蛋白质生命活动的主要承担者.docx

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蛋白质生命活动的主要承担者

蛋白质的结构和功能

教

案

河南省封丘县第一中学张振

第2章细胞中的生物大分子

蛋白质的结构和功能

一、教材内容分析

（一）本节内容所处地位：

本节介绍的是蛋白质，通过上一节我们知道了蛋白质是细胞中含量最多的有机化合物，是非常重要的生物大分子，同时也是考试的一个重点内容，因此它在本章中的地位是比较高的。

（二）教学目标

1、知识目标：

（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

2、情感目标：

（1）认同蛋白质是生命活动的主要承担者

（2）关注蛋白质研究的新进展

3、能力目标：

（1）培养学生跨学科的综合能力

（2）分析资料的能力

（三）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 

（四）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

二、教学策略

1、新课程提倡学生自主学习、合作学习和实验探究，要求教师为学生提供自主学习的氛围和机会。

本着这一原则，本节课经过精心设计质疑，把复杂问题简单化，从介绍甲烷的结构式入手，通过学生对几种氨基酸的观察，找出它们的共同点，总结出氨基酸的结构通式。

2、氨基酸的脱水缩合过程，有一定的难度，由于精心设计教学过程，把身体比作氨基酸，在让两个同学手拉手比喻二肽的形成过程，看出脱掉几个水，形成几个肽键，然后看三个、四个……七个同学手拉手站成一排的情况，分两排的情况等，然后引导学生写出二肽的形成过程，总结出脱水数=肽键数=n-m。

效果非常好，课堂气氛活跃，欢乐，规律由学生自己总结出来，而不是由老师给出，学生理解透彻，记忆深刻，会学会用。

三、学情分析

本节介绍的是蛋白质，属于有机物，由于学生不具备有机化学的知识，所以学生对识别各种各样的氨基酸存在一定的困难，教师在教学中讲完氨基酸的结构通式，最好及时反馈，举出几种结构式辨析是否是构成蛋白质的氨基酸，并找出氨基、羧基和R基。

四、课前准备

教学课件

五、教学过程

复习旧知

我们上一节课学习了细胞中的糖类和脂质，请大家回忆一下它们有什么功能。

学生回答。

师：

在细胞中不仅有糖类和脂质，还有与细胞结构和生命活动密切相关的物质——蛋白质。

下面我们看一则材料。

2004年在安徽阜阳的农村，有这样一件怪事。

那里的100多名婴儿，先后患上了一种怪病。

本来健康出生的孩子，却在喂养期间，变得四肢短小，而脑袋却显得很大。

当地人称这些孩子为大头娃娃。

（幻灯显示）这些大头娃娃身体虚弱，反应迟钝，表情呆滞，神情冷漠。

是谁在谋杀这些婴儿？

调查结果出人意外，罪魁祸首竟是他们每天都必需食用的食品——奶粉。

正常的奶粉中蛋白质的含量大约有12%—20%，可是在这些婴儿的奶粉中蛋白质含量却不足2%，相差甚远。

从这个数据中我们可以看出，婴儿出现这种症状就是因为缺少蛋白质。

实际上，缺少蛋白质不仅会出现外观上的变化，他们的内脏器官如心、肝、肾等也会出现功能障碍，免疫功能下降，很容易发生各种感染性疾病，而且大脑发育也会受到严重的影响。

从这个例子大家可以发现什么呢？

生回答：

蛋白质对生命活动有重要作用。

师：

对，蛋白质是一种非常重要的有机化合物，今天我们就来学习蛋白质的结构和功能。

新课研学

物质是由元素组成的,首先我们先来看蛋白质的元素组成。

蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元素组成。

很多重要的蛋白质还含有P、S两种元素，有的还含微量元素Fe、Mn、Cu、Zn等元素。

[问题]2008年发生了一件轰动全国的事件，那就是三鹿奶粉事件，为什么一些不法分子要在奶粉中添加三聚氢胺？

师介绍：

蛋白质含有氮元素，通用的蛋白质测试方法是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，而三聚氢胺含氮量很高，又无色无味，添加到奶粉中很不容易被发觉，以此来冒充蛋白质，三聚氢胺本身没有任何营养价值，长期或反复大量食用容易导致泌尿系统疾病，给身体带来很大的危害。

[问题]根据我们的生活常识,同学们常吃的食物中，那些食物富含蛋白质？

学生回答。

师总结:

我们平常吃的食物中，一般都含有蛋白质。

特别是瘦肉、蛋、奶、鱼、大豆中蛋白质的含量尤其丰富。

[知识回顾]我们在初中阶段学过事物的消化和吸收,食物中的蛋白质能否被人体直接吸收呢?

