资源简介

课程基本信息
学科 化学 年级 高一 学期 春季
课题 蛋白质
教科书 书 名：化学必修第二册 出版社：人民教育出版社
教材分析
本节内容是化学必修二第七章第二节内容，前面已经学习过部分有机物的性质，蛋白质存在于各类生命体中，没有蛋白质就没有生命。本节内容是初步了解蛋白质的性质，在选修三有机化学教材中还会进行深入学习，本节课主要是初步掌握氨基酸的结构特点和性质，通过探究实验，体会蛋白质的性质，蛋白质与糖类、油脂共同构成人体所需要的基本营养物质，为人类的生产生活提供能量，对人类的发展有重要的意义。联系生产生活实际，渗透相关的学科知识，让学生真正体会蛋白质重要而广泛的用途，以体现化学学科的育人价值，培养学生的化学学科核心素养。
教学目标
1、了解氨基酸的结构特点及性质，了解肽键及多肽，了解蛋白质的组成，初步掌握蛋白质的重要性质和检验方法，了解蛋白质的用途。 2、通过学生动手实验培养操作技能与探究能力，通过实验培养学生分析问题和解决问题的能力，学会探究实验的设计。 3、通过学生实验，增强学生的化学学习兴趣和探究欲望；通过中国合成胰岛素这一伟大成就，激发学生民族自豪感。
教学重难点
教学重点：氨基酸和蛋白质性质 教学难点：蛋白质性质
学情分析
学生已经学习了有机物的相关性质，对部分官能团的的性质有了初步认识，也学习了酯化反应，对有机物的性质有了基本的认识，能够从不同的角度认识官能团，会写出有机化合物的基本反应，这为学生学习氨基酸和蛋白质提供铺垫，学生在学习过程中能够利用所学知识分析蛋白质和氨基酸的相关性质，本节内容比较基础，在选修三有机化学基础中会对学习的内容进行加深。所以本节课内容在教学难度上设计比较基础，学生只需要掌握氨基酸的基本结构特点和能发生的基本反应即可，蛋白质主要掌握盐析、变性，注意盐析属于物理变化，变性属于化学变化。蛋白质的检验和用途，在后续的学习过程中，学生对蛋白质的性质会有更深一步的认识和理解，在教学过程中注重联系生活实际，帮助学生更好的理解蛋白质的相关性质，在教学重难点上设计了学生实验，激发学生的学习兴趣和探究欲望，在实验过程中注重对学生实验设计的引导，帮助学生更好的完成实验。
教学过程
教学环节教学过程设计 意图情景导入 认识氨基酸结构 推测氨基酸的性质 学习任务二：氨基酸的性质 探究实验一：温度对蛋白质性质的影响 探究实验二：盐溶液对蛋白质性质的影响 盐析实验 盐析和变性的区别 蛋白质检验 显色实验 生物检验方法 与前面相呼应 引入：大家注意看他全身黝黑，表面还有像松枝雪花一样的花纹，猜一猜它是什么呢？对，它就是松花蛋，松花蛋是中国的传统美食之一，那些这些漂亮的松花是怎么产生的呢？这与我们今天要学习的内容蛋白质有关。 蛋白质是构成细胞的基本物质，存在于各类生物休内。像我们肉眼看不到的细菌、病毒，微生物，我们日常吃的鸡蛋、鱼虾、豆制品等均含有蛋白质。蛋白质是一类非常复杂的天然有机高分子，由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。蛋白质在酸、碱或酶的作用下能发生水解，生成多肽，多肽进一步水解，最终生成氮基酸。氨基酸是蛋白质的基本结构单元，要认识蛋白质，必须首先认识氨基酸。 学习任务一： 氨基酸的结构 观察一下三种氨基酸的结构，说明氨基酸在结构上的共同点： 甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸 学生思考后回答：每种氨基酸分子中都含有一个氨基和一个羧基。 教师总结：氨基酸：羧酸分子中的烃基上的氢原子被 -NH2 （氨基）取代的化合物。 