生物化学《氨的代谢》教学设计案例

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  (漯河医学高等专科学校基础医学部河南 漯河 462002)摘要: 教学设计是根据教学对象和教学目标,以教学效果最优化为目的,以解决教学问题为宗旨,确定合适的教学起点与终点,将教学诸要素有序融合形成教学方案的过程。本文教学设计案例以三年制英语护理专业为教学对象,通过讲授、启发、任务驱动、病例分析、情境教学、小组协作,小组对弈等形式,焕发了生物化学课堂教学的活力。生命化课堂的提倡让教学内涵更加关注学生的个性培养和才华绽放,圆满达成了知识目标、能力目标及德育目标的具体要求。
  关键词:生物化学;氨的代谢;教学设计案例
  【中图分类号】R453【文献标识码】 A【文章编号】1002-3763(2014)09-0233-02 (组织教学)进行积极有效的组织教学,学生们很快进入学习状态,师生问候。
  (ppt展示章节框架)首先展示本章本节知识结构框架,引出本节课学习内容。
  (导入)上次课,我们共同学习了第九章蛋白质分解代谢第一节蛋白质的营养作用和第二节氨基酸的一般代谢。接下来,针对上节课的重要知识点,我们做一下复习反馈,测试一下同学们的掌握情况。
  (复习提问)精心设计五个问题,按照学生手册随机抽查,回答完毕做评价反馈,给同学肯定与鼓励,培养学习兴趣及自信心。让同学们带着轻松愉悦的心情展开课堂授课的全过程。
  问题1:蛋白质最重要的功能?
  问题2:氮平衡种类?慢性消耗性疾病处于何种氮平衡?
  问题3:成人每日蛋白质最低需要量?我国营养学会推荐每日蛋白质需要量?
  问题4:何谓营养必需氨基酸?种类?
  问题5:氨基酸脱氨基作用的方式有哪些?
  (ppt展示血氨的来源与去路总模式图)
  (导入)通过上节课的学习,同学们都知道了在体内氨基酸通过脱氨基作用产生的氨以及由肠道吸收的氨进入血液形成血氨。氨是机体正常代谢的产物,也是一种剧毒物质。动物实验已经证明:氨是强烈的神经毒物,脑组织对氨尤为敏感。但是,同学们想一想,机体在正常的情况下,并没有发生氨的堆积中毒现象,这说明体内一定有一套解除氨毒的代谢机构,从而将血氨的来源与去路维持在动态平衡之中,血氨的浓度才得以维持相对恒定。
  (提出问题) question?
  (问题导入)
  问题1:氨有哪些重要来源?如何转运?又有哪些代谢去路呢?
  问题2:合成尿素的主要器官是什么呢?
  问题3:在肝脏通过怎样复杂的代谢过程将有毒的氨合成无毒的尿素呢?
  问题4:患者进食高蛋白质食物与肝昏迷发生又有怎样的联系呢?
  (导入)所有这些疑问,同学们都可以通过本次课的学习一一解开谜团,找到答案。让我们来共同学习第三节氨的代谢。
  (板书)第三节 氨的代谢
  (由此展开本次课的教学目标,知识目标及能力目标)
  知识目标:掌握:体内氨的来源、转运及去路
  掌握:尿素合成的主要器官及限速酶
  熟悉:尿素合成的主要步骤
  了解:高氨血症及氨中毒学说
  能力目标:能够从生物化学角度探讨肝昏迷的发病机制及治疗原则
  逐步培养涉外护生模拟病房情境进行英语交流的能力
  能够将生化知识与技能正确灵活地运用于临床护理工作实际
  (板书)一、氨的来源
  三个主要来源
  (板书)1.氨基酸脱氨基作用:是体内氨的主要来源。
  (板书)2.肠道吸收:有两个来源,即肠内氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨和肠道尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨。腸道产氨的量较多,NH3比NH4+易于穿过细胞膜而被吸收;在碱性环境中,NH4偏向于转变成NH3。因此,肠道pH偏碱时,氨的吸收加强。临床上对高血氨病人采用弱酸性透析液作结肠透析,而禁止用碱性肥皂水灌肠,就是为了减少氨的吸收。
  (板书)3.肾小管上皮细胞的分泌:主要来自谷氨酰胺
  (板书)二、氨的转运
  氨是有毒物质。氨在血液中主要是以丙氨酸及谷氨酰胺两种形式运输。
  (结合课件如图所示)(一) 丙氨酸-葡萄糖循环(板书)
  (结合课件如图所示)(二) 谷氨酰胺的运氨作用(板书)
  (板书)三、氨的去路
  (板书)1.合成尿素
  (板书)2.重新合成氨基酸
  (板书)3.合成其他含氮化合物
  合成尿素(重点讲述)
  一、主要器官:肝脏
