第二节 蛋白质教案
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文档简介
学习任务单
课程基本信息
学科 高中化学 年级 高二 学期 春季
课题 蛋白质
学习目标
1. 通过从分子水平上认识氨基酸的组成、结构和性质，进一步深化“结构决定性质”学科认知模型。 2. 能辨识蛋白质结构中的肽键，能说明蛋白质的基本结构特点，能分析氨基酸、蛋白质与人体健康的关系，从微观和宏观相结合的视角认识蛋白质的结构与性质。 3. 认识人工合成多肽和蛋白质的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。
课前学习任务
1.阅读教材，了解氨基酸的组成、结构和性质。
2.阅读教材，了解蛋白质的相关性质。 3.查阅资料，了解蛋白质对人类的意义。
课上学习任务
【学习任务一】氨基酸 （一）了解氨基酸的定义和存在：氨基酸是羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代所得到的化合物。自然界中存在的氨基酸有几百种，但组成生物体内蛋白质的氨基酸一般只有20种。其中有8种氨基酸在人体内不能合成，必须通过食物供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。因此，为了人体的健康，应注意合理膳食、科学营养，保证人体必需氨基酸的摄取。 （二）掌握氨基酸的结构：组成蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸，即氨基连接在与羧基相邻的α-位的碳原子上。从氨基酸的结构上可以看出氨基酸有两种官能团：氨基和羧基。α-氨基酸中，当R原子团不是H时，也就是除了甘氨酸以外，一般均含有连接四个不同原子或原子团的手性碳原子，具有对映异构。 （三）了解常见的氨基酸：甘氨酸、苯氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸。味精的简单介绍。 （四）掌握氨基酸的物理性质：天然的氨基酸均为无色晶体,熔点较高,在200℃-300℃时熔化分解。 一般都能溶于水,而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 （五）学习氨基酸的化学性质：羧基显酸性，氨基显碱性，所以氨基酸具有两性。既能与氢氧化钠反应生成甘氨酸钠和水，表现出酸性，又能与氯化氢反应，表现出碱性，氨基酸与氯化氢的反应与氨气和盐酸的反应相似。氨基酸还能发生成肽反应，一个氨基酸分子中的羧基可以跟另一个氨基酸分子中的氨基反应，按羧基脱羟基、氨基脱氢的反应原理，脱去一个水分子而形成酰胺基，即肽键，此反应称为成肽反应。
【学习任务二】蛋白质 （一）了解蛋白质的组成：蛋白质主要由碳氢氧氮硫等元素组成，有些蛋白质还含有磷铁锌铜等元素。人体含有的蛋白质种类超过10万种。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，约占细胞干重的一半以上。 （二）了解蛋白质的结构：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。肽键中的氧原子与氢原子之间存在氢键，会使肽链盘绕或折叠成特定的空间结构，形成蛋白质的二级结构。肽链在二级结构基础上还会进一步盘曲折叠，形成更复杂的三级结构。多个具有特定三级结构的多肽链通过非共价键相互作用（如氢键等）排列组装，形成蛋白质的四级结构。 （三）掌握蛋白质的性质： 1.水解：在酸、碱或酶的作用下，逐步水解成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到氨基酸。 2.盐析：在蛋白质溶液中加入浓的轻金属盐，会看到蛋白质发生凝聚，产生白色沉淀，再加入水，蛋白质重新溶解。这是因为少量的轻金属盐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。盐析是一个可逆的过程,属于物理变化,不影响蛋白质的性质，利用多次的盐析和溶解，可分离提纯蛋白质。 3.变性：蛋白质溶液加热或者加入醋酸铅溶液，会看到蛋白质凝结，产生白色沉淀，再加入水，蛋白质不再溶解，这是因为在某些物理或化学因素的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变，这种现象称为蛋白质的变性。变性后的蛋白质在水中不能重新溶解，同时也会失去原有的生理活性，发生了不可逆的变化。在日常生活中，有时需要利用蛋白质变性，例如食物加热后，其中的蛋白质发生了变性，更有利于人体消化吸收。乙醇、苯酚和碘等作为消毒防腐药，可以使微生物的蛋白质变性，导致其死亡，达到消毒的目的。 4.显色反应：蛋白质溶液中加入浓硝酸，加热会产生黄色沉淀，这属于蛋白质的显色反应。蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色反应。蛋白质的颜色反应可用于鉴别蛋白质的存在。 【学习任务三】酶 （一）了解酶的定义：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，其中绝大多数是蛋白质。在酶的作用下，生物才能进行新陈代谢，完成 呼吸、运动、生长、发育、繁殖等生命活动。 （二）掌握酶的催化特点： 1.条件温和，不需要加热； 2.高效性； 3.高度的专一性。 （三）了解酶的应用：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。
