【高效课堂】高中生物2025-2026学年同步教案：2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者-人教版（2019）必修1

2.4蛋白质是生命活动的主要承担者教案课题2.4蛋白质是生命活动的主要承担者单元必修1学科生物年级高教材分析蛋白质的结构（基本组成单位、结合方式、结构多样性）是本节教学的重点和难点，也是本章的难点，可通过学生观看视频，认识蛋白质的重要性及作用，并激发学生探究蛋白质结构的兴趣。学习目标与核心素养目标1.生命观念：分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系，进一步认识生物大分子的特殊性，阐述蛋白质在细胞生命活动中的重要作用，初步形成生命的物质观，举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。2.科学思维：（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和特点，结合实例举例说明氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。（2）通过模拟活动和模型建构等活动，说明肽键的形成过程，阐明蛋白质的基本组成单位是氨基酸。3.社会责任：通过讨论“手术缝合线”“大头娃娃”等议题，阐明蛋白质是生命活动的主要承担者，认同蛋白质与人体的营养、健康等存在紧密联系。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。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。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课展示“问题探讨”从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以制作手术缝合线。这种缝合线在手术后一段时间可以被人体组织吸收，从而避免了拆线的痛苦。进而提出问题进行讨论：（1）为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？（2）这种缝合线是用什么制作的？这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？评价学生回答，引入研究主题：蛋白质是生命活动的主要承担者。过渡：同学们你在生活中接触过哪些蛋白质？想想平时吃的食物中，哪些是富含蛋白质的?细胞中有哪些蛋白质？有什么作用？蛋白质还有哪些功能呢？通过问题引发学生思考，进而引出所学内容——蛋白质的功能。小组合作探究教材中“问题探讨”设置的讨论题。学生回答：（1）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。通过创设情境，激发学生的学习欲望，通过缝合线的吸收推理蛋白质的分解与合成。讲授新课一、蛋白质的功能布置任务：阅读教材P28-29内容，划出蛋白质的功能及对应的例子。教师：展示蛋白质的功能举例图片，结合教材中“蛋白质的功能举例”的图文材料，小组合作归纳蛋白质的不同功能。结合图片内容划出蛋白质的功能及对应的例子并记忆。在笔记本上完成蛋白质功能的知识网络。从真实情境出发，归纳得出蛋白质的功能，训练学生归纳与概括的科学思维；同时引导学生思考蛋白质的结构特点。讲授新课二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸教师：蛋白质功能为什么如此强大？与其结构是分不开的。蛋白质是由什么组成的？蛋白质由氨基酸组成，也就是说蛋白质的基本组成单位是氨基酸。思考讨论氨基酸的结构特点教师：展示几种氨基酸的结构式，并让学生思考并讨论教师提出的问题，进而尝试推导出氨基酸的结构通式，请学生在黑板上进行展示。讨论：（1）氨基酸有哪些化学元素组成？（2）这些氨基酸的结构具有什么共同特点？（3）不同氨基酸分子的区别在哪里？（4）“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系么？师生共同总结氨基酸的结构通式及其结构特点。1.氨基酸的结构通式2.氨基酸的结构特点（1）每种氨基酸至少都含有一个氨基（一NH2）和一个羧基（一COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。（2）这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示。（3）R基的不同决定了氨基酸分子的不同。3.氨基酸的种类教师：阅读课本30页与社会的联系小字内容思考并回答相关问题。思考：氨基酸的种类有多少种？结论？氨基酸分为哪两类？根据什么进行分类？人体不能合成，必须从食物中获取，是什么氨基酸？一种蛋白质一定含有21种氨基酸吗？师生共同归纳得出：组成蛋白质的氨基酸约有20（21）种。（1）必需氨基酸：共8种（婴儿有9种，加组氨酸）。一（异亮氨酸）家（甲硫氨酸）来（赖氨酸）写（缬氨酸）两（亮氨酸）三（色氨酸）本（苯丙氨酸）书（苏氨酸）。（2）非必需氨基酸：另外的12种。