人教版 (2019)必修1《分子与细胞》蛋白质是生命活动的主要承担者教学设计

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》蛋白质是生命活动的主要承担者教学设计，共9页。
教学目标
1.科学思维:概述蛋白质的功能,认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
2.科学思维:归纳总结氨基酸的结构通式和特点。
3.科学思维:说出氨基酸形成蛋白质的过程。
4.科学思维:学会氨基酸形成蛋白质过程中相关公式的推导。
5.生命观念:阐述蛋白质结构多样性的原因,认同生物体结构和功能相适应的观点。
评价目标
1.通过判断哪些是组成人体蛋白质的氨基酸,评价学生是否掌握氨基酸的结构特点。
2.通过氨基酸脱水缩合过程中产生水的元素的来源,以及形成多肽链过程中氨基和羧基的数目变化、产物水和肽键数目的变化等,评价学生是否理解氨基酸形成蛋白质的过程。
教学重难点
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。
难点:1.氨基酸形成蛋白质的过程。
2.蛋白质结构和功能多样性的原因。
教学方法
1.蛋白质功能的多样性:教材中该部分内容图文并茂,在学生阅读、观察、思考与交流的基础上,可引导学生通过分析具体事例加深对该部分知识的理解,同时培养学生获取信息和处理信息的能力。
2.氨基酸的结构特点:在教学中让学生阅读教材中的“问题探讨”和“思考·讨论”,通过观察和讨论,找出不同氨基酸在结构上有什么共同特点,引导学生总结氨基酸的结构特点,写出氨基酸的结构通式。同时,设计对应的练习题加深对该知识的理解。
3.氨基酸形成蛋白质的过程——脱水缩合:教学时让学生通过观察图片和Flash动画,思考和讨论氨基酸脱水缩合的过程,让学生明确氨基酸脱水缩合的过程,明确氨基中的—H和羧基中的—OH结合生成水。其中产物水的元素的来源是关键,这有助于学生分析能力的提高。
4.通过表格推导公式的过程,让学生明确一条肽链形成的过程中,氨基和羧基的数目变化、产物水和肽键数目的变化,进而延伸到多条肽链的变化,通过公式推导过程,由浅入深地帮助学生理解。
课时安排
1课时
教学准备
1.氨基酸形成蛋白质的过程。
教学设计
【师】出示医院医生给病人做手术的缝合线的图片,这种特殊的缝合线是从动物蛋白中提取的,手术一段时间后病人可以将其吸收,免除拆线的痛苦。问:为什么这种缝合线可以被人体吸收?
【生】可以被分解成小分子,从而被人体吸收。
【师】作为手术缝合线的胶原蛋白之所以能被人体组织吸收,是因为胶原蛋白被分解为可以被人体吸收的小分子——氨基酸,氨基酸再被人体利用合成自身需要的蛋白质。
【师】人体中还有哪些蛋白质分解成氨基酸的例子?
【生】食物中的蛋白质被人体分解、吸收和利用。
【师】食物中的蛋白质被消化酶被分解成氨基酸,氨基酸被人体吸收后用于合成自身的蛋白质。
【师】由此可见,蛋白质对生命活动有重要作用。接下来我们探究蛋白质的功能。
探究一、蛋白质的功能
【师】请学生阅读教材P28“图2-8蛋白质的功能举例”,总结并交流蛋白质具有的功能,完成学案表格。
【生】阅读教材讨论交流后回答。
【师】蛋白质的主要功能:有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质(结构蛋白);有些蛋白质有催化作用(酶);有些蛋白质有调节作用(蛋白质类激素);有些蛋白质有运输作用(载体蛋白);有些蛋白质有免疫作用(抗体)。
【师】蛋白质的功能还有很多,用一句话概括蛋白质的功能,那就是:一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者。
【师】根据生物学中的结构与功能相适应的原理,蛋白质功能的多样性是由什么直接决定的?
【生】由蛋白质结构多样性直接决定。
【师】蛋白质有多种多样的功能肯定与蛋白质的结构密不可分。那么组成蛋白质的基本单位是什么?又有什么特点呢?
探究二、氨基酸的特点及其种类
【师】请学生阅读教材P29文本内容、“思考·讨论”及氨基酸分子结构通式图,回答下列问题:
(1)蛋白质的基本结构单位是什么?大约有多少种?
(2)“思考·讨论”中,四种氨基酸在结构上具有什么共同点和不同点?
(3)“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗?
(4)讨论并总结出氨基酸的结构通式。
【生】进行自主学习,阅读教材P29与氨基酸有关的内容,在“思考·讨论”中画出四种氨基酸在结构上的共同之处和不同之处,小组内进行讨论。
【师】检查学生学习和讨论的结果。
【生】讨论并回答:这些氨基酸中,至少都含有一个氨基、一个羧基和一个氢原子,且一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
【师】课件展示四种氨基酸的结构式,这四种氨基酸的结构中,都含有一个“—NH2”,一个“—H”和一个“—COOH”,并且有一个“—NH2”和一个“—COOH”连接在同一个碳原子上。它们仅有一个侧链不同,可用R表示,如甘氨酸的R基是“—H”,丙氨酸的R基是“—CH3”。因为氨基酸分子中都具有一个氨基(—NH2)、一个羧基(—COOH),羧基呈酸性,所以称其为氨基酸。请学生画出氨基酸的结构通式。
【生】氨基酸结构通式:
【师】提出问题:判断某分子是不是构成蛋白质的氨基酸的依据是什么?
