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高中生物人教版(2019)必修一 2.4 蛋白質是生命活動的主要承擔者 教案(表格式)

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  1. 二一教育資源

高中生物人教版(2019)必修一 2.4 蛋白質是生命活動的主要承擔者 教案(表格式)

資源簡介

《蛋白質是生命活動的主要承擔者》教學設計
一、教材分析
《蛋白質是生命活動的主要承擔者》是新人教版必修1第2章第4節的內容。高中生物必修1模塊讓學生從分子水平認識生命的物質基礎和結構基礎。蛋白質種類繁多,功能多樣,是生命活動的主要承擔者,又是生命活動的體現者,對保障細胞功能的實現起著關鍵性作用,學好這部分內容對學生從分子水平理解細胞的物質基礎和結構基礎舉足輕重,同時本節內容也為后續學習細胞代謝、遺傳變異、生命活動調節等知識打下基礎。因此本節課在高中生物學中占有重要地位。
學情分析
學習本節內容之前,學生已具備了檢測蛋白質的實踐經驗,知道蛋白質是細胞中含量最多的有機化合物,并且在日常生活中經常遇到有關蛋白質的問題,對哪些食物富含蛋白質還是比較熟悉的,所以對蛋白質有初步的感性認識,但對蛋白質的結構和功能還知之甚少。由于高一學生有機化學知識還沒有開始學習,對基團和化學鍵的基本知識缺乏,而且細胞的分子組成又是微觀的內容,所以在學習氨基酸結構特點和氨基酸脫水縮合的過程有一定難度。高一學生科學思維和科學探究能力還有待提高,需要教師主導下的定向教學活動。
教學目標
1.歸納概括氨基酸的結構通式和特點,說出氨基酸脫水縮合形成多肽或蛋白質的過程。
2.概述蛋白質的結構和功能。
3.闡明蛋白質是生命活動的主要承擔者,認同蛋白質與人體營養、健康等關系密切。
教學重難點
1.教學重點:蛋白質的功能和結構;
氨基酸的結構特點及其形成蛋白質的過程。
2.教學難點:氨基酸形成蛋白質的過程;
蛋白質的結構和功能多樣性的原因。
教學策略
氨基酸的結構特點:回歸教材P29“思考與討論”,通過觀察和比較四中氨基酸的結構,找出4種氨基酸在結構上的相同點和不同點,引導構建氨基酸的結構通式,總結氨基酸結構特點。為加深學生理解,我把氨基酸擬人化、形象化,讓學生明確意識到不同種氨基酸R基不同。
2. 氨基酸的結合方式——脫水縮合。這是本節課的教學重難點。教學時先讓學生閱讀教材,再觀看動畫,對脫水縮合過程有了感性認識。為讓學生熟悉脫水縮合的過程,我再次進行板畫教學,引導學生分析產物水的元素來源。緊接著讓學生嘗試自己寫出兩分子氨基酸形成二肽的過程,親自體驗脫水縮合的過程,為后續探究活動“蛋白質相關計算規律”做鋪墊。尋找計算規律時,我先引導學生分析一條肽鏈的形成過程中,氨基和羧基的數目變化、水和肽鍵數目的變化,進而延伸到多條肽鏈的變化,從簡單到復雜,逐步突破重難點。
3. 蛋白質結構多樣性的原因。回歸教材P31“思考與討論”3,借助數學排列組合的思想,幫助學生理解。
4.蛋白質的結構多樣性決定功能多樣性。通過解說鐮刀狀紅細胞的成因,讓學生意識到蛋白質結構發生改變,其功能也會發生改變或喪失。再說明每種蛋白質都有其獨特的空間結構,可承擔相應的生理功能,蛋白質結構具有多樣性,它承擔的功能就多種多樣。
六.教學過程
教學環 節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新 課 播放金典有機純牛奶廣告 這則廣告中特別提到這款牛奶最大的賣點是含有3.8g/100mL的優質乳蛋白,生活中我們常常用蛋白質含量來評價某種食物營養價值的高低,由此可見蛋白質對我們機體是非常重要的,根本原因是組成我們人體的細胞需要蛋白質,蛋白質是生命活動的主要承擔者。那它承擔些什么功能呢? 觀看視頻 認真聽講, 明確主題 聯系生活,情境導入,激發學生學習興趣。
