第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者

备课时间：2024年9月14日  上课时间：9月18日

主备人：赵新芝    参备人：方秀丽 薛瑞

一、   教材分析

教材内容的地位、作用与意义 对细胞结构和功能的了解，应建立在了解细胞的物质组成的基础之上。本节关于组成细胞的重要物质蛋白质的内容，是学习本书其他章节的基础，也是学习高中生物课程其他模块的基础。

聚焦“蛋白质结构与功能相适应”这一生命观念,依托教材中胶原蛋白的结构和动脑的情境贯穿始终,是体现结构与功能相适应的典型案例。胶原蛋白线的可吸收性体现了蛋白质水解为氨基酸的过程;胶原蛋白线的纤长体现了氨基酸通过氢键使肽链盘曲折叠形成具有空间结构的蛋白质;胶原蛋白线的强韧体现在特殊的R基(-SH)形成二硫键将多条肽链结合;胶原蛋白中氨基酸的替换会导致其功能丧失引发病症。按照“功能——结构——功能”的逻辑顺序,从胶原蛋白的直观功能,探索其微观结构,再解释其结构与功能的适应性,体现结构与功能观。

二、学情分析
  学生在初中已具备蛋白质消化相关知识,同时学生具备基础的原子、分子方面的化学知识,但是尚未学习有机化学内容,理解有机分子的结构有一定难度。学生还处于形象思维向抽象思维发展的过渡时期,更容易接受直观形象的知识呈现方式，抽象思维有待提升。

三、教学目标与核心素养

生命观念：能说明氨基酸的结构特点，理解氨基酸如何构成蛋白质，知道蛋白质的各种作用。

科学思维：分析蛋白质具有多样性的原因。

科学探究：尝试探究氨基酸组成的多肽链的种类。

社会责任感：认同蛋白质是生命活动的主要承担者。

四、教学重难点

学习重点：氨基酸的结构特点

氨基酸通过脱水缩合的方式形成多肽链

氨基酸的计算

学习难点：蛋白质的结构

蛋白质的功能

蛋白质的变性

五、教学过程

【情境导入】用常见的含有蛋白质较多的食物图片引入，引起学生兴趣。

【任务一】大豆、瘦肉、蛋、奶都含有较多的蛋白质。蛋白质是有机物中含量最多的物质，也是已知结构最复杂，功能最多样的分子，细胞核的遗传信息也都需要表达成蛋白质才能起作用。所以蛋白质是生命活动的主要承担者。
那蛋白质有哪些具体的功能呢？

蛋白质的功能

这些功能在人体中都可以体现，大家需要记住以上功能和对应的例子。

【任务二】我们平常食物中会摄入大量的蛋白质，但是这些蛋白质并没有直接成为我们自身的成分，而是以氨基酸的形式被吸收后，重新构建蛋白质的。那么接下来我们来了解一下氨基酸。
氨基酸结构通式为：

1.由一个氨基，一个羧基，一个 H 与一个 R（侧链）基团连在同一个碳原子上组成。
2.此处由于学生还没有学习有机化学，需要独立讲解 CHON 可形成的共价键数目，便于学生完成氨基酸的书写。同时，由于氨基酸是有空间结构的，通过甲烷的结构进行类比说明，让学生明确只要一个氨基，一个羧基，一个 H 与一个 R（侧链）。

3.氨基酸通过不同的侧链进行区分，每种氨基酸都有自己特定的侧链基团。

4.作为组成人体蛋白质的氨基酸共有 21 种，其中又分为必需氨基酸 8 种与非必需氨基酸 13 种两大类。必需氨基酸只能从食物中获取，一旦摄入不足会影响身体健康，所以大家不应挑食偏食。八种必需氨基酸分别为缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸。非必需氨基酸既可以从食物中获取，也可以有自身转化合成，来源较广。

【任务三】2 分子氨基酸可以形成二肽化合物

相邻氨基酸的氨基与羧基反应，新形成的化学键称为肽键，伴随 1 分子水产生。然后再继续完成类似反应得到多肽化合物，形成肽链。肽链再通过形成空间结构组成蛋白质，蛋白质可由 1 条或多条肽链形成。
  接来下我们通过归纳总结确定肽键数，多肽数目的关系。
1、3个氨基酸形成 1 条肽链时，形成 2肽键，脱掉 2水分子。
2、4个氨基酸形成 1 条肽链时，形成 3肽键，脱掉 3水分子。
3、n氨基酸形成 1 条肽链时，形成 n-1肽键，脱掉 n-1水分子.
4、n氨基酸形成 m 条肽链时，形成 n-m肽键，脱掉 n-m水分子.
5、n氨基酸形成 m 条肽链时，每个氨基酸的平均分子量为 a，由此形成的蛋白质的分子量是an-18（n-m）

【任务四】蛋白质的种类和蛋白质的变性。

1.  蛋白质的种类：蛋白质多样性的原因包括组成的氨基酸种类、数目、排列顺序和多肽的空间结构。
  通过计算足量 21 种氨基酸组成的四肽种类，明确蛋白质多样性具体数据。共21的4次方种.。而构成蛋白质多样性的任意一条条件改变改变都会造成蛋白质性质变化，例如正常血红蛋白构成的红细胞呈双凹的圆饼状，如血红蛋白某处谷氨酸被缬氨酸取代，异常的血红蛋白会使红细胞变为镰刀状，降低运输氧气的能力。