【生】讨论并回答:至少含有一个氨基、一个羧基和一个氢原子,且一个氨基和一个羧基要连接在同一个碳原子上。
【师】让学生观察不同氨基酸的区别在哪儿。
【生】各种氨基酸的区别就在于R基的不同。
【师】根据氨基酸的结构通式,请学生分析蛋白质的元素组成。
【生】蛋白质由C、H、O、N四种元素组成。
【师】从氨基酸结构通式中可看出氨基酸由C、H、O、N四种元素组成,因此,蛋白质必然含有C、H、O、N四种元素。但事实上,有些氨基酸还含有其他元素,如半胱氨酸还含有S元素,因此说,蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成,但少部分蛋白质还含P、S等其他元素。
【师】根据刚刚学习的知识,完成学案上的练习,学会氨基酸的判别方法。
【生】完成相应练习。
【师】阅读课本P30小字部分,回答组成人体的氨基酸有多少种?分为几类呢?
【生】组成人体蛋白质的氨基酸有21种,分为必需氨基酸和非必需氨基酸两类。
【师】据统计,构成蛋白质的氨基酸约有21种。在人体中,这21种氨基酸可分为两大类,其中有8种氨基酸是人体细胞不能合成的,这些氨基酸称为必需氨基酸,如赖氨酸、苯丙氨酸等。另外的氨基酸是人体细胞能够合成的,称为非必需氨基酸。有些食品中要添加某些氨基酸,这些氨基酸属于必需氨基酸。
【师】已经知道了蛋白质的基本组成单位是氨基酸,那么氨基酸是如何形成蛋白质的呢?
探究三、氨基酸形成蛋白质的过程
【师】学生仔细阅读教材P30氨基酸脱水缩合的相关内容,回答问题。两个氨基酸之间的结合方式是什么?形成的产物是什么?
【生】阅读课本后回答,两个氨基酸之间的结合方式是脱水缩合,形成的化合物是二肽和水。
【师】播放氨基酸脱水缩合过程的Flash课件。教师引导并补充学生的回答(以板画形式讲解两个氨基酸之间的脱水缩合反应,并请学生注意肽键是如何形成的,以及把形成的产物叫作二肽的原因)。
【师】连接两个氨基酸之间的化学键叫什么?这个化学键是怎样形成的?
【生】尝试回答。
【师】连接两个氨基酸之间的化学键叫肽键,肽键是由一个氨基酸的羧基(—COOH)和另一个氨基酸的氨基(—NH2)间脱去一分子水形成的。
【师】请同学们写出两个氨基酸脱水缩合的反应式。
【生】动手练习,写出相关反应式。
【师】继续看脱水缩合反应的过程,请同学思考形成二肽的过程中,脱去的水分子中的H和O分别来自氨基酸的哪个基团?
【生】脱去的水分子中的H来自氨基酸的氨基和羧基,O来自氨基酸的羧基。
【师】肽的名称取决于什么的个数?
【生】取决于氨基酸的个数。
【师】评价学生的回答。并引出三肽,多肽和肽链的概念。
【生】学生阅读相关内容后回答。
【师】由三个氨基酸缩合成的化合物叫三肽;由多个氨基酸缩合而成的含有多个肽键的化合物叫多肽。多肽通常呈链状结构,叫作肽链。那么肽链又是如何形成蛋白质的呢?阅读教材P30~31“蛋白质的结构及其多样性”的相关内容,探讨氨基酸形成蛋白质的过程。
【生】进行自主学习,然后以小组为单位讨论氨基酸形成蛋白质的过程。
【师】有哪些化学键参与氨基酸形成蛋白质的过程?
【生】氢键、二硫键等。
【师】多肽链和蛋白质有什么关系?
【生】一条或多条肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
【师】观察教材P31图2-12,请学生总结从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次。
【生】氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→蛋白质。
探究四、氨基酸形成蛋白质过程中相关公式的推导
【师】两个氨基酸脱水缩合形成二肽过程中相对分子质量减少了多少?
【生】形成的二肽的相对分子质量会比原来减少一个水分子的相对分子质量(18)。
【师】评价学生的回答,并提出问题:氨基酸与氨基酸脱水缩合形成二肽后,氨基和羧基的数量发生了什么变化?
【生】学生讨论并尝试回答。
【师】氨基酸脱水缩合形成肽链时,形成的肽键数、脱去的水分子数、形成蛋白质的相对分子质量分别是多少?例如,形成一条肽链时,两个氨基酸脱水缩合生成肽键数、脱去水分子数分别是多少?
