-细胞中的蛋白质和核酸第2课时示范课教学设计必修1分子与细胞

第一章第三节第2课时细胞的功能主要由蛋白质完成(2)DBC教材解读本课时内容主要包括对"细胞的功能主要由蛋白质完成""检测生物组织中的蛋白质"中多肽和蛋白质结构与功能的学习。《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》中指出"学生应在探究过程中,逐步增强对自然现象的好奇心和求知欲,掌握科学探究的基本思路和方法,提高实践能力;在探究中,乐于并善于团队合作,勇于创新。"将本节内容中的实验部分"检测生物组织中的蛋白质"提前到上…课时,目的之•是让学生自己有比较充裕的时间动手做实验,同时减少有关蛋白质的过多概念集中于一节课中。在上一节课"检测生物组织中的蛋白质"的实验基础上,本节课首先着眼于实验原理的探讨,并从实验原理推测蛋白质的结构——氨基酸如何构成蛋白质——肽键——多肽之间的关系,把实验结果作为新的探究的开始。本节课的第二个内容是多肽的形成以及蛋白质分子的形成。这部分内容既是本章的重点,也是难点。教师要通过图解、书写多个氨基酸结构式、模拟氨基酸之间脱水缩合等,帮助学生理解多肽的形成、肽键的形成、以及蛋白质的三维结构的形成等内容。既用好教材中的图示,又通过微视频辅助教学。本节课的第三个内容是蛋白质种类的多样性和功能的多样性问题。特别是蛋白质结构多样性的原因、功能多样性的实例等,是学习的难点,不能流于形式死记硬背,要通过列举学生已经学习过的事实加以说明。I教学目标通过对实验原理的探讨,深刻理解检测生物组织中物质的方法,并以此实验原理导入新的学习内容。通过多肽的形成和蛋白质分子三维结构的形成过程的学习,理解蛋白质是由氨基酸组成的生物大分子。通过学习蛋白质的多样性和生理功能的内容,理解细胞的功能主要由蛋白质完成。＜坐就学学■警雌素养教学目标1:着重体现了"科学思维"和"科学探究"的要素。I教学目标2:着重反映了"生命观念"和"科学思维"的要素。种,R也就有20种。②表示两个氨基酸结合脱去的水分子,两个氨基酸之间脱去一个水分子,形成二肽。故A、B、D正确。如果把连接一个氨基、一个殁基、一个氢原子、一个R的碳原了称为中心碳原了,那么,③是一个氨基酸的皴基（连接在中心碳原了上的狡基）的碳原子和另•个氨基酸的氨基（连接在中心碳原子I•.的氨基）的氮原子之间形成的共价键一-肽键,肽键不包括陵基和氨基的其他基团。需要注意的是,在氨基酸的侧链上,也会有氨基或珑基,这部分基团形成的化学键一般不属于“肽键"的范畴。［答案］C研究发现,钙与骨骼的强度和结构密切相关,蛋白质是骨细胞中有机物合成的重要原料。而钙的摄入量可能受到蛋白质摄入量的影响。下列有关说法正确的是()钙是合成蛋白质的原料,蛋白质的组成元素是C.H、O、N、S、Ca食物中的蛋白质因为具有复杂的空间结构,可直接成为骨细胞中的有机物蛋白质在蛋白酶作用下水解产生的氨基酸,可被人体细胞吸收利用蛋白质的水解产物参与组成细胞结构,并具有多种特定的生理功能［解析］钙的摄入量可能受到蛋白质摄入量的影响,很可能是细胞对钙的吸收需要蛋白质的作用(以后在细胞质膜的功能部分,会学习到相关内容)。钙不是合成蛋白质的原料,蛋白质的组成元素是C.H、0、N、So食物中的蛋白质因为相对分子质量过大等原因,不能被人体细胞吸收。所以,蛋白质通常必须通过各种蛋白酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶,包括肠肽酶)的催化作用,水解成氨基酸,才能被消化道的小肠绒毛上皮细胞吸收,并进一步被其•他组织细胞利用。摄入体内的蛋白质的水解产物主要是氨基酸和一些小的多肽,这类水解产物一般不能参与组成细胞结构,并会失去相关生理功能。［答案］C资料:蛋白质测鼠是研究蛋白质的科学。例如,对血清中人生长激素等蛋白质标志物的测定、蛋白质药物的质量分析等,都属于检测对象是蛋白质的测量活动。通过蛋白质指纹图谱法鉴定微生物、农药兽药残留的免疫分析检测等,都属于基于蛋白质技术的测量活动。请阅读资料,回答问题。(1)人生长激素的基本组成单位是,其在人体中的含量是相对稳定的,推测发挥作用后,会在蛋白酶的作用下被水解,产生的水解产物可能包括多种O(2）蛋白质的是其具有特定生理功能的基础,会受到高温、高压和多种环境因素的影响而被破坏。