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第二章 组成细胞的分子
第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
学习目标\教学目标
1.通过比较不同氨基酸的结构，归纳得出氨基酸的结构通式及特点。
2.通过模拟活动和模型构建活动，说明脱水缩合的过程，阐明蛋白质的基本单位是氨基酸。
3.通过模型构建讨论蛋白质结构多样性的原因，说明结构与功能相适应。
4.通过安徽阜阳毒奶粉事件，三鹿奶粉事件，认同蛋白质与人体营养、健康等关系密切。
教学重点
1.蛋白质的功能和结构。
2.氨基酸的结构特点及其形成蛋白质的过程。
教学难点
1.氨基酸形成蛋白质的过程。
2.蛋白质的结构和功能多样性的原因。
教学方法
讲授、演示、视频播放、小组讨论。
教学过程
【新课导入：情景设置，导入新课】
观看视频《细胞胶原蛋白缝合线》，从常见医用工具的生产出发，激发学生的学习兴趣。
【新课讲授】
问题探究：通过问题探究，小组讨论调动学生的积极性和主动性。
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。
1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
提示：用某些动物组织提取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收，是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
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？
提示：这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收，初中学习过食物中的蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收，因此说蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。
资料分析：“大头娃娃”事件
2004年3月份，安徽阜阳连续7天报道了当地大量婴幼儿食用劣质奶粉后变成“大头娃娃”的消息，有关部门经对阜阳当地2003年 3月1日以后出生、以奶粉喂养为主的婴儿进行的营养状况普查和免费体检显示，这些大头娃娃是长期食用蛋白质含量严重不足的劣质奶粉而患上“重度营养不良综合症”。根据我国现行质量标准，0—6个月的婴儿奶粉蛋白质含量应为12%-18%，而某款劣质奶粉蛋白质含量为1.74%。
提出疑问：为什么假奶粉会使婴儿营养不良，变成“大头娃娃”？
过渡：蛋白质是什么？对生物体有何功能？进而引出蛋白质功能的学习。
一、蛋白质的功能
教师带领学生阅读教材P28页，引导学生尝试归纳概括蛋白质的功能。
学生归纳总结蛋白质的功能。
通过图解举例分析蛋白质的5大功能，提高学生对知识点的理解。
1.结构蛋白：构成细胞和生物体结构的重要物质。如肌肉、头发、羽毛等。
展示羽毛，孔雀羽毛，蛛丝，肌肉，头发等图片，引导学生说出孔雀羽毛，蛛丝，肌肉，头发都是由蛋白质构成的，进而归纳蛋白质的第一个功能。
2.催化：绝大多数酶都是蛋白质，如胃蛋白酶。
展示胃蛋白酶结晶图片，引导学生说出细胞内的化学反应离不开酶的催化，进而归纳蛋白质的第二个功能。
3.运输：如血红蛋白能运输氧气。
展示血红蛋白结构图片，引导学生说出有些蛋白质具有运输功能，进而归纳蛋白质的第三个功能。
4.信息传递：能够调节机体的生命活动，如胰岛素。
展示胰岛素显微镜下图片，引导学生说出有些蛋白质能够调节机体的生命活动，进而归纳蛋白质的第四个功能。
5.免疫：人体内的抗体是蛋白质，能帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
展示抗原和抗体图片，引导学生说出人体内的抗体是蛋白质，进而归纳蛋白质的第五个功能。
过渡：现在我们已经了解的蛋白质的功能，认识到蛋白质对我们的重要性，那么蛋白质怎样才能被人体吸收呢？
学生根据预习尝试回答：蛋白质不能直接被人体消化与利用，必须经过消化才能被人体吸收。
追问：那么，蛋白质经过消化分解成什么呢？而通过预习我们知道氨基酸是蛋白质的基本组成单位。进而引出蛋白质的基本单位——氨基酸内容的学习。
二、蛋白质的基本单位——氨基酸
思考讨论——氨基酸的结构特点
利用甘氨酸等4种氨基酸的结构式图解，分析氨基酸的基本特征，概括氨基酸的概念。
学生根据图解分析，结合教材，归纳氨基酸的结构特点。
结构特点：
（1）至少有一个氨基和一个羧基。
（2）都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
（3）R基不同，氨基酸的种类也不相同。
学生阅读教材，说出氨基酸的种类。
20种氨基酸：
非必需氨基酸：人体可自身合成的氨基酸，共12种。
必需氨基酸：人体细胞自身不能合成的氨基酸。共8种。
强调：不是每种蛋白质都含有20种氨基酸
思考讨论：判断下面哪些是能组成蛋白质的氨基酸？若是，写出它的R基。（甘氨酸，丙氨酸，亮氨酸，缬氨酸图解）
课堂检测：判断下列分子是不是氨基酸？
学生判断所示分子是不是氨基酸。
阅读教材P30-31，小组讨论，思考以下问题：
（1）氨基酸如何构成蛋白质？
（2）若要将氨基酸连成长链，需要借助氨基酸的共有部分？还是它的个性部分？
展示氨基酸脱水缩合的过程图解，初步了解脱水缩合的概念。
播放《脱水缩合反应过程》，进一步加深学生对脱水缩合的理解。
三、蛋白质的结构和多样性
展示氨基酸形成蛋白质的过程图解，引导学生概述蛋白质的形成过程。
教师讲解：
由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。
由三个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做三肽
通常呈链状结构，叫做肽链。
图解方式分析氨基酸脱水缩合合成肽链过程。
学生通过图解和教师讲解，总结肽键的结构式。
①一条肽链不管长短，一端至少有一个游离的氨基，另一端有一个游离的羧基。
②由多少个氨基酸脱水缩合而成，就叫做几肽。
学生完成下列空白处的填写
2个氨基酸形成____，脱去__个水分子，形成__个肽键，
3个氨基酸形成____ ，脱去__个水分子，形成__个肽键，
4个氨基酸形成____ ，脱去__个水分子，形成__个肽键，
