世界上第一個(gè)人工合成蛋白質(zhì)的誕生

1、世界上第一個(gè)人工合成蛋白質(zhì)的誕生教學(xué)設(shè)計(jì)一、學(xué)情分析1、學(xué)生通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，可以說(shuō)明氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、氨基酸形成蛋白質(zhì)的過(guò)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(shí)中對(duì)科學(xué)家人工合成蛋白質(zhì)的過(guò)程并不十分了解，未能達(dá)到學(xué)以致用。通過(guò)對(duì)世 界上第一個(gè)人工合成蛋白質(zhì)的誕生的學(xué)習(xí)，既可以復(fù)習(xí)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(guò)程中使用的科學(xué)方法，體會(huì)科學(xué)發(fā)展的曲折歷程。3、高中學(xué)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(xué)生 缺乏通過(guò)上網(wǎng)查詢、收集資料能力。而且學(xué)生的分析與推理能力普遍有待提高。4、高中是學(xué)生價(jià)值觀初步形成階段，需加強(qiáng)科學(xué)探索精神

2、教育和愛(ài)國(guó)主義精神教育。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與能力：（1）說(shuō)明氨基酸形成蛋白質(zhì)的過(guò)程。（2）查找有關(guān)人工合成蛋白質(zhì)的資料，進(jìn)行收集和分析。（3）應(yīng)用“結(jié)構(gòu)決定功能”生物學(xué)觀點(diǎn)分析問(wèn)題。（4）進(jìn)行學(xué)生的觀察能力和分析推理能力的培養(yǎng)。2、過(guò)程與方法：（1）運(yùn)用邏輯思維能力和口頭表達(dá)能力，進(jìn)行人工合成蛋白質(zhì)探索歷程的闡述。（2）對(duì)人工合成蛋白質(zhì)探索歷程進(jìn)行分析，加深理解氨基酸形成蛋白質(zhì)的過(guò)程。（3）通過(guò)我國(guó)合成牛胰島素結(jié)晶這個(gè)實(shí)例及我國(guó)結(jié)構(gòu)蛋白研究新進(jìn)展的微課展示，增強(qiáng) 民族自信心和自豪感3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：（1）認(rèn)同蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。（2）關(guān)注蛋白質(zhì)研究的新進(jìn)展。（3）通過(guò)了解科學(xué)

3、家人工合成蛋白質(zhì)的過(guò)程和關(guān)注蛋白質(zhì)研究新進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)和愛(ài)國(guó)主義精神。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)：（1）分析世界上第一個(gè)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(guò)程。2、教學(xué)難點(diǎn)：（1）對(duì)人工合成蛋白質(zhì)探索歷程進(jìn)行分析和推理。（2）應(yīng)用“結(jié)構(gòu)決定功能”生物學(xué)觀點(diǎn)分析問(wèn)題。四、教學(xué)過(guò)程活動(dòng) 1 【導(dǎo)入】世界上第一個(gè)人工合成蛋白質(zhì)的誕生展開(kāi)蛋白質(zhì)化學(xué)史的畫(huà)卷，人們對(duì)蛋白質(zhì)的探索經(jīng)歷了漫長(zhǎng)過(guò)程，最終認(rèn)同蛋白質(zhì)是生 命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，其參與生命的幾乎所有過(guò)程，如遺傳、發(fā)育、繁殖、物質(zhì)和能量代謝 以及應(yīng)激等（PPT展示）。早期，由于一些肽和蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)的陸續(xù)闡明

4、，通過(guò)人工方法 來(lái)合成具有生物活性的肽和蛋白質(zhì)的任務(wù)就提到了科學(xué)工作者面前。這節(jié)課，就讓我們跟隨 科學(xué)家的腳步，一同了解世界上第一個(gè)人工合成蛋白質(zhì)的誕生（PPT展示并板書(shū)題目）?；顒?dòng) 2 【講授】活動(dòng)一：自主學(xué)習(xí)、合作探究（PPT 展示要求）老師：各小組認(rèn)真閱讀教材P24內(nèi)容，了解世界上第一個(gè)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(gè)歷程作展示。時(shí)間：5min 學(xué)生：自主學(xué)習(xí)后，小組交流。（意圖：通過(guò)生物科學(xué)史話的閱讀培養(yǎng)學(xué)生提取信息和概括的能力。通過(guò)對(duì)世界上第一 個(gè)人工合成蛋白質(zhì)的探索歷程的討論分析培養(yǎng)學(xué)生分析綜合能力和協(xié)作能力。）活動(dòng)二：小組展示 （意圖：

