回歸生活的“蛋白質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)

楊曉月

摘要：糖類、油脂、蛋白質(zhì)是人體所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)。蛋白質(zhì)對每一個(gè)個(gè)體來說，都有著極其重要的作用。了解蛋白質(zhì)的存在、功能、消化和吸收的過程，學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)的性質(zhì)。將生活中的蛋白質(zhì)引入化學(xué)課堂，再將蛋白質(zhì)的性質(zhì)應(yīng)用于實(shí)際生活之中。

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì);分組實(shí)驗(yàn);教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號：1008-0546（2020）01-0076-03 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.021

一、課標(biāo)和教材分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出：能分析說明氨基酸、蛋白質(zhì)與人體健康的關(guān)系。蛋白質(zhì)的學(xué)習(xí)最終還是為健康的生活服務(wù)。在教材體系中，蛋白質(zhì)位于“蘇教版”高中化學(xué)選修1專題二第二單元“提供能量與營養(yǎng)的食物”一節(jié)。學(xué)生在初中化學(xué)和高中化學(xué)必修2中，已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)的來源與性質(zhì)。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，將進(jìn)一步加深學(xué)生對蛋白質(zhì)的認(rèn)識(shí)，理解它對人體的重要作用，初步建立化學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活之間的重要聯(lián)系。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.了解蛋白質(zhì)的存在、功能、消化和吸收的過程、補(bǔ)充方法以及研究的重要意義。

2.通過分組實(shí)驗(yàn)，初步理解鹽析和變性的含義，同時(shí)提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作技能。

3.了解蛋白質(zhì)的基本組成單位，初步理解氨基酸形成蛋白質(zhì)的基本原理。

4.從我國人工合成胰島素的化學(xué)史中，感悟強(qiáng)烈的愛國情懷，體會(huì)科研人員研究的不易。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

蛋白質(zhì)的性質(zhì)

四、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：回眸身邊的蛋白質(zhì)

【教師】蛋白質(zhì)的英語單詞是Protein，它起源于希臘語，代表“最重要的”。恩格斯說過“沒有蛋白質(zhì)就沒有生命?！睂τ谶@句話，你是怎么理解的，你贊同嗎？

【學(xué)生】我贊同這句話，蛋白質(zhì)對人體來說是不可或缺的。我們體內(nèi)的酶就是蛋白質(zhì)。

【教師】在我們的體內(nèi)有許許多多的細(xì)胞，而細(xì)胞干重的一半以上都是蛋白質(zhì)?？纯茨闵磉叺娜耍f出蛋白質(zhì)存在于人體的哪些部位？

【學(xué)生】人體的皮膚、頭發(fā)、指甲等。

【教師】這些是我們?nèi)庋鬯芸匆姷模鋵?shí)還存在于看不到的血液、抗體、病毒、酶中等。以我們體內(nèi)的血紅蛋白為例，它可以從肺中攜帶O2運(yùn)送到各個(gè)有需要的組織中，又能夠攜帶各種代謝產(chǎn)生的cO2，運(yùn)送到肺里，然后排出體外，完成基本的代謝過程。

【信息提示】血紅蛋白的分子式C3032H4816O872N780S8Fe4

【問題1.1】觀察血紅蛋白的分子式，你可以得到哪些信息？

【學(xué)生甲】組成蛋白質(zhì)的主要元素有c、H、O、N，血紅蛋白中還含有S、Fe。

【學(xué)生乙】血紅蛋白的相對分子質(zhì)量很大很大。

【教師】大家觀察的很細(xì)致，血紅蛋白的相對分子質(zhì)量高達(dá)64500，屬于高分子化合物。如果人體缺少血紅蛋白，可能會(huì)導(dǎo)致貧血等疾病。

【問題1.2】蛋白質(zhì)對人體十分重要，那怎么判斷自己是否缺乏蛋白質(zhì)呢？

【學(xué)生】一臉茫然

【教師】缺少蛋白質(zhì)可能會(huì)導(dǎo)致脫發(fā)、消化不良、食欲不振、指甲變軟或分層的現(xiàn)象。

【問題1.3】你能說出生活中富含蛋白質(zhì)的食物有哪些嗎？

【學(xué)生】生活中的雞蛋、牛奶、肉類、魚、蝦、大豆等。

【教師】像雞魚肉蛋奶這種來自于動(dòng)物體內(nèi)的蛋白質(zhì)，我們稱之為動(dòng)物蛋白;像大豆這種來自于植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)，我們稱之為植物蛋白。生活中偶爾會(huì)看到有朋友喝蛋白粉（動(dòng)物蛋白：植物蛋白=2：3），我們是否也有必要買一罐來補(bǔ)充蛋白質(zhì)？