2.  除了氨基酸的种类、数目、排列顺序，多肽空间结构改变也会使蛋白质性质发生变化 ,比如蛋白质变性过程。高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精都会使蛋白质变性，改变其空间结构，而且此过程不可逆。例如蛋清加热后由液态变为固态，温度下降后也不会再发生变化。

六、课堂总结

本节学习了蛋白质的相关知识点：在组成细胞的分子中,蛋白质是组成细胞的重要分子,是细胞中含量最高的有机物。蛋白质的功能丰富,结构复杂,因此教材先介绍蛋白质的功能,激发学生的兴趣,按照“蛋白质的功能”“蛋白质的结构”“蛋白质的结构多样性”“蛋白质的功能多样性”的逻辑顺序展开,渗透结构与功能相适应的生命观念。从与社会的联系出发,介绍为什么要均衡膳食、补充必需氨基酸,为什么吃煮熟的鸡蛋容易消化,为合理营养与健康生活提供依据。

七、板书设计

1.必须氨基酸：8种，人体细胞不能合成，如:赖氨酸、苯丙氨酸等

 非必需氨基酸：13种，人体细胞能合成，也可以从食物中获取。

2.蛋白质的多样性原因：①不同蛋白质含有的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同； ②肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。

3．蛋白质的变性：高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精都会使蛋白质变性，改变其空间结构，而且此过程不可逆。

4．蛋白质的功能：①催化作用②免疫作用③运输作用④构成生物体的结构⑤调节作用

5．蛋白质的计算。

八、分层作业设置

基础题：

1.  谷氨酸的 R 基为—C3H5O2,1 分子谷氨酸含有的 C、H、O、N 原子数依次是( )
A． 5、9、4、1
B． 4、8、5、1
C． 5、8、4、1
D． 4、9、4、1
【答案】A

2.  下列有关氨基酸的描述，正确的是( )
A． 氨基酸是构成蛋白质的基本单位，由氨基和羧基组成
B． 每种氨基酸至少具有一个氨基和一个羧基
C． 人体内的氨基酸必须从食物中获取
D． 每个氨基酸分子都只含有 C、H、O、N 四种元素
【答案】B

3.  关于生物体内氨基酸的叙述正确的是( )
A． 氨基酸由氨基和羧基组成
B． 组成蛋白质的氨基酸共有的结构是

C． 每种氨基酸分子都只含有 C 、H、O、N 四种元素
D． 人体所需氨基酸都能在人体内合成

【答案】B

4.  下面关于氨基酸的说法中，正确的是( )
A． 氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的
B． 每个氨基酸分子都只含有一个氨基和一个羧基
C． 全部氨基酸的种类共约有 20 种
D． 组成蛋白质的氨基酸分子至少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在同一个碳原子上
【答案】D

5.  5.一般说来，每 100 克蛋白质平均含氮 16 克，这些氮主要存在于蛋白质的( )
A． ―CO―NH―
B． 游离的氨基
C． 游离的羧基
D． R 基
【答案】A

6.  组成人体蛋白质的氨基酸有多少种( )
A． 21 B． 30
C． 40 D． 60
【答案】A

7.  已知苯丙氨酸的分子式是 C9H11NO2，那么该氨基酸的 R 基是( )
A． ―C7H7O
B． ―C7H7
C． ―C7H7N
D． ―C7H5NO
【答案】B

8.  在活细胞中，蛋白质的作用有( )
①染色体的组成成分 ②各种膜结构的重要成分
③主要的能源物质 ④催化作用 ⑤性激素的主要成分 ⑥调节细胞代谢
A． ①③⑤
B． ②④⑤
C． ①②④⑤
D． ①②④⑥
【答案】D

提升题：

1．绿色荧光蛋白是从发光水母中分离出来的一种结构蛋白，其相关数据如下表所示。若 R 基上的羧基和氨基不会脱水形成肽键，则下列有关叙述正确的是( )

A． R 基上的氨基有 17 个
B． 该蛋白质水解时，水分子中的氧参与形成氨基
C． 该蛋白质只含 1 条肽链
D． 合成一分子该蛋白质时脱去水的分子量为 2232
【答案】D

2．如图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列说法不正确的是( )

A． 该脑啡肽由 4 种氨基酸脱水缩合而成，含有 4 肽键
B． 该脑啡肽中含 1 个游离的氨基和 1 游离的羧基
C． 高温、X 射线、强酸等会引起蛋白质的空间结构遭到破坏而变性
D． 形成该脑啡肽时，脱去的水中氧来自羧基，氢来自氨基
【答案】D

3某一肽链内共有肽键 200 个，则脱水缩合形成该肽链的氨基酸的分子数是( )
A． 50 个
B． 200 个
C． 201 个
D． 199 个
【答案】C

4有一条多肽链，分子式为 C69H117O21N25S，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸：
① H2N―CH2―COOH
② H2N―(CH2)5―CH(NH2)―COOH
③ HS―CH2―CH(NH2)―COOH
④

