1、第一章 第三节 第1课时细胞的功能主要由蛋白质完成（1）本课时的主要内容是教科书中的“积极思维 细胞中的蛋白质分子是怎样组成的呢？”、“细胞的功能主要由蛋白质完成”的部分内容。结晶牛胰岛素的人工合成是我国科学家在世界上首次用人工的方法合成的生物大分子，在生命科学史上具有划时代的意义。普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）在课程性质中指出“高中生物学课程既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。”将本节内容中有关蛋白质分子组成的积极思维活动，因为涉及的胰岛素分子结构复杂，科学研究过程曲折，学生在理解其研究方法与成果方面都
2、有一定的难度。需要教师以教科书图文内容为基础，步步深入地引导该活动的开展。本课时的第二部分内容是蛋白质的基本组成单位氨基酸及多肽的形成等内容。与学习糖类不同，本课时要学习氨基酸的结构通式等基础内容，内容难度虽然不太大，但20种氨基酸用一种结构通式来表示，相对抽象。因此，需要教师运用多种手段，如动画、板书、活动等方式，帮助学生建立氨基酸结构特定的相关概念，为学习氨基酸与蛋白质结构与组成的相关概念打下基础。第三部分，是开展检测生物组织中蛋白质的实验。受到知识内容的限制，本节课主要完成实验操作和实验观察，得出实验结果。由于双缩脲试剂与斐林试剂成分相近，需要通过对实验步骤的差异性解读，使学生不是死记硬
3、背两种检测试剂的差异，而是基于生物化学反应的一般规律，理解不同试剂在不同生化反应中应用的原理。教学目标1通过积极思维活动，领悟科学家研究胰岛素（包括其他蛋白质）的思路和方法。2通过氨基酸结构通式的学习，理解蛋白质结构的统一性。3通过检测生物组织中的蛋白质的实验，理解细胞由多种多样的物质组成，蛋白质是最重要的生物大分子之一。教学目标1：着重体现了“科学思维”和“科学探究”的要素。教学目标2：着重反映了“生命观念”和“科学思维”的要素。教学目标3：着重指向“科学思维”和“科学探究”的要素。情境设置展示几种与蛋白质的结构或功能有关的图片。提问：根据我们已经获得的有关蛋白质的知识，能说出蛋白质在生命活
4、动中有哪些重要作用吗？新课学习1温故知新教师引导：回顾教科书P6表1-1-3内容可知，蛋白质是绝大多数细胞中含量最多的有机化合物。阅读交流教科书P21本节开头引言，将与其他已经学习的有机化合物比较，填写下表。类别糖类脂质蛋白质组成元素水解产物功能学生活动：填写上表，在已知有机物的基础上，进一步学习蛋白质的相关内容。对于食物中存在蛋白质的事实予以认同。2开展“积极思维”的学习活动教师引导：展示PPT第2页，列举蛋白质的存在事实。并启发学生：由于蛋白质种类繁多、结构复杂，我们首先以胰岛素为例认识蛋白质的结构和功能。教师引导：阅读教科书P21“积极思维 细胞中的蛋白质分子是怎样组成的呢？”对“事实”
5、部分进行梳理并思考问题。1胰岛素对人的生命活动有什么重要作用？2人胰岛素分子的基本组成单位是什么？3人胰岛素分子是否属于生物大分子？4研究蛋白质的结构，科学家为什么选中了胰岛素？5简述中国科学家有关胰岛素的研究成果及其在生命科学史上的意义。学生活动：通过阅读教科书，尝试回答针对“事实”提出的问题。 1胰岛素具有调节人体内血糖平衡的作用。胰岛素功能障碍者，会患糖尿病。2人胰岛素分子的基本组成单位是氨基酸。牛胰岛素分子组成与人的基本相同。3人胰岛素分子是较小的蛋白质分子。具有一般蛋白质的基本组成和结构。4胰岛素结构相对简单，生理功能非常重要。胰岛素是治疗糖尿病的药物。5中国科学家采用化学合成的方法