5、通過(guò)展示培養(yǎng)學(xué)生口頭表達(dá)能力和邏輯思維能力。） 1、1886 年 俄國(guó)老師：哪個(gè)小組首先帶領(lǐng)我們走進(jìn)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(xué)生：在講臺(tái)前進(jìn)行展示。其余同學(xué)認(rèn)真聽(tīng)講，稍后質(zhì)疑。 關(guān)于這部分知識(shí)的疑問(wèn)，學(xué)生若能解答更好。若答不完全，老師負(fù)責(zé)引導(dǎo)解決。 教師問(wèn)題設(shè)置： 淺層疑問(wèn)：俄國(guó)科學(xué)家做該實(shí)驗(yàn)，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(shí)，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(xì)知識(shí)等我

6、們?cè)诒匦薅谒恼碌诙?jié)再來(lái)詳細(xì)學(xué)習(xí)。）老師總結(jié)：一百多年前，人們開(kāi)始關(guān)于蛋白質(zhì)的化學(xué)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(jià)值的資料，蛋白質(zhì)被水解過(guò)程中，逐漸降解成相對(duì)分子質(zhì)量越來(lái)越 小的肽段，直至最后成為氨基酸的混合物（PPT動(dòng)態(tài)展示）。引導(dǎo)語(yǔ)： 那么我們通過(guò)對(duì)剛才問(wèn)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(wèn) 題？（學(xué)生：蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序）哪個(gè)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(wèn)題，科學(xué)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(guó) sanger 等人 學(xué)生：在講臺(tái)前進(jìn)行展示。其余同學(xué)認(rèn)真聽(tīng)講，稍

7、后質(zhì)疑。 關(guān)于這部分知識(shí)的疑問(wèn)，學(xué)生若能解答更好。若答不完全，老師負(fù)責(zé)引導(dǎo)解決。老師總結(jié)：英國(guó)sanger （桑格）等人經(jīng)過(guò)10年努力，終于在1953年首次完成了牛胰島 素的全部化學(xué)結(jié)構(gòu)的測(cè)定工作。這是蛋白質(zhì)化學(xué)研究史上的一項(xiàng)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(gè)氨基酸），另一條稱B鏈（含30個(gè)氨基酸）；這兩條 多肽鏈通過(guò)兩個(gè)鏈間二硫鍵連接起來(lái)，其中多肽鏈（A鏈）上還有一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵（PPT動(dòng) 態(tài)即時(shí)展示）。桑格小組測(cè)定了牛胰島素的全部氨基酸序列，開(kāi)辟了人類認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)分子化 學(xué)結(jié)構(gòu)的道路。于是在1958年,桑格因此獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。組委會(huì)給出的評(píng)價(jià)是“for his wo

8、rk on the structure of proteins, especially that of insulin （胰島素）。（PPT 動(dòng)態(tài)即時(shí)展示）引導(dǎo)語(yǔ)：insulin即胰島素，這是我們很常見(jiàn)的一個(gè)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(xué)向我們介紹一下胰島素？3、胰島素簡(jiǎn)介 學(xué)生：在講臺(tái)前進(jìn)行展示。其余同學(xué)認(rèn)真聽(tīng)講，稍后質(zhì)疑。 關(guān)于這部分知識(shí)的疑問(wèn)，學(xué)生若能解答更好。若答不完全，老師負(fù)責(zé)引導(dǎo)解決 教師問(wèn)題設(shè)置：深層質(zhì)疑：由于胰島素在牛、羊等動(dòng)物體內(nèi)含量很少，很難通過(guò)提取來(lái)大量制備，除此之外，請(qǐng)思考還會(huì)有哪些原因呢？給大家2min時(shí)間思考，并小組

9、交流。（答：取材受限、環(huán)境因素。意圖：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)同結(jié)構(gòu)決定功能這一生物觀點(diǎn)；為第5 章 酶的特性教學(xué)作鋪墊）引導(dǎo)語(yǔ)：所以人工合成胰島素將具有非常重要的意義，而這項(xiàng)偉大成就正是由我國(guó)科學(xué) 家完成的，那么我國(guó)科學(xué)家是怎樣創(chuàng)造這項(xiàng)奇跡呢？下面請(qǐng)一個(gè)小組向我們介紹我國(guó)科學(xué)家 是如何完成這項(xiàng)巨大成就的。4、1965 年， 中國(guó)學(xué)生：在講臺(tái)前進(jìn)行展示。其余同學(xué)認(rèn)真聽(tīng)講，稍后質(zhì)疑。 關(guān)于這部分知識(shí)的疑問(wèn)，學(xué)生若能解答更好。若答不完全，老師負(fù)責(zé)引導(dǎo)解決 教師問(wèn)題設(shè)置： 深層質(zhì)疑：科研人員為什么先把天然兩條鏈拆開(kāi)，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(shí)間思考，并小組交流。（意圖：應(yīng)用

