舒盼盼 邹立凡

摘要：以一条写着肽链的纸条为载体，通过一系列问题，不断引导学生深入思考，动手实验探究，同时结合一系列生命科学的前沿发展事实，吸引学生的注意力，激发他们的探究热情，体会蛋白质在生命科学中的意义，培养实验探究的发散思维。

关键词：思考;探究;发散思维

文章编号：1008-0546（2018）10-0036-02 中图分类號：G632.41 文献标识码：B

一、教材及学情分析

本部分内容是苏教版《有机化学基础》选修专题五第二单元的内容。是在学习完氨基酸、蛋白质的检验、性质之后，进一步了解蛋白质的结构，体会蛋白质在生命科学中的重要意义。蛋白质的学习是对氨基酸知识的延伸，同时也为生物课程相关知识的学习奠定基础。

蛋白质是生活中常见的物质，也是构成生命的基础。学生在必修二中已经接触过蛋白质的学习，对蛋白质这部分内容的学习，既有利于学生今后正确地认识有关的日常生活问题，也有利于他们了解生命化学研究的热点和前景，能够关注生活、关注科技，提高科学素养，丰富生活常识。

二、教学设计思路

本次课堂设计紧密结合教材内容，针对写着一条肽链的纸片，循循善诱提出不同的思考问题，使得学生自己动手探究，学习整部分内容。首先通过问题“写出纸片上肽键水解后的产物”复习巩固氨基酸的成肽反应以及肽链的水解反应。再通过“已知肽链中氨基酸残基亚氨基上的氢原子与羰基上的氧原子之间会产生氢键，你们手中肽链的结构会发生怎么样的变化？”“能否将同学们手中的二级结构进一步折叠成更复杂的结构呢？”以及“已知蛋白质是由多条肽链聚集而成的，在蛋白质的三级结构基础上，能否将肽链连接排列成更加复杂的结构？”等问题，引导学生思考、动手实验，学习蛋白质的结构，让学生充分扩展自己的思维，在培养学生思维品质的同时，使得学生形成科学探究的学习品质。同时，穿插介绍科学家发现蛋白质结构的化学史实、镰刀型贫血症、人类蛋白质组计划，可以让学生在探索实验过程中体会科学家探索蛋白质结构的历程，体会化学科学在生命科学发展中的重要作用。

三、课堂实录

环节一：创设情景，聚焦分子疾病，进入新课

【投影】镰刀型贫血症是一种严重的致死性遗传疾病，患者的红细胞数目仅为正常人的一半，红细胞外形呈现出长而薄的镰刀状异常状态。镰刀型贫血症是人类发现的第一种分子疾病，它是由于蛋白质分子中一个氨基酸的差异而引起的疾病。正常人的血红蛋白（HbA）与镰刀型贫血症患者的血红蛋白（HbS）相比较，其β链N端第6个氨基酸不同，正常人是谷氨酸，患者是缬氨酸。

【设疑】联系镰刀型贫血症的发病机理，你认为各种蛋白质的特殊功能和活性主要取决于什么？

【学生1】氨基酸的种类。

【学生2】氨基酸的数目和排列顺序。

【教师】蛋白质的数目众多，结构复杂。研究发现，蛋白质可能包含一条或者多条肽链，不同肽链中所包含的氨基酸数量种类以及它们的排列方式各不相同，其实多肽链本身以及多肽链之间还存在空间结构，所以蛋白质的特殊功能和活性取决于组成多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序和其特定的空间结构。接下来就来学习蛋白质的结构。

环节二：循循善诱，重视动手实验，探求新知，培养思维品质

【教师】同学们手上都有写着一条肽链的纸条（如图1），能否写出纸片上肽键水解后的产物？

【学生板演】略。

【投影】英国生化学家桑格在20世纪40年代测定出牛胰岛素分子中全部氨基酸的排列顺序，并因此获得1958年诺贝尔化学奖。

【教师】你们现在手里拿的肽链中氨基酸的顺序就是蛋白质的一级结构。

【教师】已知肪链中氨基酸残基亚氨基上的氢原子与毅基上的氧原子之间会产生氢键，你们手中的肽链的结构会发生怎么样的变化？动手试试。

【学生1】若是氨基酸残基亚氨基上的氢原子与羰基上的氧原子之间会产生氢键，即会产生一个作用力，在这种力的作用下，肽链会呈折叠结构（如图2）。

【学生2】在这种力的作用下，肽链会呈螺旋结构（如图3）。

【史实展示】美国科学家鲍林和科里共同研究发现蛋白质的二级结构。

【教师】科学家经过多年的研究发现，只有从生物大分子的三维结构上才能理解它们的功能和作用机理，揭示生命活动的本质。蛋白质分子中的肽链并非直链状，而是按一定的规律卷曲或折叠形成特定的空间结构，这是蛋白质的二级结构，就像刚刚同学们通过实验得到的结构。

【教师】能否将同学们手中的二级结构进一步折叠成更复杂的结构呢？

【学生】将二级结构进一步折叠螺旋，结果姐图4。

【投影】肌红蛋白的三级结构模型

【教师】蛋白质分子在二级结构的基础上进一步盘曲折叠形成的三维结构，即蛋白质的三级结构。肌红蛋白、血红蛋白等正是通过这种结构使其表面的空穴恰好容纳一个血红素分子。

【教师】已知蛋白质是由多条肽链聚集而成的，在蛋白质的三级结构基础上，能否将肽链连接排列成更加复杂的结构？分小组进行实验。

【小组1】将小组里多个三级结构的多肽链排列成一条直线，结果如图5。

【小组2】将小组里多个主级结构的多肽链排列在同一个平面，结果如图60

【小组3】将小组里多个三级结构的多肽链排列成空间三维结构，结果如图7，

【教师】将三级结构.的多肽链按一定的空间排列方式结合在一起形成的聚集体结构就是蛋白质的四级结构，蛋白质的四级结构非常复杂，有不少科学家正在从事这方面的研究。一般来说蛋白质的四级结构是空间结构，也就是小组3同学手中所展示的结构。

【投影】血红蛋白的四级结构模型

【教师】比如血红蛋白由四个具有三级的多肽链构成，其中两个α-链，两个β-链，其四级结构类似椭圆形状。

【投影】蛋白质的四级结构发展过程以及人类蛋白质组计划

【总结】科学家经过艰辛的探究逐步深入认识蛋白质的结构，蛋白质是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者。目前，人类蛋白质组计划已经开始实施，我国承担人类肝脏蛋白质组的研究工作。不久的将来，蛋白质组学将成为寻找疾病分子标记和药物标靶最有效的方法之一，在对人类许多疾病的临床诊断和治疗方面有十分诱人的前景。

四、教学反思

蛋白质的学习，以往大部分老师都是忽略或者一笔带过蛋白质的结构这部分内容。但苏教版《有机化学基础》却花了近三面的版面介绍蛋白质的结构，其中包括一些化学史、生命科学现状的介绍。笔者认为，作为人类灵魂的工程师——教师，不能只着眼于高考知识点的传播，也要注重学生学科素养的培养。而教材中的内容又恰恰可以使学生在了解蛋白质的结构的同时，认识蛋白质对生命活动的意义，体会化学科学在生命科学发展中的重要作用。所以在课堂上利用好教材内容，通过精心的教学设计，带领学生学习这部分内容具有一定的价值。本次教学设计的亮点就是充分利用教材内容，以一条能够贯穿始终的主线（一条肽链）为载体，设计一系列能够引发学生思考的问题，层层深入，学习新知，同时培养学生思考问题的纵向思维。