高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者精品教学设计
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1课时
课题
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
教材分析
本节教材在“问题探讨”中,以“动物组织提取的胶原蛋白,可以用来制作手术缝合线”作为问题情境导入新课 ,这样的例子能够较好地激发学生的学习兴趣。导入本节内容学习之后,教材先讲蛋白质的功能,以维持学生学习兴趣。教材在“问题探讨”中创设的问题情境,在正文闸述中贯穿始终,其意图是让学生延续“ 蛋白质功能——蛋白质结构——蛋白质结构多样性的原因——蛋白质功能多样性的原因”的思维逻辑,加强本节各部分内容之间的关联。
通过本节内容的学习,主要让学生掌握“蛋白质的基本单位是氨基酸”“它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构”等概念,进而形成“蛋白质是生命活动的主要承担者”这一重要概念。理解蛋白质分子的多样性、特异性,初步认识生命活动具有复杂性等特点,掌握模型与建模、归纳与概括、分析与综合等科学思维,提升对于蛋白质与生命活动关系的认识。
本节内容是以《细胞中的元素和化合物》的学习为基础,帮助学生从分子水平理解细胞的物质基础和结构基础,同时本节内容也为后面的核酸、载体蛋白、酶以及基因表达等知识的学习奠定了基础。因此,在教材中起到承上启下的作用,对后面各章节的学习也起到至关重要的作用。
教学目标
1.归纳概括氨基酸的结构通式和特点,阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。
2.分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系,举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。
3.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。
4.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者,认同蛋白质与人体营养、健康等关系密切。
教学重、难点
1.教学重点
(1)蛋白质的功能和结构。
(2)氨基酸的结构特点及其形成蛋白质的过程。
2.教学难点
( 1)氨基酸形成蛋白质的过程。
(2)蛋白质的结构和功能多样性的原因。
教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
引入新课
【创设情境】展示中国居民平衡膳食宝塔(2022),提出:多吃蔬果、奶类、全谷、大豆,适量吃鱼、禽、蛋、瘦肉。
讲述蛋白质是细胞中含量最多的有机物,我们每天需要摄入650g左右富含蛋白质的食物。
展示以下几种食物图片:
【想一想】学生分组讨论思考,回答以下问题:
哪些食品富含蛋白质?
如何验证这些食物含蛋白质的呢?
婴儿为什么要以奶为主要食物?
通过中国居民平衡膳食宝塔分析了解健康的膳食模式。
一、蛋白质的功能及基本组成单位
【阅读教材】
学生阅读教材P28“蛋白质的功能举例”的图文材料,小组合作归纳蛋白质的不同功能。
通过对蛋白质功能的学习,引导学生认同“蛋白质是生命活动的主要承担者”。
【练一练】学生对不同事例与蛋白质的不同功能进行连线巩固。
引导学生思考:我们从食物中摄取的蛋白质如何为我们所用?
学生思考回答:蛋白质必需经过分解成氨基酸才能被人体吸收和利用。作为手术缝合线的胶原蛋白被分解为氨基酸才可以被人体吸收。
从而认同氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
【阅读教材】
学生阅读教材P29-30,了解组成人体蛋白质的基本单位氨基酸有21种,根据人体细胞能不能合成将氨基酸分成两大类非必需氨基酸和必需氨基酸。通过口诀帮助学生记忆成人所需的8种必需氨基酸。
【任务一】:展示多种氨基酸结构,引导学生分析氨基酸的结构。
活动1:学生观察下列四种氨基酸的结构,比较它们的相同点与不同点,
探究以下问题:
(1)上面四种氨基酸都有的元素是?
C、H、O、N
(2)写出构成蛋白质的氨基酸共有的部分是?
(3)这四种氨基酸分子的R基分别是?
—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH
(4)组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗?若有一个以上的氨基或羧基,多出来的氨基或羧基分布在哪里?
