生命活動的主要承擔者──蛋白質

一、設計思路
1、本節是第二章的重點內容，與遺傳部分聯系很多。
2、由于學生缺乏有關氨基酸和蛋白質的化學知識，而細胞的分子組成又是微觀內容，比較抽象，所以在時應注意聯系學生的生活經驗，利用圖解加強的直觀性，增加學生對微觀內容的感性認識，使學生在主動獲取知識的過程中完成重點、難點知識的學習，提高思維能力，形成相應的觀點。宜采用“提出問題—獲取信息—解決問題”的教學模式。
3、利用“科學史話”“科學前沿”的內容拓展學生的視野，激發學生學習的興趣，其中既有科學方法，
又有科學發展的曲折歷程，更有科學精神和愛國主義情感的滲透，對學生也是一種情感教育。
二、教學目標
1、知識方面 （1）說明氨基酸的結構特點
（2）理解氨基酸形成蛋白質的過程
（3）概述蛋白質的結構和功能
（4）關注蛋白質研究的新進展
2、情感、態度和價值觀
（1）認同蛋白質是生命活動的主要承擔者，樹立結構與功能相統一的辯證唯物主義觀點
（2）通過閱讀“科學史話”與“科學前沿”，知道了我國在蛋白質研究方面的兩項重大科研成果，培養了學生愛國主義精神，增強民族自信心和自豪感。
3、能力方面
（1）通過自主對比觀察幾種氨基酸的結構，思考討論后得出氨基酸的結構通式，培養觀察分析能力。
（2）通過圖文結合的形式，讓學生在獲取形象的、信息內容的同時，培養分析和處理信息的能力
三、重點和難點
重點：氨基酸的結構及其形成蛋白質的過程
難點：1、氨基酸形成蛋白質的過程
2、蛋白質的結構多樣性的原因
四、教學方法 探究式學習法 合作學習
五、課前準備 多媒體實驗室，學生分組，分析材料，實驗材料
六、課時安排 一課時
七、教學過程設計
1．創設情境，激發學習興趣
通過課件呈現一幅非洲難民的孩子的圖片，圖名為“蛋白質嚴重缺乏的兒童”。學生通過圖片的觀察發現這些孩子有這樣的特點：胳膊細，肚子大。
教師提問：為什么會出現這樣的情況呢？
學生討論，但不能明白原因，于是教師告訴學生其實這些孩子呈現的大肚子并不是脂肪的積累，而是由于血液中蛋白質量減少造成的嚴重水腫。并介紹“大頭娃娃”事件，抓住時機聯系現實生活（比如一些中學生為了保持苗條的身材而刻意不吃肉），對學生進行生命教育。
設計意圖：通過學生身邊的現象，激發學生的學習興趣和求知欲，急切地期盼問題的解決，以維持學生的內在學習動機，很自然地引出本節的課題。
引題：生命活動的主要承擔者----蛋白質
2．回憶、聯系，明確學習目標。
教師提問：在檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質的實驗中，哪些生物組織中含有較多的蛋白質？
思考回答：豆漿、花生種子勻漿等生物組織樣液中含有較多的蛋白質。
教師提問：你們還能夠說出哪些食品中含蛋白質比較多？
思考回答：瘦肉、雞蛋、牛奶等食品中富含蛋白質。
設計意圖：聯系學生已有知識和生活經驗。
教師提問：有些食品，如切面、面包等要添加氨基酸，為什么？
思考回答：氨基酸是人體生命活動需要的成分，有的氨基酸人體內不能合成。
教師提問：你知道在生命活動中蛋白質有什么重要作用嗎？
思考回答：蛋白質是構成人體的物質。（答案可以很多，不限定。）
設計意圖：通過評價，促進學生發展，引入新課。為講述氨基酸是組成蛋白質的基本單位作鋪墊。
評價學生回答，引入研究主題：生命活動的主要承擔者─蛋白質。
3. 問題導學，主動獲取知識。
教師提問：蛋白質如何才能被人體利用？
學生回答：消化成氨基酸
教師提問：這說明氨基酸與蛋白質有什么關系？
學生回答：蛋白質是由氨基酸組成的。
過渡：氨基酸是蛋白質分子的組成單位。那我們就從認識氨基酸開始認識蛋白質吧。
多媒體演示氨基酸的分子結構，學生分組探究氨基酸分子的特點　　
