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2019-2020年高中化學《第四章 生命中的基礎有機化學物質 第三節(jié) 蛋白質和核酸 新人教版選修5 一、教學目標 1、知識與技能： （1）了解氨基酸的組成、結構特點和主要化學性質； （2）了解蛋白質的組成、結構和性質（鹽析、變性、水解、顏色反應等）。 （3）認識蛋白質、酶、核酸等物質與人體健康的關系，體會化學學科在生命科學發(fā)展中所起的重要作用。 2、過程與方法： 通過學生實驗完成蛋白質性質知識的形成，強化“蛋白質是生命的基礎，沒有蛋白質就沒有生命”的認識。學會運用比較、分類、歸納、概括等方法對所得信息進行加工。 3、情感態(tài)度與價值觀： 通過本節(jié)內(nèi)容的學習，使學生了解蛋白質、酶等重要物質的重要性，并在此基礎上，加強唯物主義教育。 通過介紹我國科學家首先合成有生命活力的蛋白質——結晶牛胰島素等事例，喚起學生的民族自豪感，激發(fā)學生對生命科學的研究和探索的強烈興趣。 二、教學的重點和難點 1、教學重點：氨基酸、蛋白質的性質。 2、教學難點：蛋白質的組成和結構、肽鍵的形成。 三、教學過程 [導入]同學們，你們知道世界上第一頭克隆羊叫什么名字嗎？對，叫多利。（用投影片打出多利的照片）你們看多利長得多漂亮、健壯。它是應用克隆技術的成果。由中國“兩院”院士在1998年評出的十大科技進展。其中的第三位：我國轉基因羊研究獲重大突破；第七位：我國的人類基因組研究獲重大進展；第九位：我國研制成功基因重組人胰島素。在十大科技進展中與蛋白質、生物工程有關的占有三項，由此可見該領域的研究是何等的活躍。今天我們就一起來學習有關蛋白質和核酸的知識。 [板書]第三節(jié) 蛋白質和核酸 [問]α-氨基酸是構建蛋白質的基石，首先來學習氨基酸。你們都聽說過氨基酸嗎？有哪些？ [講] 有賴氨酸餅干、“紅?！憋嬃现幸埠匈嚢彼?。 [板書]一、氨基酸的結構與性質 1、氨基酸的概念： 2、賴氨酸的結構簡式： —NH2叫氨基?？梢钥闯蒒H3失一個H后得到的，是個堿性基。 3、定義：羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代后的生成物叫氨基酸。 [講]蛋白質最終都水解得到α-氨基酸。指出離羧基最近的碳原子上的氫原子叫α氫原子，次近的碳原子上的氫原子叫β氫原子。羧酸分子里的α氫原子被氨基取代的生成物叫α-氨基酸。組成蛋白質的氨基酸幾乎都是α-氨基酸。 [投影]甘氨酸（α-氨基乙酸）的結構簡式為： [投影]試寫出下面氨基酸的結構簡式： （1）丙氨酸（α-氨基丙酸）（2）苯丙氨酸（α-氨基-β-苯基丙酸） [講]天然氨基酸均為無色晶體，熔點較高。在200-300℃時熔化而分解。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。 [問]看以上氨基酸的結構式中都有哪些官能團？ [講]官能團決定有機物的性質。氨基酸結構中均含有—COOH和—NH2，應具有什么性質？ [投影]幾種常見的氨基酸 [觀察、思考，得出氨基酸的性質] —COOH和—NH2既有酸性又有堿性。 [板書]4、氨基酸的兩性 （1）既能與酸反應又能與堿反應與堿反應，如： [投影] [板書]2、成肽反應 [講] 兩個氨基酸彼此之間脫一分子水得到的產(chǎn)物叫二肽。許多氨基酸分子彼此脫水生成的化合物叫多肽。肽鍵(-CO-NH-)是一種酰胺鍵。如： [板書]肽鍵：羧基和氨基脫水縮合形成的，連接兩個氨基酸分子的化學結構（—NH—CO—）稱為肽鍵。 二肽：由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物（由三個或三個以上氨基酸分子縮合而成的，含多個肽鍵的化合物稱為多肽）。 [投影] [講]氨基酸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，叫做成肽反應。成肽反應是分子間脫水反應，屬于取代反應。 [講]一般多肽與蛋白質在分子量上有區(qū)別。當分子量小于10000時是多肽；當分子量大于10000時是蛋白質。 [板書]二、蛋白質的結構與性質 [講]蛋白質在希臘文Proteios的意思是“第一”，即蛋白質是生命的基石。 存在：動物的肌肉、皮膚、血液、乳汁及毛、發(fā)、蹄、角等，或存在于植物的種子里。組成：蛋白質分子中含有C、O、H、N、S等元素。 [講] 蛋白質的結構 [總結]蛋白質的一級結構是指：蛋白質多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質的一級結構決定其空間結構 蛋白質的二級結構是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規(guī)律性的結構 蛋白質的三級結構是整個多肽鏈的三維構象，它是在二級結構的基礎上，多肽鏈進一步折疊卷曲形成復雜的球狀分子結構。具有三級結構的多肽鏈叫亞基。 蛋白質的四級結構：蛋白質分子中亞基的立體排布、亞基間的相互作用與布局稱為蛋白質的四級結構 [投影] [講]請同學們回憶膠體性質的本質特征是什么？膠體的分類？ 是膠粒的大小。即10-9m＜d＜10-7m [講]蛋白質分子的直徑很大。一般10-9m＜d＜10-7m的為分子膠體。如：雞蛋白溶液。所以蛋白質溶液應具有膠體性質。 [板書]二、蛋白質的結構與性質 1、蛋白質的兩性：蛋白質是由氨基酸縮聚而成，但其分子中仍有多余的羧基與氨基，所以會使蛋白質具有酸、堿性。 2、水解：同多肽。 [投影] [講]這里我們需要注意的是，不同的蛋白質水解最終生成各種氨基酸， 但只有天然蛋白質水解均生成α-氨基酸 [指導實驗4-2] 1．取20mL雞蛋白溶液放入試管； 2．然后再向試管中加入飽和Na2SO4，若現(xiàn)象不明顯可滴入少量CH3COOH。 [投影] [講]向蛋白質溶液中加（NH4）2SO4、Na2SO4等鹽溶液時，會使蛋白質從溶液沉淀出來，繼續(xù)滴加時沉淀溶解，此現(xiàn)象叫蛋白質的鹽析。鹽析是可逆的。 [板書] 3．蛋白質的鹽析—可逆的物理變化：向蛋白質溶液中加入某些濃的無機鹽溶液后，可使蛋白質凝聚而從溶液中析出。 [講]采用多次鹽析的方法可以分離或提純蛋白質 [指導實驗4-3] 按下列方案進行實驗，并與鹽析現(xiàn)象比較，思考 操作1 現(xiàn)象1 解釋 操作2 現(xiàn)象2 解釋 加入雞蛋清溶液3 mL 加熱 加入蒸餾水 加入2 滴1%醋酸鉛溶液 加入蒸餾水 [講]蛋白質均凝結，然后向四只試管中分別加入清水?，F(xiàn)象是凝結的蛋白質不再溶解。 [設問]從本實驗中可觀察到什么現(xiàn)象？從而得出什么結論？ [講]蛋白質的這種改變叫蛋白質的變性。還有哪些因素可使蛋白質變性？請同學們閱讀課本第89頁。 [板書]4．蛋白質的變性：在某些物理因素或化學因素的影響下，蛋白質的理化性質和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象。 [講]通過實驗得出在蛋白質溶液中加入重金屬鹽、醛或加熱均會使蛋白質凝結成沉淀。此過程不可逆。 [投影] [講]世界上在化學科學上有成就的不光是洋人。最早曾被國際公認的蛋白質變性學說是1931年我國學者吳憲提出的。 [思考與交流]思考下列問題并交流(1) 在臨床上解救誤服Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋等重金屬鹽中毒時，要求病人立即服用大量含蛋白質豐富的生雞蛋、牛奶或豆?jié){。