由此推测,检测蛋白质药物的质量时,检测其是重要指标之一。(3)根据蛋白质指纹图谱法能鉴定出鉴定微生物的事实推测,不同微生物有不同的而从农药兽药残留的免疫分析检测推测,可能在生物体内产生了具有免疫功能的。［解析］(1)人生长激素是一种蛋白质,其基本组成单位是氨基酸,蛋白质的水解产物可能包括多种氨基酸和小分子的多肽。(2）蛋白质的空间结构是其具有生理功能的基础,受到各种不利因素的影响,蛋白质的空间结构遭到破坏,蛋白质会世失功能。而蛋白质药物的质量,应该包括其结构和功能水平,空间结构的保持是功能的保证,所以可将检测其空间结构作为重要指标之一。（3)从字面理解,人的指纹各不相同。根据通过蛋白质指纹图谱法能鉴定出鉴定微生物的邪实推测,不同微生物具有不同的蛋白质；而从农药兽药残留的免疫分析检测推测,可能在生物体内产生了具有免疫功能的抗体,抗体是一类具有免疫功能的蛋白质。［答案］(1)氨基酸氨基酸或多肽(2)空间结构(结构)空间结构(结构)(3)蛋白质抗体I课堂总结在今天的这节课里,我们在“检测生物组织中的蛋白质"的实验基础上,继续探讨实验原理,并把实验结果（如肽键的概念）引入新的学习过程中。多肽的形成以及蛋白质分子的构成、蛋白质分子的结构等内容,既是这部分内容中的学习重点,也是难点,只有理解多肽的形成、肽键的形成、以及蛋白质的三维结构的形成等内容,才能更好地理解蛋白质为什么能承担细胞中多种多样的生理功能、细胞的生命活动离不开蛋白质等。这些也都需要我们在以后的学习过程中,不断反思和探究,以深刻理解蛋白质的结构与功能的关系,理解蛋白质和生物体生命活动的关系。教学目标3:着重突出了“生命观念”和“科学思维”的要素'Rt教学过程I情境设置通过列表比较检测还原糖、脂肪和蛋白质的实验过程及结果,进一步深入研究检测蛋白质的实验原理和方法。还原糖脂肪蛋白质待测物质葡萄糖、麦芽糖、淀粉水解产物等洋葱鳞片叶、核桃子叶、花生子叶等牛奶、鸡卵清蛋白、豆浆等检测试剂斐林试剂苏丹III染液双缩腿试剂试剂成分质量浓度为O.lg/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05g/mL的CuSCh溶液苏丹III、体积分数为70%的乙醇溶液70%的乙醇溶液质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液配制及使用方法两种溶液1：1比例配制,现配现用将苏丹III染液滴加在生物组织上,制作成临时装片向实验材料中先加入2mLNaOH溶液,再加入3~4滴CuSO4溶液检测结果溶液中产生砖红色沉淀脂肪被染成橘黄色溶液呈紫色实验原理还原糖与+反应产生氧化亚铜(CU2。）苏丹III为脂溶性物质,可溶于脂肪?I新课学习温故知新,继续探讨"检测生物组织中蛋白质"的实验教师引导:使用双缩腿试剂为什么能检测生物组织中的蛋白质?阅读教科书P24"边做边学检测生物组织中的蛋白质"。思考问题:蛋白质分子中具有什么样的特殊结构?双缩脉试剂为什么能用于检测蛋白质?学生活动:针对问题,阅读教科书P24"边做边学检测生物组织中的蛋白质"的相关内容。从"建议"获知双缩服试剂检测蛋白质的原理:蛋白质的肽键在碱性溶液中能与Cu?+络合成紫红色的复杂化合物。学生活动：得出结论。1.蛋白质中具有肽键。2.在碱性条件下,含有肽键的蛋白质与C/+形成紫色的复杂化合物,从而双缩服试剂可•用于检测蛋白质。D教师分析、引导:蛋白质分子中具有特殊的化学键一一肽键,蛋白质的肽键在碱性溶液中能与CU?+络合成紫红色的复杂化合物。双缩腿试剂中的NaOH使蛋白质溶液呈碱性,CuSO4中的Cu2+与含肽键的蛋白质反应,产生紫色化合物。开展"细胞的功能主要由蛋白质完成一一多肽的形成"的学习活动教师引导:阅读教科书P22第一段黑体字,观察图1-3-2,说出氨基酸的结构通式。为学习肽键和多肽的内容做准备。学生活动:阅读教科书P22第一段黑体字,观察图1-3-2,小组内同学之间交流,说出氨基酸的结构通式。教师引导:阅读教科书P22第二段,观察图1-3-4,说出多肽和肽键的概念。学生自学:看书自学。小组同学之间交流说,出多肽和肽键的概念和相互之间的关系。教师引导：观察图I-3-4,并观察PPT-5的内容变化,感悟氨基酸与多肽的形成、多肽与肽键等之间的联系。教科书中两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽的示意图如下。TOC\o"1-5"\h\zR.0R,0R,0R,0\o"CurrentDocument"IIIIIIIIIIIIH,NCHC()H+HNCHCOH—>H.NCHC/NCHCOH+H,()…*I/IH肽键HPPT-5中两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽的示意图如下。两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽肽键HRtH—N—C—C([()H+Hj-N—C—COOHHR,OIIIIII—N—C—CHR2-C—COOHILO两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽肽键HRtH—N—C—C([()H+Hj-N—C—COOHHR,OIIIIII—N—C—CHR2-C—COOHILO氨基酸分子II氨基酸分子二肽上图主要突出几个要点。1.通过动画,进一步展示脱水缩合和形成肽键之间的动态关系(先脱水,后形成肽键)。肽键是梭基与氨基之间脱水后在梭基的碳原了和氨基的氮原了之间形成的共价键。二肽是由两个氨基酸脱水缩合形成的,二肽分子中具有•个肽键。学生活动:通过板书、绘图、游戏等模拟氨基酸脱水缩合形成肽键的过程。£>■教师分析、引导:两个氨基酸分子之间脱去一分子水——脱水缩合形成二肽。一个氨基酸分子的珑基和另一个氨基酸分子的氨基之间脱水缩合形成肽键。肽键是莪基的碳原子和氨基的氮原子之间共用电子对形成的共价键。多个氨基酸分子脱水缩合形成多肽。氨基酸是组成多肽的基本单位。开展"细胞的功能主要由蛋白质完成一一蛋白质的结构"的学习活动1蛋白质的结构教师引导:阅读教科书P22第三段,观察P23图1-3-5,思考:蛋白质是怎样构成的?学生活动:阅读教科书P22第三段,观察P23图1-3-5,思考问题,探寻答案。教师引导：结合教科书P22第三段文字内容和P23图1-3-5的图示,教师指导学生认识蛋白质的结构层次。学生活动:初步认识蛋白质结构的层次:基本组成单位(氨基酸)->链状结构(多肽)—空间结构(蛋白质)教师指导：观察教科书图1-3-5,和PPT第7面（如下图）,注意以血红蛋白为例的蛋白质的结构及其特点。学生活动:小组同学讨论交流蛋白质的结构。懂得氨基酸分子之间脱水缩合和肽链形成之间的联系。知道肽链是由许多稣基酸分了之间脱水缩合形成的,通常呈链状结构。肽链可以通过盘曲折叠形成特定的空间结构。蛋白质分子町以由一条肽链或多条肽链结合形成。血红蛋白分子由四条肽链盘曲折叠成的四个珠蛋白和四个血红素组成,含两种类型的肽链(通常称:两条0链、两条a链)。血红素中含亚铁离子。所以,血红蛋白是含铁的蛋白质(组成元素为C.H、O、N、S、Fe)o在哺乳动物细胞红细胞中,血红蛋白是细胞中的主要结构物质和功能物质（可占红细胞总量的90%以上）,具有运输氧和二氧化碳的功能。教师指导：师生共同归纳氨基酸、多肽、蛋白质的有关内容,如PPT第8面所示。类别氨基酸多肽蛋白质组成20种多种多种肽键数最无与氨基酸数量相关与氨基酸数量和肽链数量相关结构结构通式链状或环状复杂的空间结构(或称三维结构)三维结构）组成含氨基和蔑基的小分子有机物由多个氨基酸分子脱水缩合形成由一条或多条肽链形成特定的空间结构学生活动:小组讨论表中内容,在教师提供的学案或PPT情境中填写表中内容。教师分析、引导:许多氨基酸分子脱水缩合形成的多肽通常呈链状结构,也有环状结构的。一条或多条肽链通过盘曲折叠形成特定的空间结构,进而形成蛋白质分子。血红蛋白分子由两条0链、两条a链组成,同时每个肽链中含有一个含铁的血红素。具有运输氧和二氧化碳的功能。3.2蛋白质的多样性与生理功能教师引导:阅读教科书P23第二段,思考问题(教师可以提供一些数据,使学生能够利用数据说明问题)。大多数蛋白质分子为什么都属于生物大分子?例如,血红蛋白含574个氨基酸。生物体的细胞内,究竟有多少种蛋白质分子？例如,大肠杆萌细胞中约有3000种蛋白质。细胞中的蛋白质分子为什么会具有多样性?蛋白质种类的多样性对生物体的生命活动有什么意义?学生活动:阅读教科书P23第二段,思考并探寻问题答案。由于蛋白质分子是由许多氨基酸分子脱水缩合形成的,大多数蛋白质分子的相对分子质量都很大,属于生物大分子。不同的生物体内蛋白质的种类数量各不相同。人体细胞中的蛋白质种类和数量远远大于大肠杆菌(可以查阅资料)。从蛋白质组成和结构看,细胞中蛋白质多样性的原因:一是组成肽链的氨基酸在种类、数量、排列顺序上不同,二是构成蛋白质的肽链在数量和空间结构上千差万别。蛋白质多样性的意义:众多的蛋白质参与组成细胞和生物体的各种结构,并具有特定的生理功能。教师引导:阅读教科书P23表1-3-1,了解人体内蛋白质的部分生理功能。教师要从学生已经学过的知识基础上,举例说出蛋白质的生理功能,切忌笼统地死记硬背。学生活动：阅读教科书P23表1-3-1,在教师的引导下,结合自己的己有知识,了解人体内蛋白质的部分生理功能。还町以列举表中没有列举的具体事例来加深对蛋白质生理功能的理解。表1-3-1人体内蛋白质部分生理功能举例生理功能举例催化各种生物化学反应几乎都需要的的催化,而绝大多数的酶都压蛋白质运输血红蛋白运输敏;脂蛋自随血流将脂肪从肝脏运输到身体其他部位运动肌肉中的一些蛋白质与肌肉的收缩、舒张有关防御抗体是一类具有免疫功能的蛋白质;麒血因子是i类能保护受伤血管的蛋白质调控生长激素属于蛋白质,能调。.人体的生长发育例1.淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶分别催化淀粉、蛋白质、脂肪的水解。例2.血液流经肺部毛细血管时,吸入肺部的氧气扩散至血液中,进入红细胞,与血红蛋白结合,氧随血液流动运输到身体各部。例3.新冠肺炎疫苗的作用,是引起机体产生抗体,以抵抗新冠病毒的侵染。教师引导：通过PPT第II页展示的图片内容,引导学生对蛋白质的结构和功能进行提升式学习。图示内容列举:胃蛋白酶具有催化蛋白质水解的作用。蛋白质是由氨基酸脱水缩合后,由肽键连接成的肽链形成的,蛋白质水解,导致肽键断裂,可能形成多个小的肽链和氨基酸。脂蛋白运输脂肪。避免脂肪在肝细胞中积累,维持肝细胞的正常生理功能。肌细胞中含有肌球蛋白和肌动蛋白,它们协调一致的运动,使肌细胞完成收缩和舒张的运动功能。具有免疫功能的抗体种类多种多样,不同的病原体能诱导机体产生不同的相应的抗体,以消灭病原体。D.-教师分析、引导:组成肽链的氨基酸在种类、数量、排列顺序上不同,以及构成蛋白质的肽链在数量和空间结构上千差万别,决定了蛋白质的多样性。蛋白质结构的多样性,使其具有功能的多样性。教师引导:浏览、阅读教科书P22〜23全部内容,特别着重阅读P23倒数第二段,体会"细胞的功能主要由蛋白质完成"的相关内容。学生活动:浏览、阅读教科书P22〜23全部内容和教科书P23倒数第二段,体会"细胞的功能主要由蛋白质完成"的全部相关内容。教师引导:引导学生再次举例说明,在细胞的生命活动中,种类繁多的蛋白质承担了多种多样的功能。学生活动：和老师一起,次举例说明,在细胞的生命活动中,种类繁多的蛋白质承担了多种多样的功能。列表归纳“细胞的功能主要由蛋白质完成”的相关内容。比较内容结构与功能基本组成单位氨基酸氨基酸一肽链许多氨基酸通过肽键连接成链状肽链-蛋白质不同数量的肽链形成特定的空间结构蛋白质种类千差万别,具有结构的多样性更白氏攵好枇mis田】•组成肽链的氨基酸种类、数量'排列顺序不同蛋曰质多样性的原因2.构成蛋白质的肽链数量和空间结构千差万别在以氐S比牛1-参与组成细胞和生物体的各种结构垣D庾的切所2.不同的蛋白质承担特定的生理功能蛋白质与生命活动的关系细胞的生命活动离不开蛋白质检测方法及原理双缩服试剂,肽键在碱性条件下与Cu2+反应,产生紫色化合物D教师分析、引导:组成肽链的氨基酸在种类、数最、排列顺序上不同,以及构成蛋白质的肽链在数量和空间结构上千差万别,决定了蛋白质的多样性。蛋白质结构的多样性,使其具有功能的多样性。蛋白质参与组成细胞和生物体的各种结构,并具有特定的生理功能。蛋白质是细胞生命活动的承担者,细胞的生命活动离不开蛋白质。用双缩服试剂可以检测生物组织中的蛋白质。I教学板书第三节细胞中的蛋白质和核酸(第