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2019-2020年高中生物《蛋白質(zhì)和核酸》教學設計 新人教版選修5 課題 蛋白質(zhì)和核酸 總課時 2 班級（類型） 　 學習 目標 1.氨基酸的組成、結(jié)構特點和主要化學性質(zhì)； 2.了解蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構和性質(zhì)（鹽析、變性、水解、顏色反應等）。 3.認識蛋白質(zhì)、酶、核酸等物質(zhì)與人體健康的關系，體會化學學科在生命科學發(fā)展中所起的重要作用。 重、難點 重點：氨基酸、蛋白質(zhì)的性質(zhì)。 難點：蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構、肽鍵的形成。 學習環(huán)節(jié)和內(nèi)容 學生活動 教師反思 [課的引入]蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)一類極為重要的功能高分子化合物，是生命活動的主要物質(zhì)基礎。在生物學上講過，構成細胞的化合物有水、無機鹽、糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸，其中蛋白質(zhì)占細胞干重的50﹪以上，是細胞中各結(jié)構的重要成分，那么人和動物體的哪些物質(zhì)是由蛋白質(zhì)構成的呢？ [學生回答] 頭發(fā)、指甲、肌肉… 小組活動 [引入]氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構單位，要認識蛋白質(zhì)，必須首先認識組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構單位——氨基酸。 引入新課 [板書]一、氨基酸的結(jié)構與性質(zhì) [板書] 1、氨基酸概念：羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代后的生成物. [講述] 注意： (1) 氨基：氨氣分子(NH3)去掉一個氫原子后的部分。氨基的電子式： (2) α—氨基酸（向?qū)W生介紹α、β位）：羧酸分子里的α氫原子被氨基取代的生成物。 (3) α—氨基酸是構成蛋白質(zhì)的基石。 [板書] 2、氨基酸的結(jié)構：α—氨基酸通式 既含有氨基(—NH2)又含有羧基(—COOH)。 [板書] 3、幾種常見的氨基酸： [展示] 名稱 俗稱 結(jié)構簡式 氨基乙酸 甘氨酸 α—氨基丙酸 丙氨酸 α—氨基苯丙酸 苯丙氨酸 α—氨基戊二酸 谷氨酸 [板書] 4、氨基酸的性質(zhì)： (1)物理性質(zhì):天然的氨基酸均為無色晶體,熔點較高,在200-300℃熔化時分解.它們能溶于強酸或強堿溶液中,除少數(shù)外一般都能溶于水,而難溶于乙醇、乙醚。 (2)化學性質(zhì)： ①氨基酸的兩性 與酸反應： 與堿反應： [指出]結(jié)論：氨基酸具有兩性。 [思考]在所學過的物質(zhì)中有哪些物質(zhì)既能跟酸反應又能跟堿反應？ [學生回答]Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NaHCO3等。 [板書] ②成肽反應： 二個氨基酸分子（可以相同，也可以不同），在酸或堿的存在下加熱，通過一分子的氨基與另一分子的羧基間脫去一分子水，縮合形成含有肽鍵的化合物，稱為成肽反應。 二肽 氨基酸 氨基酸 二肽 [類比]酯化反應，加深對這兩類物質(zhì)相關性質(zhì)的認識。 [板書] 肽鍵 [思考]將甘氨酸和丙氨酸放在同一容器內(nèi)發(fā)生成肽反應，有幾種二肽生成？寫出有關反應方程式。 [答案]四種 [板書] 多肽 多種氨基酸分子按不同的排列順序以肽鍵相互結(jié)合，可以形成千百萬種具有不同的理化性質(zhì)和生理活性的多肽鏈。相對分子質(zhì)量在10000以上的，并具有一定空間結(jié)構的多肽，稱為蛋白質(zhì)。 觀察實驗 填寫學案相關內(nèi)容。 【過渡】學習了氨基酸的有關性質(zhì)，而氨基酸 → 多肽 → 蛋白質(zhì)，下面我們學習蛋白質(zhì)的結(jié)構和性質(zhì)。 [板書]二、蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構： [板書]1．蛋白質(zhì)是由多種氨基酸結(jié)合而成的含氮生物高分子化合物。 [提問]蛋白質(zhì)的基本組成單位是什么? [學生回答]氨基酸。 [講述] 氨基酸 → 多肽 → 蛋白質(zhì) [提問]組成蛋白質(zhì)的元素有哪些? [閱讀]指導學生閱讀課本P88“資料卡片”。 [板書]2．組成：由C、H、O、N、S等元素組成。[板書]】 3．蛋白質(zhì)的結(jié)構 [展示]一級結(jié)構 二級結(jié)構 三級結(jié)構 四級結(jié)構 學生相互討論、交流 [板書]4．蛋白質(zhì)的性質(zhì) （1）蛋白質(zhì)的兩性 [指出]形成蛋白質(zhì)的多肽是由多個氨基酸脫水形成的，在多肽鏈的兩端必然存在著自由的氨基與羧基。而且，側(cè)鏈中也有酸性或堿性基團。因此，蛋白質(zhì)與氨基酸一樣也是兩性分子，既能與酸又能與堿反應。 （2）蛋白質(zhì)的水解 [指出] [類比]酯的水解，加深對這兩類物質(zhì)性質(zhì)的認識。 [實驗探究]蛋白質(zhì)的其他性質(zhì)通過分組實驗探究。 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 結(jié)論、解釋 蛋白質(zhì)的灼燒： 分別點燃一小段棉線和純毛線，觀察現(xiàn)象并聞氣味。 蛋白質(zhì)的鹽析： 在試管里加入1~2ml雞蛋清的水溶液，然后分別加入少量飽和（NH4）2SO4、Na2SO4溶液，觀察現(xiàn)象。 把少量有沉淀的液體倒入另一個盛蒸餾水的試管里，觀察現(xiàn)象。 蛋白質(zhì)的變性： （1）在試管里加入2ml雞蛋清的水溶液，加熱，觀察現(xiàn)象。 將試管里的下層絮狀蛋白質(zhì)取出一些放在水中，觀察現(xiàn)象。 （2）在試管里加入3ml雞蛋清溶液，分別加入1ml10%CuSO4溶液、1%的醋酸鉛溶液2滴，觀察現(xiàn)象。 將少量沉淀放入水中，觀察現(xiàn)象。 （3）在試管里加入2ml雞蛋清溶液和2ml甲醛溶液，觀察現(xiàn)象。 將少量沉淀放入水中，觀察現(xiàn)象。 蛋白質(zhì)的顏色反應： 在試管里加入少量雞蛋清溶液，然后滴入幾滴濃硝酸，微熱，觀察現(xiàn)象。 食物中蛋白質(zhì)的檢驗： 取5g豆腐，放入燒杯中，加入10ml水，用玻璃棒攪拌，使豆腐搗碎呈糊狀，用紗布過濾得豆腐濾渣。在試管中加入豆腐濾渣，滴入少量濃硝酸，加熱，觀察現(xiàn)象。 (3)鹽析 ①概念：向蛋白質(zhì)溶液中加入鹽溶液[如Na2SO4、(NH4)2SO4、MgSO4等]達到一定濃度時，可以使蛋白質(zhì)的溶解度降低而從溶液中析出的現(xiàn)象。 ②結(jié)果：鹽析只改變了蛋白質(zhì)的溶解度而沒有改變它們的生理活性，是一個可逆的過程。 ③應用：常用于分離提純蛋白質(zhì)。 (4)變性 ①概念：在某些物理因素或化學因素的影響下，蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象。 ②影響因素 物理因素 加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線照射、X射線等 化學因素 強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、丙酮、甲醛、苯酚、三氯乙酸等 ③結(jié)果：變性會引起蛋白質(zhì)結(jié)構上的改變，是不可逆過程。 (5)顏色反應 分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)跟濃硝酸作用時呈黃色。一般天然蛋白質(zhì)都含有苯環(huán)，常用此性質(zhì)來鑒別蛋白質(zhì)。 (6)蛋白質(zhì)灼燒有燒焦羽毛的氣味，也可以用此性質(zhì)鑒別蛋白質(zhì)。 [指出]蛋白質(zhì)具有鹽析、變性、顏色變化等性質(zhì)，你能運用這些知識解決生活中相關的問題嗎？ [思考] 1、為什么醫(yī)院里用高溫蒸煮、照射紫外線、噴灑苯酚溶液、在傷口處涂抹酒精溶液等方法來消毒殺菌？ 2、為什么生物實驗室用甲醛溶液（福爾馬林）保存動物標本？ 3、為什么在農(nóng)業(yè)上用波爾多液（由硫酸銅、生石灰和水制成）來消滅病蟲害？ 4、鹽析與變性有什么區(qū)別？ 觀察實驗，填寫學案相關內(nèi)容。 [設問]化學反應往往需一定條件才能很好地完成，人體內(nèi)的反應如何很快完成？ [學生回答]酶的作用。 [板書]三、酶 [講述] 酶是一類由細胞產(chǎn)生的、對生物體內(nèi)的化學反應具有催化作用的蛋白質(zhì)。 [閱讀課本、結(jié)合生物課中學過的相關知識總結(jié)]酶的特點。 [板書]1．酶的性質(zhì). [講述]（1）具有蛋白質(zhì)的性質(zhì)。 （2）具有催化作用。 （3）具有高效的催化作用。 [板書]3．酶作催化劑的特點： [講述]（1）催化效率高（比一般催化劑高107~1013倍）； （2）具有高度的專一性； （3）反應條件溫和、不需要加熱。 [引入]1981年，我國科學工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸…… [板書]四、核酸 [閱讀]請閱讀課本P92“核酸” [講述]核酸是一類含磷的生物高分子化合物 DNA（脫氧核糖核酸）——遺傳基因，轉(zhuǎn)錄副本，將遺傳信息傳到子代。是蛋白質(zhì)合成的模板。 RNA（脫氧核糖核酸）——決定蛋白質(zhì)的生物合成（合成蛋白質(zhì)的工廠） 思考、討論。 學生回答。 【課堂檢測】　 1．關于CHCH3NH2COOH的酸堿性，下列說法正確的是(　　) A．既有酸性，也有堿性 B．只有酸性 C．只有堿性 D．既沒有酸性也沒有堿性 【解析】　—NH2顯堿性，—COOH顯酸性。 【答案】　A 2．(xx長沙高二質(zhì)檢)有關天然產(chǎn)物水解的敘述不正確的是(　　) A．油脂水解可得到丙三醇 B．可用碘檢驗淀粉水解是否完全 C．蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物均為氨基酸 D．纖維素水解與淀粉水解得到的最終產(chǎn)物不同 【解析】　纖維素與淀粉水解時，最終產(chǎn)物均為葡萄糖。 【答案】　D 3．要使蛋白質(zhì)從水溶液中析出而又不改變蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)，應向其中加入(　　) A．飽和Na2SO4溶液　　　　　B．濃NaOH溶液 C．飽和CaSO4溶液 D．濃BaCl2溶液 【解析】　蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析的條件是加入濃的輕金屬鹽，A項合格，C項因CaSO4微溶，B、D兩項因使蛋白質(zhì)變性。 【答案】　A 4．酶是蛋白質(zhì)，因而具有蛋白質(zhì)的特性，酶又是生物制造出來的催化劑，因而能在許多有機反應中發(fā)揮作用。