10、該實(shí)例使同學(xué)加深理解氨基酸形成蛋白質(zhì)的過(guò)程；加深認(rèn)同結(jié)構(gòu)決定功能 的生物學(xué)觀點(diǎn)）老師總結(jié)： 19 世紀(jì)人工合成尿素的成功，曾被認(rèn)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(méi)有生命活性。 1958 年，北京大學(xué)生物系在國(guó)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(guó)科學(xué)家提出人工合成胰島素的設(shè)想。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)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(shí)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(gè)重要里程碑。在一定意義上講，這一成就對(duì)科學(xué)發(fā)展的影響

11、是超前的。所以當(dāng)年人民 日?qǐng)?bào)刊登了這則喜訊，對(duì)科研工作者的研究成果給予了高度贊揚(yáng)，同時(shí)鼓勵(lì)我們“我們一定 要有無(wú)產(chǎn)階級(jí)的雄心壯志，敢于走前人沒(méi)有走過(guò)的道路，敢于攀登前人沒(méi)有攀登過(guò)的高峰” （PPT 展示當(dāng)年的人民日?qǐng)?bào)原版）活動(dòng) 3 【微課展示】 蛋白質(zhì)研究新進(jìn)展引導(dǎo)語(yǔ)：當(dāng)然現(xiàn)在對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究已經(jīng)進(jìn)展的非常快了。下面讓我們通 過(guò)一則短片，了解我國(guó)科學(xué)家對(duì)結(jié)構(gòu)蛋白研究的新進(jìn)展（微課展示：清華大學(xué)施一公團(tuán)隊(duì)與 顏寧團(tuán)隊(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)蛋白的最新研究成果，進(jìn)一步闡明結(jié)構(gòu)決定功能。同時(shí)施一公團(tuán)隊(duì)主攻的剪 接體結(jié)構(gòu)課題中，涉及中心法則，正好為學(xué)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(lái)學(xué)習(xí)基因的表達(dá)做鋪墊）。老師總結(jié)：好的，這是我國(guó)清華大學(xué)對(duì)結(jié)構(gòu)蛋白研究的最新進(jìn)展。尤其近幾年，清華大 學(xué)對(duì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的研究接連在生命科學(xué)領(lǐng)域取得世界級(jí)突破，快速進(jìn)軍世界科學(xué)的最前沿。 這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了世界上第一個(gè)人工合成蛋白質(zhì)的探索歷程，下面請(qǐng)一位同學(xué)為我們做 課堂小結(jié)（學(xué)生思考整理，意圖：培養(yǎng)學(xué)生歸納與表達(dá)能力）活動(dòng) 4 【課堂小結(jié)】選一個(gè)小組作課堂小結(jié)老師總結(jié)：在科學(xué)的研究道路上，我們站在前人的肩膀上，要有大無(wú)畏的精神，勇于開(kāi) 拓進(jìn)取、攀登高峰。最后讓我們引用 1965 年人民日?qǐng)?bào)鼓勵(lì)我們的話語(yǔ)：（展示 1965 年的人 民日?qǐng)?bào)。意圖：激發(fā)學(xué)生科學(xué)探索精神和愛(ài)國(guó)主義情懷）“我們一定要有無(wú)產(chǎn)階級(jí)的雄心壯 志，敢于走前人沒(méi)有走過(guò)的道路，敢于攀登前人沒(méi)有攀登過(guò)的高峰”（全班齊聲朗讀）。五、板書(shū)設(shè)計(jì)世界上第一個(gè)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(xué)反思生物新課標(biāo)提出需面向全體學(xué)生，培養(yǎng)和提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)和倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。 培養(yǎng)全體學(xué)生具有良好的科學(xué)素養(yǎng)很有必要，而要提高科學(xué)素養(yǎng)，需要有自主、合作、探究 理念。探究式學(xué)習(xí)不僅可以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，又可以鍛煉學(xué)生的認(rèn)知、靈活應(yīng)用知識(shí)的 能力。生物學(xué)科的知識(shí)較抽象需要與日常實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。在本節(jié)課的教學(xué)中，所應(yīng)用的實(shí)例 是蛋白質(zhì)研