【教案】第二章第二节-生命活动的主要承担者蛋白质

保定三中高一生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真第1页课题：生命活动的主要承担者——蛋白质（2课时）主讲人：谢菲一、教学目标备注修改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。5.掌握和蛋白质相关的计算方法。二、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。三、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。3.蛋白质的相关计算题四、课时安排：2课时五、教学方法：诱导启发、阅读思考、讨论交流六、教学过程第一课时〖复习引入〗在组成细胞的化合物中，哪种化合物占细胞干重最多？（提出问题）〖引言〗蛋白质在细胞中含量仅次于水，占细胞干重50%以上。我们每天都要摄入一定量的蛋白质。食品包装上常常附有食品成分说明，如果你留心观察的话，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到添加某些氨基酸的食品。教师提问：你能说出多少种富含蛋白质的食品呢？学生：根据生活经验回答。〖教师提示〗：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。食物中的蛋白质经过消化成为各种氨基酸才能被人体吸收利用。氨基酸有多少种？结构上有什么特点呢？〖板书〗一、氨基酸及其种类氨基酸是组成蛋白质的基本单位。在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。结合“思考与讨论”中给出的4种氨基酸的结构，学生思考讨论保定三中高一生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真第2页1、组成氨基酸的基本元素是什么？（主要由C、H、O、N四种元素组成，还含有P、S，有些含Fe、Cu、I、Mn、Zn等。）2、四种氨基酸在结构上有哪些共同点？又有哪些差别之处？并尝试写出氨基酸的通式。3、“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？4、如何判断某个分子是否是氨基酸（教师投影几个分子式和练习题）5、R基上能不能含有-NH2或-COOH?教师引导：教师在黑板上写出甲烷分子（CH4）的结构式。比较课本上氨基酸的分子结构式与甲烷分子的不同，再思考氨基酸的结构具有什么共同特点。学生回答：每种氨基酸分子中都含有一个氢原子，一个氨基和一个羧基。教师总结：用一个氨基，一个羧基，一个侧链基团R基分别取代甲烷中的三个H，就组成蛋白质分子的基本单位氨基酸的结构通式：Ｒ│H2N─Ｃ─COOH│Ｈ每种氨基酸都至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。我们可以把氨基酸的结构通式想象成我们的人体，躯干是中心碳原子，左臂是氨基，右臂是羧基，腿是氢，头部是R基。氨基酸有20种，各种氨基酸之间的区别在于R基的不同，如甘氨酸的R基是一个氢原子（─Ｈ），丙氨酸的R基是一个甲基（─CH3）。这就像我们每位同学头部有不同的笑脸从而区别了每个人。教师要提示氨基和羧基的书写都要有一个游离键。并指明甘氨酸的R基是—H，丙氨酸R基是—CH3。课件展示特殊氨基酸：赖氨酸(含-NH2)、天冬氨酸(含-COOH)，指出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”〖拓展〗在人体内有的氨基酸是无法在人体细胞内合成的，如赖氨酸和色氨酸，但它又是构成蛋白质所不可缺少的，所以要对这类人体无法合成的氨基酸（必需氨基酸）有一定量的补充。人体内必需氨基酸的种类有8种（婴儿9种——还有组氨酸），非必需氨基酸有12种。（强调必需的“需”）二、蛋白质的结构及其多样性〖承上启下〗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?是通过一种叫做脱水缩合的化学反应来完成连接的。（展示肽键形成的动画课件）提问：保定三中高一生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真第3页1.在反应中产物有哪些？2.水中的氢原子和氧原子分别来自哪里？3.产物的名称叫什么？教师讲解：一分子水是由一分子氨基酸中的一个氨基中的H和另一分子中的一个羧基中的-OH形成，新形成的化学键称肽键（-NH-CO-）。由于两个氨基酸脱水缩合，新产生的化合物称二肽，二肽中还剩至少一个氨基一个羧基。（教师再演示三肽化合物以及多肽、蛋白质空间结构的形成）讨论:1.氨基酸形成蛋白质的大致过程是怎样的?2.蛋白质形成过程中脱去的水分子数与形成的肽键数有什么关系呢？3.形成的多肽链中至少有氨基和羧基多少个？许多的氨基酸通过肽键相互连接成多肽，多肽链盘曲折叠构成了蛋白质分子的结构。师生共同归纳总结：构成脱水缩合盘曲折叠C、H、O、N等———→氨基酸————→肽链（一条或多条）————→蛋白质（二）蛋白质的多样性既然蛋白质都是按照上述方式构成的，那么，为什么会有那么多种类的蛋白质呢？小结——蛋白质结构多样性的原因：①氨基酸的种类不同。②氨基酸的数目成百上千。③氨基酸的排列顺序千变万化。④肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。三、蛋白质的功能提问：蛋白质执行哪些功能？引导学生观察阅读蛋白质主要功能事例总结归纳1.构成细胞和生物体的重要物质——结构蛋白（如头发、肌肉、羽毛蛛丝）。2.生物催化作用（如生物体内的酶。）3.运输载体的功能（血红蛋白、载体蛋白）4.信息传递作用，能够调节机体的生命活动（如胰岛素）5.免疫功能。（抗体）保定三中高一生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真第4页总之，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。课后阅读《科学史话》、《科学前沿》使学生了解我国在人工合成蛋白质上取得的成就，激发学生的兴趣，增强民族自豪感。