蛋白质

生命活动的主要承担者──蛋白质

一、设计思路
1、本节是第二章的重点内容，与遗传部分联系很多。
2、由于学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识，而细胞的分子组成又是微观内容，比较抽象，所以在时应注意联系学生的生活经验，利用图解加强的直观性，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。宜采用“提出问题—获取信息—解决问题”的教学模式。
3、利用“科学史话”“科学前沿”的内容拓展学生的视野，激发学生学习的兴趣，其中既有科学方法，
又有科学发展的曲折历程，更有科学精神和爱国主义情感的渗透，对学生也是一种情感教育。
二、教学目标
1、知识方面 （1）说明氨基酸的结构特点
（2）理解氨基酸形成蛋白质的过程
（3）概述蛋白质的结构和功能
（4）关注蛋白质研究的新进展
2、情感、态度和价值观
（1）认同蛋白质是生命活动的主要承担者，树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观点
（2）通过阅读“科学史话”与“科学前沿”，知道了我国在蛋白质研究方面的两项重大科研成果，培养了学生爱国主义精神，增强民族自信心和自豪感。
3、能力方面
（1）通过自主对比观察几种氨基酸的结构，思考讨论后得出氨基酸的结构通式，培养观察分析能力。
（2）通过图文结合的形式，让学生在获取形象的、信息内容的同时，培养分析和处理信息的能力
三、重点和难点
重点：氨基酸的结构及其形成蛋白质的过程
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
四、教学方法 探究式学习法 合作学习
五、课前准备 多媒体实验室，学生分组，分析材料，实验材料
六、课时安排 一课时
七、教学过程设计
1．创设情境，激发学习兴趣
通过课件呈现一幅非洲难民的孩子的图片，图名为“蛋白质严重缺乏的儿童”。学生通过图片的观察发现这些孩子有这样的特点：胳膊细，肚子大。
教师提问：为什么会出现这样的情况呢？
学生讨论，但不能明白原因，于是教师告诉学生其实这些孩子呈现的大肚子并不是脂肪的积累，而是由于血液中蛋白质量减少造成的严重水肿。并介绍“大头娃娃”事件，抓住时机联系现实生活（比如一些中学生为了保持苗条的身材而刻意不吃肉），对学生进行生命教育。
设计意图：通过学生身边的现象，激发学生的学习兴趣和求知欲，急切地期盼问题的解决，以维持学生的内在学习动机，很自然地引出本节的课题。
引题：生命活动的主要承担者----蛋白质
2．回忆、联系，明确学习目标。
教师提问：在检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验中，哪些生物组织中含有较多的蛋白质？
思考回答：豆浆、花生种子匀浆等生物组织样液中含有较多的蛋白质。
教师提问：你们还能够说出哪些食品中含蛋白质比较多？
思考回答：瘦肉、鸡蛋、牛奶等食品中富含蛋白质。
设计意图：联系学生已有知识和生活经验。
教师提问：有些食品，如切面、面包等要添加氨基酸，为什么？
思考回答：氨基酸是人体生命活动需要的成分，有的氨基酸人体内不能合成。
教师提问：你知道在生命活动中蛋白质有什么重要作用吗？
思考回答：蛋白质是构成人体的物质。（答案可以很多，不限定。）
设计意图：通过评价，促进学生发展，引入新课。为讲述氨基酸是组成蛋白质的基本单位作铺垫。
评价学生回答，引入研究主题：生命活动的主要承担者─蛋白质。
3. 问题导学，主动获取知识。
教师提问：蛋白质如何才能被人体利用？
学生回答：消化成氨基酸
教师提问：这说明氨基酸与蛋白质有什么关系？
学生回答：蛋白质是由氨基酸组成的。
过渡：氨基酸是蛋白质分子的组成单位。那我们就从认识氨基酸开始认识蛋白质吧。