教師提問：蛋白質是由許多氨基酸組成的。氨基酸是組成蛋白質的基本單位。食物中的蛋白質經過消化成為各種氨基酸才能被人體吸收利用。氨基酸有多少種？結構上有什么特點呢？
引導學生通過“思考與討論”主動獲得氨基酸結構知識，嘗試寫出氨基酸分子的結構通式。傾聽學生之間
的討論，巡查學生書寫的氨基酸分子結構通式。
學生活動：學生通過對比觀察幾種氨基酸的結構，總結出幾種氨基酸結構的共同點，試寫出氨基酸分子的結構通式。
設計意圖：氨基酸結構特點是學習氨基酸形成蛋白質的基礎，讓學生自主對比觀察，達到突出重點、突破難點的目的。
化解難點的做法：將氨基酸的結構通式比喻成一個人：左手代表氨基、右手代表羧基、兩條腿代表氫、軀干代表碳、頭代表R基，這樣形象比喻，學生就很容易記住氨基酸的結構通式。
討論：
(1)判斷某分子是不是氨基酸的依據是什么？
(2)不同氨基酸分子的區別在哪兒？
學生活動：學生分組討論，共同分析得出結論
設計意圖：發揮學生主體作用，感知知識形成，突出重點。
過渡：我們了解了氨基酸的結構特點，現在就讓我們研究氨基酸是如何組成蛋白質的，蛋白質的結構有什么特點，這些特點與蛋白質的功能有什么聯系？
4. 加工信息，構建知識體系。
多媒體演示內容：酶結晶體、牛胰島素結構圖、血紅蛋白分子結構圖，學生分組探究蛋白質的結構特點
教師提問：生物體中組成蛋白質的氨基酸約有20種，氨基酸是怎樣形成蛋白質的呢？科學家是怎樣開展研究的？介紹科學家人工合成蛋白質的研究過程和方法。
學生活動：觀察氨基酸形成蛋白質的示意圖，閱讀氨基酸脫水縮合過程的文字、圖解，與同學交流看法，獲得氨基酸形成蛋白質的知識。
設計意圖：強調科學發展的過程，滲透科學方法、科學精神的教育。
引導學生觀察氨基酸形成蛋白質的示意圖，閱讀課文，完成“思考與討論”。
討論：
(1)氨基酸形成蛋白質的大致過程是怎樣的？
(2)20種氨基酸能夠形成多少種蛋白質？
學生活動：觀察氨基酸形成蛋白質的示意圖，閱讀氨基酸脫水縮合過程的文字、圖解，與同學交流看法，獲得氨基酸形成蛋白質的知識。思考回答，提出自己的猜想。
讓有代表性的學生表達氨基酸形成蛋白質的過程，猜想蛋白質的種類。
學生活動：傾聽，參與交流，形成對蛋白質結構多樣性的認識。觀察、閱讀并思考。
總結學生的討論結果，用圖解形式記錄氨基酸與蛋白質的關系，說明氨基酸種類、數目、排列順序以及肽鏈的盤曲折疊方式決定蛋白質的多樣性。
化解難點的做法：采用學生們“手拉手”模型來示范，兩個氨基酸的脫水縮合，比喻成兩個人手拉手，即一個人的右手拉住另一個人的左手，“手拉手”即組成一個肽鍵，游離出的左手為氨基，游離出的右手為羧基，這樣兩個氨基酸經過脫水縮合就形成了一個二肽。此時，失去了一個水分子，含有一個肽鍵，至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基。假如第一排有8個學生手拉手，相當于8個氨基酸脫水縮合形成一個八肽。這時8個人手拉手時，可以看到有（8-1）個“手拉手”，游離出一個左手和一個右手，相當于這個八肽含有（8-1）個肽鍵，至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基。由此可以推廣到n個氨基酸脫水縮合形成一條多肽鏈時的情況是：失去的水分子數=所含的肽鍵數=n-1，至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基。假如在教室中，第一排8個人手拉手，第二排7個人手拉手，相當于8個氨基酸脫水縮合形成一條多肽鏈，另外7個氨基酸脫水縮合形成另一條多肽鏈。此時這兩排人的“手拉手”有（8-1）-2個，游離的左手有（1+1）個，游離的右手有（1+1）個。相當于這兩條多肽鏈形成時失去的水分子數=含有的肽鍵數=（8+7）-2個，游離的氨基至少有2個，游離的羧基至少有2個。由此可以推導出，某一個蛋白質假如有n個氨基酸脫水縮合形成m條多肽鏈組成，則形成這個蛋白質的多肽鏈時失去的水分子數=含有的肽鍵數=（n-m）個，游離的氨基至少有m個，游離的羧基至少有m個。這樣用“手拉手”模型就輕松地化解了脫水縮合這個難點。
5. 闡明結構與功能的關系，促進理解。
教師提問：蛋白質執行哪些功能呢？
通過多媒體展示各種實例和向學生分發能說明蛋白質作用的各種文字材料，讓學生分組討論蛋白質在生命活動中的重要作用，總結歸納。
討論：
(1)蛋白質結構多樣性與功能多樣性有怎樣的關系？
(2)人類研究蛋白質的功能有什么意義？中國科學家在蛋白質方面開展了哪些研究？
學生活動：回答問題，了解中國科學家在“國際人類蛋白質組計劃”中的研究進展及成果。
設計意圖：使學生了解中國科學家在生命科學研究前沿的工作，激發學生的興趣，發展相關情感。
6.練習反饋與矯正。
教師事先把有關練習題按照難度梯度從易到難編排成第一關、第二關、第三關、第四關和難關，計算機做好交互，讓學生能自由選擇第幾關
設計意圖：以闖關游戲的形式設計練習題，充分調動學生的積極性、主動性；設計成交互狀態，讓學生可以自由選擇，充分體現了“學生是課堂的主人，課堂是學生的課堂”的教學理念。預期課堂上再掀起上個高潮
通過對練習情況的評價，了解學生對知識的理解情況，為繼續學習奠定基礎。
7.系統歸納小結：播放有關本節知識小結的Flash動畫，學生觀看，思考，鞏固本節內容。
本節課的學習要理解：氨基酸形成蛋白質的結構層次，蛋白質的結構和功能及其多樣性的原因。在學習方法上，主要是通過觀察對比、圖文知識運用：通過例題分析，使學生學會運用所學知識解決生活中問題。
學生活動：學生簡要回答出組成蛋白質的基本單位是氨基酸，氨基酸分子的結合方式、肽鏈形成具有空間結構的蛋白質的過程；氨基酸的種類、數目、排列順序，肽鏈的盤曲折疊方式決定了蛋白質結構的多樣性及功能的多樣性。
得出結論：一切生命活動都離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的主要承擔者。
設計意圖：通過總結蛋白質的結構和功能，使學生獲得蛋白質是生命活動的主要承擔者的基本認識。
8.提出課后思考或進一步探究的問題：
　　(1)不同的生命個體含有的蛋白質種類是否相同，為什么？
　　(2)不同生命個體中的同一類蛋白質的氨基酸排列是否一樣？空間結構是否相同？蛋白質的結構和功能是由什么決定的？
　　(3)人體必需的蛋白質有哪些？缺少這些蛋白質對人體會造成什么影響？
八、評價
1、通過“課后練習”、“自我檢測”等對學生的知識目標進行評價
2、通過問卷調查的情況評價學生對生命科學的關注情況
3、通過“思考與討論”學生們在課堂中的表現，評價學生的能力目標
九、反思與總結
1、“問題探討”中學生的討論給教學提供豐富的素材，要利用學生對蛋白質和氨基酸的認識，開展教學活動。
2、“科學史話和科學前沿”的內容雖然不作為教學要求，但是它們可以成為教學的素材。比如學習氨基酸形成蛋白質的內容時，可以介紹科學家人工合成蛋白質的過程，其中既有科學方法，又有科學發展的曲折歷程，更有科學精神和愛國主義情感的滲透，對學生也是一種情感教育。
3.組織學生總結了蛋白質的功能后，提出“科學家研究蛋白質結構和功能，對人類社會的發展有哪些促進作用呢？”“科學家對蛋白質結構和功能的研究進展怎樣？有哪些新的成果？”等問題，再指導學生通過閱讀或上網查詢等方式，使學習內容更加豐富，學習空間更加廣闊。

