世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生

1、世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生教學設計一、學情分析1、學生通過前面的學習，可以說明氨基酸的結(jié)構(gòu)特點、氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程且能概 述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。但這僅限于理論水平層次。2、現(xiàn)實中對科學家人工合成蛋白質(zhì)的過程并不十分了解，未能達到學以致用。通過對世 界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生的學習，既可以復習鞏固氨基酸形成蛋白質(zhì)的相關(guān)內(nèi)容， 又可以了解該過程中使用的科學方法，體會科學發(fā)展的曲折歷程。3、高中學生雖已具備一定的材料閱讀能力，但因地域或教育背景等差異，仍有部分學生 缺乏通過上網(wǎng)查詢、收集資料能力。而且學生的分析與推理能力普遍有待提高。4、高中是學生價值觀初步形成階段，需加強科學探索精神

2、教育和愛國主義精神教育。二、教學目標1、知識與能力：（1）說明氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。（2）查找有關(guān)人工合成蛋白質(zhì)的資料，進行收集和分析。（3）應用“結(jié)構(gòu)決定功能”生物學觀點分析問題。（4）進行學生的觀察能力和分析推理能力的培養(yǎng)。2、過程與方法：（1）運用邏輯思維能力和口頭表達能力，進行人工合成蛋白質(zhì)探索歷程的闡述。（2）對人工合成蛋白質(zhì)探索歷程進行分析，加深理解氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。（3）通過我國合成牛胰島素結(jié)晶這個實例及我國結(jié)構(gòu)蛋白研究新進展的微課展示，增強 民族自信心和自豪感3、情感、態(tài)度與價值觀：（1）認同蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。（2）關(guān)注蛋白質(zhì)研究的新進展。（3）通過了解科學

3、家人工合成蛋白質(zhì)的過程和關(guān)注蛋白質(zhì)研究新進展，培養(yǎng)學生熱愛科學和愛國主義精神。三、教學重點和難點1、教學重點：（1）分析世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生探索歷程。 （2）加深理解氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。2、教學難點：（1）對人工合成蛋白質(zhì)探索歷程進行分析和推理。（2）應用“結(jié)構(gòu)決定功能”生物學觀點分析問題。四、教學過程活動 1 【導入】世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生展開蛋白質(zhì)化學史的畫卷，人們對蛋白質(zhì)的探索經(jīng)歷了漫長過程，最終認同蛋白質(zhì)是生 命活動的主要承擔者，其參與生命的幾乎所有過程，如遺傳、發(fā)育、繁殖、物質(zhì)和能量代謝 以及應激等（PPT展示）。早期，由于一些肽和蛋白質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)的陸續(xù)闡明

4、，通過人工方法 來合成具有生物活性的肽和蛋白質(zhì)的任務就提到了科學工作者面前。這節(jié)課，就讓我們跟隨 科學家的腳步，一同了解世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生（PPT展示并板書題目）?；顒?2 【講授】活動一：自主學習、合作探究（PPT 展示要求）老師：各小組認真閱讀教材P24內(nèi)容，了解世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生歷程； 結(jié)合課前收集的相關(guān)資料，合作探究后，每組選擇一個歷程作展示。時間：5min 學生：自主學習后，小組交流。（意圖：通過生物科學史話的閱讀培養(yǎng)學生提取信息和概括的能力。通過對世界上第一 個人工合成蛋白質(zhì)的探索歷程的討論分析培養(yǎng)學生分析綜合能力和協(xié)作能力。）活動二：小組展示 （意圖：

