摘要:蛋白質(zhì)是重要的生物大分子,是生命活動的主要承擔者。在蛋白質(zhì)分子量計算教學中,圍繞蛋白質(zhì)脫水縮合反應,我們對其計算原理展開了深度教學。數(shù)十年的教學實踐,教師為學生們總結(jié)出了一套高效的計算公式。但在一次師生交流活動中,一位學生的“特殊算法”引起了我的教學反思。
關(guān)鍵詞:蛋白質(zhì);分子質(zhì)量;教學反思
長期以來,教師向?qū)W生們灌輸?shù)牡鞍踪|(zhì)分子量計算公式為:蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量=氨基酸相對分子質(zhì)量總和-失去水分子的相對分子質(zhì)量總和=氨基酸的平均相對分子質(zhì)量×氨基酸個數(shù)-(氨基酸總數(shù)-肽鏈數(shù))×水的相對分子質(zhì)量。但有學生突發(fā)奇想,提出蛋白質(zhì)的分子量計算可以采取其他思路,且最終計算結(jié)果與教材一致。
一、 課堂再現(xiàn)
師:蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者,在蛋白質(zhì)分子量計算的教學中,我們已知蛋白質(zhì)中,肽鏈數(shù)m、氨基酸個數(shù)n、氨基酸平均相對分子質(zhì)量a,對蛋白質(zhì)分子量展開計算。
生:在氨基酸脫水縮合生成蛋白質(zhì)的過程中,生成肽鍵的個數(shù)是n-m,則在此過程中脫去的水分子數(shù)為n-m個。結(jié)合水分子的相對分子質(zhì)量,對應減少的分子量為18(n-m)。此時,從整體思維出發(fā),氨基酸脫水縮合后形成的蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為an-18(n-m)。
講解至此,班上同學紛紛表示贊同。上述方法從蛋白質(zhì)形成過程出發(fā),通過對該過程的分析,利用減少的水分子的質(zhì)量,得到了最終的蛋白質(zhì)分子質(zhì)量。整個過程合情合理,得到了所有人的贊同。就在此時,班上有位平時較為活躍的學生提出,他利用不同的思路,同樣可以得到這樣的計算方法。
生:采用公式am+(n-m)×(a-18),在經(jīng)過化簡后同樣可以得到蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為an-18(n-m)。
師:既然你這樣列公式,肯定有你自己的想法,能不能向同學們講解一下?
生:在蛋白質(zhì)合成過程中,若是從每條肽鏈的角度出發(fā),將每條肽鏈的首尾兩個氨基酸視為未發(fā)生脫水縮合的氨基酸。則剩下的n-m個氨基酸在合成蛋白質(zhì)的過程中可以視為各自失去一分子水,它們的相對分子質(zhì)量為(n-m)×(a-18)。加上每條肽鏈上視作未失水的氨基酸個數(shù),蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量是am+(n-m)×(a-18),簡化后與an-18(n-m)相同。
二、 分析“特殊算法”
在課堂上,我一時之間還未能夠?qū)⒃搶W生的思路理解清楚,加之課堂時間有限,我在課后又對該生的思路進行了深入分析。結(jié)合蛋白質(zhì)合成過程的示意圖,我對該生的思路頓時豁然開朗。與傳統(tǒng)思維相比,該生從蛋白質(zhì)合成的整體性角度,巧妙創(chuàng)新。
如圖所示,我選取了一條肽鏈結(jié)構(gòu)進行研究。首先,在氨基酸脫水縮合形成肽鍵的過程中,參與反應的氨基與羧基來自于同一個碳原子。正如該學生而言,我們將首尾肽鏈的結(jié)構(gòu)進行分析,肽鏈首端可以視為未參與脫水縮合的氨基、肽鏈,尾部可以視為未參與脫水縮合的羧基。如此一來,從整體思維角度出發(fā),可以視為該肽鏈中只有一個氨基酸未發(fā)生脫水縮合反應,剩下的氨基酸發(fā)生了脫水縮合反應,各失去一分子水。最后,再從m條肽鏈的角度出發(fā),即有m個氨基酸未發(fā)生脫水縮合的氨基酸。相對的,剩下的n-m個氨基酸均發(fā)生了脫水縮合反應,各自失去一個水分子。綜上可知,蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量是am+(n-m)×(a-18),即an-18(n-m)。
三、 習題驗證
例:若組成蛋白質(zhì)的氨基酸的平均分子量是130,那么一個由4條肽鏈共280個氨基酸所組成的蛋白質(zhì),其分子量為多少?
解法1:根據(jù)該學生的“特殊算法”,在該四條肽鏈中,一共有280個氨基酸。其中,從肽鏈整體角度,有4個氨基酸可以視為未發(fā)生脫水縮合反應,即未失去水分子。那么相對的,剩下的276個氨基酸各自失去一個水分子,那么該蛋白質(zhì)的分子量可以表示為:未失水的氨基酸個數(shù)×氨基酸質(zhì)量+失水的氨基酸個數(shù)×(氨基酸質(zhì)量-水分子質(zhì)量),是4×130+(280-4)×(130-18)=31432。
解法2:若是從常規(guī)思維出發(fā),發(fā)生脫水縮合反應后蛋白質(zhì)的分子量可以表示為:氨基酸總質(zhì)量-脫去的水分子質(zhì)量。則由280個氨基酸組成的4條肽鏈中,發(fā)生脫水縮合反應,失去的水分子數(shù)量為280-4=276。最終可得蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量為280×130-276×18=31432。
所謂條條大路通羅馬,無論是從失去水分子角度思考,還是從兩類氨基酸加成角度思考,都能夠得到最終的正確答案。從解答的難易程度和復雜程度上,兩者幾乎差不多,只是換了一個思維角度而已,都達到了解題的目的。
四、 反思
該生提出的“特殊算法”受到了同學的質(zhì)疑,很多學生的理解是:明明教師講解得已經(jīng)十分透徹了,為何還要去鉆牛角尖,把老師上課講的理解透徹不就可以了嗎?甚至當時我自己也有這樣的感覺,為何非要標新立異呢?對此,我進行了深入的反思,得到以下三點認識:第一,作為人民教師,墨守成規(guī)、因循守舊,以為長期以來教授給學生們的就是正確的,盲目信仰教學案。第二,學生的創(chuàng)新性思維是無比重要的,傳統(tǒng)教育存在應試缺陷,但作為教師,激發(fā)學生課堂熱情,鼓勵學生創(chuàng)新思考是一種極為重要的課堂手段。第三,無論授課還是習題訓練,都不能限制學生思維,多種途徑解答必須倡導,因為只有學生對知識的理解透徹了,他們才會從中收獲學習的樂趣。
作者簡介:
李麗娟,云南省富源縣勝境中學。endprint