4.2 蛋白质（教学设计）化学人教版选择性必修3

该高中化学教学设计聚焦蛋白质核心知识，涵盖氨基酸的结构与两性、成肽反应，蛋白质的水解、盐析、变性等性质及酶的催化特点。课堂以生活消毒实例导入，通过“氨基酸→蛋白质→酶”的逻辑脉络，结合口诀记忆、对比辨析等学习支架，衔接前后知识。 资料亮点在于落实“结构决定性质”化学观念，通过类比酯化反应构建成肽反应模型培养科学思维，结合酒精消毒、重金属解毒等实例渗透科学态度与责任。特色教学方法如针对训练、对比归纳突破难点，助力学生提升知识应用能力，为教师提供清晰教学思路与实用资源。

第二节 蛋白质 一、知识目标 1. 知道氨基酸是蛋白质的基本组成单位，了解必需氨基酸的概念，掌握氨基酸的结构特点，明确天然蛋白质水解得到的氨基酸主要是α−氨基酸，能正确书写常见氨基酸的结构简式。 2. 掌握氨基酸的两性和成肽反应规律，能正确书写氨基酸与酸、碱反应及成肽反应的化学方程式，掌握n个氨基酸形成单链多肽时肽键数为(n−1)的判断规律。 3. 了解蛋白质的组成和空间结构，掌握蛋白质水解、盐析、变性、显色反应等化学性质，能区分盐析与变性的异同，认识蛋白质的重要生物学功能。 4. 了解酶的本质，掌握酶催化作用的三大特点。 二、素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从氨基、羧基的微观结构出发，分析氨基酸、蛋白质的宏观性质，建立“结构决定性质”的化学观念，能从微观角度解释氨基酸两性、蛋白质变性等现象。 2. 证据推理与模型认知：根据氨基和羧基的官能团性质，推理氨基酸的化学性质，构建氨基酸脱水缩合形成肽键、多肽、蛋白质的反应模型，能利用该模型推导蛋白质水解产物。 3. 科学态度与社会责任：能运用蛋白质的性质解释生活中酒精消毒、福尔马林保存标本、分离提纯蛋白质等实际应用，认识蛋白质对生命活动的核心意义，体会化学与生命科学的紧密联系。 一、教学重点 氨基酸的结构特点与化学性质，蛋白质的组成与化学性质。 二、教学难点 氨基酸的成肽反应规律，盐析与变性的区别及实际应用。 本节教学内容源于新课标人教版（2019年版）高中化学选择性必修3《有机化学基础》第四章《生物大分子》第二节《蛋白质》。本节内容是学生学习烃、烃的衍生物的官能团性质、糖类知识之后，对另一类重要天然生物大分子的系统学习，既巩固了“官能团决定有机物性质”的核心化学观念，也深化了对有机高分子结构与反应规律的认识，同时衔接了生命科学的相关内容，是培养学生化学核心素养的重要载体。 按照课标要求，本节从氨基酸切入，先介绍氨基酸的分类、结构特点，再讲解氨基酸的两性、成肽反应，再延伸到蛋白质的结构、化学性质，最后介绍酶的催化特点，编排符合学生从简到繁的认知规律，突出了“结构决定性质，性质决定用途”的化学思维，同时结合酒精消毒、福尔马林防腐等生活实际情境，体现化学与生活、生命科学的密切联系，本课时完整涵盖了本节全部核心内容，要求学生掌握氨基酸、蛋白质的核心性质，能辨析盐析与变性的本质差异。 本节课的教学对象为高二选修化学的学生，学生已经在之前的有机化学学习中掌握了羧基、氨基的基本性质，建立了“官能团决定性质”的思维方式，同时在初中化学和高中生物学中对蛋白质、氨基酸有了常识性认识，了解必需氨基酸、蛋白质变性的宏观现象，对酒精消毒、重金属中毒等生活实例有一定认知，具备学习本节内容的知识基础。 但学生尚未从有机化学官能团反应的角度，理解氨基酸两性和成肽反应的原理，对盐析和变性的本质区别容易混淆，对肽键的形成规律、蛋白质的多级结构认识模糊，微观结构与宏观性质的关联建构不到位。学生已具备一定的推理分析能力，可通过结构自主推测性质，但对抽象的成肽规律、多肽结构分析容易出错，需要结合典例拆解，联系生活实际帮助学生辨析核心概念，深化理解。 