生答:

不能,要分解成氨基酸,才被人体吸收。

师小结:

食物中的蛋白质只有经过消化道的消化，成为氨基酸后，才能被人体吸收和利用。

这说明无论蛋白质分子结构多么复杂，都是由氨基酸组成的。

也就是说，组成蛋白质的基本单位是氨基酸。

所以说，我们要想研究蛋白质，我们首先就来了解氨基酸。

 引出：

组成蛋白质的基本单位———氨基酸

请学生依次回顾初三化学学过的甲烷、乙酸、氨气的分子式。

幻灯显示氨基酸的分子结构，学生探究氨基酸分子的结构特点。

（补充提示：

氨基、羧基的结构与写法）（用四方框架显示出各分子式中的相同部分；同时用三角框架圈出各氨基酸之间的不同部分。

）

[问题]这些氨基酸的结构具有什么共同特点？

又有什么不同？

学生回答。

师总结：

每个氨基酸都有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分——氨基和羧基。

这四种氨基酸中连在中间那个C下面的基团都不一样。

师：

如果说，我们把这个各不相同的基团用R来表示，就象在数学上用X表示未知数一样，这样我们就可以得到氨基酸的结构通式。

强调:

（1）每种氨基酸分子中至少都含有一个氨基和一个羧基；注意这句话中的“至少”二字的含义。

（2）强调都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上；这是判定是否属于构成蛋白质的氨基酸的依据。

（3）不同的氨基酸，具有不同的R基。

为了大家更好地理解氨基酸的结构通式，我们可以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、躯干代表中心碳原子、头代表R基。

组成蛋白质的氨基酸约有20种，每种氨基酸的区别在于R基的不同，这就像我们每位同学头部有不同的笑脸从面区别了每个人。

投影几个分子式，学生当堂练习，巩固对氨基酸结构通式的运用。

[过渡]：

蛋白质分子作为一种高分子化合物，往往是由很多个氨基酸构成的，那些氨基酸之间是如何连接在一起构成蛋白质分子的呢？

1、向学生展示氨基酸的脱水缩合反应。

（幻灯显示）

学生观察并思考。

（1）问题一：

两个氨基酸的结合反应发生在氨基酸的哪些部位？

引导学生从中分析氨基酸缩合反应的关键部位在一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基，共同脱去一部分生成水，各氨基酸剩下部分相连。

连两个氨基酸残余部分称为肽键。

这种方式叫“脱水缩合”。

（2）问题二：

氨基酸结合之后生成的化合物是否还是氨基酸？

学生对号入座后会发现生成的化合物已经不是氨基酸，从而引出化合物的名称叫肽。

因为它是由两个氨基酸组成，所以叫二肽。

（3）领会二肽形成过程之后，再让同学分析二肽的两端各有什么？

肽链两端各有一个氨基和一个羧基，可以再与另一个氨基酸反应就能生成又一个新的化合物，由于它是由三个氨基酸组成，所以称为三肽。

以此类推,引出多肽，多肽通常呈链状结构。

我们又称为肽链。

师总结强调：

氨基和羧基的书写都要有一个游离键：

即—NH2、—COOH；肽键的写法一定要有两边的游离键。

师：

许多的氨基酸通过肽链相互连接成多肽链，一个蛋白质分子可以含有一条或几条肽链，肽链通过一定的化学键互相连接在一起。

这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是通过盘曲折叠形成非常复杂的空间结构。

多肽链具备一定的空间结构后即为蛋白质。

因此蛋白质与多肽的差别在于有无空间结构。

师生共同归纳出：

下面我们来探讨肽链形成过程中相关的氨基酸数，肽键数，水分子数,肽链数之间有什么关系？

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。

强调这是多个氨基酸形成一条肽链的情况，如果是几条肽链又会是怎样的情况呢？

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。

过渡：

组成蛋白质的生物界氨基酸只有20种。

据估计,自然界中的蛋白质种类多达1010—1012种，那么蛋白质为何具有结构的多样性？

学生讨论学生蛋白质种类多样的原因。

设疑“26个英文字母能组成多少英语单词？

为什么？

”

氨基酸就如同英文字母，我这里有四个字母S、P、O、T，请大家组词Stop（停止）spot（点）post（邮政）pots（壶）。

大家看到，四个字母按照不同的顺序组成了不同意义的单词，那么组成蛋白质的氨基酸数目很多，如果排列顺序不同，肯定会形成不同的种类的蛋白质。

同样的道理，20种氨基酸也可以经过不同的排列方式形成成千上万种氨基酸。

小结：

蛋白质结构多样性的原因：

组成每种蛋白质的氨基酸种类、数目不同

组成每种蛋白质的氨基酸排列顺序不同

每种蛋白质分子的空间结构均不相同。

思考：

如果用20个字母分别代表20种氨基酸，写出10个氨基酸组成的长链应有多少种可能？

2010。

这是一个天文数字。

相应的，每个蛋白质由成百上千个氨基酸组成，数字就更大了。

由此，多样的蛋白质发挥各种重要的功能，体现多种生物性状，也构成了我们形形色色的生物。

  5、蛋白质的功能

大家思考构成生物体结构和功能的基本单位是什么？

对，是细胞，细胞是生物体结构和功能的基本单位，而细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质，蛋白质占细胞鲜重的7-10%，占细胞干重的50%以上，羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。

