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視頻標簽：人工合成蛋白質
所屬欄目：高中生物優質課視頻
視頻課題：高中生物人教版必修1分子與細胞-科學史話世界上第一個人工合成蛋白質的誕生
教學設計、課堂實錄及教案：高中生物人教版必修1分子與細胞-科學史話世界上第一個人工合成蛋白質的誕生
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的誕生探索歷程。 （2）加深理解氨基酸形成蛋白質的過程。 2、教學難點：
（1）對人工合成蛋白質探索歷程進行分析和推理。 （2）應用“結構決定功能”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的誕生
展開蛋白質化學史的畫卷，人們對蛋白質的探索經歷了漫長過程，最終認同蛋白質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、發育、繁殖、物質和能量代謝以及應激等（PPT展示）。早期，由于一些肽和蛋白質的化學結構的陸續闡明，通過人工方法來合成具有生物活性的肽和蛋白質的任務就提到了科學工作者面前。這節課，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的誕生（PPT展示并板書題目）。
活動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內容，了解世界上第一個人工合成蛋白質的誕生歷程；結合課前收集的相關資料，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的探索歷程的討論分析培養學生分析綜合能力和協作能力。）
活動二：小組展示 （意圖：通過展示培養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，稍后質疑。
關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，試管里出現了乳白色的沉淀物，這沉淀物肯定是蛋白質嗎？ （答：后經證實，該沉淀物為多肽）
深度質疑：重新形成的多肽中氨基酸的排列順序與原蛋白質中的氨基酸排列順序是否相同呢？
（答：蛋白質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，詳細知識等我們在必修二第四章第二節再來詳細學習。）
老師總結：
一百多年前，人們開始關于蛋白質的化學研究。在早期研究中，水解作用提供了關于蛋白質組成和結構的極有價值的資料，蛋白質被水解過程中，逐漸降解成相對分子質量越來越小的肽段，直至最后成為氨基酸的混合物（PPT動態展示）。 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，首先要弄清什么問 題？（學生：蛋白質中氨基酸的排列順序）哪個小組可以向我們介紹一下，在世界上關于蛋白質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，稍后質疑。
關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：英國sanger（桑格）等人經過10年努力，終于在1953年首次完成了牛胰島素的全部化學結構的測定工作。這是蛋白質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）上還有一個鏈內二硫鍵（PPT動態即時展示）。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分子化學結構的道路。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 work on the structure of proteins, especially that of insulin（胰島素）”。（PPT動態即時展示）
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，稍后質疑。
關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：
深層質疑：由于胰島素在牛、羊等動物體內含量很少，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，并小組交流。
（答：取材受限、環境因素。意圖：①引導學生認同結構決定功能這一生物觀點；②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，稍后質疑。
關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：①應用該實例使同學加深理解氨基酸形成蛋白質的過程；②加深認同結構決定功能 的生物學觀點）
老師總結：19世紀人工合成尿素的成功，曾被認為打破了生命物質與非生命物質之間的界限。但是尿素并沒有生命活性。1958年，北京大學生物系在國內首次合成了具有生物活性的八肽----催產素。在1958年，我國科學家提出人工合成胰島素的設想。經過漫長的努力，終于在1965年完成了結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與非生命物質的界限，是人工改造生命
的一個重要里程碑。在一定意義上講，這一成就對科學發展的影響是超前的。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】 蛋白質研究新進展
引導語：當然現在對蛋白質結構與功能關系的研究已經進展的非常快了。下面讓我們通過一則短片，了解我國科學家對結構蛋白研究的新進展（微課展示：清華大學施一公團隊與顏寧團隊對結構蛋白的最新研究成果，進一步闡明結構決定功能。同時施一公團隊主攻的剪接體結構課題中，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；為將來學習基因的表達做鋪墊）。
老師總結：好的，這是我國清華大學對結構蛋白研究的最新進展。尤其近幾年，清華大學對結構蛋白質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。這節課我們主要學習了世界上第一個人工合成蛋白質的探索歷程，下面請一位同學為我們做課堂小結（學生思考整理，意圖：培養學生歸納與表達能力）
活動4 【課堂小結】
選一個小組作課堂小結
老師總結：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：激發學生科學探索精神和愛國主義情懷）“我們一定要有無產階級的雄心壯志，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）。
六、教學反思
生物新課標提出需面向全體學生，培養和提高學生的生物科學素養和倡導探究性學習。培養全體學生具有良好的科學素養很有必要，而要提高科學素養，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，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系起來。在本節課的教學中，所應用的實例是蛋白質研究史上的一個個小故事，內容學生易理解，讓他們走進科學家的世界，進行身份帶入，將學過的理論知識與實際相聯系，真正做到學以致用，真正理解氨基酸形成蛋白質的過程，真正認同結構決定功能的生物學觀點。將理論知識在本節教學上做了探究式學習的設計。既可以暴露知識弊端，又可以自主合作地解決問題，提高發現問題、解決問題的能力。在教學中，教師要將知識多面化呈現給學生，既掌握了知識，理解知識體系，又達到提升能力的效果。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