6、，人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素。是人类首次人工合成蛋白质。在生命科学史上具有划时代的意义。教师引导：对“积极思维”中的“思考”中提出的相关问题进行概括和推测。提出问题。1人胰岛素分子由多少个氨基酸组成？2从胰岛素的分子组成，能推测其他蛋白质的分子组成吗？学生活动：认同牛结晶胰岛素和人胰岛素结构相似，都是一种质量分数相对较小的蛋白质分子，氨基酸数量可以直接数出。学生活动：1计数人胰岛素的氨基酸数量。结果是：人胰岛素共有两条链，一条链（紫色链）有30个氨基酸。另一条链（蓝色链）有21个氨基酸。结论：人胰岛素分子由51个氨基酸组成。2人胰岛素是和其他蛋白质一样，都由氨基酸组成的，具有蛋白质的
7、基本结构和性质。结论：蛋白质的基本结构单位是氨基酸。教师引导：在计数氨基酸数量的基础上，根据图中标注的英文缩写（不同的字母缩写，代表不同的氨基酸），为学习氨基酸、多肽链、蛋白质等相关内容做好准备。提出问题：1人胰岛素分子由多少种氨基酸组成？2图1-3-1中组成胰岛素的氨基酸为什么用紫色和蓝色圆球链表示？学生活动：计数组成人胰岛素的氨基酸的种类。并针对问题作出回答。1人胰岛素分子由16种氨基酸组成。紫色链：15种氨基酸。蓝色链：11种氨基酸。2用两种颜色突出了人胰岛素是由51个氨基酸组成的两条链构成的蛋白质分子。1胰岛素具有调节人体内血糖平衡的作用。人胰岛素和牛结晶胰岛素结构相似，在生物体中具有
8、同样的功能。2人胰岛素分子的基本组成单位是氨基酸。组成胰岛素的氨基酸共有51个，共16种。3虽然人胰岛素分子的相对分子质量较小，但在结构和性质上都属于蛋白质。4由于胰岛素分子质量分数相对较小、生理功能十分重要，在研究蛋白质的结构中，科学家首选了胰岛素。5中国科学家有关胰岛素的研究成果在生命科学史上具有划时代的意义。教师引导：整体阅读教科书P21有关蛋白质功能的描述，简要说出蛋白质在各项生命活动中的重要作用。为进一步学习蛋白质的结构和功能的内容打下基础。要点如下。1蛋白质是细胞中重要的结构物质和功能物质。2绝大多数酶和部分激素是蛋白质。3蛋白质在信息传递、能量转化、物质代谢等生命活动中具有极其重
9、要的作用。学生活动：结合教科书中以胰岛素为例列举的蛋白质的结构和功能的内容，思考P21最后一行内容“蛋白质的种类多种多样以及结构千差万别”的含义。3开展“细胞的功能主要由蛋白质完成”的学习活动教师引导：从组成胰岛素的氨基酸种类、数量以及P21：最后一段的内容，特别关注有关蛋白质种类多种多样、结构千差万别的描述，引入学习“细胞的功能主要由蛋白质完成”的学习活动。阅读教科书P22第一段。观察PPT第9页，思考问题1：1为什么说蛋白质的基本组成单位是氨基酸？2人体内的消化液为什么能将蛋白质水解成氨基酸？3蛋白水解产物为什么能用于治疗某些疾病？学生活动：阅读教科书，针对问题，思考并回答。1因为蛋白质的
10、水解产物是氨基酸，可见氨基酸是蛋白质的基本结构单位。2因为人体（包括其他动物）消化液中含有蛋白酶，能水解蛋白质（说明：蛋白酶水解蛋白质的最终产物是氨基酸，中间产物包括不同长度的多肽。因为此处没有学习到多肽的内容，笼统地说蛋白质水解产物为氨基酸）。3人体生命活动需要蛋白质，蛋白质是由氨基酸组成的，蛋白质水解产物氨基酸能被人体吸收。当人体缺乏某些氨基酸而导致疾病时，可以通过补充这些氨基酸进行治疗。蛋白质的基本组成单位是氨基酸。蛋白酶水解蛋白质产生氨基酸。人体能吸收和利用氨基酸。教师引导：教师概述并引出问题：自然界中已经发现的氨基酸有几百种，存在于生物体内的氨基酸有多少种呢？继续阅读教科书P22第一