新課講 授 蛋白質的功能 【任務一】自主閱讀教材P28圖2-8,歸納蛋白質的各項功能并舉例。 通過總結蛋白質的功能,向學生說明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。 蛋白質如此重要,如果我們長期攝入蛋白質不足會出現什么現象? 展示“大頭娃娃”的圖片,說明成因:劣質奶粉中蛋白質含量較低,嬰兒長期吃這樣的奶粉,會出現了組織水腫,尤其頭部表現非常明顯。 通過“大頭娃娃”這個事例,平時生活中我們要多吃富含蛋白質的食物。疫情之下,上海新冠專家組組長張文宏也提倡大家多吃雞蛋,喝牛奶來獲取蛋白質從而提高抵抗力,那么食物中的蛋白質能直接被人體吸收嗎? 蛋白質的基本組成單位——氨基酸 1.氨基酸的結構 課件展示教材P29“思考討論”4種氨基酸結構圖,用不同顏色圈畫基團,認識氨基和羧基。 【探究活動】觀察4種氨基酸結構圖,小組合作思考討論,回答下列問題: (1)你能寫出它們共有部分的結構嗎? (2)如果將氨基酸的不同部分作為R基(-R),請找出各分子的R基部分。 (強調各種氨基酸之間的區別就在于R基不同) 嘗試寫出氨基酸的結構通式并用語言描述。 (學生代表上黑板書寫,其余同學紙上書寫) “氨基酸”這一名詞與其分子結構有怎樣的對應關系? (提示:氨基酸代表了氨基酸分子結構中的主要部分----氨基和羧基) (5)氨基酸由哪些元素組成? (提示:觀察結構通式,有的氨基酸R基中含有S、Fe等) (6)組成蛋白質的氨基酸分子中都只含有一個氨基和一個羧基嗎?若有一個以上的氨基或羧基,多出來的氨基或羧基分布在哪里? (課件展示賴氨酸和谷氨酸的結構圖片,印證學生猜想,多余的氨基或羧基分布在R基上) 多媒體展示歸納結果: 1.組成氨基酸的元素有C、H、O、N(S、Fe等) 2.氨基酸的結構特點 ①每種氨基酸分子至少含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)。 ②每種氨基酸分子中都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上,該碳原子還連接一個氫原子和一個側鏈基團,這個側鏈基團用R表示。 ③各種氨基酸的區別在于R基的不同。 ④R基上可能存在氨基或羧基 3.氨基酸的結構通式: 【特別提醒】 (1)類比:把氨基酸分子比喻成人,兩只手分別代表氨基和羧基,兩條腿代表氫,頭代表R基,軀干代表中心碳原子。 (2)氨基、羧基、R基的書寫 正確的格式:—NH2、—COOH、—R(千萬不要忘記在原子團前面加“—”)。 (3)結構通式及氨基和羧基不同表達形式的辨別 現在我們已經知道,不同種氨基酸R基不同,那組成人體的氨基酸有多少種?是怎么分類的? 2.氨基酸的種類 【任務二】自主閱讀教材P30“與社會的聯系”,總結氨基酸種類。 巧記:“8種”必需氨基酸 甲(甲硫氨酸)來(賴氨酸)寫(纈氨酸)一(異亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)書(蘇氨酸)。 【當堂檢測】 課后習題一2、3、4,拓展題3 閱讀教材, 嘗試歸納 認同蛋白質是生命活動的主要承擔者 討論交流 再次感受蛋白質的重要性 回答:不能,蛋白質必須在消化道中被分解成各種氨基酸,才能被人體吸收和利用。 認真觀察,初步認識氨基酸。 思考討論,每組派代表回答問題。 補充內容, 勤記筆記 回憶知識點 加深對氨基酸結構通式的理解。 認真聽講, 學習書寫 閱讀教材, 勾畫標注 思考作答 引導讀圖,完成蛋白質功能的教學。認識生命的物質性。 認同蛋白質與人體營養、健康等關系密切 聯系生活實例,引出蛋白質的基本單位是氨基酸。 學生對基團和化學鍵比較陌生,圈畫提示,便于探究活動的開展。 用層層遞進的問題串來引導歸納氨基酸的結構特點,自主構建氨基酸結構通式,有效突破本節課難點。同時培養學生科學思維的核心素養。 理順思路,加強記憶 形象比喻,有助于學生理解記憶 強調易錯 明確有些氨基酸是人體細胞不能合成的,生活中注意飲食,提倡健康生活的理念。 練習鞏固
