第二章 组成细胞的分子
第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质（2课时）
教学目标
1.说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2.概述蛋白质的结构和功能。
3.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
4.关注蛋白质研究的新进展。
教学重点
（1）氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
（2）蛋白质的结构和功能。
教学难点
（1）氨基酸形成蛋白质的过程。
（2）蛋白质的结构多样性的原因。
教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
引入
以学生实际生活经验，设问作为引入。婴儿要以奶为主要食物，因为奶是一种还有蛋白质丰富的食物，蛋白质对人体的生长发育为什么这么重要呢？安利蛋白粉实际上是水解植物蛋白，里面还有氨基酸，那么氨基酸与蛋白质之间是什么关系呢？
教师投影一则洗发水的产品介绍。启发思考：在洗发水中都含有哪些成分?为什么氨基酸能有效修复发质？发膜的主要成分是什么？
评价回答，总结蛋白质和氨基酸都是生命活动所必需的生命物质。它们之间存在着什么关系？
问题探讨
1.提示：富含蛋白质的食品有大豆制品，如豆浆、豆腐、腐竹；奶类制品，如奶粉、酸奶、袋装奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋，等等。
2.提示：有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分，如结构蛋白；有些蛋白质能够调节生命活动，如胰岛素；有些蛋白质有催化作用，如绝大多数酶都是蛋白质；有些蛋白质具有运输载体的功能，如红细胞中的血红蛋白；有些蛋白质有免疫功能，如人体内的抗体。
3.提示：因为氨基酸是构成蛋白质的基本单位，在人体内约有20种氨基酸，其中有8种是人体需要而不能自己合成的，必须从外界环境获得，如赖氨酸、苯丙氨酸等，它们被称为必需氨基酸。所以有些食品中要添加赖氨酸或苯丙氨酸等人体必需的氨基酸。
氨基酸
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
氨基酸有哪些特点呢？
展示四种氨基酸的结构式（甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、亮氨酸）
引导启发：教师组织与引导
1.组成氨基酸的基本元素是什么？
2.四种氨基酸在结构上有哪些共同点？又有哪些差别之处？
教师给与必要的补充，注意语言表述的准确性。
3.尝试写出氨基酸分子的结构通式。
教师巡查学生书写情况，启发学生依据书写情况与教材作对比来发现问题，强调结构通式的不同写法。
引导学生通过球棍模型加深对氨基酸结构的理解，特别要形成其空间结构的认识：(通过对蛋白质的空间结构的理解，为下一步的理解肽链的空间结构做铺垫 )
桔红色球：氢原子 黑色球：碳原子
绿色球：氧原子 蓝色球：氮原子
小铁棍：化学键 弹簧棍：碳氧双键
(要求)装配出一个甘氨酸或丙氨酸
深入探讨:
1. 我们插装的甘氨酸的侧链基团是什么?
2. R基的不同如何决定氨基酸种类的不同?尝试用模型变换(课下完成)
3. R基上能不能含有-NH2 或-COOH?
课件展示特殊氨基酸
赖氨酸(含-NH2)
天冬氨酸(含-COOH)
思考与讨论1
1.每个氨基酸都有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2.“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分──氨基和羧基。
蛋白质（组成元素：C、H、O、N；S：可作为特征元素，用来标记蛋白质）
生命活动的主要承担者，生物性状的表现者。
1）蛋白质的基本组成单位：氨基酸（约20种）
氨基酸的结构通式：
氨基酸的结构特点：
①至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）
②有一个氨基和羧基连接在同
一 个碳原子上
不同的氨基酸的区别在于R基
介绍必需氨基酸与非必需氨基酸的概念，可以把9种必需氨基酸展示给学生看，指导学生选择食物时如何注意氨基酸的均衡吸收。必须氨基酸：赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。
思考回答：C、H、O、N等。
观察对比， 尝试用语言描述。
?
倾听，并以小组为单位，合作完成。
?
?总结氨基酸在空间结构上的特点。
蛋白质的结构
生物体中组成蛋白质的氨基酸只有20种，而据估计，生物界的蛋白质种类多达1010～1012种。
氨基酸是怎样形成蛋白质的呢?
根据由部分到整体的认知规律，
先引导:两个相同或不同的氨基酸分子脱水缩合过程
讨论:
1. 氨基酸形成蛋白质的大致过程是怎样的?