11、段。观察PPT第10页，思考问题2：1组成蛋白质的氨基酸有多少种？2氨基酸的结构有什么特点？观察PPT第10页中“组成蛋白质的20种氨基酸分子结构图”，并注意引导观察20种氨基酸在结构上的共同点和不同点。组成蛋白质的20种氨基酸分子结构图学生自学：看书学习，回答问题。1虽然组成蛋白质的氨基酸的种类和数量各有不同，但生物体内组成蛋白质的氨基酸有20种。2氨基酸的结构有共同特点。教师引导：注意阅读教科书P22氨基酸结构有其共同特点的黑体字。对照图1-3-2说出氨基酸的结构组成。学生活动：阅读教科书中有关氨基酸结构组成的内容（黑体字），小组内同学互助，尝试对照图1-3-2说出氨基酸的结构。教师呈现：
12、再次呈现PPT第10页（组成蛋白质的20种氨基酸分子结构图），启发学生找出所列氨基酸的共同点和不同点。学生活动：在阅读有关氨基酸结构黑体字内容基础上，小组内同学互助，观察第10页所列氨基酸的异同点，再次比较对照图1-3-2，说出氨基酸的结构通式。教师引导：注意观察分析教科书P22图1-3-2。思考问题3：1氨基酸的结构有什么共同特点？2什么是氨基酸的结构通式？学生活动：在解读文字、观察图示的基础上，可以朗读氨基酸结构通式的概念（也可以默念）：在每个氨基酸分子中，至少都含有一个氨基（NH2）和一个羧基（COOH），并且都有一个氨基和一个羧基与同一个碳原子相连接，这个碳原子还分别与一个氢原子和一个
13、侧链基团（R）相连接（如下图）。 教师引导：再次观察分析教科书P22图1-3-2思考问题4：1氨基酸的结构特点与碳原子的结构有什么关系？2各种氨基酸的区别是什么？学生活动：在观察PPT第11页和第12页图示的基础上，从新的角度思考问题。做出解答。1氨基酸的结构特点与碳原子最外层有四个电子有关，这四个电子能与O、H、N、C等原子通过共价键相连接（这也是形成碳骨架的基础，可复习相关内容）。2各种氨基酸的区别在于R（侧链基团）的不同，例如丙氨酸的R是甲基（CH3）。（可再次观察第10页，比较不同的侧链基团，不需要记忆）。1蛋白质的基本组成单位氨基酸。2生物体内组成蛋白质的氨基酸种类20种。320种氨
14、基酸的共同特点一个中心碳原子与四个基团或原子相连。4各种氨基酸的区别侧链基团（R）不同。5氨基酸的结构通式的描述：在每个氨基酸分子中，至少都含有一个氨基（NH2）和一个羧基（COOH），并且都有一个氨基和一个羧基与同一个碳原子相连接，这个碳原子还分别与一个氢原子和一个侧链基团（R）相连接。4开展“检测生物组织中的蛋白质”的实验活动教师引导：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1：1怎样检测样品中的蛋白质？怎样处理生物组织，以检测其中的蛋白质？2哪些生物组织中含有较多的蛋白质？哪些生物组织中的蛋白质适于在实验课上检测？3检测蛋白质的过程中是否需要加热？该实验操作步骤与检
15、测还原糖和脂肪的实验有什么不同？4检测蛋白质的试剂名称是什么？是由哪几种溶液配制而成的？学生活动：阅读教科书P24“边做边学 检测生物组织中的蛋白质”中“实践”的内容，准备实验。教师引导：依据教科书P24“边做边学 检测生物组织中的蛋白质”。指导学生边“实践”边思考。思考问题如下。1组成双缩脲试剂的两种溶液怎样配合使用？2哪些实验材料需要稀释，哪些生物组织可采用研磨的方法制取液体？3向加入了实验材料的试管中加入双缩脲试剂的两种溶液的顺序是什么？4加入双缩脲试剂后，蛋白质溶液变成了什么颜色？（可拍照留待进一步讨论用）。学生活动：依据教科书P24“边做边学 检测生物组织中的蛋白质”，按步骤实验。获
16、得实验结果。蛋白质与双缩脲试剂反应，溶液呈紫色。学生自主交流实验结果。还原糖蛋白质待测物质葡萄糖、麦芽糖、淀粉水解产物牛奶、鸡卵清蛋白、豆浆等检测试剂斐林试剂双缩脲试剂试剂成分质量浓度为0.1 g/mL的NaOH和质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4质量浓度为0.1 g/mL的NaOH和质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4使用方法两种溶液1：1比例配制，现配现用向实验材料中先加入2 mL NaOH溶液，再加入34滴CuSO4溶液检测结果溶液中产生砖红色沉淀溶液呈紫色 教学板书第三节 细胞中的蛋白质和核酸（第1课时）一、细胞中的蛋白质是怎样组成的？人胰岛素由51个氨基酸组成蛋白质是由氨基