多媒体演示氨基酸的分子结构，学生分组探究氨基酸分子的特点　　
教师提问：蛋白质是由许多氨基酸组成的。氨基酸是组成蛋白质的基本单位。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？
引导学生通过“思考与讨论”主动获得氨基酸结构知识，尝试写出氨基酸分子的结构通式。倾听学生之间
的讨论，巡查学生书写的氨基酸分子结构通式。
学生活动：学生通过对比观察几种氨基酸的结构，总结出几种氨基酸结构的共同点，试写出氨基酸分子的结构通式。
设计意图：氨基酸结构特点是学习氨基酸形成蛋白质的基础，让学生自主对比观察，达到突出重点、突破难点的目的。
化解难点的做法：将氨基酸的结构通式比喻成一个人：左手代表氨基、右手代表羧基、两条腿代表氢、躯干代表碳、头代表R基，这样形象比喻，学生就很容易记住氨基酸的结构通式。
讨论：
(1)判断某分子是不是氨基酸的依据是什么？
(2)不同氨基酸分子的区别在哪儿？
学生活动：学生分组讨论，共同分析得出结论
设计意图：发挥学生主体作用，感知知识形成，突出重点。
过渡：我们了解了氨基酸的结构特点，现在就让我们研究氨基酸是如何组成蛋白质的，蛋白质的结构有什么特点，这些特点与蛋白质的功能有什么联系？
4. 加工信息，构建知识体系。
多媒体演示内容：酶结晶体、牛胰岛素结构图、血红蛋白分子结构图，学生分组探究蛋白质的结构特点
教师提问：生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种，氨基酸是怎样形成蛋白质的呢？科学家是怎样开展研究的？介绍科学家人工合成蛋白质的研究过程和方法。
学生活动：观察氨基酸形成蛋白质的示意图，阅读氨基酸脱水缩合过程的文字、图解，与同学交流看法，获得氨基酸形成蛋白质的知识。
设计意图：强调科学发展的过程，渗透科学方法、科学精神的教育。
引导学生观察氨基酸形成蛋白质的示意图，阅读课文，完成“思考与讨论”。
讨论：
(1)氨基酸形成蛋白质的大致过程是怎样的？
(2)20种氨基酸能够形成多少种蛋白质？
学生活动：观察氨基酸形成蛋白质的示意图，阅读氨基酸脱水缩合过程的文字、图解，与同学交流看法，获得氨基酸形成蛋白质的知识。思考回答，提出自己的猜想。
让有代表性的学生表达氨基酸形成蛋白质的过程，猜想蛋白质的种类。
学生活动：倾听，参与交流，形成对蛋白质结构多样性的认识。观察、阅读并思考。
总结学生的讨论结果，用图解形式记录氨基酸与蛋白质的关系，说明氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲折叠方式决定蛋白质的多样性。
化解难点的做法：采用学生们“手拉手”模型来示范，两个氨基酸的脱水缩合，比喻成两个人手拉手，即一个人的右手拉住另一个人的左手，“手拉手”即组成一个肽键，游离出的左手为氨基，游离出的右手为羧基，这样两个氨基酸经过脱水缩合就形成了一个二肽。此时，失去了一个水分子，含有一个肽键，至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。假如第一排有8个学生手拉手，相当于8个氨基酸脱水缩合形成一个八肽。这时8个人手拉手时，可以看到有（8-1）个“手拉手”，游离出一个左手和一个右手，相当于这个八肽含有（8-1）个肽键，至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。由此可以推广到n个氨基酸脱水缩合形成一条多肽链时的情况是：失去的水分子数=所含的肽键数=n-1，至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。假如在教室中，第一排8个人手拉手，第二排7个人手拉手，相当于8个氨基酸脱水缩合形成一条多肽链，另外7个氨基酸脱水缩合形成另一条多肽链。