2. 两个氨基酸脱水缩合反应生成一个二肽，失去几分子水?
3. 三个氨基酸脱水缩合，失去几分子水?
4. N个氨基酸脱水缩合反应呢?
演示:
氨基酸分子脱水缩合形成两条链的过程
1. 拿一条两头系有不同颜色紧扣的绳子表示一条多肽链
2. 拿剪刀从中间剪开表示肽键的断裂
思考:肽键断裂后需要作出哪些修饰，使其形成两条完整的多肽链?
评价学生回答加以总结教师组织与引导
引导学生观察:
“氨基酸形成蛋白质的示意图”
完成“思考与讨论”
1.提示：氨基酸→二肽→三肽→……→多肽，一条多肽链盘曲折叠形成蛋白质，或几条多肽链折叠形成蛋白质。
2.提示：食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入细胞后，要形成二肽、三肽到多肽，由多肽构成人体的蛋白质。人体的蛋白质与食物中的蛋白质不一样，具有完成人体生命活动的结构和功能。
3.提示：10个氨基酸能够组成2010条互不相同的长链。氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质空间结构的不同是蛋白质多种多样的原因。
（四）旁栏思考题
n个氨基酸形成一条肽链时，脱掉n-1个水分子，形成n-1个肽键。同理，n个氨基酸形成m条肽链时，脱掉n-m个水分子，形成n-m个肽键。
蛋白质的形成过程：
合成场所：核糖体
氨基酸→二肽→三肽→多肽→多肽链盘曲折叠形成蛋白质
脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（—NH2）相连接，同时脱去1分子的水。（羧基上的羟基和氨基上的一个氢原子结合形成一分子水）
肽键：连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）
多肽：由多个氨基酸分子（3个或3个以上）缩合而成的，含有多个肽键的化合物
肽链：多肽通常呈链状结构
规律：n个氨基酸分子形成m条肽链，则脱去（n—m）个水分子，同时形成（n—m）个肽键。至少含有—COOH和—NH2都是m个
多肽的种类：A、B、C三种氨基酸，在数目无限的情况下可形成三肽9种，每一种氨基酸只有一个可形成三肽6种
3）蛋白质的结构
蛋白质结构多样性原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及多肽链的折叠方式和空间结构不同
学生思考回答:1.甘氨酸的侧链基团是氢基
2.学生初步思考
3.R基上可以含有-NH2 或-COOH，进一步理解 “每个氨基酸分子至少都含有一个-NH2 和-COOH”
?
获取信息，主动思考，体会巨大的数字差别蕴含有哪些信息。
??
观察“氨基酸脱水缩合示意图”，阅读氨基酸脱水缩合过程的文字、图解，以小组为单位，讨论交流，并尝试利用手中的模型模拟此过程。
蛋白质的功能
引导学生阅读P23内容，然后进行归纳。
1、生物体的基本结构物质：肌肉干重80％、皮肤70％、血液90％；2、生命化学反应的主要物质，简单讲讲酶的重要性；3、有运输能力；调节生命活动，例如某些蛋白质类的激素；免疫功能。
蛋白质的功能：
①构成细胞和生物体结构的重要物质，如羽毛、肌肉、头发、丝
②催化，如绝大多数的酶 ③运输，如血红蛋白、载体
④调节，如胰岛素等激素 ⑤免疫，如抗体
举出一些蛋白质相关功能的其他例子。
（五）练习
基础题
1.（1）√；（2）√。
2.A。 3.B。
拓展题
提示：红细胞中的蛋白质和心肌细胞中的蛋白质，其氨基酸的种类、数量和排列顺序以及蛋白质分子的空间结构都不同，它们的功能也不相同。
教学反思：
第二章 组成细胞的分子
第2节 生命活动的主要承担者──蛋白质
一、 教学目标
知识与技能
1.说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸的种类和氨基酸形成蛋白质的过程。
2.概述蛋白质的结构和功能。
3.理解蛋白质是生命活动的主要承担者。
4. 关注蛋白质研究的新进展 。
过程与方法
1. 尝试建立氨基酸结构通式的球棍模型(模仿水平)。
2. 使用球棍模型演示脱水缩合过程，肽链形成具有空间结构的蛋白质(独立操作水平)。
3. 能够利用多媒体搜集相关信息，学会鉴别、选择、运用和分享信息。
情感态度与价值观
1.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
2.关注蛋白质研究的新进展。
3.讨论蛋白质的重要作用。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