17、酸组成的。二、细胞的功能主要由蛋白质完成（一）蛋白质的基本组成单位是氨基酸（二）蛋白质通常由20种氨基酸组成（三）氨基酸的结构通式三、检测生物组织中的蛋白质待测样品：鸡蛋清、花生液、大豆液（豆浆）、牛奶等。检测试剂：双缩脲试剂（质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液）。检测结果：蛋白质溶液呈紫色。课堂反馈1在大多数生物的细胞中，含量最多的无机物和有机物分别是（ ）A镁、淀粉 B铁、脂肪 C磷、核酸 D水、蛋白质解析大多数生物细胞中水是含量最多的物质。干燥的种子含水量会比较低，甚至低于20%。不同生物细胞中，有机物的含量虽有所不同，但含量最多的还是
18、蛋白质。答案D2人胰岛素的相对分子质量比一般的生物大分子要小。证明人胰岛素也是一种蛋白质的证据是（ ）A人胰岛素具有降血糖的生理功能 B人胰岛素与牛胰岛素结构相近C氨基酸是人胰岛素的基本组成单位 D人工合成的牛胰岛素具有生物活性解析糖类、脂质都是具有重要生理功能的物质，证明人胰岛素是蛋白质，应该从结构上证明。人胰岛素与牛胰岛素结构相近，但不能说明它们都是蛋白质。氨基酸是人胰岛素的基本组成单位，这是蛋白质的共同结构特点。人工合成的牛胰岛素具有生物活性，只能说明人工合成的结晶牛胰岛素与天然胰岛素功能相同。答案C3下列有关氨基酸的说法，正确的是（ ）A自然界的氨基酸有几百种 B生物体内的氨基酸有20
19、种C组成蛋白质的氨基酸有20种 D含有侧链基团的氨基酸有20种解析目前，自然界已经发现的氨基酸有几百种，不排除未来会有更多的氨基酸被发现。生物体内的氨基酸不止20种，如还有含碘的甲状腺激素、含硒的氨基酸等（现在发现一种含硒的氨基酸也参与蛋白质的组成）。但通常大多数蛋白质的组成单位是特定的20种氨基酸。含有侧链基团的氨基酸有多种，但这些侧链基团与20种氨基酸的结构通式所示的情况有所不同。 答案C4观察下图A、B、C、D四种物质，回答有关蛋白质的问题。 A B C D（1）上面四种物质中，属于组成蛋白质的氨基酸的是 。原因是在它们的分子中，至少都含有一个 和一个 ，并且都有一个 和一个 与同一个
20、相连接，这个 还分别与一个氢原子和一个侧链基团（ ）相连接。（2）用笔在上面属于氨基酸的物质上，标出氨基、羧基、氢原子和R（侧链基团）。解析（1）上述物质均为氨基酸。因为它们符合氨基酸的结构通式，即在每个氨基酸分子中，至少都含有一个氨基（NH2）和一个羧基（COOH），并且都有一个氨基和一个羧基与同一个碳原子相连接，这个碳原子还分别与一个氢原子和一个侧链基团（R）相连接。（2）如图所示。答案（1）A、B、C、D氨基（NH2）羧基（COOH）氨基羧基碳原子碳原子R（2）略课堂总结在今天的这节课里，我们学习了蛋白质的两个重要内容。首先，通过“积极思维”活动和对氨基酸结构通式的探讨，认识到蛋白质是由氨基酸组成的，氨基酸是蛋白质的基本组成单位。组成蛋白质的氨基酸有20种，其结构通式概括了氨基酸的主要结构特征。此外，考虑到课时内容安排和内容衔接的情况，本节课开展了检测了生物组织中的蛋白质的实验活动，实验现象非常明显，蛋白质与双缩脲试剂反应，溶液呈现紫色。那么，蛋白质与双缩脲试剂反应，溶液为什么会呈现紫色？氨基酸是怎样构成蛋白质的？蛋白质为什么会有多种多样的结构？下节课我们继续学习。 12 / 12
