高中化学人教版 (2019)选择性必修3第二节 蛋白质教案设计

第四章 生物大分子

第二节  蛋白质

第2课时 蛋白质  酶

本节引言部分就蛋白质在生物界里的广泛存在作了简单的介绍，强化了蛋白质是生命的基础，没有蛋白质就没有生命的重要结论。本节有三部分内容，第一部分介绍的是组成蛋白质的基本结构氨基酸的结构与性质，应注重强调氨基酸是多官能团化合物的特点。第二部分应借助模型、图片、多媒体等手段，帮助学生了解蛋白质的结构，通过学生分组实验，体会蛋白质的性质。要多联系生活、生产和社会，渗透相关学科的知识，让学生真正了解蛋白质重要而广泛的用途，以体现化学教育的经济价值、社会价值和人文价值。第三部分对酶进行了常识性的介绍，不必讲的过深，应考虑到学生知识水平及接受能力。通过人工合成结晶牛胰岛素的重大成果，唤起学生的民族自豪感，激发学生对生命科学的研究和探索的强烈兴趣。

教学重点：蛋白质的结构特点与主要性质

教学难点：氨基酸、多肽和蛋白质之间的相互转化关系

讲义  教具

【新课引入】

人工合成结晶牛胰岛素

胰岛素是由胰腺分泌的一种激素，具有调节体内糖类、蛋白质和脂肪代谢等功能。胰岛素是最先被确定氨基酸序列的蛋白质,其结构由桑格等于1955年测定。它由两条肽链组成，分别是由21个氨基酸形成的A链和30个氨基酸形成的B链,两条链通过二硫键（—S—S—）连接。

任务一：认识蛋白质

1.   蛋白质的定义与组成

【讲解】

(1)      定义：蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子，是一般细胞中含量最多的有机分子。

(2)      组成：主要由C、H、O、N、S等元素组成，有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Cu等元素。

2.   结合教材中蛋白质的结构示意图，认识蛋白质的四节结构

【讲解】

各种蛋白质在生物体内所具有的不同功能与蛋白质的结构密切相关。蛋白质的结构不仅取决于多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序，还与其特定的空间结构有关。蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序称为蛋白质的一级结构，它是蛋白质高级结构的基础，对蛋白质的性质和功能起着决定性作用。例如,血红蛋白分子中的谷氨酸会因遗传因素变成缬氨酸，这一微小差别会导致红细胞的形态由正常的圆饼状变为异常的镰刀状，使人患镰状细胞贫血。

[四级结构]

3.   蛋白质的性质

【探究活动】

[实验4-3]

在试管中加入2 mL饱和(NH4)2SO4溶液，向其中加入几滴鸡蛋清溶液，振荡，有什么现象？再继续加入蒸馏水，振荡又有什么现象？可以得出什么结论？

[实验现象]　先变浑浊或有沉淀生成，加入蒸馏水振荡，溶液又变澄清或沉淀溶解。

[实验结论] 蛋白质的盐析是一个可逆过程，析出后蛋白质仍有活性，可用于分离提纯蛋白质。

[实验4-4]

在三支试管中各加入2 mL鸡蛋清溶液，将一支试管加热，向另两支试管中分别加入硝酸银溶液和乙醇，分别有什么现象？再向试管中加入蒸馏水，又有什么现象？可以得出什么结论？

[实验现象]　三支试管均有沉淀生成，加入蒸馏水后沉淀均不溶解。

[实验结论]蛋白质在加热、加重金属盐或乙醇，蛋白质变性，变性的蛋白质失去活性，变性为不可逆过程。

[实验4-5]

向盛有2 mL鸡蛋清溶液的试管中加入5滴浓硝酸，加热，有什么现象？体现了蛋白质的什么性质？

[实验现象]先生成白色沉淀，加热后白色沉淀又变黄色；

[实验结论]蛋白质的显色反应。

[学生活动]

如何鉴别制作衣服的人造丝与真丝？

[提示]　灼烧法。灼烧时有烧焦羽毛气味的是真丝。

【总结】

3．蛋白质的主要性质

(1)两性

蛋白质的多肽是由多个氨基酸缩合形成的，在多肽链的两端必然存在着自由的氨基与羧基，同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团。蛋白质与氨基酸类似，也是两性分子，既能与酸反应，又能与碱反应。

(2)水解

①水解原理

②水解过程

蛋白质多肽氨基酸。

(3)盐析

①定义：少量的某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)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，反而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。