（2）蛋白质的结构和功能。
2.教学难点
（1）氨基酸形成蛋白质的过程。
（2）蛋白质的结构多样性的原因。
三、教学设计思路
本节是第2章的重点内容。由于学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识，细胞的分子组成又是微观的内容，比较抽象，所以在教学时，应注意联系学生的生活经验，利用模型模拟或图解加强教学的直观性，增加学生对微观内容的感性认识，使学生在主动获取知识的过程中完成重点、难点知识的学习，锻炼动手能力、提高思维能力，形成相应的观点。 建议采用“提出问题—获取信息—解决问题”的教学模式。
通过“问题探讨”“思考与讨论”的表达交流活动，使学生获得有关蛋白质
和氨基酸结构的知识 通常学生能够说出一些富含蛋白质的食品，也知道蛋白质对人的生活非常重要，但对于蛋白质的结构以及氨基酸的结构是陌生的。因此教师要引导学生对比观察几种氨基酸的结构，利用已有的化学知识，识别氨基酸，在对比的基础上找出不同氨基酸分子共有的结构，写出氨基酸分子的结构通式，为理解氨基酸形成蛋白质奠定基础。 根据学生对氨基酸结构的认识情况，利用“氨基酸形成蛋白质的示意图”，指导学生明确氨基酸和蛋白质的关系，以及蛋白质结构多种多样的原因。
联系学生生活实际，在学生原有生活经验和知识基础上，引导学生理解蛋白
质的功能。
如果学生在“问题探讨”中谈到了蛋白质的功能，教学也可以先介绍蛋白质的功能。教师可引导学生结合自身的生命活动，观察教材中蛋白质主要功能示例，进行这部分的学习。在了解了蛋白质多种多样的功能后，提出“蛋白质能够承担多种多样的功能，这与它的结构有什么关系？”“蛋白质的结构是怎样的？”等问题，进入蛋白质和氨基酸结构的学习。
如果按照“问题探讨”、“思考与讨论”这样的顺序，学生在了解了蛋白质结构及其多样性后，就应解决“蛋白质的功能有哪些”的问题。
3.利用“科学史话”“科学前沿”的内容拓展学生的视野，激发学生学习的兴趣。
虽然这些栏目的内容不作为教学要求，但是它们可以成为教学的素材。比如学习氨基酸形成蛋白质的内容时，可以介绍科学家人工合成蛋白质的过程，其中既有科学方法，又有科学发展的曲折历程，更有科学精神和爱国主义情感的渗透，对学生也是一种情感教育。再比如，教师组织学生总结了蛋白质的功能后，提出“科学家研究蛋白质结构和功能，对人类社会的发展有哪些促进作用呢？”“科学家对蛋白质结构和功能的研究进展怎样？有哪些新的成果？”等问题，再指导学生通过阅读或上网查询等方式，使学习内容更加丰富，学习空间更加广阔。
四、课时安排：一课时 五、教学方法：探究学习法、合作学习 六、教学实施过程
学习阶段
教师组织与引导
学生活动
教学意图
问题导学
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主动获取知识
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加工信息，主动探究，了解知识的应用价值。
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?阐 明 结构 与 功能 的 关系，促 进理 解
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系统总结
教师投影一则洗发水的产品介绍。启发思考：在洗发水中都含有哪些成分?为什么氨基酸能有效修复发质？发膜的主要成分是什么？
评价回答，总结蛋白质和氨基酸都是生命活动所必需的生命物质。它们之间存在着什么关系？
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
氨基酸有哪些特点呢？
展示四种氨基酸的结构式（甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、亮氨酸）
引导启发：教师组织与引导
1.组成氨基酸的基本元素是什么？
2.四种氨基酸在结构上有哪些共同点？又有哪些差别之处？
教师给与必要的补充，注意语言表述的准确性。
3.尝试写出氨基酸分子的结构通式。
教师巡查学生书写情况，启发学生依据书写情况与教材作对比来发现问题，强调结构通式的不同写法。
引导学生通过球棍模型加深对氨基酸结构的理解，特别要形成其空间结构的认识：(通过对蛋白质的空间结构的理解，为下一步的理解肽链的空间结构做铺垫 )
桔红色球：氢原子
黑色球：碳原子
绿色球：氧原子
蓝色球：氮原子
小铁棍：化学键
弹簧棍：碳氧双键
(要求)装配出一个甘氨酸或丙氨酸
深入探讨:
1. 我们插装的甘氨酸的侧链基团是什么?