在下圖表示溫度t與反應速度v的關系曲線中，有酶參加的是(　　) 【解析】　酶作為生物催化劑，在適宜的溫度下其催化性能很高，但如果溫度過高就會失去生理活性，其催化性能降低甚至喪失，綜合分析只有D曲線符合。 【答案】　D 5．生活中常常碰到涉及化學知識的某些問題，下列敘述正確的是(　　) ①人的皮膚在強紫外線的照射下將會失去生理活性　②用甲醛溶液浸泡海產(chǎn)品保鮮　 ③變質(zhì)的油脂有難聞的特殊氣味，是由于油脂發(fā)生了水解反應　 ④棉花和木材的主要成分都是纖維素，禽類羽毛和蜘蛛絲的主要成分都是蛋白質(zhì)　 ⑤蜂蟻叮咬人的皮膚時將分泌物甲酸注入人體，此時可在患處涂抹小蘇打或稀氨水 A．①④⑤ B．②③④ C．①②④⑤ D．全部 【解析】　甲醛有毒，不能用于浸泡食用品(海產(chǎn)品)；變質(zhì)的油脂有難聞的特殊氣味，是由于油脂發(fā)生了氧化反應。 【答案】　A 6．(xx韶關高二檢測)近年來高鐵酸鉀(K2FeO4)已經(jīng)被廣泛應用在水處理方面，高鐵酸鉀的氧化性超過高錳酸鉀，是一種集氧化、吸附、凝聚、殺菌的新型高效的多功能水處理劑。高鐵酸鉀在水處理過程中涉及到的過程正確的有(　　) ①蛋白質(zhì)的變性 ②蛋白質(zhì)的鹽析 ③膠體聚沉 ④鹽類水解 ⑤焰色反應 ⑥氧化還原反應 A．①②③④ B．①③④⑥ C．②③④⑤ D．②③⑤⑥ 【解析】　高鐵酸鉀具有強氧化性，可以使蛋白質(zhì)變性，①正確；屬于電解質(zhì)，可以使膠體聚沉，③正確；高鐵酸鉀被還原后生成的三價鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附作用，可以凈水，④⑥正確。 【答案】　B 7．用一種化學試劑鑒別NaAlO2溶液、硅酸鈉溶液、雞蛋白溶液、純堿溶液、蔗糖溶液五種無色溶液，該試劑是(　　) A．NaOH溶液 B．稀鹽酸 C．濃硝酸 D．食鹽水 【解析】　NaAlO2、Na2SiO3、Na2CO3三種無機鹽均能與硝酸反應，并表現(xiàn)出各不相同的現(xiàn)象；蔗糖溶液遇硝酸無明顯現(xiàn)象；雞蛋白遇濃硝酸顯黃色。 【答案】　C 8．(xx北京高考)下列說法不正確的是(　　) A．麥芽糖及其水解產(chǎn)物均能發(fā)生銀鏡反應 B．用溴水即可鑒別苯酚溶液、2,4己二烯和甲苯 C．在酸性條件下，CH3CO18OC2H5的水解產(chǎn)物是CH3CO18OH和C2H5OH D．用甘氨酸(CH2COOHNH2)和丙氨酸(CH3CHCOOHNH2)縮合最多可形成4種二肽 【解析】　麥芽糖及其水解的產(chǎn)物葡萄糖中均含醛基，故都能發(fā)生銀鏡反應。用溴水能鑒別苯酚溶液，2,4己二烯和甲苯，溴水與苯酚溶液產(chǎn)生白色沉淀，溴水與2,4己二烯反應使溴水褪色，溴水與甲苯能萃取，甲苯呈橙色。乙酸乙酯在酸性條件下水解是可逆的，且是酯基中的碳氧單鍵斷裂，故應在乙醇中有18O原子，故C錯。甘氨酸與丙氨酸縮合最多可形成4種二肽，甘氨酸與甘氨酸縮合可生成一種二肽，丙氨酸與丙氨酸縮合可生成一種二肽，而甘氨酸與丙氨酸縮合可生成兩種二肽。 【答案】　C 9．以下各種模型圖都由C、H、O、N中的一種或多種元素構成。下列說法正確的是(　　) A．圖①是球棍模型，其化學式為：C3H7O2N，是一種蛋白質(zhì) B．圖②是比例模型，其化學式為：C9H13NO，該物質(zhì)既能與鹽酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應 C．圖③是球棍模型，其化學式為：C9H10O3,1 mol該物質(zhì)能消耗3 mol氫氧化鈉 D．圖③是比例模型，其化學式為：C9H13ON，能夠發(fā)生消去反應 【解析】?、偈铅痢M氨基丙酸，不是蛋白質(zhì)，A錯誤；②是球棍模型，B錯誤；③是比例模型，分子中含有苯環(huán)、羥基和氨基，C錯誤，D正確。 【答案】　D 10．苯丙氨酸(CHNH2C6H5CH2COOH)有多種同分異構體。其中同時符合下列兩個條件：①有帶兩個取代基的苯環(huán)；②有一個硝基直接連接在苯環(huán)上的異構體有(　　) A．3種　　　　　　　　　　B．5種 C．6種 D．10種 【解析】　試按題意寫出苯環(huán)上連兩個取代基：其一為硝基(—NO2)，其余全部歸為另一取代基，應為—C3H7，—C3H7有正丙基和異丙基2種，再考慮到兩個取代基的位置有“鄰、間、對”3種，得異構體6種。 【答案】　C 11．在下列物質(zhì)中：①K2SO4、②HCHO、③MgSO4、④Hg(NO3)2、⑤NH4Cl、⑥KOH，能使蛋白質(zhì)變性的是________，能使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析的是________。 【解析】　Hg(NO3)2是重金屬鹽，KOH為強堿，②④⑥都會使蛋白質(zhì)變性。K2SO4、MgSO4是輕金屬鹽，NH4Cl是銨鹽，①③⑤不會使蛋白質(zhì)變性，但可以降低蛋白質(zhì)的溶解度，使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析。 【答案】　②④⑥?、佗邰? 12．下面有6種有機物，用提供的試劑分別鑒別，將所用試劑及產(chǎn)生的現(xiàn)象的序號填在各個橫線上。 (1)________；(2)________； (3)________；(4)________； (5)________；(6)________。 有機物 試劑 現(xiàn)象 (1)甲苯 (2)苯乙烯 (3)苯酚 (4)葡萄糖 (5)淀粉 (6)蛋白質(zhì) a.溴水 b.酸性高錳酸鉀溶液 c.濃硝酸 d.碘水 e.三氯化鐵溶液 f.新制氫氧化銅 A.橙色褪去 B.紫色褪去 C.呈藍色 D.出現(xiàn)紅色 沉淀 E.呈黃色 F.呈紫色 【解析】　甲苯能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去，苯乙烯能使溴水的橙色褪去，苯酚與FeCl3溶液反應呈紫色，葡萄糖與新制Cu(OH)2懸濁液共熱出現(xiàn)紅色沉淀，淀粉與碘水作用呈藍色，蛋白質(zhì)與濃硝酸作用呈黃色。 【答案】　(1)b、B　(2)a、A　(3)e、F　(4)f、D (5)d、C　(6)c、E 13．根據(jù)下圖所示化合物的結(jié)構，分析回答下列問題。 (1)該化合物中，①表示________，②表示________。 (2)該化合物由________個氨基酸失去________個水分子而形成。 (3)該化合物稱為________，含________個肽鍵，編號是________________。 【解析】　—NH2叫氨基，化合物中有n個肽鍵，就由(n＋1)個氨基酸失去n個水分子而形成，也叫(n＋1)肽。 【答案】　(1)氨基　氫原子　(2)4　3　(3)四肽　3?、邰茛? 14．營養(yǎng)品和藥品都是保證人類健康不可缺少的物質(zhì)，其性質(zhì)和制法是化學研究的主要內(nèi)容。已知酪氨酸是一種生命活動不可缺少的氨基酸，它的結(jié)構簡式是：OHCH2CHNH2COOH (1)酪氨酸能發(fā)生的化學反應類型有________。 A．取代反應 B．加成反應 C．酯化反應 D．中和反應 (2)在酪氨酸的同分異構體中，同時滿足以下三個條件的，除酪氨酸外還有________種。 ①屬于氨基酸且“碳骨架”與酪氨酸相同；②羥基直接連在苯環(huán)上；③氨基(—NH2)不與苯環(huán)直接相連。 (3)已知氨基酸能與堿反應，寫出酪氨酸與足量的NaOH溶液反應的化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】　(1)ABCD　(2)5 (3)HOCH2CHCOOHNH2＋2NaOH―→NaOCH2CHCOONaNH2＋2H2O 　 學生練習