新課講 授 食物中的蛋白質要經過消化分解成氨基酸才能被人體吸收,這些氨基酸進入人體細胞后,又是怎樣變成蛋白質的呢? 三、蛋白質結構及其多樣性 1.氨基酸的結合過程——脫水縮合 動畫演示氨基酸脫水縮合形成二肽、三肽的過程,引導學生思考以下問題: 氨基酸形成蛋白質的方式叫什么? (用板畫形式再次講解兩個氨基酸之間的脫水縮合反應) 連接兩個氨基酸分子的化學鍵叫什么?如何書寫? (肽鍵:-NH-CO-或者-CO-NH-) 脫下的水中的氫和氧分別來自哪里? (提示:氫來自氨基和羧基,氧來自羧基) 肽的名稱如何命名? (提示:氨基酸結合之后生成的化合物叫做肽,有幾個氨基酸就叫做幾肽。) 【小試牛刀】寫出一分子甘氨酸和一分子丙氨酸脫水縮合生成二肽的過程(請兩位同學上黑板書寫,其余同學在草稿紙上書寫。查看點評,最終寫出正確的過程。) 氨基酸縮合形成的多肽鏈是如何形成蛋白質的呢? 蛋白質的結構層次 課件展示圖2-12“氨基酸形成血紅蛋白示意圖”,引導學生梳理蛋白質結構層次。 氨基酸分子肽鏈 蛋白質(由一條或多條肽鏈構成,具有復雜的空間結構) 【探究活動】請結合脫水縮合過程,并參考如下多肽鏈的模式圖分析: 氨基酸、肽鏈、脫去的水分子、肽鍵的數量關系是什么? ①若n個氨基酸形成一條肽鏈時,脫去幾個水分子?形成幾個肽鍵? 通過表格進行推導: 氨基酸數(個)脫去水分子數肽鍵數(個)211322433nn-1n-1
②若n個氨基酸形成兩條肽鏈時,脫去幾個水分子?形成幾個肽鍵?(通過在黑板上畫圖,引導學生推導。) 結論:氨基酸數-肽鏈數=脫去的水分子數=肽鍵數 (2)肽鏈中還有沒有游離的氨基和羧基?如果有,它們位于哪里? (提示:有,位于肽鏈的兩端,R基中也可能有) 問題探索: ①100個氨基酸形成的1條肽鏈,至少含有多少個氨基,至少含有多少個羧基呢? (提示:至少有1個氨基或羧基) ②100個氨基酸形成的2條肽鏈,至少含有多少個氨基,至少含有多少個羧基呢? (提示:至少有2個氨基或羧基) 結論:n個氨基酸形成m條肽鏈,至少含有m個氨基和m個羧基。 (3)假設氨基酸的平均相對分子質量為a,由n個氨基酸形成1條肽鏈,則該多肽的相對分子質量是多少?若形成m條肽鏈呢? 提示 na-18(n-1);na-18(n-m) 結論:蛋白質分子質量=氨基酸個數X氨基酸平均相對分子質量-18X脫水數 組成人體的氨基酸只有21種,但人體內卻有數萬種蛋白質,這些氨基酸是如何構成種類如此之多的蛋白質呢? 3.蛋白質具有多樣性的原因 問題探討:如果用21個不同的字母代表21種氨基酸,若寫出由10個氨基酸組成的長鏈,可以寫出多少條互不相同的長鏈?試著說出蛋白質種類多種多樣的原因(提示:一個蛋白質分子往往含有成百上千個氨基酸)。 提示:21種氨基酸能夠組成2110條互不相同的長鏈。 蛋白質結構具有多樣性的原因: (1)氨基酸的種類不同。 (2)氨基酸的數目不同。 (3)氨基酸的排列順序不同。 (4)肽鏈的盤曲折疊方式及其形成的空間結構不同。 4.蛋白質結構與功能的關系 課件展示正常紅細胞和鐮狀紅細胞,解說鐮狀紅細胞形成的原因:正常血紅蛋白某一處的谷氨酸被纈氨酸取代就變成異常血紅蛋白,由它組成的紅細胞會扭曲成鐮刀狀,運輸氧的能力大大降低。 