2. R基的不同如何决定氨基酸种类的不同?尝试用模型变换(课下完成)
3. R基上能不能含有-NH2 或-COOH?
课件展示特殊氨基酸
赖氨酸(含-NH2)
天冬氨酸(含-COOH)
启发引导:
生物体中组成蛋白质的氨基酸只有20种，而据估计，生物界的蛋白质种类多达1010～1012种。
氨基酸是怎样形成蛋白质的呢?
根据由部分到整体的认知规律，
先引导:两个相同或不同的氨基酸分子脱水缩合过程
讨论:
1. 氨基酸形成蛋白质的大致过程是怎样的?
2. 两个氨基酸脱水缩合反应生成一个二肽，失去几分子水?
3. 三个氨基酸脱水缩合，失去几分子水?
4. N个氨基酸脱水缩合反应呢?
演示:
氨基酸分子脱水缩合形成两条链的过程
1. 拿一条两头系有不同颜色紧扣的绳子表示一条多肽链
2. 拿剪刀从中间剪开表示肽键的断裂
思考:肽键断裂后需要作出哪些修饰，使其形成两条完整的多肽链?
评价学生回答加以总结教师组织与引导
引导学生观察:
“氨基酸形成蛋白质的示意图”
完成“思考与讨论”
利用课前搜集的有关人工合成蛋白质材料，联系本书的科学家访谈:
1. 如果你是中国人工合成牛胰岛素科研领导小组的成员，你认为首先应做哪些方面的工作以免少走弯路?
2. 设计一个怎样的方案，以期更科学、更合理?(方案要合理)
3.如果人工合成的牛胰岛素没有达到预期的结果，你应该做哪些方面的分析?
评价学生回答，总结出蛋白质结构多样性的四大原因。
引导学生再次思考蛋白质功能实例中如何体现结构与功能的适应这一生物学观点。
讨论:
1.对于蛋白质的功能，你还能作出补充吗?
2.人类研究蛋白质的功能有什么意义?
教师组织与引导。
展示知识概念图。
本节课要理解:氨基酸形成蛋白质的过程，蛋白质的结构和功能多样性的原因。
思考回答：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,称为结构蛋白,如羽毛、肌肉、头发的成分主要是蛋白质。
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思考回答：C、H、O、N等。
观察对比， 尝试用语言描述。
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倾听，并以小组为单位，合作完成。
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总结氨基酸在空间结构上的特点。
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学生思考回答:
1.甘氨酸的侧链基团是氢基
2.学生初步思考
3.R基上可以含有-NH2 或-COOH，进一步理解 “每个氨基酸分子至少都含有一个-NH2 和-COOH”
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获取信息，主动思考，体会巨大的数字差别蕴含有哪些信息。
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观察“氨基酸脱水缩合示意图”，阅读氨基酸脱水缩合过程的文字、图解，以小组为单位，讨论交流，并尝试利用手中的模型模拟此过程。
根据模型作出描述。
思考作答。
总结得出公式:
形成肽键数(脱去的水分子数)=氨基酸分子数-肽链条数。
?主动参与交流表达，更深入理解氨基酸形成蛋白质的过程，运用已学知识，解决实际问题。
1. 整合资料信息，能说出几个关键步骤。
2.方案要合乎生物学原理，合成后的牛胰岛素要验证其是否有活性。
3. 合成多肽链时少一个氨基酸分子；合成多肽链时，氨基酸的连接顺序出现错误；合成多肽链时，未严格按照规定的17种氨基酸进行合成；未严格按照其肽链折叠方式进行合成(意思对即可)。
能够深层挖掘，作出相应描述。
回答问题，了解“国际人类蛋白质组计划”的研究进展及成就。
?学生能回答出组成蛋白质的基本单位──氨基酸，氨基酸分子的结合方式，蛋白质的结构层次，蛋白质结构多样性的原因，及其与蛋白质功能多样性的关系。
激发学生的学习兴趣，寓教于乐，同时为知识点的切入提供了良好的素材，为讲述氨基酸是组成蛋白质的基本单位做铺垫。
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考虑到这里出现的“基本单位”一词，学生接受可能有些许困难，所以采取了直接讲授的方法。
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这一环节的教学属于本节的重难点，培养学生处理信息的能力。使其主动感知知识的形成。
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由于学生的化学知识有限，通过动手环节会更直观，突破学习难点，进而加深对各学科间相互关系的认识。
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激发学生思维，加深对教材的理解，培养学生吃透知识的能力。