  课前给同学们布置教学任务,收集相关的实验数据及临床资料,来证明尿素生成的主要器官。
  (1)实验证明:
  只切除犬的肝----血液及尿中尿素含量明显降低
  只切除犬的肾而保留肝----血中尿素浓度显著升高
  同时切除犬的肝和肾----血氨浓度显著升高
  (2)临床观察:
  急性肝坏死患者----血液及尿中几乎不含尿素;氨基酸含量升高
  (小结)以上这些实验及临床观察充分证明,肝脏是合成尿素的最主要器官。此外,肾脏及脑组织也能合成尿素,但合成量甚微。
  (导入)肝脏是如何合成尿素的呢?由此引出尿素合成的鸟氨酸循环学说。
  二、鸟氨酸循环学说
  (背景资料)克雷布斯
  1.早在1932年,德国学者Hans Krebs和Kurt Henseleit根据一系列实验,首次提出了鸟氨酸循环(Ornithine cycle)学说,又称尿素循环(Urea cycle)或Krebs-Henseleit循环。克雷布斯(1900-1981),出生于德国,毕业于弗赖堡医学院。1925年获医学博士,出于对化学的强烈兴趣,投身于基础科学研究。   2.1931年在弗赖堡医学院任助教时与助手一起发现了鸟氨酸能高速合成尿素的异常效应,不久发现了鸟氨酸循环(尿素循环)。在生物化学研究史上,这是第一个以循环模式出现的代谢过程,也是生物体内化学变化高速的奥秘之一,极大震动了生化界。
  3.Krebs一生中提出了两个循环学说。1936年Krebs开始研究鸽子的飞翔肌对二羧酸和三羧酸的氧化代谢关系。1953年他在英国设菲尔德因发现三羧酸循环而获得诺贝尔医学奖!为生物化学的发展做出了重大贡献!
  4.1967年退休,但研究工作、学术活动和写作直到他81岁逝世时才停止。在克雷布斯获得诺贝尔奖的一年以后,他获得了牛津大学的教授职位,并在这里工作到强制退休才离开。虽然退休,但是克雷布斯拒绝停止工作,在其生命剩下的短短时间里,他仍在一个私人实验室继续着他的科学研究。
  (导入)应用同位素示踪技术也证实了鸟氨酸循环学说的正确性。那么,在肝脏中,机体是怎样通过鸟氨酸循环将有毒的氨合成无毒的尿素呢?让我们来共同探讨本次课的重点内容:鸟氨酸循环合成尿素的全过程。
  三、合成过程
  四大步骤(ppt展示四大步骤概况然后分述)
  分述:(强调关键点)(反应式边叙述边强化) (教学重点)
  (1)氨基甲酰磷酸的合成
  原料:NH3和CO2
  反应部位:肝细胞线粒体
  酶:氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-Ⅰ)
  别构激活剂:N-乙酰谷氨酸(AGA)
  特点:不可逆
  (2)瓜氨酸的合成
  反应部位:肝细胞线粒体
  酶:鸟氨酸氨基甲酰基转移酶
  鸟氨酸来源:由线粒体膜上的载体自胞液运来
  瓜氨酸去向:通过线粒体内膜运至胞液中。
  (3)精氨酸的合成
  瓜氨酸在线粒体合成后,即被转运到线粒体外,在胞液中由精氨酸代琥珀酸合成酶催化,与天冬氨酸反应,ATP供能,合成精氨酸代琥珀酸,在经精氨酸代琥珀酸裂解酶催化,分解为精氨酸和延胡索酸。
  反应部位:肝细胞胞液
  限速酶:精氨酸代琥珀酸合成酶
  (4)精氨酸水解生成尿素
  在胞液中,精氨酸在精氨酸酶的催化下水解生成尿素和鸟氨酸,鸟氨酸再进入线粒体,重复上述反应,构成鸟氨酸循环。
  反应部位:胞液
  酶:精氨酸酶
  水解产物:尿素和鸟氨酸
  产物去向:鸟氨酸再进入线粒体,重复上述反应,构成鸟氨酸循环。尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质,经血液运送至肾,随尿排出。
  (展示尿素生成的總反应式)
  2NH3+CO2+3ATP+3H2O→CO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPi
  (导入)接下来,我们结合尿素合成的中间步骤及其在细胞中的定位将鸟氨酸循环的详细步骤完整的展现一遍。
  (ppt分步骤展现鸟氨酸循环全过程)
  充分调动同学们的学习积极性,全员参与,积极思考,全程反馈,达到教与学,师与生的完美融合。
  四、高氨血症及氨中毒机制 (教学难点)
  高氨血症:
  1.正常生理情况下,血氨的来源与去路保持动态平衡,血氨浓度处于较低水平。
  2.肝是合成尿素解氨毒的重要器官,鸟氨酸循环是维持血氨低浓度的关键。
  3.当肝功能严重受损时,尿素合成受阻,血氨浓度升高,导致高血氨。