②特点与应用：蛋白质的盐析是一个可逆过程，可以用于分离提纯蛋白质。

(4)变性

微点拨：在日常生活中有时需要利用蛋白质变性，如食物加热、消毒等，有时防止蛋白质变性，如疫苗等生物制剂需低温保存等。

(5)显色反应——可用于蛋白质的分析检测

①向蛋白质溶液加入浓硝酸会有白色沉淀产生，加热后沉淀变黄色。

②固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变黄色。

(6)灼烧蛋白质有烧焦羽毛气味的是真丝。

【学生活动】

问题一：因误服铅、汞等重金属盐中毒的患者在急救时，为什么可口服牛奶、蛋清或豆浆？

问题二：为什么紫外线可用于环境和物品消毒，放射线可用于医疗器械灭菌？

[回答]

1.误服重金属盐，可口服牛奶、蛋清或豆浆，其目的是吸收重金属盐解毒，减少人体蛋白质变性。

2.紫外线用于环境和物品消毒，放射线用于医疗器械消毒，都是利用紫外线或放射线使蛋白质凝固，

【归纳对比】 

 蛋白质盐析和变性的不同点

【知识拓展】

烫发原理：一般烫发时使用的还原剂可以使头发中的二硫键断裂，产生游离的巯基(—SH)。再用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状。然后用氧化剂使巯基之间发生反应，生成新的二硫键(—S—S—)，使头发的形状得以固定。

【过渡】

生物体是一个复杂的“化工厂”，在这个“化工厂里同时进行着许多相互协调配合的化学反应。例如，食物在动物肠道内消化分解，分解产生的物质被吸收后，在组织细胞内发生复杂变化，都是通过化学反应实现的；植物的种子发芽、开花、结果，以及进行光合作用，也离不开化学反应。这些反应必须在适合生物体生存的温和条件下进行，还要求有较高的速率，而且需要随着环境和身体情况的变化随时进行精密调节。实现如此苛刻的要求，需要依靠生物催化剂—酶的作用来完成。

任务二：认识酶

1.       酶的定义

【讲解】

酶是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机物，其中大多数是蛋白质。

2.       酶的催化特点

【讲解】

(1)条件温和、不需加热，一般接近体温和中性条件。

(2)具有高度的专一性，如蛋白酶只能催化蛋白质水解反应。

(3)具有高效催化作用，一般是普通催化剂的107倍。

微点拨：使用酶作催化剂时，反应温度不能过高，原因是高温下蛋白质变性，酶失去催化活性

3．酶的应用

酶已经得到了广泛的应用，如蛋白酶用于医药、制革等工业，淀粉酶用于食品、发酵、纺织等工业，有的酶还可用于疾病的诊断。

任务三：知识建构

1. 2019年12月以来，我国部分地区突发的新冠病毒肺炎威胁着人们的身体健康。下列有关说法正确的是

A. 冠状病毒粒子直径约，故介于溶质和胶体粒子之间
B. 口罩中间的熔喷布具有核心作用，其主要原料为聚丙烯，属于有机高分子材料
C. 过氧化氢、乙醇、过氧乙酸等消毒液均可以将病毒氧化而达到消毒的目的
D. “84”消毒液是以NaClO为主要有效成分的消毒液，为了提升消毒效果，可以与洁厕灵主要成分为盐酸混合使用

【答案】B

【解析】

溶质粒子直径小于1nm，胶体粒子直径介于之间，冠状病毒粒子直径约，故介于浊液和胶体粒子之间，故A错误；
B.口罩中间的熔喷布具有核心作用，其主要原料为聚丙烯，聚丙烯属于合成有机高分子材料，故B正确；
C.乙醇能够使蛋白质变性，但不是靠氧化作用杀灭病毒，故C错误；
D.NaClO与盐酸能反应生成有毒气体氯气，所以不能混用，故D错误；
故选：B。

2. 下列说法正确的是   

A. 花生油的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，属于高分子化合物
B. 只有不同种类的氨基酸之间才能形成多肽
C. 向鸡蛋清的溶液中加入饱和硫酸钠溶液产生沉淀，加水后沉淀可溶解
D. 向淀粉溶液中加入硫酸溶液，加热后滴入几滴氢氧化铜悬浊液，再加热至沸腾，未出现红色物质，说明淀粉未水解

【答案】C

【解析】

1. 花生油的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，不属于高分子化合物，故 A错误；
2. 同种类的氨基酸之间也能形成多肽，故B错误；
3. 向鸡蛋清的溶液中加入饱和硫酸钠溶液发生盐析，产生沉淀，加水后沉淀可溶解，故C正确；
4. 用氢氧化铜悬浊液检验还原性糖必须保证碱性环境，而淀粉加硫酸溶液水解，酸性环境加氢氧化铜悬浊液不会有红色沉淀，但是不能说明淀粉没有水解，故D错误。