组成蛋白质分子的基本单位氨基酸的结构通式： 学习任务二：氨基酸的性质 根据氨基酸的结构，预测可能有哪些化学性质？ 学生回答：氨基酸结构中有氨基和羧基，通过之前的学习我们知道，羧基能都体现酸的通性，另外羧酸可以和醇发生酯化反应，也属于取代反应，所以我们推测氨基酸也可以发生取代反应，另外，氨基酸中还含有官能团氨基，显碱性，可以和酸发生反应，请同学们写出氨基酸和氢氧化钠、盐酸反应的化学方程式。 氨基酸与NaOH溶液反应的化学方程式： +NaOH→ 氨基酸与盐酸反应的化学方程式： +HCl→ 【思考】联系我们之前已经学过的酯化反应，氨基酸分子之间能否发生反应？如果能发生反应，反应是如何断键的？ 学生回答：联系我们已经学习的酯化反应，氨基酸分子之间反应也应该是类似的原理。非常好，羧基断裂碳氧单键和氨基断裂氮氢键，请同学们试着写出反应过程的化学方程式。 +→+H2O 反应过程羧基断裂碳氧单键，氨基断裂氮氢键，羟基和氢接生成小分子水，羧基剩余部分和氨基剩余部分相连形成肽键，像这样两分子氨基酸脱水缩合形成的化合物叫二肽。反应过程中酸脱羟基氨脱氢。 多分子氨基酸之间能否发生反应呢？ 多分子氨基酸之间反应生成肽链，条肽链通过某些化学键相连，从而形成具有一定空间结构的蛋白质分子。 学习任务三：蛋白质的性质 我国科学家于1965年在世界上首次完成了具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素的全合成，对蛋白质的研究作出了重要贡献。蛋白质的性质是怎样的呢？我们已经学过，病毒主要由蛋白质外壳和其所包裹的核酸组成。使用消毒剂（如乙醇）、高温等手段可以消灭病毒，这是为什么呢？请同学们利用老师准备的实验用品自主设计实验，探究温度对蛋白质性质的影响。 探究任务一：温度对蛋白质性质的影响 同学甲设计了这样的实验方案。 实验处理ABCD蛋白液2mL2mL2mL2mL恒温水浴10min40℃60℃75℃100℃实验现象未出现明显变化局部出现凝固液体消失，只呈现凝固状凝固成固体
像四支试管中分别加入2mL鸡蛋液，然后分别置于40℃、60℃、75℃、100℃的水浴锅中，10分钟后观察实验现象，我们一起来看一下这位同学的实验结果，40℃的水浴中未出现明显变化，60℃水浴中局部出现凝固、75℃水浴中液体消失，只呈现凝固状、100℃水浴中凝固成固体。由此可以表明加热破外了蛋白质的空间结构，主要是蛋白质之间的氢键，查阅资料表明新冠病毒通常在56℃的环境中30分钟就会死亡，加热到100℃，很快就会灭活。由此我们可以知道高温会使蛋白质变性。若像鸡蛋白中加入75％的酒精溶液或者是84消毒液，蛋白质也会生成沉淀，加热，消毒剂等都会使蛋白质的性质发生改变，在化学我们称之变性，我们常用这些方法来消灭病毒。 过渡：在农业上，可以用硫酸铜、生石灰和水制成波尔多液来防治农作物病害，想一想为什么？ 盐溶液对蛋白质性质有怎样的影响，请同学们利用老师提供的药品自主设计实验，探究盐溶液对蛋白质性质的影响。 探究任务二：盐溶液对蛋白质性质的影响 实验用品：鸡蛋清溶液，试管， 0.1mol/L Cu(NO3)2溶液、0.1mol/L BaCl2溶液、0.1mol/L Pb(NO3)2溶液、 0.1mol/L CuCl2溶液、0.2mol/L AgNO3溶液、0.2mol/LNH4Cl溶液、 0.2mol/L NaCl溶液、饱和(NH4)2SO4 溶液、饱和NaCl溶液 实验方案一 同学乙设计了如下实验方案，取鸡蛋清溶液与三支试管中，向其中分别滴加Cu(NO3)2、Pb(NO3)2、AgNO3溶液，观察实验现象。 盐的种类Cu(NO3)2Pb(NO3)2AgNO3盐溶液浓度mol/L0.10.10.2加入体积mL5滴5滴5滴实验现象产生沉淀产生沉淀产生沉淀