分析推算可知，水解得到的氨基酸数为( )
A． 20
B． 21
C． 24
D． 25

【答案】A

5下列关于肽键的描述，正确的是( )
A． 几条肽链在形成蛋白质的过程中也通过肽键连接起来
B． 肽键可以表示为 CO―NH 或 NH―CO
C． 在脱水缩合过程中所形成的肽键数一定等于所失去的水分子数
D． 在链状肽中一个十肽分子比一个八肽分子多一个肽键
【答案】C

6多个氨基酸分子缩合形成含 2 条肽链的蛋白质时，相对分子量减少了 900，由此可知：此蛋白质
分子所含的氨基酸数和肽键数分别是( )
A． 52、52
B． 50、50
C． 52、50
D． 50、49

【答案】C

7.如图是某二肽结构示意图，其中虚线框出的①②③依次表示( )

A． 肽键、氨基、羧基
B． 羧基、肽键、氨基
C． 氨基、肽键、羧基
D． 氨基、羧基、肽键
【答案】C

8.蚕丝被贴身暖和、轻盈透气，是“健康绿色睡眠”的首选。下列关于“蚕丝”主要成分的叙述正确的是( )
A． 它的基本组成单位的通式为—CO—NH—
B． 它的形成过程中没有水产生
C． 它的基本组成单位是氨基酸
D． 它一定含有的化学元素是 C、H、O、N、P、Fe
【答案】C

9.鸡蛋煮熟后，蛋白质失去活性，原因是高温破坏了蛋白质的( )
A． 肽键
B． 肽链
C． 空间结构
D． 氨基酸
【答案】C

10.在同一草场，牛和羊吃同样的草料，但牛肉和羊肉的味道却不同，这是因为( )
A． 同种植物对不同生物的影响不同
B． 牛和羊的消化能力不同
C． 牛和羊的蛋白质结构存在差异
D． 牛和羊的亲缘关系比较远
【答案】C

拓展题：

我国中科院上海生化所于 1982 年 5 月合成一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物――脑啡肽，下面是它的结构简式。

据此回答：
(1)脑啡肽的化学本质是一种________，它的基本组成单位的结构特点是
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)如果脑啡肽肽链长度不变，组成它的氨基酸的种类和数目均不变，改变其中的_____________________，就可以改变其性质。
(3)脑啡肽只有皮下注射才有效，而不能口服，主要原因是_______________________
________________________________________________________________________。
(4)若将脑啡肽完全水解，需要水分子________个，水解后的产物有________种。
(5)脑啡肽可用__________试剂鉴定，呈现________色，其原因是该化合物中所含有的________与该试剂发生了颜色反应。
【答案】(1)五肽 都至少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 (2)氨基酸的排列顺序 (3)若口服此药物，在消化道内药物被消化液分解，失去药效 (4)4 4 (5)双缩脲 紫 肽键

九、培优辅弱反馈

根据教学内容针对培优辅弱具体学生的个案教学思考：张少康

该学生平时课堂听课状态非常好，认真记录笔记，按时完成作业，订正的仔细，整体学习状态很棒；课下不懂的问题也会及时找我进行解决，在本节课的学习过程中，主要讲解了蛋白质的知识，先带大家了解蛋白质的功能，从蛋白质功能的多样性推出结构的多样性，再由结构的多样性继续推导出氨基酸的种类，数量，排列顺序以及肽链的空间结构，进而详细介绍氨基酸的特点，氨基酸的脱水缩合等相关计算，此部分的内容相对较多，学生学起来也相对困难，所以对于此部分的讲解比较慢，带着同学们一步一步的梳理和计算。张少康同学，基础并不是非常好，蛋白质的计算相对复杂，但是他认真听课记录笔记，在测试题中的正确率很高，学生的学习态度和学习方法对于高中的学习真的非常关键。

教学反思

    这节课我发现学生们对生活中常见的蛋白质有一定的基础，积极参与讨论，举手发言，这让我感到非常激动。在课堂讨论阶段，学生们分组进行讨论，教师巡回指导，师生互动，完成表格的填写。我发现学生们在讨论中能够主动思考问题，并提出自己的见解，这体现了学生们对生活中常见的事物以及生物学科具有很浓的兴趣，同时也具备自主思考的能力。我通过情景导入、图片展示、分组讨论讨论、师生互动、等多种教学方法，旨在帮助学生理解和掌握蛋白质的种类，功能，变性，以及氨基酸的脱水缩合计算。给学生展示了生活中各种各样的蛋白质图片，激发学生的兴趣，引导学生思考蛋白质的多样性。在师生互动阶段，我通过提问和解答，帮助学生加深蛋白质多样性的理解，引发学生更多的思考。我发现学生们在提问中能够提出一些深入的问题，这说明学生真的是在认真思考，也让我意识到学生在新科的学习中总会遇到一些难解的时刻。在这些时，要有耐心，给学生更详细的进行讲解和疏导，即使比较难的问题，学生思考的足够也可以慢慢掌握。