【生】形成一条肽链时,两个氨基酸脱水缩合生成一分子水和一个肽键。
【师】三个氨基酸脱水缩合呢?
【生】生成两分子水、两个肽键。
【师】依次类推,可得出下列表格:由n分子氨基酸形成一条肽链的情况:
用同样的方法总结出:由n分子氨基酸形成两条肽链的情况:
【师】从上述两个表格可以看出,在脱水缩合过程中,产生的水分子数与形成的肽键数有什么关系?
【生】(学生观察并回答)形成的水分子数与肽键数相等。
【师】肽键数、氨基酸数与肽链数,三者间又有什么关系?
【生】肽键数=氨基酸数-肽链数。
【师】一条肽链上至少含有的氨基和羧基数是多少?两条肽链呢?n条呢?你能总结出什么规律?
【生】几条肽链,至少含有的氨基或羧基数就是几个。
【师】请学生总结:n个氨基酸发生脱水缩合形成m条肽链时,形成的肽键数、脱去的水分子数、形成蛋白质的相对分子质量分别是多少?
【生】学生讨论后回答。
【师】脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数(n)-肽链数(m),进而得出蛋白质分子量的计算公式
蛋白质的相对分子质量=氨基酸数(n)×氨基酸的平均相对分子质量-脱去的水分子数×水的相对分子质量
(脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数)。
【师】以课本P30血红蛋白为例,四条肽链574个氨基酸,进行相关计算的练习。
【生】根据总结的蛋白质分子量的计算公式,进行相关练习。
探究五、蛋白质的结构多样性
【师】请学生阅读教材P31最后两段内容,尝试总结蛋白质分子结构具有多样性的原因。
【生】阅读后回答。
【师】多媒体图片展示,如果以ABCD代表不同的氨基酸,则下列几种情况由氨基酸构成的肽链是否相同?并说明理由。
【生】看图讨论后回答。
【师】通过图片展示,形象说明了组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,导致肽链不同。
【师】氨基酸的种类,数目,排列顺序都一样,形成的蛋白质一定一样吗?
【生】不一定,因为肽链盘曲折叠的方式可能不同,会导致蛋白质的空间结构不同。
【师】蛋白质的空间结构和它的功能是相适应的,如果氨基酸的序列改变或者蛋白质的空间结构改变,就会影响蛋白质的功能。
【生】学生阅读教材P31最后和P32相关内容。
【师】蛋白质的功能与蛋白质的结构是密切相关的,这就是我们生物学中结构与功能相适应的观点。加热、加酸、加酒精等条件可以使蛋白质变性,导致蛋白质功能受到影响。变性的蛋白质空间结构改变,但是氨基酸之间形成的肽键并未破坏。
评价反馈
1.通过识图,学会准确判断哪些是组成人体的氨基酸。
2.通过观察图片和多媒体动画,思考和讨论氨基酸脱水缩合的过程,其中产物水的元素的来源是关键,要让学生明确氨基中的—H和羧基中的—OH结合生成水。另外还要让学生明确一条肽链的形成过程中,氨基和羧基的数目变化、产物水和肽键数目的变化,进而延伸到多条肽链的变化,从简单到复杂,由浅入深地帮助学生理解。
3.学会氨基酸及蛋白质相关计算,更好的理解氨基酸形成蛋白质的过程。
课堂小结
布置作业
完成学案后的核心素养专练。
教学反思
本节课的教学设计注重学生的自主学习与合作探究。在整个学习过程中,学生是学习的真正主体,积极参与、大胆交流、努力尝试,主动获取知识,加深了对知识的领悟,从而准确牢固地掌握知识,最大限度地提高了学生的学习与交流能力。
在学习氨基酸结构通式时,由于学生缺乏相应的有机化学知识,对化学键、脱水缩合等内容的学习和理解比较困难。为突破这一难点,我们还可通过创设情境来帮助学生的学习与理解,如把氨基酸拟人化、形象化。假如每位学生就是一分子氨基酸,学生间的牵手过程相当于氨基酸间的脱水缩合,脱水缩合形成一个肽键时就会脱去一分子水。由此,同学们可直观地体验到蛋白质的形成过程,以及肽键数和脱去的水分子数等。同时,学生可自行总结出:一条肽链中肽键的个数=氨基酸个数-1。
板书设计
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
一、蛋白质的功能
二、氨基酸的特点及其种类
三、氨基酸形成蛋白质的过程
1.脱水缩合 肽键
2.氨基酸→二肽→三肽→…→多肽→蛋白质
四、氨基酸形成蛋白质过程中相关公式的推导
五、蛋白质的结构多样性
氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构不同氨基酸分子数(个)
生成的水分子数(个)
肽键数目(个)
2
1
1
3
2
2
4
3
3
5
4
4
6
5
5
n
n—1
n—1
氨基酸分子数(个)
形成的水分子数(个)
肽键数目(个)
4
2
2
6
4
4
8
6
6
10
8
8
12
10
10
n
n-2
n-2