  氨中毒机理:
  1.高血氨时,大量的氨进入脑组织,与α-酮戊二酸结合生成谷氨酸及谷氨酰胺。
  2.氨使大脑中α-酮戊二酸过渡消耗,导致三羧酸循环减慢,ATP生成减少。大脑能量不足,大脑功能障碍,严重时发生昏迷。即肝昏迷(肝性脑病)。
  (病例分析)结合具体病例理解消化知识
  某患,男性,45岁,反复发作性昏迷半年。每次发病前均有进食高蛋白食物史但未引起重视。此次入院肝功能检查结果如下:
  血清清蛋白:38.2g/LA/G :1.4:1
  球蛋白: 27.4g/LALT :135U/L
  总胆红素: 15.2umol/L AST :45U/L
  血氨 :150umol/L
  问题讨论:1.从生化角度探讨该病的发病机制?
  2.该病的治疗原则?
  (分组讨论)训练小组合作学习的能力
  结论(师生共同总结)
  发病机制:支持氨中毒学说;患者进食高蛋白食物是导致肝性脑病的直接原因。
  防治原则:
  1.肝功能正常也不能排除本病,注意检查血氨。
  限制蛋白质的摄入量、降血氨是关键。
  3.口服酸性利尿剂、酸性盐水灌肠、静脉滴注或口服谷氨酸盐及精氨酸等。
  4.服用保肝药物。
  (模拟演练角色扮演)情境教学培养英护学生的英语表达能力
  1.角色:患者、医生及护士
  2.模拟国外病房:医生查房时的情景对话
  3.分组演练
  (课堂反馈)精选护士执业资格考试的执考点
  1.氨的来源?氨的转运?氨的去路?
  2.氨最主要的去路?
  3.鸟氨酸循环生成尿素的代谢器官?四大步骤?具体反应部位?
  4.尿素分子中二个氮原子的来源?
  5.尿素生成过程中的限速酶?
  (小组对弈快速抢答)
  1.临床上对高血氨患者采用什么性质的透析液?
  2.临床上对因肝硬化而产生腹水的患者其利尿药应如何选择?   3.氨在血液中主要以哪两种形式运输?
  4.氨最主要的来源?
  5.通过一次鸟氨酸循环消耗几摩尔ATP?消耗几个高能磷酸键?
  (英护特训)精选关键词,掌握专业英语,提升词汇量。
  Key Words:
  来源:source 去路:outlet
  转运:transport;transfer
  氨:ammonia 尿素:urea
  谷氨酰胺:glutamine 鸟氨酸循环:ornithine cycle
  Describe the sources and the outlets of blood ammonia?
  (通过生化互动平台强化课后练习)
  结合本节课的重点精选短文,快速阅读,培养英护学生的专业英语水平。
  The Outlet of Ammonia
  Normally,highly toxic ammonia are transported to liver by glutamine mainly. Non-toxic urea is synthetized in liver by the ornithine cycle and excreted by kidney. To synthetize 1 mol urea requires 3 mol ATP,1 mol co2 and 2 mol NH3 .Urea is the major end product of ammonia in the body.
  (預习内容)带着问题进行课后预习,下达任务,将知识紧密联系,前后贯穿,
  融会贯通,探究生化机制。
  1.Amino Acids Special Metabolism?
  2.为什么临床上用维生素B6治疗妊娠呕吐与小儿惊厥?
  3.为什么5-羟色胺与睡眠、疼痛及体温调节密切相关?
  4.为什么酪氨酸酶遗传性缺陷,皮肤及毛发会变白?
  5.The Relation between Amino Acide and Carbohydrate,Lipid Metabolism?
  (轻松一刻)小故事大道理:一个秘诀
  (升华)成功在于坚持,这是一个并不神秘的秘诀!
  答疑解析
  参考文献
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  [3] 何克抗.创造性思维理论[M].北京:北京师范大学出版社,2001.
  [4] 李龙.教学过程设计[M].呼和浩特:内蒙古人民出版社,1997.
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