高中生物北师大版 (2019)必修1《分子与细胞》第三节 蛋白质教学设计

这是一份高中生物北师大版 (2019)必修1《分子与细胞》第三节 蛋白质教学设计，共6页。教案主要包含了教学目标，教学过程，蛋白质的结构及其多样性等内容，欢迎下载使用。
3.3蛋白质一、教学目标：学习目标：1.理解蛋白质是生命活动的主要承担者。2.说明细胞中蛋白质种类多种多样的原因。3.概述氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。核心素养：生命观念：认知蛋白质是生命活动的主要承担者。科学思维：通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养归纳与推理的能力。二、教学过程：【导入】提出问题，激发学生兴趣：从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线:手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。
讨论：1. 为什么这种缝合线可以被人体组织吸收?2. 这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收?这对你认识蛋白质的化学组成有什么启示?提问学生能够说出多少种富含蛋白质的食品？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、纯牛奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋等。蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最强大的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。【新课】一、蛋白质的功能结合课本P28图2-8引导学生归纳蛋白质的功能：类别功能举例结构蛋白许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质肌动蛋白、肌球蛋白等功能蛋白调节作用对细胞和生物体的生命活动有重要的调节作用胰岛素、生长激素等催化作用催化细胞内的多种化学反应大多数酶等运输作用有些蛋白质具有运输的功能血红蛋白等免疫作用能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质抗体等酶、激素与蛋白质的关系(1)并非所有酶的本质都是蛋白质，只是大多数酶的本质是蛋白质。(2)并非所有激素的本质都是蛋白质，如性激素的本质不是蛋白质，而是固醇。蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能；人体内有数万种不同的蛋白质，能够承担多种多样的功能，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。所以说说蛋白质是生命活动的主要承担者。蛋白质能够承担如此多的功能，与它的多样性有关。生物界的蛋白质种类多达1010～1012种，这与它的组成和结构有关。二、蛋白质的基本单位——氨基酸1.氨基酸的种类组成蛋白质的氨基酸有21种，其中8种是人体细胞不能合成的，称为必需氨基酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取；另外，13种氨基酸是人体细胞能够合成的，称为非必需氨基酸。通过顺口溜记8种必需氨基酸：甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。通过对课本P29甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸和亮氨酸的结构特点进行分析，引导学生归纳出氨基酸的元素组成及结构特点：(1)组成氨基酸的共有元素是C、H、O、N，有的氨基酸含有S等元素。(2)氨基酸的结构特点： ①每种氨基酸分子至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。②每种氨基酸分子中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，该碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示。各种氨基酸的区别在于R基的不同。③氨基酸的结构通式：。把氨基酸分子比喻成人帮助学生理解氨基酸的结构通式，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子。如图所示：(2)强调氨基、羧基、R基的书写中要注意的问题：(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①写成NH2、COOH、R。②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(3)通过练习分辨氨基酸分子，进一步巩固理解氨基酸的结构。尽管氨基酸的种类有限，但却构成了种类繁多、功能多样的蛋白质。三、蛋白质的结构及其多样性利用PPT展示氨基酸脱水缩合过程，解释相关名词，理解每一种蛋白质承担的功能与它独特的空间结构有关。1.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，同时脱去一分子的水。(1)这种结合方式称为脱水缩合，两个氨基酸分子经该过程形成的产物是二肽和水。(2)产物中连接两个氨基酸的化学键名称是肽键。(3)H2O中H的来源：一个来自氨基，一个来自羧基；H2O中O来源于羧基。2.蛋白质的结构层次(1)蛋白质的形成过程：氨基酸→二肽→三肽→…→多肽→多肽链盘曲、折叠→具有一定空间结构的蛋白质。(2)许多蛋白质分子都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，同时，由于氨基酸之间能够形成氢键，使得肽链能盘曲折叠，因此，肽链不呈直线，也不在同一平面上，而是形成更为复杂的空间结构。3.蛋白质种类多样性的原因在细胞中，氨基酸的数目成千上万，氨基酸形成肽链时，其排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。举例说明蛋白质结构改变会引起蛋白质功能的变化。如果氨基酸的序列改变或蛋白质的空间结构改变，就会影响其功能，如：人正常血红蛋白的空间结构呈球状，正常红细胞呈两面凹的圆盘状，如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白，呈纤维状，由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状；运输氧气的能力降低。再如：鸡蛋、肉类经煮熟后再吃容易被消化，原因是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。4.补充说明什么是蛋白质盐析、变性和水解：①盐析：是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。②变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，蛋白质丧失了生物活性，但是肽键一般不会断裂。③水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程是相反的。5.拓展延伸有关蛋白质的一些计算：(1)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽时：①计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时，要再减去2(两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。②若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na－18(n－m)中的肽链数(m)视为零，再进行相关计算。(2)利用原子守恒法计算肽链中的原子数：在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：①碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。⑤由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。2．多肽种类的计算题以20种氨基酸构成四肽的种类为例：(1)若每种氨基酸数目不限，可形成四肽的种类有：204种。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成四肽的种类有(20×19×18×17)种。