教学环节一 课堂导入 【提问互动，联系生活】同学们，我们先聊个贴近生活的话题：大家都知道蛋白质是人体必不可少的营养物质，很多同学早餐会吃鸡蛋、牛奶补充营养，不少健身的同学也会通过蛋白粉补充蛋白质。那老师想问问大家，为什么打针前医生会用酒精棉擦拭皮肤消毒？家里的餐具为什么可以用高温蒸煮消毒呢？给大家1分钟时间，同桌之间可以小声讨论，一会我们请同学分享你的想法。（预留讨论时间，邀请1-2位同学分享发言后引入） 【点明本节课主题】大家的猜想都很有道理，其实这些常见的生活现象，都和我们今天要学习的蛋白质的性质密切相关。从最简单的病毒、细菌等微生物，一直到我们人类，生物体内绝大多数生命过程都和蛋白质密不可分，可以说：没有蛋白质，就没有生命。而氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位，想要认识蛋白质，我们必须先从认识氨基酸开始。今天，就让我们一起走进第四章第二节，一起探索蛋白质的奥秘。 【设计意图】 1. 激发兴趣，提升参与度：以学生日常熟悉的饮食、消毒场景切入提问，贴近学生生活认知，能快速吸引学生注意力，通过小组讨论调动学生主动思考，激发学生的探究欲和课堂参与积极性，避免新课导入的生硬感。 2. 化抽象为具体，体现学科价值：将抽象的有机物性质和生活实例结合，让学生直观感受到化学知识就存在于日常生活中，体会化学知识在生活中的应用价值，帮助学生建立“化学来源于生活，服务于生活”的学科观念。 3. 自然过渡，明确学习方向：结合生活疑问引出本节课核心主题，点明氨基酸和蛋白质的逻辑关系，让学生清晰本节课的学习脉络，自然过渡到后续的新课讲授环节，帮助学生建立学习的目标感。 教学任务一 氨基酸的结构与分类 【引入】从最简单的病毒、细菌等微生物直至人类，生物体内的绝大多数生命过程都与蛋白质密切相关，可以说没有蛋白质就没有生命。氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位，要认识蛋白质，必须首先认识氨基酸。 【师生活动】教师提问：自然界中氨基酸种类很多，大家知道组成人体蛋白质的氨基酸一共有多少种？其中什么是必需氨基酸？ 【 学生活动1】阅读教材内容后回答，部分学生回答20种，教师补充说明：目前发现组成人体蛋白质的氨基酸共21种，其中8种人体不能合成，必须从食物中获取，称为必需氨基酸。给出口诀帮助记忆：笨蛋来宿舍，晾一晾鞋（对应苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）。 教师展示甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸等几种常见α-氨基酸的结构简式，提问：观察这些结构，总结氨基酸的结构有什么共同特点？ 【 学生活动2】观察后归纳：所有分子都同时含有氨基-NH2和羧基-COOH；天然氨基酸的氨基都连接在和羧基相邻的碳原子上。 教师总结强调：氨基酸可看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物，分子中既含有氨基又含有羧基；天然蛋白质水解得到的都是α-氨基酸（氨基连接在羧基相邻的α-碳原子上）；除甘氨酸外，α-氨基酸一般都有手性碳原子，具有对映异构体。 【设计意图】从生命现象出发引入课题，激发学生的学习兴趣；通过观察结构自主归纳特点，培养学生总结归纳的能力；口诀记忆法降低了必需氨基酸的记忆难度，符合中学生的认知特点。 【针对训练】 1.下列关于氨基酸的说法错误的是（ ） A. 组成人体蛋白质的氨基酸共有21种，其中8种为必需氨基酸 B. 天然蛋白质水解得到的氨基酸均为α-氨基酸 C. 氨基酸分子中都只含有1个氨基和1个羧基 D. α-氨基酸的结构中，氨基连接在与羧基相邻的碳原子上 答案：C 解析：谷氨酸等氨基酸分子中含有2个羧基，因此氨基酸分子不一定只含有一个氨基和一个羧基，C错误；A、B、D表述均正确。 