5、通過展示培養(yǎng)學生口頭表達能力和邏輯思維能力。） 1、1886 年 俄國老師：哪個小組首先帶領我們走進人工合成蛋白質(zhì)的探索歷程呢？（選擇一組，其小組 代表展示）學生：在講臺前進行展示。其余同學認真聽講，稍后質(zhì)疑。 關(guān)于這部分知識的疑問，學生若能解答更好。若答不完全，老師負責引導解決。 教師問題設置： 淺層疑問：俄國科學家做該實驗，試管里出現(xiàn)了乳白色的沉淀物，這沉淀物肯定是蛋白 質(zhì)嗎？ （答：后經(jīng)證實，該沉淀物為多肽）深度質(zhì)疑：重新形成的多肽中氨基酸的排列順序與原蛋白質(zhì)中的氨基酸排列順序是否相 同呢？（答：蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序是由一種模板（mRNA ）決定的，至于這種模板是什 么，詳細知識等我

6、們在必修二第四章第二節(jié)再來詳細學習。）老師總結(jié)：一百多年前，人們開始關(guān)于蛋白質(zhì)的化學研究。在早期研究中，水解作用提供了關(guān)于蛋 白質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的極有價值的資料，蛋白質(zhì)被水解過程中，逐漸降解成相對分子質(zhì)量越來越 小的肽段，直至最后成為氨基酸的混合物（PPT動態(tài)展示）。引導語： 那么我們通過對剛才問題的思考，我們要利用氨基酸合成蛋白質(zhì)，首先要弄清什么問 題？（學生：蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序）哪個小組可以向我們介紹一下，在世界上關(guān)于蛋 白質(zhì)中氨基酸的排列順序問題，科學家又做了哪些工作呢？（選擇一組，其小組代表展示）2、1953 年 英國 sanger 等人 學生：在講臺前進行展示。其余同學認真聽講，稍

7、后質(zhì)疑。 關(guān)于這部分知識的疑問，學生若能解答更好。若答不完全，老師負責引導解決。老師總結(jié)：英國sanger （桑格）等人經(jīng)過10年努力，終于在1953年首次完成了牛胰島 素的全部化學結(jié)構(gòu)的測定工作。這是蛋白質(zhì)化學研究史上的一項重大成就。牛胰島素分子含 有兩條多肽鏈，一條稱A鏈（含21個氨基酸），另一條稱B鏈（含30個氨基酸）；這兩條 多肽鏈通過兩個鏈間二硫鍵連接起來，其中多肽鏈（A鏈）上還有一個鏈內(nèi)二硫鍵（PPT動 態(tài)即時展示）。桑格小組測定了牛胰島素的全部氨基酸序列，開辟了人類認識蛋白質(zhì)分子化 學結(jié)構(gòu)的道路。于是在1958年,桑格因此獲得諾貝爾化學獎。組委會給出的評價是“for his wo

8、rk on the structure of proteins, especially that of insulin （胰島素）。（PPT 動態(tài)即時展示）引導語：insulin即胰島素，這是我們很常見的一個名詞（PPT展示胰島素注射液圖片），那么什么是胰島素？胰島素有什么作用？哪位同學向我們介紹一下胰島素？3、胰島素簡介 學生：在講臺前進行展示。其余同學認真聽講，稍后質(zhì)疑。 關(guān)于這部分知識的疑問，學生若能解答更好。若答不完全，老師負責引導解決 教師問題設置：深層質(zhì)疑：由于胰島素在牛、羊等動物體內(nèi)含量很少，很難通過提取來大量制備，除此之外，請思考還會有哪些原因呢？給大家2min時間思考，并小組

9、交流。（答：取材受限、環(huán)境因素。意圖：引導學生認同結(jié)構(gòu)決定功能這一生物觀點；為第5 章 酶的特性教學作鋪墊）引導語：所以人工合成胰島素將具有非常重要的意義，而這項偉大成就正是由我國科學 家完成的，那么我國科學家是怎樣創(chuàng)造這項奇跡呢？下面請一個小組向我們介紹我國科學家 是如何完成這項巨大成就的。4、1965 年， 中國學生：在講臺前進行展示。其余同學認真聽講，稍后質(zhì)疑。 關(guān)于這部分知識的疑問，學生若能解答更好。若答不完全，老師負責引導解決 教師問題設置： 深層質(zhì)疑：科研人員為什么先把天然兩條鏈拆開，摸索將兩條鏈合在一起的方法，而不是直接合成胰島素？給大家2min時間思考，并小組交流。（意圖：應用