十、教學設計流程圖
課堂檢測練習

1、丙氨酸的R基是—CH3，丙氨酸是由哪幾種化學元素組成的( )
A. C、H、OB. C、H、O、N
C. N、P、K、H、CD. C、H、O、N、P
2、下列物質中，不是氨基酸的是( )

3、由150個氨基酸構成的蛋白質有兩條肽鏈，則該蛋白質至少含氨基、羧基分別是( )
A. 1和1 B. 2和2 C. 149和149 D. 148和148
4、下列各項中，屬于蛋白質的是( )
A. 酶、胰島素、性激素B. 維生素D、酶、抗體
C. 纖維素、糖原、膽固醇D. 胰島素、載體、抗體
5、下列有關蛋白質的敘述中，錯誤的是( )
A. 蛋白質是一切生命活動的體現者 B. 蛋白質是生物體的重要能源物質
C. 組成蛋白質的氨基酸有20種 D. 催化新陳代謝的各種酶都是蛋白質
6、肌肉蛋白和血紅蛋白都是蛋白質，但它們的功能不同，其原因最可能是( )
A. 它們的組成元素不同 B. 它們的相對分子質量不同
C. 它們的分布部位不同
D. 它們所含的氨基酸種類、數目、排列順序及空間結構不同
7、胰島素和性激素都是生物激素，它們的化學本質分別是( )
A. 蛋白質和脂肪 B. 脂類和蛋白質
C. 蛋白質和固醇 D. 磷脂和蛋白質
8、血紅蛋白是由574個氨基酸構成的蛋白質，含四條多肽鏈，那么在形成肽鏈過程中，其肽鍵的數目和脫下的水分子數分別是( )
A. 573和573 B. 570和570 C. 572和572 D. 571和571
9、分子式為C63H105O45N17S2的多肽化合物中最多可能有 個肽鍵，因為蛋白質是由氨基酸經過 反應形成的，其中脫去的水中的氫來自于 。
10、一個蛋白質分子有5條肽鏈，由1998個氨基酸組成，那么形成該蛋白質分子過程中生成的水分子個數和含有的肽鏈數分別是 和
班級 姓名

[補充閱讀材料]
對人工合成結晶牛胰島素的回憶

胰島素是由兩對二硫鍵聯結的兩條肽鏈組成的。除鏈間二硫鍵外，在A鏈上還有一對鏈內二硫鍵。因此，我們在工作初期，曾考慮了三種合成方案以供選擇。其中最為現實可行的方案是分別合成A鏈和B鏈，然后通過巰基的氧化使兩條鏈正確組合。
我們開始查閱文獻時發現前景并不樂觀，國外許多人都曾嘗試過把還原的胰島素肽鏈重新組合，以期獲得一定產率的天然胰島素，而這些探索都無一例外地失敗了。胰島素的兩條肽鏈可以以任何比例組合，這就大大增加了問題的復雜性。我們那時沒有被洋人的失敗嚇倒，為了氧化被還原的肽段，我們歷經艱辛，最終發現了不使用氧化劑而使氧化反應在低溫下由空氣緩慢完成的方法。這使我們在很短的時間內取得了鼓舞人心的結果，獲得10%的活力恢復！由于肽鏈能以不同比例組合，巰基間形成二硫鍵的可能性是數不勝數的，在理論上應該說是無窮的。因此我們所得的10%的產率大大超過了巰基間隨機配對可能得到的產率。我們的結果暗示著胰島素的天然結構是其所有可能結構中最穩定的一個。
我們所得到的粗產物經進一步純化和結晶，終于得到和天然胰島素具有相同活力和晶型的晶體，胰蛋白酶水解物雙向紙層析和電泳的結果進一步證實氧化后所得的胰島素與天然胰島素完全相同，上述這些重要的結果我們在1959年的秋天就得到了，但我們知道德國和英國的研究小組也在進行胰島素合成的研究，很自然我們必須對我們的結果保密。不久，我們把產率提高到了30%～50%！當我們通過實驗證明純化的人工合成胰島素確實具有和天然胰島素相同的活性時，那實在是一個無法用語言形容的激動人心的時刻。
由A鏈和B鏈能成功地組合成胰島素，并得到相當可觀的產率，后來被國外其他從事胰島素合成的實驗室所證實，并應用到20世紀70年代末由重組DNA技術得到的A鏈和B鏈組合成完整的胰島素分子的工業生產，所采用的基本上就是我們的方法。雖然胰島素合成成功已經過去30多年了，但我今天仍想強調，在合成的最后一步，在含有大量其他的因錯誤連接而產生的非胰島素肽鏈的復雜混合物中，A鏈和B鏈能彼此識別并通過二硫鍵正確相連而組合成天然胰島素分子，說明這兩條肽鏈具有相互識別而正確配對的能力和專一性�？上У氖牵谝葝u素合成完成20年后，我們才得以進行這個對蛋白質折疊研究有著重要意義的理論問題的實驗證明。

本文來自：逍遙右腦記憶 /gaoyi/69167.html

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