衡量食品价值高低的一个很重要的指标是看必需氨基酸的种类。不同食物中必需氨基酸种类不同。学生以小组为单位，思考与讨论教师提出的问题串，对比观察几种氨基酸的结构，思考氨基酸的元素组成、结构共同点，小组讨论得出几种氨基酸结构的共同点，在笔记本上写出小组讨论出的通式。答案提示：（1）C、H、O、N（S）（2）至少有一个氨基和一个羧基；都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上；R基不同，决定氨基酸的种类不同（有21种）（3）R基不同。（4）“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分—氨基和羧基。总结归纳。书写氨基酸结构通式，记忆氨基酸的结构特点。总结元素组成。每个学生先自己独立完成，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答下列问题。学生积极思考并热烈发言。用层层递进的问题串来引导归纳氨基酸的结构特点，自主构建氨基酸结构通式的模型。通过小组讨论和展示交流等过程让学生掌握科学探究的方法之一——模型建构，培养学生的科学探究能力。学生通过结构通式总结元素组成，更直观。通过思考问题，联系旧知识，总结明确蛋白质的基本组成结构，从而完成第一个新知识的探究学习。讲授新课三、蛋白质的结构及其多样性过渡：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。那么氨基酸是如何组成蛋白质的呢？探讨交流：观察下图说说从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？提出问题：氨基酸结合形成蛋白质的方式？1.脱水缩合教师：阅读教材P30页第二自然段，组内讨论氨基酸与氨基酸之间是如何连接在一起的？PPT演示两个氨基酸分子脱水缩合的过程，强调二肽，多肽，肽键，氨基酸残基，脱水缩合的概念，强调氨基，羧基，肽键的书写。模拟活动：指导各小组成员手拉手模拟多个氨基酸脱水缩合的过程，形成多肽、肽链肽链的空间结构等概念，进而分析肽键数目、游离的氨基与羧基的数目变化。通过肽键和脱水数目的变化进一步明确肽链的结构形成过程。具体过程：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。2.由肽链形成蛋白质教师：展示教材图2-11和图2-12，指导学生分析二硫键的形成过程和蛋白质空间结构的形成过程。（1）由于氨基酸之间能够形成氢键，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。（2）许多蛋白质含有两条或多条多肽链，他们通过一定的化学键如二硫键结合在一起。（3）这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。下图为血红蛋白的结构——一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含四条多肽链。3.氨基酸形成蛋白质的过程4.蛋白质结构多样性的原因提问：氨基酸是如何形成这么复杂的蛋白质的呢？两条肽链的结合方式是什么呢？教师：通过“思考·讨论”引导归纳蛋白质的结构层次以及蛋白质结构和种类多样性的原因。思考讨论：氨基酸怎样构成蛋白质观察图2-12，讨论并回答下列问题。（1）从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？（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？（3）如果用21个不同的字母代表21中氨基酸，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。师生共同总结蛋白质结构多样性的原因。思考问题。学生气氛活跃。学生结合课前预习进行回答。阅读教材，学生观察氨基酸形成蛋白质的动画过程演示，参与脱水缩合的模拟活动，与同学交流看法，获得氨基酸形成蛋白质的知识。观察动画：学生观察动画，并积极思考：什么是肽键?什么是二肽?角色互动：由多位学生代表多种氨基酸，进行角色表演，在表演中思考并形成生物学重要概念。学生观察教材图片，分析二硫键的形成过程和蛋白质空间结构的形成过程。思考并回答问题。学习多条肽链之间的结合方式。阅读教材第30页的图2-11，进一步分析蛋白质分子结构多样性的原因。答案提示：（2）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）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。通过问题引导学生氨基酸是如何形成蛋白质的，从而进一步探索蛋白质的结构，从而完成探究点二氨基酸形成蛋白质的过程的学习。引导学生自主讨论观察，通过参加脱水缩合的模拟活动探索氨基酸脱水缩合的过程。培养学生自主学习能力，合作探究能力，归纳综合能力，提高科学探究的核心素养。利用学生的动作模拟与动态课件来帮助学生进行学习，让学生先从感官上了解此过程。进一步加深学生对氨基酸形成肽链过程的理解，清楚知道氨基酸通过脱水缩合反应脱去的水分子数和形成的肽键数。