10、該實例使同學加深理解氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程；加深認同結(jié)構(gòu)決定功能 的生物學觀點）老師總結(jié)： 19 世紀人工合成尿素的成功，曾被認為打破了生命物質(zhì)與非生命物質(zhì)之間的 界限。但是尿素并沒有生命活性。 1958 年，北京大學生物系在國內(nèi)首次合成了具有生物活性 的八肽催產(chǎn)素。在 1958 年，我國科學家提出人工合成胰島素的設想。經(jīng)過漫長的努力，終于在1965 年完成了結(jié)晶牛胰島素的全部合成，更為重要的是，合成的胰島素具有與天然胰 島素一樣的生物活性（PPT即時展示）。胰島素的人工合成，才能真正算上打破生命物質(zhì)與非生命物質(zhì)的界限，是人工改造生命 的一個重要里程碑。在一定意義上講，這一成就對科學發(fā)展的影響

11、是超前的。所以當年人民 日報刊登了這則喜訊，對科研工作者的研究成果給予了高度贊揚，同時鼓勵我們“我們一定 要有無產(chǎn)階級的雄心壯志，敢于走前人沒有走過的道路，敢于攀登前人沒有攀登過的高峰” （PPT 展示當年的人民日報原版）活動 3 【微課展示】 蛋白質(zhì)研究新進展引導語：當然現(xiàn)在對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究已經(jīng)進展的非?？炝?。下面讓我們通 過一則短片，了解我國科學家對結(jié)構(gòu)蛋白研究的新進展（微課展示：清華大學施一公團隊與 顏寧團隊對結(jié)構(gòu)蛋白的最新研究成果，進一步闡明結(jié)構(gòu)決定功能。同時施一公團隊主攻的剪 接體結(jié)構(gòu)課題中，涉及中心法則，正好為學生理解氨基酸的排列順序是由mRNA決定的，提 供很好素材；

12、為將來學習基因的表達做鋪墊）。老師總結(jié)：好的，這是我國清華大學對結(jié)構(gòu)蛋白研究的最新進展。尤其近幾年，清華大 學對結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的研究接連在生命科學領域取得世界級突破，快速進軍世界科學的最前沿。 這節(jié)課我們主要學習了世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的探索歷程，下面請一位同學為我們做 課堂小結(jié)（學生思考整理，意圖：培養(yǎng)學生歸納與表達能力）活動 4 【課堂小結(jié)】選一個小組作課堂小結(jié)老師總結(jié)：在科學的研究道路上，我們站在前人的肩膀上，要有大無畏的精神，勇于開 拓進取、攀登高峰。最后讓我們引用 1965 年人民日報鼓勵我們的話語：（展示 1965 年的人 民日報。意圖：激發(fā)學生科學探索精神和愛國主義情懷）“我們一定要有無產(chǎn)階級的雄心壯 志，敢于走前人沒有走過的道路，敢于攀登前人沒有攀登過的高峰”（全班齊聲朗讀）。五、板書設計世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生一、歷程：1、1886年2、1953年3、1965年1、1886年2、1953年3、1965年二、意義：六、教學反思生物新課標提出需面向全體學生，培養(yǎng)和提高學生的生物科學素養(yǎng)和倡導探究性學習。 培養(yǎng)全體學生具有良好的科學素養(yǎng)很有必要，而要提高科學素養(yǎng)，需要有自主、合作、探究 理念。探究式學習不僅可以提高學生的科學素養(yǎng)，又可以鍛煉學生的認知、靈活應用知識的 能力。生物學科的知識較抽象需要與日常實際聯(lián)系起來。在本節(jié)課的教學中，所應用的實例 是蛋白質(zhì)研