第二课时一、有关蛋白质计算的公式汇总★★规律1：有关蛋白质中肽键数及脱下水分子数的计算m个氨基酸分子缩合成n条多肽链时，要脱下m-n个水分子，同时形成个m-n肽键，可用公式表示为：肽键数目=脱下的水分子数=水解时需要的水分子数=氨基酸数（m）－肽链条数（n）例1.血红蛋白分子有574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键数分别是（）A.573和573B.573和570C.570和573D.570和570分析：依据脱下的水分子数=肽键数目=氨基酸数－肽链条数，直接得到答案D。★★规律2：有关蛋白质中游离的氨基或羧基数目的计算氨基酸之间脱水缩合时，原来的氨基和羧基已不存在，形成的多肽的一端是-NH2，另一端是—COOH，所以对于n条肽链的多肽，每1条肽链至少应有1个-NH2，1个—COOH，若还有-NH2或—COOH，则存在于R基中。（1）至少含有的游离氨基或羧基数目=肽链条数例2.某蛋白质分子由3条多肽链组成，内有肽键109个，则此分子中含有-NH2或—COOH的数目至少为：（）A.112、112B.109、109C.9、9D.3、3分析：每1条多肽链至少含有1个氨基和1个羧基，并且分别位于这条肽链的两端。3条多肽链应至少含有3个氨基和3个羧基。答案为D。（2）游离氨基或羧基数目=肽链条数+R基中含有的氨基或羧基数例3.现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基1050个，则由此合成的4条肽链中氨基、羧基的数目分别是（）A.1016、1046B.4、4C.24、54D.1024、1054分析：1000个氨基酸中含有氨基1020个，羧基1050个，多出来的20个氨基或50个羧基存在于R基中，依蛋白质中含有的游离氨基或羧基数目=肽链条数+R基中含有的氨基或羧基数，得到答案为C。★★规律3：有关蛋白质相对分子质量的计算蛋白质的相对分子质量=氨基酸数目×氨基酸的平均分子质量－脱水的数目×18例4.已知20种氨基酸的平均分子质量是128，某蛋白质分子由两条肽链组成，共有肽键98个，该蛋白质的分子质量最接近于（）A.12800B.12544C.11036D.12888保定三中高一生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真第5页分析：根据蛋白质中肽键数=氨基酸数－肽链条数，可以推知氨基酸的数目为98+2=100，在此蛋白质的形成过程中失去的水分子数为98，答案为C。注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如：二硫键（—S—S—）的形成等，在肽链上出现二硫键时，与二硫键结合的部位要脱去两个H，谨防疏漏。★★规律4：有关蛋白质中各原子数的计算⑴C原子数=（肽链数+肽键数）×2+R基上的C原子数；⑵H原子数=（氨基酸分子个数+肽链数）×2+R基上的H原子数=各氨基酸中H原子的总数-脱去的水分子数×2；⑶O原子数=肽链数×2+肽键数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子的总数-脱去的水分子数；⑷N原子数=肽链数+肽键数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子的总数。注意：一个氨基酸中的各原子的数目计算：①C原子数＝R基团中的C原子数＋2；②H原子数＝R基团中的H原子数＋4；③O原子数＝R基团中的O原子数＋2；④N原子数＝R基团中的N原子数＋1。★★规律5：有关蛋白质种类的计算假设有n（0＜n≤20）种、m个氨基酸，任意排列构成多肽（这里m≤n）：若每种氨基酸数目无限（允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有nm种。例5.由4种氨基酸，每种氨基酸数量不限，最多能合成不同结构的三肽有（）A.4种B.64种C.16种D.12种分析：造成多肽结构不同的因素有氨基酸的种类、数目和排列次序，由4种氨基酸合成三肽时，三肽的第一个位置上的氨基酸有4种可能，第二、第三个位置上的氨基酸也有4种可能，因此，最多可以合成不同结构的三肽有64种。答案为B。典型例题呈现：胰岛素是一种蛋白质分子，它含有2条多肽链，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，如右图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图，据此回答:(1)这51个氨基酸形成胰岛素后，分子质量比原来氨基酸数肽键数脱去水分子数氨基酸的平均相对分子质量蛋白质的相对分子质量氨基数目羧基数目1条肽链nn-1n-1aan-18(n-1)至少1个至少1个m条肽链nn-mn-maan-18(n-m)至少m个至少m个保定三中高一生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真第6页减少了。(2)胰岛素分子中含有肽键个，肽键可表示为。(3)从理论上分析，胰岛素分子至少有个-NH2，至少有个-COOH。参考答案：(1)888；(2)49-CO-NH-；(3)22附：板书设计：（简洁明了，适于学生记忆巩固知识。）第2节生命活动的主要承担者—蛋白质七、课堂小结本节是第2章的重点内容。教学应从学生生活经验出发，使学生通过学习明确蛋白质的结构多种多样，在生命活动中承担着多种多样的功能，是非常重要的生物大分子。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，提高思维能力，形成相应的观点。在高中生物学中，涉及蛋白质各种因素之间的数量关系比较复杂，是学生学习中的重点和难点，也是高考的考点与热点。因此，在复习时牢牢掌握氨基酸分子的结构通式以及脱水缩合反应的过程，恰当的运用相关公式是解决问题的关键。八、课后记组成元素：氨基酸种类、数目、排列顺序不同结构特点：①②结构通式：多肽（肽链）种类：20种肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同氨基酸基本单位：C、H、O、N，有的还含Fe、S、P等蛋白质脱水缩合蛋白质（空间结构）盘曲折叠决定结构蛋白催化作用必需氨基酸8种（婴儿9种）非必需氨基酸12种免疫功能生命活动的主要承担者运输载体的功能信息传递作用结构多样性功能多样性