课程基本信息
学科 高中化学 年级 高二 学期 春季
课题 蛋白质
学习目标
1. 通过从分子水平上认识氨基酸的组成、结构和性质，进一步深化“结构决定性质”学科认知模型。 2. 能辨识蛋白质结构中的肽键，能说明蛋白质的基本结构特点，能分析氨基酸、蛋白质与人体健康的关系，从微观和宏观相结合的视角认识蛋白质的结构与性质。 3. 认识人工合成多肽和蛋白质的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。
课前学习任务
1.阅读教材，了解氨基酸的组成、结构和性质。
2.阅读教材，了解蛋白质的相关性质。 3.查阅资料，了解蛋白质对人类的意义。
课上学习任务
【学习任务一】氨基酸 （一）了解氨基酸的定义和存在：氨基酸是羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代所得到的化合物。自然界中存在的氨基酸有几百种，但组成生物体内蛋白质的氨基酸一般只有20种。其中有8种氨基酸在人体内不能合成，必须通过食物供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。因此，为了人体的健康，应注意合理膳食、科学营养，保证人体必需氨基酸的摄取。 （二）掌握氨基酸的结构：组成蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸，即氨基连接在与羧基相邻的α-位的碳原子上。从氨基酸的结构上可以看出氨基酸有两种官能团：氨基和羧基。α-氨基酸中，当R原子团不是H时，也就是除了甘氨酸以外，一般均含有连接四个不同原子或原子团的手性碳原子，具有对映异构。 （三）了解常见的氨基酸：甘氨酸、苯氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸。味精的简单介绍。 （四）掌握氨基酸的物理性质：天然的氨基酸均为无色晶体,熔点较高,在200℃-300℃时熔化分解。 一般都能溶于水,而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 （五）学习氨基酸的化学性质：羧基显酸性，氨基显碱性，所以氨基酸具有两性。既能与氢氧化钠反应生成甘氨酸钠和水，表现出酸性，又能与氯化氢反应，表现出碱性，氨基酸与氯化氢的反应与氨气和盐酸的反应相似。氨基酸还能发生成肽反应，一个氨基酸分子中的羧基可以跟另一个氨基酸分子中的氨基反应，按羧基脱羟基、氨基脱氢的反应原理，脱去一个水分子而形成酰胺基，即肽键，此反应称为成肽反应。
【学习任务二】蛋白质 （一）了解蛋白质的组成：蛋白质主要由碳氢氧氮硫等元素组成，有些蛋白质还含有磷铁锌铜等元素。人体含有的蛋白质种类超过10万种。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，约占细胞干重的一半以上。 （二）了解蛋白质的结构：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。肽键中的氧原子与氢原子之间存在氢键，会使肽链盘绕或折叠成特定的空间结构，形成蛋白质的二级结构。肽链在二级结构基础上还会进一步盘曲折叠，形成更复杂的三级结构。多个具有特定三级结构的多肽链通过非共价键相互作用（如氢键等）排列组装，形成蛋白质的四级结构。 （三）掌握蛋白质的性质： 1.水解：在酸、碱或酶的作用下，逐步水解成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到氨基酸。 2.盐析：在蛋白质溶液中加入浓的轻金属盐，会看到蛋白质发生凝聚，产生白色沉淀，再加入水，蛋白质重新溶解。这是因为少量的轻金属盐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。盐析是一个可逆的过程,属于物理变化,不影响蛋白质的性质，利用多次的盐析和溶解，可分离提纯蛋白质。 3.变性：蛋白质溶液加热或者加入醋酸铅溶液，会看到蛋白质凝结，产生白色沉淀，再加入水，蛋白质不再溶解，这是因为在某些物理或化学因素的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变，这种现象称为蛋白质的变性。变性后的蛋白质在水中不能重新溶解，同时也会失去原有的生理活性，发生了不可逆的变化。在日常生活中，有时需要利用蛋白质变性，例如食物加热后，其中的蛋白质发生了变性，更有利于人体消化吸收。乙醇、苯酚和碘等作为消毒防腐药，可以使微生物的蛋白质变性，导致其死亡，达到消毒的目的。 4.显色反应：蛋白质溶液中加入浓硝酸，加热会产生黄色沉淀，这属于蛋白质的显色反应。蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色反应。蛋白质的颜色反应可用于鉴别蛋白质的存在。 【学习任务三】酶 （一）了解酶的定义：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，其中绝大多数是蛋白质。在酶的作用下，生物才能进行新陈代谢，完成 呼吸、运动、生长、发育、繁殖等生命活动。 （二）掌握酶的催化特点： 1.条件温和，不需要加热； 2.高效性； 3.高度的专一性。 （三）了解酶的应用：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。