蛋白质的第一个重要的功能是构成细胞和生物体结构的重要物质，即结构蛋白。

生物体，例如人，在进行新陈代谢过程中要不断得到氧气，需要哪种蛋白质来参与氧气的运输呢？

需要血红蛋白，这体现了蛋白质具有运输载体的功能，即运输作用。

在新陈代谢过程中细胞内要发生很多生化反应，这离不开酶的参与，绝大多数酶都是蛋白质，即蛋白质具有催化作用。

人体要正常生活还需要一些物质如如胰岛素、生长激素等对生命活动进行调节，即蛋白质具有调节生命活动的作用。

若遇到病菌和病毒等抗原的侵害，需要有抗体对其进行免疫，即免疫作用。

小结蛋白质的功能：

结构蛋白；运输作用；催化作用；调节生命活动；免疫作用。

对于生物体来说，蛋白质是必不可少的，这在生物体的各项生命活动中都担当重要的作用，所以可以说一切生命活动离不开蛋白质，这是生命活动的主要承担者。

课堂小结：

今天我们所学习的内容是蛋白质的结构和功能。

蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸通过脱水缩合形成多肽，一条或几条多肽链盘绕、折叠形成蛋白质分子。

因为氨基酸的数目成百上千，排列顺序变化多端，形成的空间结构千差万别，因此蛋白质分子的结构是极其多样的，而多种多样的蛋白质分子具有各种各样的功能，他们共同参与完成了生物体的各种生命活动。

所以，蛋白质是生命活动的主要承担者。

五、课堂练习:

1、人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在脱水缩合过程生成的水分子数分别是（）

A、145和144B、145和145C、145和146D、146和145

2、某一条多肽链中共有肽键151个，则此分子中分别含有—NH2和—COOH的数目至少有（）

A、152，152B、151，151C、1，1D、2，2

3、血液中的血红蛋白和肌肉中的肌动蛋白的结构不同的原因是（）

A、所含氨基酸的种类不同B、所含氨基酸的数目不同

C、所含氨基酸的排列顺序不同

D、所含氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构都不同

4、下列物质中属于蛋白质的是（）

A、二肽化合物B、呈直线形的多肽链

C、具有一定空间结构的多肽链D、由两个以上的氨基酸分子组成的化合物

5、下列叙述中，能够概括出蛋白质功能的是（）

A、细胞和生物体的重要结构物质B、生命活动的主要体现者

C、收缩、运输、免疫等功能的物质基础

D、调节细胞和生物体代谢的重要物质

6、关于氨基酸种类的叙述，最正确的是（）

A、氨基酸的种类约20种B、生物体内氨基酸约有20种

C、构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种D、每种蛋白质的氨基酸约有20种

五、板书设计

细胞的结构和功能

一、氨基酸：

（蛋白质的基本单位）

1、种类：

组成天然蛋白质的氨基酸有20种

2、氨基酸结构特点：

二、蛋白质：

1、从氨基酸到肽链

1）氨基酸的脱水缩合

脱水缩合方程式

H2O

+

+

2）蛋白质氨基酸计算

n个氨基酸形成一条肽链：

n个氨基酸形成m条肽链：

2、蛋白质结构的多样性

原因：

氨基酸：

种类、数目、排列顺序

肽链：

空间结构

3、蛋白质功能的多样性

1）构成细胞和生物体的重要成分

2）催化作用

3）运输作用

4）调节生命活动

5）免疫作用

六、作业布置

七、教学反思

1、新课程提倡学生自主学习、合作学习和实验探究，要求教师为学生提供自主学习的氛围和机会。

本着这一原则，本节课经过精心设计质疑，把复杂问题简单化，从介绍甲烷的结构式入手，通过学生对几种氨基酸的观察，找出它们的共同点，总结出氨基酸的结构通式，收到了良好的效果。

2、由于学生不具备有机化学的知识，所以根据本节反馈的结果，学生对识别各种各样的氨基酸存在一定的困难，教师在教学中讲完氨基酸的结构通式，最好及时反馈，举出几种结构式辨析是否是构成蛋白质的氨基酸，并找出氨基、羧基和R基。

3、氨基酸的脱水缩合过程，有一定的难度，由于精心设计教学过程，把身体比作氨基酸，在让两个同学手拉手比喻二肽的形成过程，看出脱掉几个水，形成几个肽键，然后看三个、四个……八个同学手拉手站成一排的情况，分两排的情况等，然后引导学生写出二肽的形成过程，总结出脱水数=肽键数=n-m。

效果非常好，课堂气氛活跃，欢乐，规律由学生自己总结出来，而不是由老师给出，学生理解透彻，记忆深刻，会学会用。