多（n）个氨基酸形成____ ，脱去___个水分子，形成___个肽键。
教师：通过图解展示1条肽链，2条肽链，m条肽链时，脱去水分子数，肽键数和氨基酸数，引导学生归纳脱去水分子数，肽键数和氨基酸数之间的数目关系。
提示：脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数
小组讨论，问题探究
1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
提示：氨基酸脱水缩合形成二肽、三肽……多肽，一条肽链按照一定形态折叠、盘曲构成空间结构，多条肽链构成更为复杂的空间结构。
2.进入人体消化道的蛋白质食物，要经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些氨基酸进入人体细胞后，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？人体中的蛋白 质和食物中的蛋白质会一样吗？
提示：食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入人体细胞后，要脱水缩合形成二肽、三肽……多肽，由多肽链构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样，其具有完成人体生命活动的结构和功能。
3. 如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出由10个氨基酸组成的长链， 可以写出多少条互不相同的长链？试着说出蛋白质种类多种多样的原因（提示：一个蛋 白质分子往往含有成百上千个氨基酸）。
提示：10个氨基酸能够组成2110条互不相同的长链。氨基酸的数目、种类、排列顺序的多样性，以及蛋白质具有复杂的空间结构，是蛋白质种类多种多样的原因。
教师通过展示不同形状的模型，引导学生归纳蛋白质分子多样性的原因。
蛋白质分子结构多样性的原因：氨基酸的种类、数目、排列顺序，肽链的空间结构。
进而得出结论：蛋白质的结构多种多样，蛋白质的功能多种多样
展示：
血红蛋白，肌动蛋白，胃蛋白酶，胰岛素图片，
正常血红蛋白和异常血红蛋白氨基酸组成图解，
胰岛素资料：目前注射胰岛素是唯一的给药方式，口服胰岛素似乎是很多“糖友”的渴求和心声。但是很多人不清楚胰岛素为什么不能口服？
学生通过图片分析，资料分析和思考讨论，得出结论。即结构与功能相适应
四、课堂练习
1.生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是（ ）
A.连接相邻氨基酸的化学键不同
B.组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同
C.氨基酸排列顺序不同
D.蛋白质的空间结构不同
提示：连接相邻氨基酸分子的化学键是肽键，A符合题意；在生物体中组成蛋白质的氨基酸种类不同，是蛋白质千差万别的原因之一，B不符合题意；组成蛋白质的氨基酸的数目可能成千上万，形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别（教材P31），这些都是细胞中蛋白质种类繁多的原因，C、D不符合题意。
2.下列能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的是（ ）
①氨基酸　②C、H、O、N等元素　③氨基酸分子之间脱水缩合　④多肽　⑤形成一定的空间结构
A.①③④②⑤　 　B.②①④③⑤
C.②①③⑤④　　 D.②①③④⑤
提示：蛋白质分子由简到繁的结构层次是：②C、H、O、N等元素→①氨基酸→③氨基酸分子之间脱水缩合→④多肽→⑤形成一定空间结构的蛋白质分子。D正确。
3.已知蛋白质受热、酸碱、重金属盐、某些有机物(乙醇、甲醛等)、紫外线等作用时，蛋白质空间结构发生破坏，这种情况称为蛋白质变性。蛋白尿是诊断肾炎的重要依据，也是评定肾炎治疗效果的重要指标之一，鉴定尿中是否有蛋白质常用加热法来检验。以下说法正确的是（ ）
A.加热使蛋白质的肽链充分伸展并断裂
B.加热使蛋白质发生变性，其原理与水解相同
C.加热后的蛋白质仍然可与双缩脲试剂发生作用并产生紫色反应
D.加热后的蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能并未发生改变
提示：加热会使蛋白质的空间结构发生改变，但是肽链不会断裂，A错误。加热变性后的蛋白质，空间结构发生改变，但其肽键没有断裂，仍能与双缩脲试剂作用产生紫色反应；水解后的蛋白质结构和功能发生变化，肽键被破坏，不能与双缩脲试剂反应显现紫色，B错误，C正确。蛋白质的结构与功能相适应，蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其结构会发生改变，特定功能也将发生改变，D错误。
五、课堂小结
1.结构蛋白：构成细胞和生物体结构的重要物质。如肌肉、头发、羽毛等。
2.催化：绝大多数酶都是蛋白质，如胃蛋白酶。
3.运输：如血红蛋白能运输氧气。
4.信息传递：能够调节机体的生命活动，如胰岛素。
5.免疫：人体内的抗体是蛋白质，能帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
6.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。
7.蛋白质的结构层次：氨基酸分子（成百上千）肽链（多肽）蛋白质（由一条或多条肽链构成，具有复杂的空间结构）
8.蛋白质结构多样性的原因：构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。
板书设计
第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
一、蛋白质的功能
（1）结构蛋白：构成细胞和生物体结构的重要物质
（2）功能蛋白：
①催化功能
②运输功能
③信息传递、调节作用
④免疫功能
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1.结构通式：
2.组成元素：C、H、O、N，有的含有S等。
三、蛋白质的结构及其多样性
1.脱水缩合
2.氨基酸的种类、数目、排列顺序，肽链的空间结构

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