教学任务二 氨基酸的性质 【引入】我们已经知道氨基酸分子中同时含有酸性基团羧基和碱性基团氨基，根据“结构决定性质”的思路，大家推测氨基酸应该具备什么样的化学性质？ 【师生活动】 1. 学生思考后回答：羧基可以和碱反应，氨基可以和酸反应，因此氨基酸应该既可以和酸反应，又可以和碱反应，具有两性。 2. 教师肯定学生的推测，补充讲解：氨基酸在酸性条件下氨基结合H+带正电，碱性条件下羧基电离出H+带负电，中性条件下形成内盐，因此氨基酸是两性化合物。请同学写出甘氨酸和盐酸、甘氨酸和NaOH溶液反应的化学方程式，随机抽取学生板书展示。 · 教师点评后给出正确方程式： · NH2CH2COOH + HCl -> ClNH3CH2COOH · NH2CH2COOH + NaOH -> NH2CH2COONa + H2O 3. 教师提问：类比羧酸和醇的酯化脱水反应，两个氨基酸分子的氨基和羧基之间能不能脱水缩合？产物是什么？ · 学生活动：阅读教材后总结：一个氨基酸的羧基脱羟基，另一个氨基酸的氨基脱氢，脱去1分子水，形成肽键-CONH-；两个氨基酸缩合得到二肽， n个氨基酸形成1条肽链时，脱去(n−1)分子水，形成(n−1)个肽键；二肽可以继续缩合形成多肽，相对分子质量大于104的多肽就是蛋白质。 4. 教师强调：肽键的正确写法是-CONH-，不能写成-CNHO-，连接顺序不能错。 【设计意图】渗透“结构决定性质”的化学核心观念，引导学生通过结构推测性质，培养知识迁移能力（类比酯化反应理解成肽反应），通过方程式书写落实基础知识点。 【针对训练】 1.苯丙氨酸的结构简式为HOOC-CHNH2​-CH2C6H5，下列说法错误的是（ ） A. 该分子既可以与盐酸反应，又可以与NaOH溶液反应 B. 1mol该物质与足量NaOH溶液反应，消耗1mol NaOH C. 甘氨酸和丙氨酸两种氨基酸混合发生缩合反应，只能生成2种二肽 D. 该物质是天然蛋白质水解的产物，属于α-氨基酸 答案：C 解析：A. 分子含酸性羧基和碱性氨基，具有两性，A正确；B. 只有羧基可与NaOH反应，故1mol苯丙氨酸消耗1mol NaOH，B正确；C. 甘氨酸和丙氨酸混合缩合，可以生成甘氨酸-甘氨酸、丙氨酸-丙氨酸、甘氨酸-丙氨酸、丙氨酸-甘氨酸，共4种二肽，C错误；D. 天然蛋白质水解的氨基酸均为α-氨基酸，D正确。 教学任务三 蛋白质的组成与性质 【引入】氨基酸缩合形成多肽，多肽盘曲折叠形成具有空间结构的蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者，日常生活中我们也经常接触蛋白质相关的性质，比如酒精消毒、煮鸡蛋，这些现象都和蛋白质的性质有关，我们一起来学习。 【师生活动】 1. 教师引导学生梳理蛋白质的基础知识点：组成元素：主要含C、H、O、N、S，部分含P、Fe等元素，属于天然有机高分子化合物。结构：氨基酸排列顺序为一级结构，氢键形成二级结构，进一步盘曲折叠形成三级结构，多条肽链组装形成四级结构，氨基酸排列顺序决定蛋白质的结构和功能。 2. 化学性质讲解： · 水解反应：蛋白质水解最终产物为氨基酸，断键方式为肽键断裂，羰基加羟基、氨基加氢得到氨基酸，教师带领学生练习判断水解产物的结构。 · 盐析：教师讲解实验：向鸡蛋白溶液中加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质溶解度降低析出沉淀，加水后沉淀重新溶解。提问：盐析是可逆过程还是不可逆过程？是什么变化？学生回答后总结：盐析是可逆的物理变化，浓的轻金属盐溶液会发生盐析，可用于分离提纯蛋白质，稀的轻金属盐会促进蛋白质溶解。 · 变性：教师提问：为什么煮熟的鸡蛋不会变回液态蛋清？为什么75%酒精可以消毒，福尔马林可以保存动物标本？