通过刚才的实验我们发现三支试管中均产生了沉淀，加水振荡不溶解，有没有其他同学设计的实验方案与乙同学不同呢？ 实验方案二 盐的种类NH4 ClNaClCuCl2BaCl2盐溶液浓度mol/L0.20.20.10.1加入体积mL5滴5滴5滴5滴实验现象未出现沉淀未出现沉淀产生沉淀产生沉淀
我们一起来看一下丙同学的实验方案，取鸡蛋清溶液于四支试管中，分别加入NH4 Cl、NaCl、BaCl2、CuCl2溶液，观察实验现象。我们一起来看一下实验过程，通过刚才的实验我们发现BaCl2、CuCl2溶液中加入鸡蛋清中产生沉淀，而NH4 Cl、NaCl溶液中不产生沉淀。 将两组表格中内容进行汇总 盐的种类Cu(NO3)2Pb(NO3)2AgNO3NH4 ClNaClCuCl2BaCl2盐溶液浓度mol/L0.10.10.20.20.20.10.1加入体积mL5滴5滴5滴5滴5滴5滴5滴实验现象产生 沉淀产生 沉淀产生 沉淀未出现沉淀未出现沉淀产生沉淀产生沉淀
当铜 铅 银 钡等重金属盐加入蛋白质时，可以与蛋白质中游离的羧基发生反应而生成难溶于水的物质使蛋白质变性。而铵盐钠盐属于可溶性盐，但是刚才有同学反应说他们小组用的是饱和钠盐和铵盐，实验现象和丙组同学不一样，饱和的钠盐和铵盐加入到蛋白质溶液又会有什么的变化呢？我们一起来看一下实验过程。 我们发现像鸡蛋清溶液中加入饱和(NH4)2SO4 溶液或者饱和NaCl溶液，溶液也会出现沉淀，但是当我们加水振荡，沉淀又会溶解。像这样少量的某些可溶性盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等），会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子和水分子之间的作用，从而使蛋白质在水中溶解度增大，能促进蛋白质的溶解。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定浓度时，破坏了蛋白质的胶体性质，使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出，这种作用称为盐析。蛋白质的结构并没有改变，加水稀释还会再溶解，属于物理变化。 通过刚才的探究实验，我们一起来总结一下盐析和变性的区别 盐析变性变化条件浓的钠、钾、铵盐等轻金属盐铜、铅、银、钡等重金属盐、 受热、紫外线、强酸、强碱、某些有机物变化实质物理变化(溶解度降低)化学变化(蛋白质性质改变)变化过程可逆不可逆用途分离、提纯蛋白质杀菌、消毒
盐析是浓的钾、钠、铵盐等轻金属盐加入蛋白质中会因溶解度下降而析出，属于物理变化，这个过程是可逆的，我们可以利用盐析分离和提纯蛋白质，而变性是铜、铅、银、钡等重金属盐、受热、紫外线、强酸、强碱、某些有机物如75％的酒精等会使蛋白质的空间结构发生改变而使蛋白质的性质发生变化，变性是不可逆的过程。医院常用紫外线杀菌消毒，农业上利用波尔多液防治农作物病害，生物常用福尔马林 (甲醛的水溶液) 保存动物标本等。 过渡：生活中很多物质都含有蛋白质，那我们可以如何检验蛋白质呢？下面这些物质是否都含有丰富的蛋白质呢？ 方法一、灼烧法；在酒精灯的火焰上分别灼烧一小段头发和丝织品，小心闻气味。灼烧后会产生烧焦羽毛的气味，我们可以用这种方法区分我们在商场中买的衣服是蚕丝还是棉麻材质，我们可以通过灼烧的方法进行鉴别。 