（学生参与性强，气氛活跃，有效地突破了教学难点。）提高学生的自主学习能力以及概括得出结论的能力，通过多种活动理解蛋白质结构多样性的原因。思维提升1.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?2.结构与功能相适应每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。答案提示：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与社会的联系1.变性：指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。变性因素：强酸、强碱、重金属盐、加热、酒精等。注意：变性的蛋白质肽键没有被破坏，还能与双缩脲试剂发生紫色反应。2.盐析：蛋白质在某些盐（如氯化钠、硫酸钠等）的溶液中溶解度降低而析出的现象，降低盐溶液浓度后，蛋白质又会重新溶解。注意：盐析过程蛋白质的结构没有发生变化，变化是可逆的。【练习】1.民间有一种“吃什么补什么”的说法，如吃鱼眼能明目，喝虎骨酒可以壮筋骨。请你运用本节所学的知识对这种说法作出评价。提示：食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质才能被人体吸收，这些小分子都要在人体细胞内重新合成不同的蛋白质在人体内执行不同的功能。2.某种脑啡肽具有镇痛作用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽的结构式。回答下列问题。（1）构成脑啡肽的氨基酸数目是_______；有_____种氨基酸参与了脱水缩合反应；生成的水分子数目是______。（2）请在图中标出其中的一个肽键。（3）如果上图中的氨基酸顺序发生了改变，还会具有脑啡肽的功能吗？为什么？答案：（1）5，4，4。（3）不能，因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，如果氨基酸排列顺序变了，新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能探讨与交流：氨基酸形成多肽过程中的相关计算模拟探究一、肽键数和水分子数的关系1.形成二肽的过程中，形成几个肽键？脱去几分子水？2.形成三肽的过程中，形成几个肽键？脱去几分子水？总结：肽键数=脱去的水分子数模拟探究二、氨基酸数、肽链数、肽键数的关系1.n个氨基酸形成1条肽链的过程中，形成（）个肽键，脱去（）个分子水。2.n个氨基酸形成2条肽链的过程中，形成（）个肽键，脱去（）个分子水。3.n个氨基酸形成m条肽链的过程中，形成（）个肽键，脱去（）个分子水。总结：脱去水分子数=肽键数=氨基酸个数－肽链条数学生整理提高。学生当堂练习巩固。学生倾听，参与交流，肽键数与脱水数的关系。学生倾听，参与交流，形成氨基酸数目与肽键数、脱水数的关系。通过习题训练，让学生及时练习巩固新知的应用，进行二次思考与总结。小组讨论交流，通过完成问题探究氨基酸数、肽链数、肽键数的关系，带着问题探究的形式引导学生自主探究，内化新知。课堂小结构建本节内容的框架图，总结蛋白质所承担的功能与它的结构相适应，结构可能影响其功能，帮助学生认同蛋白质是生命活动的主要承担着，深化“结构功能观的生命观念。引导学生形成“关爱生命健康关心科技发展，增强民族自豪感”等社会责任感。课堂练习1.下面是6种化合物的结构示意图，下列叙述错误的是(C)A.上述化合物中，能构成人体蛋白质的有②③⑤B.⑤的R基为—CH2—COOHC.由上述物质可以看出，R基中可以有羧基,不能有氨基D.②和⑤的性质不同，是由②中的—(CH2)4—NH2与⑤中的—CH2—COOH不同决定的2.下图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列叙述错误的是(D)A.脑啡肽是由5个氨基酸失去4分子的水形成的B.该化合物中有1个羧基和1个氨基C.脑啡肽分子是由4种氨基酸形成的D.该化合物属于四肽，因为含有4个肽键3.下列关于蛋白质分子结构的叙述，正确的是(A)A.氨基酸种类、数目和排列顺序相同的蛋白质，功能可能不同B.由n条肽链组成的蛋白质，含有氨基和羧基各n个C.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同方式脱水缩合D.高温会使蛋白质变性，蛋白质的空间结构保持不变4.下图为某多肽物质分解反应示意图,下列说法正确的是(A)A.该反应前后氮原子总数不变B.该反应前后游离的氨基和羧基数目不变C.产物为三肽和二肽D.反应物中有8个肽键5.豆腐中含有一些人类必需的氨基酸。制作豆腐时，在煮熟的豆浆中加入熟石膏或盐卤(含NaCl)即可制作口感绵韧的豆腐，因此有“卤水点豆腐，一物降一物”的说法。下列有关叙述正确的是(B)A.蛋白质的水解产物是氨基酸B.豆浆中加入熟石膏或盐卤制作豆腐是利用了盐卤使蛋白质变性的原理C.人体细胞能合成的、对人体生命活动有重要作用的氨基酸，称为必需氨基酸D.蛋白质是生命活动的主要承担者，只有细胞内才有蛋白质分布6.血红蛋白是红细胞内氧的运输载体，由两条α链和两条β链组成。关于血红蛋白结构和功