每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基,多出来的氨基或羧基位于R基上。
经过归纳与概括形成氨基酸的概念,并获得氨基酸分子结构通式及特点的知识。
氨基酸分子结构通式简写:
氨基酸分子结构特点:
(1) 数量标准:至少含一个氨基(-NH2)和一个羧基(-C00H)
(2)位置标准:总有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-C00H)连在同一碳原子上。
【特别提醒】
氨基、羧基、R基的书写
①正确的格式:—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。
②避免两种错误格式
a.写成NH2、COOH、R。
b.写成NH3、—NH3、HCOOH等。
③结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别
活动2:选出构成蛋白质的氨基酸卡片,剪下备用。学生尝试使用卡片构建氨基酸分子结构通式的物理模型。通过对卡片的拼接促进学生对氨基酸结构的理解。
结合图文材料,小组讨论归纳出蛋白质的功能。
对不同的事例与不同的蛋白质功能进行连线。
思考回答问题,认同氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
阅读教材,了解氨基酸的种类及分类。
分析思考组成蛋白质的氨基酸的元素组成、种类、结构共同点,尝试写出氨基酸分子的结构通式。归纳与概括出氨基酸的概念。
特别注意氨基酸的书写格式,并对氨基酸结构通式及氨基和羧基不同表达形式进行辨别。
用剪下的氨基酸卡片自制氨基酸分子物理模型。
习题巩固
1.(2023·广东惠州高一期末)组成人体蛋白质的氨基酸有21种,以下属于组成人体蛋白质的氨基酸的是
【答案】C
【解析】氨基酸的结构特点是:每种氨基酸分子中至少有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH);都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,这个碳原子还同时连接1个氢原子和一个R基,C符合题意。
2.甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3,它的分子式是
A.C5H11O2NS B.C3H7S
C.C4H11O2S D.C5H10O2N
【答案】A
【解析】组成蛋白质的氨基酸的分子简式是C2H4O2NR,甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3,则甲硫氨酸的分子式是C5H11O2NS,A正确。
3.大家观察下面几幅图会联想到哪句诗呢?
春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干,诗中提及的物质主要成分为蛋白质的是
A.泪 B.灰 C.丝 D.蜡
【答案】C
【解析】丝的主要成分为蛋白质。
二、蛋白质的结构及其多样性
【阅读教材】
学生阅读教材P30-31,分小组合作探究:
1.氨基酸如何形成蛋白质?
2.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次?
活动3:播放氨基酸脱水缩合形成肽链的视频,分发氨基酸卡片给学生,学生分组利用氨基酸卡片模拟脱水缩合过程。
动画展示氨基酸分子脱水缩合的过程,加深学生对氨基酸脱水综合的理解。形成肽键、二肽、三肽等概念。
【任务二】:引导学生分组讨论、分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程,总结规律。
活动4:结合脱水缩合过程,并参考如下多肽链的模式图,进而分析肽键数目、游离的氨基与羧基的数目变化:
(1)肽链形成过程中,失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么?
氢来自氨基和羧基,氧来自羧基。
(2)氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是怎样的?
氨基酸数-肽链数=形成的水分子数=肽键数。
(3)肽链中还有没有游离的氨基和羧基?如果有,它们位于哪里?
有。位于肽链的两端,R基中也可能有。
(4)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸形成1条肽链,则该多肽的相对分子质量是多少?若形成m条肽链呢?
na-18(n-1);na-18(n-m)。
【拓展分析】
有些蛋白质分子含有两条或多条肽链,它们通过一定的化学键,如:二硫键相互结合在一起。
学生结合二硫键形成原理想一想:在形成一个二硫键时,相对分子质量减少多少?
-SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H
【阅读分析】学生阅读教材P31,通过“思考·讨论”引导学生归纳蛋白质的结构层次以及蛋白质结构和种类多样性的原因。
从氨基酸到蛋白质大致结构层次:氨基酸之间脱水缩合形成肽链→一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠→肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构→四条肽链聚集形成复杂空间结构。
利用多个不同图形代表不同种类氨基酸,多个相同形状图形代表同种氨基酸进行排列,用以解释蛋白质结构多样性的原因:氨基酸的种类不同、氨基酸的数目不同、氨基酸的排列顺序不同、肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同。
【归纳整理】
引导学生通过概念图理解蛋白质所承担的功能与它的结构相适应,结构改变可能影响其功能。
在镰状细胞贫血中,血红蛋白的谷氨酸被缬氨酸取代,形成的异常的血红蛋白直接造成了红细胞的异常。异常血红蛋白的肽链和镰状红细胞运输氧的能力会大为减弱。由此说明结构异常将可能导致功能异常。结构与功能相适应。
学生观看氨基酸脱水缩合形成肽链的视频后,模拟脱水缩合过程。
分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程,归纳总结脱水缩合过程肽键数目、游离的氨基与羧基的数目变化的规律。
阅读教材,进一步认识蛋白质的结构层次,并分析蛋白质分子结构多样性的原因。
通过事例理解蛋白质所承担的功能与它的结构相适应,结构异常可能导致功能异常。
联系社会
结合图形和视频,引导学生辨析蛋白质的盐析、 水解和变性。
盐析:蛋白质在盐溶液中溶解度降低析出溶解度的变化,可逆。
水解:肽键断裂,蛋白质分解为短肽或氨基酸。
变性:氨基酸顺序不变,肽键不变,空间结构改变,功能改变。导致变性的因素:高温、强酸、强碱、重金属离子
学生分组讨论分析,并作回答:
①熟鸡蛋更容易消化的原因是什么?
高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。
②蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗?并说明理由:
能。因为蛋白质变性后空间结构改变,并没有破坏氨基酸之间的肽键。
分辨蛋白质的盐析、 水解和变性过程。
讨论并回答问题。
习题巩固
3.(2023·江苏宿迁高一期末)下列对如图所示化合物的分析,正确的是( )
A.形成过程中失去了4分子水
B.游离的氨基和羧基各1个
C.有4种不同的侧链基团
D.由4个氨基酸脱水缩合而成
【答案】D
【解析】 A、分析图解可知,图中多肽有三个肽键(-CO-NH-),则形成过程中失去了3分子水,A错误;
B、由于R基团中有-一个羧基,因此游离的羧基有2个,B错误;
C、图中氨基酸的R基团分别为: -CH2-CH2-CO0H、-CH3、 -CH2SH、 -CH3, 即表示有3种不同的侧链基团,C错误;
D、图中多肽由4个氨基酸缩合而成,D正确。
故选: D。
4.(2023·山东济宁高一期中)迁徙的鸟类,长途跋涉不迷路与其体内的磁受体蛋白(MagR)有关,MagR复合物能感应到微弱的地球磁场,并沿着地球磁场方向排列。下列叙述不正确的是( )
A. MagR蛋白的元素组成至少有4种
B. MagR蛋白经高温处理后也能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
C. MagR蛋白可能由21种氨基酸组成
D. MagR结构的特异性主要体现在氨基酸的种类、数量、排列顺序及氨基酸的空间结构上
【答案】D
【解析】A、MagR蛋白的元素组成C、H、O、N等,至少有4种,A正确;
B、MagR蛋白经高温处理后只是破坏空间结构,肽键没有破坏,而双缩脲试剂是与肽键发生作用产生紫色反应,B正确;
C、氨基酸有21种,构成MagR蛋白的氨基酸可能有21种,C正确;
D、蛋白质结构的特异性主要体现在氨基酸的种类、数量、排列顺序及肽链的空间结构上,D错误。
故选: D。
课堂小结
板书设计
一、蛋白质的功能及基本组成单位
1.蛋白质的功能:结构、调节、催化、运输、免疫
2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸
二、蛋白质的结构及其多样性
1.脱水缩合过程
2.蛋白质的形成
3.蛋白质结构多样性的原因
人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4节 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》第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者教学设计,共3页。教案主要包含了教学目标,教学重难点,教学过程等内容,欢迎下载使用。
高中生物人教版 (2019)选择性必修1第4节 神经系统的分级调节教学设计及反思: 这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修1第4节 神经系统的分级调节教学设计及反思,共8页。教案主要包含了教学目标,教学重难点,教学过程等内容,欢迎下载使用。
高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者表格教案: 这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者表格教案,共5页。教案主要包含了蛋白质的功能等内容,欢迎下载使用。