回歸生活的“蛋白質”教學設計

楊曉月

摘要：糖類、油脂、蛋白質是人體所需的基本營養物質。蛋白質對每一個個體來說，都有著極其重要的作用。了解蛋白質的存在、功能、消化和吸收的過程，學生能夠更好地學習蛋白質的性質。將生活中的蛋白質引入化學課堂，再將蛋白質的性質應用于實際生活之中。

關鍵詞：蛋白質;分組實驗;教學設計

文章編號：1008-0546（2020）01-0076-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.021

一、課標和教材分析

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出：能分析說明氨基酸、蛋白質與人體健康的關系。蛋白質的學習最終還是為健康的生活服務。在教材體系中，蛋白質位于“蘇教版”高中化學選修1專題二第二單元“提供能量與營養的食物”一節。學生在初中化學和高中化學必修2中，已經初步學習了蛋白質的來源與性質。通過本節課的學習，將進一步加深學生對蛋白質的認識，理解它對人體的重要作用，初步建立化學知識與實際生活之間的重要聯系。

二、教學目標

1.了解蛋白質的存在、功能、消化和吸收的過程、補充方法以及研究的重要意義。

2.通過分組實驗，初步理解鹽析和變性的含義，同時提高化學實驗的操作技能。

3.了解蛋白質的基本組成單位，初步理解氨基酸形成蛋白質的基本原理。

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

三、教學重難點

蛋白質的性質

四、教學過程

環節一：回眸身邊的蛋白質

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

【學生】我贊同這句話，蛋白質對人體來說是不可或缺的。我們體內的酶就是蛋白質。

【教師】在我們的體內有許許多多的細胞，而細胞干重的一半以上都是蛋白質?？纯茨闵磉叺娜?，說出蛋白質存在于人體的哪些部位？

【學生】人體的皮膚、頭發、指甲等。

【教師】這些是我們肉眼所能看見的，其實還存在于看不到的血液、抗體、病毒、酶中等。以我們體內的血紅蛋白為例，它可以從肺中攜帶O2運送到各個有需要的組織中，又能夠攜帶各種代謝產生的cO2，運送到肺里，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？

【學生甲】組成蛋白質的主要元素有c、H、O、N，血紅蛋白中還含有S、Fe。

【學生乙】血紅蛋白的相對分子質量很大很大。

【教師】大家觀察的很細致，血紅蛋白的相對分子質量高達64500，屬于高分子化合物。如果人體缺少血紅蛋白，可能會導致貧血等疾病。

【問題1.2】蛋白質對人體十分重要，那怎么判斷自己是否缺乏蛋白質呢？

【學生】一臉茫然

【教師】缺少蛋白質可能會導致脫發、消化不良、食欲不振、指甲變軟或分層的現象。

【問題1.3】你能說出生活中富含蛋白質的食物有哪些嗎？

【學生】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物體內的蛋白質，我們稱之為動物蛋白;像大豆這種來自于植物體內的蛋白質，我們稱之為植物蛋白。生活中偶爾會看到有朋友喝蛋白粉（動物蛋白：植物蛋白=2：3），我們是否也有必要買一罐來補充蛋白質？

【問題1.4】觀察表1中的具體數據，關于補充蛋白質你有哪些想法？

【學生】如果靠喝豆漿來補充蛋白質，我們需要喝3333mL豆漿才能補充人體每天所需的60g蛋白質，這個實在太難了，不太符合常理，所以我的觀點是不能從單一的食物中補充，可以每一種都吃一點。

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

【問題1.5】我們每天攝入的蛋白質在體內經歷了哪些轉化過程呢？

【學生】以雞蛋為例，蛋白質經過我們的口腔，進入我們的胃中，在胃蛋白酶的作用下水解生成多肽，再進入我們的小腸中，在酶的作用下水解生成氨基酸。

【教師】一部分氨基酸進入我們的血液中，用來重新合成人體所需的蛋白質，另一部分氨基酸則會發生氧化反應，為我們人體提供能量。在我們的體內，每時每刻都在進行著氨基酸的生成和消耗，比如，我們的胃粘膜2-3天就會全部更新一次，我們的皮膚28天就會全部更新一次。