通過這個實例,我們要知道每一種蛋白質分子都有與它所承擔功能相適應的獨特結構,如果氨基酸序列改變或蛋白質的空間結構改變,其功能就會受到影響。 每種蛋白質都具有其獨特的空間結構,蛋白質結構具有多樣性,因而蛋白質種類具有多樣性。蛋白質種類眾多,因而承擔的功能多種多樣。 【任務三】閱讀P32“與社會的聯系”,回答下列問題: (1)什么是蛋白質變性?能否恢復? 哪些因素會導致蛋白質變性? 煮熟的雞蛋易消化,原因是什么? 補充:辨析蛋白質鹽析、變性和水解 ①鹽析:是由溶解度的變化引起的,蛋白質的空間結構沒有發生變化。 (物理變化,可復原) ②變性:是由于高溫、過酸、過堿、重金屬鹽等因素導致的蛋白質的空間結構發生了不可逆的變化,蛋白質喪失了生物活性。 ③水解:在蛋白酶作用下,肽鍵斷裂,蛋白質分解為短肽和氨基酸。 (水解和脫水縮合的過程是相反的) 【當堂檢測】 課后習題一1,拓展題1.2 觀看動畫,結合教材,思考作答 練習書寫 補充內容, 勤記筆記 勾畫標注,理解二肽、多肽的概念 嘗試書寫,體驗脫水縮合的過程 觀察圖片,梳理蛋白質結構層次 小組合作探究 思考討論 尋找規律 補充內容, 勤記筆記 思考討論, 回答問題 結合教材, 歸納總結 觀察圖片, 認真聽講 認同蛋白質結構決定其功能。 理清內在聯系,認同蛋白質結構多樣性決定功能多樣性。 閱讀教材, 回答問題 補充筆記, 學會辨別 思考作答 過渡,引出蛋白質的結構教學。 動畫形象直觀,動畫展示和板畫講解相結合,加深理解。 問題引導,學生最終形成脫水縮合、肽鍵、二肽、多肽等概念。 及時反饋學生對脫水縮合反應的掌握情況。 培養學生獲取信息、歸納概括的能力 問題導學,分析歸納, 逐步突破難點,培養學生推理、歸納能力。 精心設問,從簡單到復雜,符合學生的認知特點,培養學生分析問題、解決問題的能力。 利用數學排列組合思想,感悟蛋白質多樣性的原因 形成結構與功能相適應的生命觀念。 歸納比較,培養學生的科學思維。 練習鞏固
課堂小 結 帶領學生完善概念圖 理順思路,明確重點。
布置作 業 完成練習冊相關習題 促進學生進一步掌握知識,并學會靈活運用,鞏固提升。
七、板書設計
一、蛋白質的功能
1.結構蛋白:構成細胞和生物體結構的重要物質
2.功能蛋白:催化功能、運輸功能、信息傳遞、調節作用、免疫功能
二、蛋白質的基本組成單位——氨基酸
1.結構通式:
2.組成元素:C、H、O、N,有的含有S等。
三、蛋白質的結構及其多樣性
1.脫水縮合::
水中的氫來源于氨基和羧基,氧來源于羧基
2.蛋白質的結構層次:氨基酸分子(成百上千)肽鏈(多肽)蛋白質(由一條或多條肽鏈構成,具有復雜的空間結構)
3.蛋白質結構多樣性的原因:①氨基酸的種類、數目、排列順序不同
②肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構不同。
教學反思
本節課的教學設計注重學生自主學習和小組合作探究,充分體現了以學生為主體,教師引導教學的教育理念。教師精心設計問題,由易到難,層層遞進,逐步引導學生突破重難點。通過任務驅動,讓學生積極參與課堂教學,主動尋找答案。同時教學中利用多媒體,播放視頻,吸引學生,激發興趣;展示圖片、動畫進行直觀教學,提升學生認知。
本節課的教學設計有效落實學科核心素養。關注社會熱點,“大頭娃娃”事例讓學生感受到蛋白質的重要性,認同蛋白質與人體健康密切相關。通過組織探究活動“氨基酸的結構特點”、“蛋白質相關計算規律”,歸納概括蛋白質結構層次等培養了學生的科學思維和科學探究能力;通過歸納總結蛋白質的功能,讓學生認識到生命物質的獨特性,初步形成生命的物質觀;通過講解鐮狀紅細胞的成因,讓學生形成結構與功能相適應的生命觀念。

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