3. 下列说法不正确的是

A. 鸡蛋清的溶液中加入硫酸铜溶液，鸡蛋清凝聚，蛋白质变性
B. 含淀粉或纤维素的物质可以制造酒精
C. 硬脂酸甘油酯属于高级脂肪酸甘油酯，是高分子化合物
D. 不同种类的氨基酸能以不同的数目和顺序彼此结合，形成更复杂的多肽化合物

【答案】C

【解析】

硫酸铜属于重金属盐，可以使蛋白质发生变性，则鸡蛋清凝聚，故A正确；
B.淀粉或纤维素均为多糖，水解生成葡萄糖，葡萄糖发生酒化反应生成乙醇，则含淀粉或纤维素的物质可以制造酒精，故B正确；
C.油脂的相对分子质量在10000以下，不是高分子，故C错误；
D.多肽结构复杂，与氨基酸中氨基、羧基的数目与顺序有关，即不同种类的氨基酸能以不同的数目和顺序彼此结合，形成更复杂的多肽化合物，故D正确；
故选：C。
4.判断下列描述的正误正确的打“”，错误的打“”
糖类化合物也可称为碳水化合物______。
植物油氢化过程中发生了加成反应______。
加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性______。
油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油______。
油脂在酸性或碱性条件下均能发生水解反应，且产物相同______。
疫苗一般应冷藏存放，以避免蛋白质变性______。
苯、油脂均不能使酸性溶液褪色______。
天然植物油没有恒定的熔沸点，常温下难溶于水______。
油脂在空气中完全燃烧转化为水和二氧化碳______。
维生素D可促进人体对钙的吸收______。
以淀粉为原料可制取乙酸乙酯______。
葡萄糖可用于补钙药物的合成______。
纤维素在人体内可水解为葡萄糖，故可作人类的营养物质______。
地沟油禁止食用，但可以用来制肥皂______。

【答案】                         

【解析】解：大多数糖类化合物符合通式，故称为碳水化合物，故答案为：；
植物油中含有碳碳双键，能与氢气发生加成反应，则植物油氢化过程中发生了加成反应，故答案为：；
加热能使蛋白质变性，加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性，故答案为：；
油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐与甘油的反应属于皂化反应，则油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油，故答案为：；
油脂在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油，碱性条件下发生水解反应生成高级脂肪酸盐与甘油，所以油脂在酸性和碱性条件下发生水解时产物不同，故答案为：；
蛋白质受热易变性，所以疫苗一般应冷藏存放，以避免蛋白质变性，故答案为：；
有的油脂含义碳碳双键能使酸性溶液褪色，苯与高锰酸钾溶液不反应，故答案为：；
天然植物油属于混合物，所以天然植物油没有恒定的熔沸点，常温下难溶于水，故答案为：；
油脂的组成元素是C、H、O，在空气中完全燃烧转化为水和二氧化碳，故答案为：；
维生素D是人体必需的营养物质，维生素D可促进人体对钙的吸收，故答案为：；
淀粉水解生成葡萄糖，葡萄糖可以制备乙醇，乙醇氧化能生成乙酸，乙醇与乙酸发生酯化反应生成乙酸乙酯，所以以淀粉为原料可制取乙酸乙酯，故答案为：；
葡萄糖可用于制备葡萄糖酸钙，葡萄糖酸钙是一种补钙药物，则葡萄糖可用于补钙药物的合成，故答案为：；
人体中没有纤维素水解酶，所以纤维素在人体内不能水解，不能被人体吸收利用，故答案为：；
地沟油主要成分是油脂，含有有害物质会危害人体健康，所以地沟油禁止食用，由于含有油脂，可以用来制肥皂，故答案为：。
 

本节课通过对牛胰岛素的合成介绍，初步感受蛋白质结构的复杂性和人工合成蛋白质的艰巨性，进一步理解氨基酸、多肽与蛋白质的关系。同时激发学生的民族自豪感和积极探索未知领域、坚持不懈、严谨求实的科学精神。增加氨基酸的种类和数目，让学生进一步认识多肽的形成过程，理解从氨基酸到多肽，再到形成蛋白质一级结构的逐步反应过程，知道氨基酸、多肽与蛋白质的关系。同时也帮肋学牛认到多肽和蛋白质结构中仍存在氨基和羧基，因此也具有两性。结合教材中蛋白质的结构示意图，引导学生认识蛋白质的四节结构的区别和联系，认识氢键在蛋白质结构形成过程中的重要作用，进一步理解蛋白质变性与其空间结构变化。