【問題1.4】觀察表1中的具體數(shù)據(jù)，關(guān)于補(bǔ)充蛋白質(zhì)你有哪些想法？

【學(xué)生】如果靠喝豆?jié){來補(bǔ)充蛋白質(zhì)，我們需要喝3333mL豆?jié){才能補(bǔ)充人體每天所需的60g蛋白質(zhì)，這個(gè)實(shí)在太難了，不太符合常理，所以我的觀點(diǎn)是不能從單一的食物中補(bǔ)充，可以每一種都吃一點(diǎn)。

【教師】太棒了，對于普通人來說，其實(shí)每天一袋奶，一個(gè)雞蛋，一兩豆腐，2-3兩肉，加上4-6兩主食就已經(jīng)足夠了，完全不需要額外地去補(bǔ)充蛋白質(zhì)。

【問題1.5】我們每天攝入的蛋白質(zhì)在體內(nèi)經(jīng)歷了哪些轉(zhuǎn)化過程呢？

【學(xué)生】以雞蛋為例，蛋白質(zhì)經(jīng)過我們的口腔，進(jìn)入我們的胃中，在胃蛋白酶的作用下水解生成多肽，再進(jìn)入我們的小腸中，在酶的作用下水解生成氨基酸。

【教師】一部分氨基酸進(jìn)入我們的血液中，用來重新合成人體所需的蛋白質(zhì)，另一部分氨基酸則會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，為我們?nèi)梭w提供能量。在我們的體內(nèi)，每時(shí)每刻都在進(jìn)行著氨基酸的生成和消耗，比如，我們的胃粘膜2-3天就會(huì)全部更新一次，我們的皮膚28天就會(huì)全部更新一次。

環(huán)節(jié)二：探尋蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

【問題2.1】生物上應(yīng)該學(xué)習(xí)過氨基酸的內(nèi)容，你知道氨基酸有哪些種類嗎？

【學(xué)生】氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸。

【教師】氨基酸一共有20種。其中，必需氨基酸共有8種，嬰兒有9種，比成人多了一種組氨酸。對于人體不能自己制造的氨基酸，稱之為必需氨基酸，需要我們從食物中去獲得。對于人體能夠自己制造的氨基酸，稱之為非必需氨基酸。這類氨基酸不需要從食物中獲得。

【問題2.2】觀察圖1所示幾種常見氨基酸的結(jié)構(gòu)模型，試總結(jié)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？

【學(xué)生】通過觀察可以發(fā)現(xiàn)氨基酸中全部含有氨基（-NH2）和羧基（-COOH），而且它們連接在同一個(gè)碳原子上面。

【教師】像這種氨基和羧基連接在同一個(gè)碳原子上面的氨基酸，我們稱之為a一氨基酸。

【問題2.3】結(jié)合氨基酸的官能團(tuán)，推測其可能具有的化學(xué)性質(zhì)？

【學(xué)生】與鈉反應(yīng)、與堿反應(yīng)，脫水縮合反應(yīng)。

【教師】其實(shí)氨基酸還可以與酸反應(yīng)，因?yàn)榘被@堿性。像這種既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)的特征，我們稱之為氨基酸的兩性。

【信息提示】氨基酸分子中存在氨基（NH2）和羧基（-COOH）。氨基和羧基可以發(fā)生像酯化反應(yīng)那樣的脫水反應(yīng)，形成肽鍵，具體的方程式見圖2。

【模型演示】像這種2個(gè)氨基酸分子脫水縮合形成的化合物叫做二肽。10～100個(gè)氨基酸分子脫水縮合形成的化合物叫做多肽。

【問題2.4】人體內(nèi)的氨基酸只有20幾種，為什么可以在體內(nèi)形成10萬種以上的蛋白質(zhì)呢？

【學(xué)生】氨基酸的排列順序以及空間結(jié)構(gòu)不同。

【教師】1965年，我國人工合成牛胰島素，這是人類歷史上首次合成的蛋白質(zhì)。牛胰島素是從牛的胰腺中獲得的，與人體所需的胰島素略有差異，而這次合成出來的蛋白質(zhì)與人體內(nèi)的胰島素一模一樣，具有十分重要的意義。