此时这两排人的“手拉手”有（8-1）-2个，游离的左手有（1+1）个，游离的右手有（1+1）个。相当于这两条多肽链形成时失去的水分子数=含有的肽键数=（8+7）-2个，游离的氨基至少有2个，游离的羧基至少有2个。由此可以推导出，某一个蛋白质假如有n个氨基酸脱水缩合形成m条多肽链组成，则形成这个蛋白质的多肽链时失去的水分子数=含有的肽键数=（n-m）个，游离的氨基至少有m个，游离的羧基至少有m个。这样用“手拉手”模型就轻松地化解了脱水缩合这个难点。
5. 阐明结构与功能的关系，促进理解。
教师提问：蛋白质执行哪些功能呢？
通过多媒体展示各种实例和向学生分发能说明蛋白质作用的各种文字材料，让学生分组讨论蛋白质在生命活动中的重要作用，总结归纳。
讨论：
(1)蛋白质结构多样性与功能多样性有怎样的关系？
(2)人类研究蛋白质的功能有什么意义？中国科学家在蛋白质方面开展了哪些研究？
学生活动：回答问题，了解中国科学家在“国际人类蛋白质组计划”中的研究进展及成果。
设计意图：使学生了解中国科学家在生命科学研究前沿的工作，激发学生的兴趣，发展相关情感。
6.练习反馈与矫正。
教师事先把有关练习题按照难度梯度从易到难编排成第一关、第二关、第三关、第四关和难关，计算机做好交互，让学生能自由选择第几关
设计意图：以闯关游戏的形式设计练习题，充分调动学生的积极性、主动性；设计成交互状态，让学生可以自由选择，充分体现了“学生是课堂的主人，课堂是学生的课堂”的教学理念。预期课堂上再掀起上个高潮
通过对练习情况的评价，了解学生对知识的理解情况，为继续学习奠定基础。
7.系统归纳小结：播放有关本节知识小结的Flash动画，学生观看，思考，巩固本节内容。
本节课的学习要理解：氨基酸形成蛋白质的结构层次，蛋白质的结构和功能及其多样性的原因。在学习方法上，主要是通过观察对比、图文知识运用：通过例题分析，使学生学会运用所学知识解决生活中问题。
学生活动：学生简要回答出组成蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸分子的结合方式、肽链形成具有空间结构的蛋白质的过程；氨基酸的种类、数目、排列顺序，肽链的盘曲折叠方式决定了蛋白质结构的多样性及功能的多样性。
得出结论：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。
设计意图：通过总结蛋白质的结构和功能，使学生获得蛋白质是生命活动的主要承担者的基本认识。
8.提出课后思考或进一步探究的问题：
　　(1)不同的生命个体含有的蛋白质种类是否相同，为什么？
　　(2)不同生命个体中的同一类蛋白质的氨基酸排列是否一样？空间结构是否相同？蛋白质的结构和功能是由什么决定的？
　　(3)人体必需的蛋白质有哪些？缺少这些蛋白质对人体会造成什么影响？
八、评价
1、通过“课后练习”、“自我检测”等对学生的知识目标进行评价
2、通过问卷调查的情况评价学生对生命科学的关注情况
3、通过“思考与讨论”学生们在课堂中的表现，评价学生的能力目标
九、反思与总结
1、“问题探讨”中学生的讨论给教学提供丰富的素材，要利用学生对蛋白质和氨基酸的认识，开展教学活动。
2、“科学史话和科学前沿”的内容虽然不作为教学要求，但是它们可以成为教学的素材。比如学习氨基酸形成蛋白质的内容时，可以介绍科学家人工合成蛋白质的过程，其中既有科学方法，又有科学发展的曲折历程，更有科学精神和爱国主义情感的渗透，对学生也是一种情感教育。
3.组织学生总结了蛋白质的功能后，提出“科学家研究蛋白质结构和功能，对人类社会的发展有哪些促进作用呢？”“科学家对蛋白质结构和功能的研究进展怎样？有哪些新的成果？”等问题，再指导学生通过阅读或上网查询等方式，使学习内容更加丰富，学习空间更加广阔。