学生思考后总结：加热、强酸强碱、重金属盐、乙醇、甲醛会破坏蛋白质的空间结构，使蛋白质失去生理活性，这个过程叫变性，变性是不可逆的化学变化，可用于杀菌消毒。 · 教师对比强调：盐析可逆，变性不可逆；轻金属盐浓溶液盐析，重金属盐无论浓稀都使蛋白质变性。 · 显色反应：含苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色，可用于检验蛋白质。 【设计意图】联系生活实际中的现象讲解性质，让学生体会化学与生活的紧密联系；对比盐析和变性的区别，突破易混易错点，培养学生对比归纳的能力。 【针对训练】 1.下列关于蛋白质的说法正确的是（ ） A. 盐析和变性都是可逆过程 B. 误食重金属盐中毒，可喝大量牛奶解毒 C. 蛋白质水解的最终产物是多肽 D. 所有蛋白质遇浓硝酸都会变黄 答案：B 解析：A. 变性是不可逆过程，A错误；B. 重金属盐可以使牛奶中的蛋白质变性，从而减少和人体自身蛋白质的结合，达到解毒目的，B正确；C. 蛋白质水解的最终产物是氨基酸，C错误；D. 只有含苯环的蛋白质遇浓硝酸才会变黄，D错误。 2.关于蛋白质的盐析和变性，下列说法错误的是（ ） A. 浓的硫酸钠溶液可以使蛋白质发生盐析 B. 变性是化学变化，盐析是物理变化 C. 硫酸铜溶液可以使蛋白质发生盐析 D. 盐析可以用于分离提纯蛋白质 答案：C 解析：硫酸铜属于重金属盐，无论浓度大小，都会使蛋白质变性，不是盐析，C错误；A、B、D表述均正确。 教学任务四 酶 【引入】我们人体内的很多化学反应都可以在常温常压下快速进行，这离不开一类特殊的生物催化剂——酶，今天我们一起来认识酶的特点。 【师生活动】 教师提问：酶的本质是什么？作为催化剂，酶有什么特点？> 学生阅读教材后回答：绝大多数酶的本质是蛋白质，少数是RNA；酶催化的特点是条件温和、专一性强、催化效率高。教师补充强调：高温会使酶（蛋白质）变性失活，因此酶催化需要在接近体温、中性条件下进行，酶的催化效率是普通催化剂的107倍左右，对底物有高度的专一性。 【设计意图】结合生物学科知识实现跨学科融合，让学生认识酶对生命活动的重要意义。 【针对训练】 1.酶在化学反应过程中的主要作用是（ ） A. 酶与反应物分子暂时性结合以降低反应的活化能 B. 酶消耗反应中的副产物来促使反应进行完全 C. 酶自身分解生成主产物，从而加快反应速率 D. 酶分解会释放能量，以增加主产物分子的有效碰撞次数 答案：A 解析：酶属于生物催化剂，催化剂的作用原理是降低反应的活化能，反应前后酶本身不发生改变，也不改变反应的限度，因此A正确，B、C、D错误。 第二节 蛋白质 一、氨基酸 1. 结构 天然蛋白质水解产物为α-氨基酸，通式： R- (NH2)CH-COOH 官能团：氨基−NH2、羧基−COOH 2. 分类 必需氨基酸：8种，人体不能合成，需从食物获取 非必需氨基酸：人体可自身合成 3. 化学性质 1 两性：既与酸反应，又与碱反应 2 成肽反应：氨基酸脱水形成肽键−CONH 二、蛋白质1. 组成与结构 天然有机高分子化合物，元素组成：C、H、O、N、S等 空间结构：一级→二级→三级→四级结构 2. 化学性质 水解反应：最终产物为氨基酸 2 盐析：可逆过程，用于分离提纯蛋白质 变性：不可逆过程，用于杀菌消毒 显色反应：含苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄，可检验蛋白质 三、酶 本质：绝大多数酶属于蛋白质 催化特点：①条件温和 ②高度专一性 ③高效催化 1．酶在化学反应过程中的主要作用是 A．酶与反应物分子暂时性结合以降低反应的活化能 B．酶消耗反应中的副产物来促使反应进行完全 C．酶自身分解生成主产物，从而加快反应速率 D．