為什么？ (2)醫(yī)院一般使用酒精、蒸煮、高壓和紫外線等方法進行消毒殺菌。為什么？ (3)松花蛋的腌制原理是什么？ [講]會讓病人喝牛奶或吃雞蛋；熱消毒、酒精消毒……。 [講]目前生命科學工作者積極展開如何防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白質變性過程的研究。各種各樣的化妝品，防衰老保健品應運而生，如大寶SOD蜜等。 [指導實驗4-4] 用試管取2mL 雞蛋白溶液；滴加幾滴濃硝酸，微熱。觀察并記錄現(xiàn)象。 [投影] [板書]5．蛋白質的顏色反應 [講]蛋白質的顏色反應是檢驗蛋白質的方法之一，反應的實質就是硝酸作用于含有苯環(huán)的蛋白質使它變成黃色的硝基化合物。顏色反應是檢驗蛋白質的方法之一。一般蛋白質中含有苯環(huán)。 [問]日常生活中鑒別毛織物和棉織物的方法是什么？ [演示實驗]分別灼燒羊毛線、棉線 [投影]實驗現(xiàn)象：羊毛線燃燒時燃燒不快，火焰小，離火即熄滅，燃燒有蛋白質臭味，灰燼呈卷曲狀為黑褐色結晶，用手指可碾成粉末。棉線燃燒無氣味，燒后成灰。 [講]灼燒蛋白質會產(chǎn)生燒焦的羽毛味 [講]生物體、植物無時無刻都在進行著化學反應，并且這些反應在生物體存在下進行，而且會隨著環(huán)境、身體情況而隨時自動、精確的改變。 [板書]三、酶 [講]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。 [講]酶具有如下特點 [投影]（1）條件溫和，不需加熱。 （2）具有高度的專一性。 （3）具有高效催化作用。 [板書]四、核酸 [指導閱讀提綱]了解核酸、酶在生物體中的作用； [投影] [講]核酸一類含磷的生物高分子化合物，相對分子量可達十幾萬至幾百萬。核酸在生物體的生長、繁殖、遺傳、 變異等生命現(xiàn)象中起著決定性的作用。核酸具有酸性，可分為 [投影]（1）脫氧核糖核酸（DNA）：生物遺傳信息的載體；還指揮著蛋白質的合成、細胞的分裂和制造新的細胞。（2）核糖核酸（RNA）：根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質的合成。 [小結]學生歸納總結后打出投影。 [投影] 四、板書設計 第三節(jié) 蛋白質和核酸 一、氨基酸(amino acid)的結構與性質 1、 氨基酸的概念： 2、賴氨酸的結構簡式： —NH2叫氨基?？梢钥闯蒒H3失一個H后得到的，是個堿性基。 3、定義：羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代后的生成物叫氨基酸。 4、氨基酸的兩性 （1）既能與酸反應又能與堿反應與堿反應， (2) 成肽反應 肽鍵(peptide bond)：羧基和氨基脫水縮合形成的，連接兩個氨基酸分子的化學結構（—NH—CO—）稱為肽鍵。 二肽：由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物（由三個或三個以上氨基酸分子縮合而成的，含多個肽鍵的化合物稱為多肽）。 二、蛋白質的結構與性質 1、蛋白質的兩性：蛋白質是由氨基酸縮聚而成，但其分子中仍有多余的羧基與氨基，所以會使蛋白質具有酸、堿性。 2、水解：同多肽。 3．蛋白質的鹽析—可逆的物理變化：向蛋白質溶液中加入某些濃的無機鹽溶液后，可使蛋白質凝聚而從溶液中析出。 4．蛋白質的變性：在某些物理因素或化學因素的影響下，蛋白質的理化性質和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象。 5．蛋白質的顏色反應 三、酶 四、核酸 五、教學反思