環節二：探尋蛋白質的結構

【問題2.1】生物上應該學習過氨基酸的內容，你知道氨基酸有哪些種類嗎？

【學生】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構模型，試總結其結構特點？

【學生】通過觀察可以發現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碳原子上面。

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

【問題2.3】結合氨基酸的官能團，推測其可能具有的化學性質？

【學生】與鈉反應、與堿反應，脫水縮合反應。

【教師】其實氨基酸還可以與酸反應，因為氨基顯堿性。像這種既能與酸反應，又能與堿反應的特征，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）。氨基和羧基可以發生像酯化反應那樣的脫水反應，形成肽鍵，具體的方程式見圖2。

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

【問題2.4】人體內的氨基酸只有20幾種，為什么可以在體內形成10萬種以上的蛋白質呢？

【學生】氨基酸的排列順序以及空間結構不同。

【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。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與人體內的胰島素一模一樣，具有十分重要的意義。

環節三：探究蛋白質的性質

【問題3.1】結合生活經驗，說說哪些因素會使蛋白質失去活性？

【學生】將生雞蛋煮熟，做成煎蛋或者松花蛋。

【教師】能夠使蛋白質變性的因素還有很多，現在我們通過分組實驗來探究。具體的實驗要求見表2。

【學生實驗1】

【教師】蛋白質溶液遇到強酸、強堿、重金屬鹽、甲醛等化學物質或受熱時發生凝結的過程，叫做變性。蛋白質溶液遇到濃的硫酸銨等無機鹽溶液，會析出沉淀，加水后，沉淀重新溶解的過程，叫做鹽析。

【問題3.2】如何區分一個鹽溶液發生的變化是鹽析還是變性呢？

【學生】加水，看產生的沉淀是否會重新溶解。

【教師】在科研過程中，科學家需要對某一種蛋白質進行研究時，就會采用鹽析來分離、提純蛋白質。

【問題3.3】結合蛋白質的性質，思考如何檢驗新買的羊毛衫是不是由羊毛制成的呢？

【學生實驗2】使用鑷子夾取紅線、白線、黑線，點燃比較味道。

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

【學生】羊毛線有燒焦的羽毛的氣味，對應紅線，棉線有燒紙的味道，對應白線，腈綸線有特殊的氣味，對應黑線。

環節四：重現生活中的蛋白質

【學以致用】

1.人們夏天外出時，為什么會打著傘？

2.為什么可以使用甲醛溶液制作動物標本？

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】氨基酸可以合成蛋白質，蛋白質可以水解生成氨基酸。氨基酸具有兩性，能夠發生脫水縮合反應，是因為其通式中含有氨基和羧基，這種特殊的結構決定了它的化學性質。蛋白質可以發生鹽析和變性。鹽析是一種物理變化，是可逆的，變性是一種化學變化，是不可逆的。

五、板書設計

具體的板書設計見圖3。

六、教學反思

1.從宏觀辨識到微觀探析

本節課從設計之初，便將蛋白質的相關知識點與實際生活聯系在一起。環節一（見圖4）從宏觀的生活現象出發，以血紅蛋白為例，從微觀角度逐步展示蛋白質的空間結構，依次呈現蛋白質的組成、來源、水解過程。

2.從證據推理到模型認知

因學生對氨基酸的基本結構沒有準確的認知，環節二（見圖5）直接將常見氨基酸的結構模型提供給學生，學生根據現有證據，可以推理出氨基酸中含有氨基和羧基。在觀察的過程中，學生可以搭建關于氨基酸的認知模型。此外，從氨基酸的官能團出發，大膽預測其化學性質，也是對學生證據推理能力的一種考驗。

3.從化學回歸生活

環節三從生活中使蛋白質失活的因素入手，通過分組實驗尋找影響因素。學生在燃燒三種線的過程中，可以聞到真實的氣味，從而獲得最直接的感受。在以后的實際生活中，學生可以很自然地聯想到蛋白質的鑒別方法，從而做到學以致用。