方法二、显色反应；取蛋白质溶液２ｍＬ于试管中，加入１mL浓硝酸，微热。我们一起来看一下实验操作，蛋白质中加入浓硝酸产生黄色沉淀、适用于含苯环的物质，蛋白质分子中的苯环在加热时被 HNO3 硝化而显色。 方法三、双缩脲试剂；取蛋白质溶液１ｍＬ于试管中，加入5滴10％的氢氧化钠溶液，再加入３～４滴１％的硫酸铜溶液，不断振荡。我们一起来看一下实验操作，溶液呈现紫色。蛋白质的检验方法有很多，这节课我们先介绍几种常见的方法，感兴趣的同学课后查阅资料，总结更多的蛋白质检验的方法。蛋白质与我们的生活息息相关，蛋白质在生活中有哪些应用呢？人类的主要食品、动物毛、蚕丝作纺织原料、动物皮、骨 → 提取明胶、作增稠剂、胶囊、感光材料，驴皮熬胶是一种药材—— 阿胶、牛奶、大豆中提取酪素、制作食品、涂料，绝大多数酶是蛋白质，对很多反应有重要催化剂，需要比较温和的条件。具有高度的专一性，催化效率非常高。 提问：松花蛋的制作原理是怎样的，请同学们利用这节课的学习内容进行分析。 松花蛋在制作过程中加入生石灰、纯碱、食盐、茶叶、草木灰、稻壳和泥等。各物质经过—系列化学反应生成碱，经蛋壳渗入蛋清，促进其中的蛋白质变性凝固 ，呈胶冻状。此外，它们会穿过蛋壳上的细孔，与蛋白质水解生成的氨基酸反应，生成氨基酸盐。这些氨基酸盐不溶于蛋白，于是就以一定几何形状结晶出来，就形成了漂亮的“松花”。 【小结】我们一起来总结一下本节课的内容，我们学习氨基酸的结构并通过氨基酸的结构预测了氨基酸的性质，我们通过实验探究学习了蛋白质的变性、盐析，通过本节课的实验设计希望同同学们能学会探究实验的一般过程，设计实验时注意变量的控制，我们学习了蛋白质的检验和用途。蛋白质在我们的生活中有非常重要的作用，蛋白质研究发展到今天我们已经可以通过冷冻电镜分析出蛋白质的结构，感兴趣的同学课后查阅资料了解更过蛋白质的前沿知识。最后请同学们利用本节课学习的内容设计实验，检验这些物质中是否都含有丰富的蛋白质，今天的课上到这里，感谢各位同学的积极配合，再见。创设问 题情境， 激发学 生学习 兴趣。 帮助学生 认识氨基 酸的结构 宏微结合，更好的理解 氨基酸的两性。 介绍我国 科学家成 就，培养 学生的爱 国主义精 神。 培养学生 探究实验 的思路和 方法。 通过实验 得出结论，增注重学生 的动手操 作能力。 将表格中 数据进行 对比，方 便学生得 出结论。 通过具体 的实验感 受盐析和 变性之间 的区别 总结盐析 和变性， 帮助学生 区分两者 之间的区 别 掌握蛋白 质检验常 见的方法 蛋白质与 生活之间 的联系， 帮助学生 理解化学 是一门十 分有用的 学科。 联系生活 实际，提 升学生的 化学学习 兴趣。 板书设计
蛋白质 一、氨基酸的结构 二、氨基酸性质 三、蛋白质的性质 1、变性与盐析 2、蛋白质的检验 3、蛋白质的用途
教学反思
本节课采用的实验探究和讲解相结合，整节课的内容比较多，其中温度对蛋白质性质的影响是安排学生进行实验后接着向后讲解，不然一节课的教学任务完成不了这么多的实验，整节课的设计时间比较紧凑，学生进行自主实验的时间相对较短，通过本节课的学习，学生能够掌握课本中所讲解的内容，教学效果显著，在实际教学中也有很多遗憾的地方，学生在进行盐析实验的时候，实验的现象没有预期的实验效果好，看似一个简单的实验，教师在准备的过程中也需要考虑很多因素，如何帮助学生快速完成实验方案的设计和实验操作的规范和准确，是本节课需要解决的问题，在之后的教学中，我将总结之前的经验，继续在教学之路进行探索。

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