十、教学设计流程图
课堂检测练习

1、丙氨酸的R基是—CH3，丙氨酸是由哪几种化学元素组成的( )
A. C、H、OB. C、H、O、N
C. N、P、K、H、CD. C、H、O、N、P
2、下列物质中，不是氨基酸的是( )

3、由150个氨基酸构成的蛋白质有两条肽链，则该蛋白质至少含氨基、羧基分别是( )
A. 1和1 B. 2和2 C. 149和149 D. 148和148
4、下列各项中，属于蛋白质的是( )
A. 酶、胰岛素、性激素B. 维生素D、酶、抗体
C. 纤维素、糖原、胆固醇D. 胰岛素、载体、抗体
5、下列有关蛋白质的叙述中，错误的是( )
A. 蛋白质是一切生命活动的体现者 B. 蛋白质是生物体的重要能源物质
C. 组成蛋白质的氨基酸有20种 D. 催化新陈代谢的各种酶都是蛋白质
6、肌肉蛋白和血红蛋白都是蛋白质，但它们的功能不同，其原因最可能是( )
A. 它们的组成元素不同 B. 它们的相对分子质量不同
C. 它们的分布部位不同
D. 它们所含的氨基酸种类、数目、排列顺序及空间结构不同
7、胰岛素和性激素都是生物激素，它们的化学本质分别是( )
A. 蛋白质和脂肪 B. 脂类和蛋白质
C. 蛋白质和固醇 D. 磷脂和蛋白质
8、血红蛋白是由574个氨基酸构成的蛋白质，含四条多肽链，那么在形成肽链过程中，其肽键的数目和脱下的水分子数分别是( )
A. 573和573 B. 570和570 C. 572和572 D. 571和571
9、分子式为C63H105O45N17S2的多肽化合物中最多可能有 个肽键，因为蛋白质是由氨基酸经过 反应形成的，其中脱去的水中的氢来自于 。
10、一个蛋白质分子有5条肽链，由1998个氨基酸组成，那么形成该蛋白质分子过程中生成的水分子个数和含有的肽链数分别是 和
班级 姓名

[补充阅读材料]
对人工合成结晶牛胰岛素的回忆

胰岛素是由两对二硫键联结的两条肽链组成的。除链间二硫键外，在A链上还有一对链内二硫键。因此，我们在工作初期，曾考虑了三种合成方案以供选择。其中最为现实可行的方案是分别合成A链和B链，然后通过巯基的氧化使两条链正确组合。
我们开始查阅文献时发现前景并不乐观，国外许多人都曾尝试过把还原的胰岛素肽链重新组合，以期获得一定产率的天然胰岛素，而这些探索都无一例外地失败了。胰岛素的两条肽链可以以任何比例组合，这就大大增加了问题的复杂性。我们那时没有被洋人的失败吓倒，为了氧化被还原的肽段，我们历经艰辛，最终发现了不使用氧化剂而使氧化反应在低温下由空气缓慢完成的方法。这使我们在很短的时间内取得了鼓舞人心的结果，获得10%的活力恢复！由于肽链能以不同比例组合，巯基间形成二硫键的可能性是数不胜数的，在理论上应该说是无穷的。因此我们所得的10%的产率大大超过了巯基间随机配对可能得到的产率。我们的结果暗示着胰岛素的天然结构是其所有可能结构中最稳定的一个。
我们所得到的粗产物经进一步纯化和结晶，终于得到和天然胰岛素具有相同活力和晶型的晶体，胰蛋白酶水解物双向纸层析和电泳的结果进一步证实氧化后所得的胰岛素与天然胰岛素完全相同，上述这些重要的结果我们在1959年的秋天就得到了，但我们知道德国和英国的研究小组也在进行胰岛素合成的研究，很自然我们必须对我们的结果保密。不久，我们把产率提高到了30%～50%！当我们通过实验证明纯化的人工合成胰岛素确实具有和天然胰岛素相同的活性时，那实在是一个无法用语言形容的激动人心的时刻。
由A链和B链能成功地组合成胰岛素，并得到相当可观的产率，后来被国外其他从事胰岛素合成的实验室所证实，并应用到20世纪70年代末由重组DNA技术得到的A链和B链组合成完整的胰岛素分子的工业生产，所采用的基本上就是我们的方法。虽然胰岛素合成成功已经过去30多年了，但我今天仍想强调，在合成的最后一步，在含有大量其他的因错误连接而产生的非胰岛素肽链的复杂混合物中，A链和B链能彼此识别并通过二硫键正确相连而组合成天然胰岛素分子，说明这两条肽链具有相互识别而正确配对的能力和专一性。可惜的是，在胰岛素合成完成20年后，我们才得以进行这个对蛋白质折叠研究有着重要意义的理论问题的实验证明。

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