環(huán)節(jié)三：探究蛋白質(zhì)的性質(zhì)

【問題3.1】結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，說說哪些因素會(huì)使蛋白質(zhì)失去活性？

【學(xué)生】將生雞蛋煮熟，做成煎蛋或者松花蛋。

【教師】能夠使蛋白質(zhì)變性的因素還有很多，現(xiàn)在我們通過分組實(shí)驗(yàn)來探究。具體的實(shí)驗(yàn)要求見表2。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)1】

【教師】蛋白質(zhì)溶液遇到強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、甲醛等化學(xué)物質(zhì)或受熱時(shí)發(fā)生凝結(jié)的過程，叫做變性。蛋白質(zhì)溶液遇到濃的硫酸銨等無機(jī)鹽溶液，會(huì)析出沉淀，加水后，沉淀重新溶解的過程，叫做鹽析。

【問題3.2】如何區(qū)分一個(gè)鹽溶液發(fā)生的變化是鹽析還是變性呢？

【學(xué)生】加水，看產(chǎn)生的沉淀是否會(huì)重新溶解。

【教師】在科研過程中，科學(xué)家需要對某一種蛋白質(zhì)進(jìn)行研究時(shí)，就會(huì)采用鹽析來分離、提純蛋白質(zhì)。

【問題3.3】結(jié)合蛋白質(zhì)的性質(zhì)，思考如何檢驗(yàn)新買的羊毛衫是不是由羊毛制成的呢？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)2】使用鑷子夾取紅線、白線、黑線，點(diǎn)燃比較味道。

【問題3.4】三種線的主要成分是羊毛線、棉線、腈綸線。每一種線型對應(yīng)什么顏色呢？

【學(xué)生】羊毛線有燒焦的羽毛的氣味，對應(yīng)紅線，棉線有燒紙的味道，對應(yīng)白線，腈綸線有特殊的氣味，對應(yīng)黑線。

環(huán)節(jié)四：重現(xiàn)生活中的蛋白質(zhì)

【學(xué)以致用】

1.人們夏天外出時(shí)，為什么會(huì)打著傘？

2.為什么可以使用甲醛溶液制作動(dòng)物標(biāo)本？

3.為什么活性乳酸菌飲品不宜高溫蒸煮？

4.為什么被子要勤在陽光下暴曬？

5.重金屬鹽有毒，若有人誤食重金屬鹽該怎么處理？

【歸納與總結(jié)】氨基酸可以合成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)可以水解生成氨基酸。氨基酸具有兩性，能夠發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，是因?yàn)槠渫ㄊ街泻邪被汪然@種特殊的結(jié)構(gòu)決定了它的化學(xué)性質(zhì)。蛋白質(zhì)可以發(fā)生鹽析和變性。鹽析是一種物理變化，是可逆的，變性是一種化學(xué)變化，是不可逆的。

五、板書設(shè)計(jì)

具體的板書設(shè)計(jì)見圖3。

六、教學(xué)反思

1.從宏觀辨識(shí)到微觀探析

本節(jié)課從設(shè)計(jì)之初，便將蛋白質(zhì)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際生活聯(lián)系在一起。環(huán)節(jié)一（見圖4）從宏觀的生活現(xiàn)象出發(fā)，以血紅蛋白為例，從微觀角度逐步展示蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，依次呈現(xiàn)蛋白質(zhì)的組成、來源、水解過程。

2.從證據(jù)推理到模型認(rèn)知

因?qū)W生對氨基酸的基本結(jié)構(gòu)沒有準(zhǔn)確的認(rèn)知，環(huán)節(jié)二（見圖5）直接將常見氨基酸的結(jié)構(gòu)模型提供給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)，可以推理出氨基酸中含有氨基和羧基。在觀察的過程中，學(xué)生可以搭建關(guān)于氨基酸的認(rèn)知模型。此外，從氨基酸的官能團(tuán)出發(fā)，大膽預(yù)測其化學(xué)性質(zhì)，也是對學(xué)生證據(jù)推理能力的一種考驗(yàn)。

3.從化學(xué)回歸生活

環(huán)節(jié)三從生活中使蛋白質(zhì)失活的因素入手，通過分組實(shí)驗(yàn)尋找影響因素。學(xué)生在燃燒三種線的過程中，可以聞到真實(shí)的氣味，從而獲得最直接的感受。在以后的實(shí)際生活中，學(xué)生可以很自然地聯(lián)想到蛋白質(zhì)的鑒別方法，從而做到學(xué)以致用。