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通过强烈的数字对比启发学生主动发现问题提出问题，进而解决问题。
在实际动手操作中享受学习的快乐。
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利用归纳演绎的方法由易到难，逐步推测氨基酸形成蛋白质的过程。
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利用演示方法突破本节课的难点。
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体验角色变换的快乐，同时考查学生对已学知识的灵活运用程度。
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强调科学发展的过程，渗透科学方法、科学精神的教育。
回归主题，阐明蛋白质是生命活动的主要承担者。
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激发学生对科技前沿研究工作的兴趣。
?通过总结使学生获得蛋白质是生命活动的主要承担者的基本认识。
七、巩固练习
1、人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在脱水缩合过程生成的水分子数分别是（ ）
A、145和144 B、145和145 C、145和146 D、146和145
2、某一条多肽链中共有肽键151个，则此分子中分别含有—NH2和—COOH的数目至少有（ ）
A、152，152 B、151，151 C、1，1 D、2，2
3、血液中的血红蛋白和肌肉中的肌动蛋白的结构不同的原因是（ ）
A、所含氨基酸的种类不同 B、所含氨基酸的数目不同
C、所含氨基酸的排列顺序不同
D、所含氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构都不同
4、下列结构属于肽键的是（ ）
A、—N—H—C = 0 B、O H
|| |
—C— N—
O
|
C、—C—OH D、—NH2—COOH
5、下列物质中属于蛋白质的是（ ）
A、二肽化合物 B、呈直线形的多肽链
C、具有一定空间结构的多肽链 D、由两个以上的氨基酸分子组成的化合物
6、下列叙述中，能够概括出蛋白质功能的是（ ）
A、细胞和生物体的重要结构物质 B、生命活动的主要体现者
C、收缩、运输、免疫等功能的物质基础
D、调节细胞和生物体代谢的重要物质
7、已知20种氨基酸的平均相对分子质量为128，现有一蛋白质分子由两条多肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质的相对分子质量最接近于（ ）
A、12800 B、12544 C、11036 D、12288
8、能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组数字是（ ）
（1）氨基酸 （2）C、H、O、N等化学元素 （3）氨基酸分子相互结合
（4）多肽 （5）肽链 （6）形成具有一定空间结构的蛋白质分子
A、（1）（2）（3）（4）（5）（6） B、（2）（1）（4）（3）（6）（5）
C、（2）（1）（4）（3）（5）（6） D、（2）（1）（3）（4）（5）（6）
9、关于氨基酸种类的叙述，最正确的是（ ）
A、氨基酸的种类约20种 B、生物体内氨基酸约有20种
C、构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种 D、每种蛋白质的氨基酸约有20种
10、胰岛素是一种蛋白质分子，它含有2条肽链，
A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，
2条多肽链间通过2个二硫键（二硫键是由2个
—SH连接而成的）连接，在A链上也形成1个
二硫键，右图所示为结晶牛胰岛素的平面结构
示意图，据此回答：
（1）氨基酸的结构通式可表示为 。
（2）该分子中的51个氨基酸先经 方式形成2条肽链，这2条肽链通过一定的 ，如图中的 相互连接在一起，最后形成具有 结构的胰岛素分子。
（3）胰岛素分子中含有肽键 个，肽键可表示为 。
（4）从理论上分析，胰岛素分子至少有 个—NH2， 个—COOH
（5）这51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量比原来减少了 。
（6）人体中胰岛素的含量过低，会导致相应的病症，其治疗方法只能注射胰岛素，而不能口服，原因是
答 案
1-5 DCDBC 6-9 BCDC
10、（1）略 （2）脱水缩合 化学键 不填 空间
（3）49 –CONH-
（4）2 ；2 （5）888
（6）口服会使胰岛素分解，失去效用