酶分解会释放能量，以增加主产物分子的有效碰撞次数 【答案】A 【解析】A． 酶是生物催化剂，酶与反应物分子暂时性结合以降低反应的活化能，A正确； B．酶是生物催化剂，能大幅增大反应速率、但不影响反应程度，B错误； C． 结合选项A可知酶通过降低反应活化能从而加快反应速率，C错误； D．结合选项A可知酶通过降低反应活化能、增大了活化分子百分数、增加了反应的有效碰撞次数，D错误； 答案选A。 2．下列关于蛋白质的叙述中错误的是 A．蛋白质是两性化合物 B．蛋白质溶液中分别加入浓NaCl溶液、CuSO4溶液，其过程是不可逆的 C．天然蛋白质水解的最终产物是α-氨基酸 D．蛋白质分子中的重要化学键是肽键() 【答案】B 【解析】A．蛋白质中含有羧基和氨基，既能与酸反应又能与碱反应，是两性物质，A正确； B．蛋白质溶液中加入浓NaCl溶液发生盐析，是物理变化，其过程可逆；加入CuSO4溶液，蛋白质变性，其过程都是不可逆的，B错误； C．天然蛋白质水解的最终产物均是α-氨基酸，C正确； D．氨基酸羧基和氨基的成肽反应形成的重要化学键是肽键()，D正确； 故选B。 3．多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。多巴胺的一种合成路线如图所示： 下列说法正确的是 A．原料甲与苯酚互为同系物 B．中间产物乙、丙和多巴胺都具有两性 C．多巴胺不可能存在氨基酸类的同分异构体 D．甲最多可以和发生取代反应 【答案】B 【解析】A．由结构简式可知，原料甲与苯酚所含的酚羟基数目不同，不可能互为同系物，A错误； B．中间产物乙、丙和多巴胺都含有酚羟基和氨基，既能与碱反应又能与酸反应，都具有两性，B正确； C．多巴胺的同分异构体中可能含有氨基和羧基，存在氨基酸类的同分异构体，C错误； D．甲能与溴水发生取代反应取代苯环上羟基邻对位的氢原子，则甲最多可以和溴发生取代反应，D错误； 答案选B。 4．曾经轰动一时的三聚氰胺事件，为国产奶粉安全敲响了警钟。它的结构简式如图，下列有关它的说法正确的是 A．分子式为C6N6H6 B．不能与酸反应 C．属于氨基酸 D．奶粉添加三聚氰胺的原因是它的N元素含量高 【答案】D 【解析】 A．的分子式为：C3N6H6，A错误； B．结构中含有氨基，具有碱性，能与酸反应，B错误； C．氨基酸中应该有氨基和羧基，结构中不含羧基，不是氨基酸，C错误； D．奶粉中的营养成分为蛋白质，蛋白质中含有N元素，奶粉添加三聚氰胺的原因是它的N元素含量高，D正确； 答案选D。 5．某治疗炎症性肠病的药物，其有效成分结构如下图所示。下列关于该有机物的说法错误的是 A．分子式为 B．能发生加聚反应 C．分子中不含手性碳原子 D．既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应 【答案】B 【解析】A．分子式为，A选项不符合题意； B．分子不能发生加聚反应，B选项符合题意； C．分子中无杂化碳原子，故不含有手性碳原子，C选项不符合题意； D．酚羟基和羧基体现酸性，氨基体现碱性，既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应，D选项不符合题意。 故答案选B。 本节课遵循“氨基酸→蛋白质→酶”的认知逻辑展开，结合酒精消毒、钡餐等生活实例帮助学生辨析盐析与变性的核心区别，用口诀记忆必需氨基酸降低了学习难度，课堂互动性较好。但从随堂练习反馈来看，部分学生对肽键的形成与断裂、手性碳原子判断仍存在混淆，对成肽反应中氨基酸与肽键数的关系掌握不到位。后续需要增加针对性微练习巩固难点，同时可适当拓展蛋白质在生物医学领域的应用，进一步落实“化学与生活”的核心素养，提升学生知识应用能力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $