“生命活动的主要承担者——蛋白质”教学设计

一、教学目标

1、知识目标

(1) 概述氨基酸的结构特点。

(2) 概述必需氨基酸和非必需氨基酸的区别。

(3) 说明蛋白质分子结构的基本方式。

(4) 说明蛋白质结构多样性的原因。

(5) 概述蛋白质的功能。

(6) 认同蛋白质是生命活动的主要承担者。

2、能力目标

(1) 通过对氨基酸、蛋白质分子结构等知识的讨论分析培养学生分析综合能力。

(2) 通过讨论交流培养学生口头表达能力和逻辑思维能力。

(3) 通过小品表演培养学生合作、动手、动脑的能力。

3、情感、态度、价值观目标

(1) 通过关注蛋白质研究进展与生物体生命活动和健康的关系，激发学生学科学、用科学的求知欲。

(2) 帮助学生树立“结构与功能相适应”的生物学观点。

二、教学重点和难点
1.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。
2.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。
三、教学方法：讲解、讨论、探究、表演合作相结合
四、课前准备：道具：分别标有R基（——R）、甲基（——CH3）、氢原子（——H）的纸帽若干个，分别标有氨基（——NH2）、羧基（——COOH）的纸套若干个，眼药水若干瓶。多媒体课件，学生分组表演
五、课时安排：一课时              

六、教材分析和设计思路

    本节在人教版高一生物必修一第二章第二节。这节教学内容中，蛋白质的分子结构层次和多样性既是本节的重点，又是难点，也为必修二《基因的表达》这节打基础。而氨基酸的结构通式、氨基酸的缩合方式，以及氨基酸数量、肽键数、肽链数和失水数之间的关系对于突出重点和突破难点又是至关重要的。

  　本节课内容比较抽象，为避免学生产生枯燥、无味的感觉，要更加充分调动学生的积极性、主动性，让学生主动探索，故尝试把本节内容当成小品来表演。通过人体姿势表演引出氨基酸结构通式。两人通过握手建立友谊，意味着氨基酸通过缩合形成二肽，友谊的结晶代表缩合产物，同学间的握手就代表肽键，N个同学两手相握后，排成一排，表示形成肽链，其间的N-1个握手就代表N个氨基酸缩合后，肽链中有N-1个肽键，同时掉下N-1瓶眼药水，意味着生成N-1分子水。最后好聚好散，意味着氨基酸结合可形成蛋白质，蛋白质也可水解生成氨基酸。强调学生积极的参与，同时还增加了许多思考与讨论以及贴近生活的资料。这就要求学生要付出更多的精力，老师要做到深入浅出，提高课堂效率。

七、教学过程

案例导入（幻灯图片）：在安徽阜阳的农村，有一件怪事。从去年开始，那里的100多名婴儿，陆续患上了一种怪病。本来健康出生的孩子，在喂养期间，开始变得四肢短小，身体瘦弱，尤其是婴儿的脑袋显得偏大。当地人称这些孩子为大头娃娃。
提出问题:1.你们知道其中缘由吗？
         2.如果你是质检人员将会如何进行检验？
         3.我们当中很多人并没有喝牛奶，我们所需的蛋白质从何而来？

4.你知道哪些食物中含有较多的蛋白质吗？（答：富含蛋白质的食品有大豆制品，如豆浆、豆腐、腐竹；奶类制品，如奶粉、酸奶、袋装奶；还有肉、蛋类食品、如烤肉、肉肠、鸡蛋……）

教师利用多媒体课件展示学生非常熟悉的各种食品的包装袋，放大包装袋上有关食品成分说明，指导学生注意包装袋上有关蛋白质、氨基酸的名称和含量的内容。

提出问题：1.人类日常的食物中如果缺乏蛋白质会出现什么情况？

2.为什么有些食品重要添加某些氨基酸？（答：因为氨基酸是构成蛋白质的基本单位，有些氨基酸是人体需要但又不能自己合成的，必须从外界环境获得，所以要在食品中适量添加，以满足人体的需要。）　　

自然界中存在600多种氨基酸，而在生物体中组成蛋白质的氨基酸约20种，这20种氨基酸都是组成人体蛋白质不可缺少的氨基酸，只不过其中若干种氨基酸人体自身不能合成，必须从外界直接获取，称为“必需氨基酸”，其余的称为“非必需氨基酸”。

由此明确蛋白质在人体生命活动中的重要性，引起学生深入了解蛋白质相关知识的兴趣。

我们吃了食物中的蛋白质，得经过消化成为各种氨基酸，才能被吸收，氨基酸在我们体内重新合成新的蛋白质。我们的头发，肌肉等都是由蛋白质构成的。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，要想深入学习蛋白质的知识，必须首先对氨基酸的知识有全面的了解。下面通过同学们的表演来更好地理解和掌握氨基酸及蛋白质的相关知识。

场景一：体形展示（引出通式）

请一名学生走上讲台来，两臂左右伸直，两腿合拢，成“十”字形。在他的头上戴着标有“——R”的纸帽，左右手分别套上标有“——COOH”和“——NH2”的纸套，纸套的另一面分别写上中文字“羧基”和“氨基”。按要求摆成“十”字架势。

大家看看，这个样子类似于书中的什么结构？(演的是氨基酸的分子结构通式。)

谁来解释氨基酸的结构通式如何？通过学生的肢体展示，引出氨基酸的结构通式。

在这个结构里，中间的碳，我们称之为“中心碳”，可以和我们上身相联系，也可和“心”相连。“一只手表示氨基，另一只手表示羧基，头上表示 ‘R’，下肢表示‘H’，这就是氨基酸的通式。”一位台下学生说。“不对，中间还有‘C’呢，是‘C’把它们连接在一起。”另一位学生急忙补充。每位正常的人，都有一只左手和右手，并且都从上身长出，意味着每个氨基酸都至少有一个氨基和羧基。而且氨基和羧基连在“中心碳”上和上身里的“心”又有联系，便于理解。

把刚才这位学生头上标有“——R”的纸帽拿下来，换上标有“——H”的纸帽，再请一位学生走上讲台，头上戴着标有“——CH3”（甲基）的纸帽，其余道具和姿势与第一位学生相同。两位表演学生展开“十”字架势。每个人的不同，最直观的判断部位是脸形不同。在表演的学生头上戴上标有“——R”的纸帽，意味着R基的不同，就代表氨基酸种类的不同。

请大家判断，他们两个有什么不同？头上戴的帽子不一样。

这又意味着什么呢？两种不同的氨基酸

那我们如何称呼他们呢？ “第一位同学叫‘甘氨酸’，第二位同学叫‘丙氨酸’。”

刚才的造型是氨基酸结构通式，是一种平面结构。实际上，氨基酸是立体的结构，和甲烷的立体结构相似，（出示甲烷分子结构模型），请学生模仿表演。一位学生两手分开撑地，和合拢的两腿在地面上形成三角形。

通过学生手臂摆动，虽不能很准确地摆成角度，但起码明白了氨基酸不是平面的，而是立体的。（幻灯片演示）归纳出：
（1）氨基酸的结构通式                     R                

｜                

H— C—COOH      

　                                                       ｜                

NH2
（2）氨基酸的判断依据:是否有一个—NH2和一个—COOH连接在同一C原子上。

（3）氨基酸的种类是由什么决定的？(R基)

（4）一个氨基酸分子中一定只有一个氨基、一个羧基吗？(不一定)

 

补充提示：氨基、羧基的结构与写法

场景二：友谊的结晶（缩合产物）

     为了表示两个人之间的友好，初次见面的第一个动作是什么？(握手。)一位学生标有“——NH2  ”的手和另一位标有“——COOH”手握紧，代表了氨基酸相互结合的方式是：一个氨基酸分子的氨基（——NH2）  和另一氨基酸分子的羧基（——COOH）相连接。与此同时，从两个紧握的手中掉下一瓶眼药水，表示同时失去一分子的水。而且强调只是一大滴眼泪，意味着两分子氨基酸结合只产生一分子水，还强调连接两位学生的是握手部位，意味着连接两个氨基酸分子的部位叫肽键，且只有一个。

 对，氨基酸也差不多，初次见面礼也是握手，但要注意握手方法要准确。甲伸出标有“——NH2”的手，乙伸出标有“——COOH”的手，两手紧握。

    为了表示他们真挚的友谊，他们共同流下了一滴激动的泪水。学生甲乙两只紧握的手中掉下一瓶眼药水。

    注意：两个氨基酸只能流下一滴大泪水，握紧的两手就是友谊的关键——肽键，也只有一个。

    现在他们已产生了友谊的火花，没有特殊的外界因素，他们是不会分开的，这就是友谊的结晶——二肽，这种结合的方式叫脱水缩合。

场景三：友谊的延伸(肽链的延伸）

     请再上来一位学生，三个氨基酸又如何建立友谊呢？流下几滴泪水，还叫“二肽”吗？中间有几个友谊的关键点？三位学生表演缩合过程。学生甲和乙如上述方式握紧两手，学生丙标有“——COOH”的手和乙标有“——NH2”的手相握，同时每对握手中掉下一瓶眼药水。三位学生两两相握后，掉下两瓶眼药水，意味着三分子氨基酸缩合，生成两分子水，此时友谊的结晶叫“三肽”；两个“握手”，代表生成的三肽中含有两个肽键。

     再上来一位学生丁，如何延续友谊呢？共滴几滴泪水？四位学生继续刚才的表演，两两相握，形成三个握手，同时每个握手部位掉下一瓶眼药水，共三个。在四位学生表演中，四分子氨基酸缩合，脱去三分子水，形成化合物叫四肽，中间有三个肽键。

这些氨基酸们缩合，形成的形状像长长的什么？(链条。)

这就叫肽链。这些肽链是呈直线的吗？(不是。)四位学生有意识地岔开，不在同一直线。通过几次递增表演，学生们的头脑中形成一个公式：肽键个数=脱去的水分子数=氨基酸个数-1

再上来四位同学，形成一条肽链。八位学生站成一排，前一位的右手和下一位左手相握，依次连接。八位同学平均分成两排，各排形成“肽链”。第一排同学间握手，第二排同学间握手。得出公式：

            一条链：肽键个数=脱去的水分子数=氨基酸个数-1

            两条链：肽键个数=脱去的水分子数=氨基酸个数-２

            Ｍ条链：肽键个数=脱去的水分子数=氨基酸个数-Ｍ

    八位同学排成一排和排成两排有何不同？表演学生相互看看。台下学生回答：排成一条“链”，有七个“肽键”；排成两条“链”，有六个“肽键”。

（多媒体展示氨基酸之间的结合）归纳出：

（1）氨基酸之间的结合方式:脱水缩合
（2）肽键的形成位置、写法与判断
（3）脱去的水中的元素来源
（4）从氨基酸到蛋白质的结构层次：氨基酸――二肽――三肽――多肽――蛋白质
（5）肽链数、肽键数、氨基酸数、水分子数之间的关系
         肽键个数=脱去的水分子数=氨基酸个数-肽链数

 

场景四：友谊形式多样（蛋白质结构多样）请阅读“剧本”（生物教材），台下同学当导演，台上同学当演员。

第一情节：氨基酸种类不同。阅读三分钟“剧本”。

台下学生“导演”喊：他们四个人不同。

四位学生表演：两手分别套上标有“——NH2”和“——COOH” 的纸套，各自面部表情特意表现得夸张。每位不同学生代表氨基酸种类的不同。

第二情节：氨基酸数目成百上千。台下学生欢呼：我们全班同学都是。

另一位补充：还有全校同学呢。学生数目代表氨基酸数目不同。

第三情节：氨基酸排列次序变化多端。台下学生“导演”说：交换位置。

四位表演学生随意交换了几次位置。学生排列位置有多种排法，代表氨基酸排列顺序的变化多端。

第四情节：肽链的空间结构千差万别。

提示：我们全班六排同学，扮演六条肽链，肽链的折叠方式、方向不同台下学生一时“导”不下去。

每排学生象征性地向左或向右“螺旋”、“折叠”

场景五：好聚好散

氨基酸们相聚在一起，通过握手，形成友谊的结晶——蛋白质。俗话说好聚好散，他们又如何解散呢？表演的一位学生说：两手分开就行了。在学生解散之前思考，如何才能独立，意味着缩合后的蛋白质或肽链如何才能分解。

学生拾起眼药水意味着需要水的参与。蛋白质或肽链水解，可重新生成氨基酸。

怎么才能分开呢？

提示：相聚时流下了什么？(噢，泪水！我知道了，应该加水。)

学生表演：两位学生共同拾起地上的眼药水，然后两手分开。

（幻灯片演示）归纳出：蛋白质结构多样性的原因：
(1)氨基酸种类不同

(2)氨基酸数目不同

(3)氨基酸排列顺序不同

(4)每种蛋白质分子的空间结构不同。
蛋白质功能的多样性：
1. 是结构物质，是构成细胞和生物体的重要物质。(结构蛋白)
2. 具有催化作用，如参加生物体各种生命活动的大多数酶。
3. 有些蛋白质具有运输载体的功能（血红蛋白、载体）
4. 有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素（激素）
5. 有些蛋白质有免疫功能。（抗体）

得出结论：一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
唯物主义思想教育：从中不难看出，结构与功能的统一。这也是我们认识事物的重要观点之一
八、练习题：

若一个蛋白质含有1条肽链，共由100个氨基酸构成，这个蛋白质分子结构中包含有多少个肽键？若每个氨基酸的平均分子相对质量是128，那么该蛋白质的相对分子质量为多少？至少有多少个氨基、多少个羧基？（99个肽键；100x128-18x99；1；1）

若由此100个氨基酸构成2条肽链形成的蛋白质，那么该蛋白质分子结构中包含有多少个肽键？相对分子质量为多少？至少有多少个氨基、多少个羧基？（98、100x128-18x99、2、2)

若由此n个氨基酸构成m条肽链形成的蛋白质，每个氨基酸的平均分子相对质量是a，那么该蛋白质中包含有多少个肽键？相对分子质量为多少？至少有多少个氨基、多少个羧基？

由习题共同得出以下结论：

九、知识总结

本节课的学习要求学生要理解构成蛋白质的氨基酸的种类、基本通式、氨基酸形成蛋白质的结构层次，蛋白质结构和功能及其多样性的原因。可以用一个简图概括如下：

 

元素组成：C、H、O、N

种类：20                       R                      ｜       通式：H2N—C—COOH                      ｜                       H

 

基本单位：氨基酸

 

化学结构：多肽

 

空间结构：蛋白质

 

十、板书设计

第2节 生命活动的主要承担者──蛋白质

一、组成元素：主要是ＣＨＯＮ

二、相对分子量：几千－百万，　生物大分子

三、基本组成单位：氨基酸

        1、  氨基酸种类：约有20种；

2、氨基酸的结构特点及通式

 

H

|

 NH₂—C—COOH

      |

      R

 

四、蛋白质结构

1、氨基酸之间的结合方式:脱水缩合
2、从氨基酸到蛋白质的结构层次：氨基酸――二肽――三肽――多肽――蛋白质
3、肽链数、肽键数、氨基酸数、水分子数之间的关系：
         肽键个数=脱去的水分子数=氨基酸个数-肽链数

五、结构多样性：氨基酸种类、数目、排列顺序不同，蛋白质空间结构不同

六、功能：１．结构蛋白　　　　  ２．催化作用

　　　　    ３．调节作用　　　　  ４．运输作用

　　　　    ５．免役作用

十一、教学反思

本节课在教师的“导演”下，学生的“表演”下，寓教于“戏”，让学生在“戏”中学，激发了学生的学习兴趣和表演热情。学生的动作表演，就像鲜活的教具，既生动形象，又有趣味性。通过表演，自然地将氨基酸的结构通式、氨基酸结合方式、蛋白质的多样性等知识点了然于胸。掌握了氨基酸数量、肽键数、肽链数和失水数之间的关系。

通过本节课“角色表演”的教学，改变传统的“填鸭式”教学方式和学生被动的“纯”接受式学习方式，使学生充分发挥其主观能动性。同时还培养了学生团结合作的精神、创造能力和表演能力。学生在表演中体验到了快乐，感受到成功的喜悦。

当然，“角色表演”的教学并不是都适合于每节课的，所以要选准“剧本”。另外，“角色表演”毕竟是即兴表演，时间上弹性大，较难把握，这给我们在教学上增加了一定的难度。但是只要有助于提高课堂教学效率的，我都愿意尝试各种新的有效的教学方式，向课堂要质量。