2.4 《蛋白质是生命活动的主要承担者》（导学案）2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学导学案围绕蛋白质的结构与功能展开，引导学生掌握蛋白质的元素组成、氨基酸结构特点、脱水缩合过程、结构层次及功能多样性，通过知识梳理与课堂探究搭建学习支架，衔接氨基酸到蛋白质的形成逻辑，帮助学生构建完整知识体系。 资料以探究实践为核心，设计氨基酸结构分析、蛋白质计算等探究活动培养科学思维，结合镰刀型细胞贫血症等案例渗透结构与功能观的生命观念，分层作业与课堂检测助力巩固知识，促进学生自主学习，有效落实核心素养培养。

形成天才的决定性因素是勤奋。 课 题 课 型 新授课 课 时 主备教师 学习目标 1. 能说出蛋白质的元素组成、基本单位及其结构特点。 2. 能概述蛋白质的结构层次，理解氨基酸形成蛋白质的过程。 3. 能举例说明蛋白质结构多样性的原因及其功能多样性。 4. 认同蛋白质是生命活动的主要承担者，形成结构与功能相适应的生命观念。 教学重点 1. 氨基酸的结构特点及其形成蛋白质的过程。 2. 蛋白质结构多样性的原因。 3. 蛋白质的主要功能举例。 教学难点 1. 理解氨基酸的结构通式及脱水缩合过程。 2. 分析蛋白质结构多样性的原因。 3. 理解蛋白质结构与功能的适应性关系。 知识梳理 一、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1. 元素组成：主要由______、、、______等元素组成，有些还含有______等元素。 2. 基本单位：______是组成蛋白质的基本单位。 3. 氨基酸的结构特点： (1) 每个氨基酸分子至少都含有一个______（—NH₂）和一个______（—COOH）。 (2) 并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个______原子上。 (3) 这个碳原子还连接一个______和一个侧链基团______。 4. 氨基酸的结构通式：________________________ 5. 氨基酸的种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有______种，根据能否在体内合成可分为______氨基酸和______氨基酸。 二、蛋白质的结构及其多样性 1. 蛋白质的形成过程： 氨基酸 → ______ → ______ → ______ → 具有特定空间结构的蛋白质 2. 脱水缩合： (1) 概念：一个氨基酸分子的______和另一个氨基酸分子的______相连接，同时脱去______分子水的结合方式。 (2) 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键，结构式为______。 (3) 二肽：由______个氨基酸分子缩合而成的化合物。 (4) 多肽：由______个氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈______状结构。 3. 蛋白质结构多样性的原因： (1) 氨基酸的______不同 (2) 氨基酸的______成百上千 (3) 氨基酸的______千变万化 (4) 肽链的______及其形成的______千差万别 三、蛋白质的功能多样性 1. 结构蛋白：如______（羽毛、肌肉、头发等）、______等。 2. 催化功能：绝大多数______都是蛋白质。 3. 运输功能：如______能运输氧气。 4. 信息传递功能：如______（胰岛素）、______等。 5. 免疫功能：如______。 6. 调节功能：如______等。 课堂探究 探究一：氨基酸的结构特点 材料：甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸的结构式 （甘氨酸：H₂N-CH₂-COOH；丙氨酸：H₂N-CH(CH₃)-COOH；谷氨酸：H₂N-CH(CH₂CH₂COOH)-COOH） 1. 观察这三种氨基酸的结构式，找出它们的共同结构特点。 2. 写出氨基酸的结构通式，并指出哪个是R基。 3. 为什么说"至少"含有一个氨基和一个羧基？ 探究二：蛋白质的结构与功能关系 材料一：血红蛋白分子由4条肽链组成，其中一条肽链发生一个氨基酸的替换（谷氨酸→缬氨酸），就会导致镰刀型细胞贫血症，患者红细胞呈镰刀状，容易破裂。 材料二：酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。 1. 材料一说明了蛋白质的什么特性？体现了结构与功能的什么关系？ 2. 材料二体现了蛋白质的什么特性？为什么酶具有专一性？ 3. 从这两个材料中，你能得出什么结论？ 探究三：蛋白质的计算问题 材料：某蛋白质由两条肽链组成，共含有100个氨基酸，其中天冬氨酸（R基为—CH₂COOH）有10个。 1. 该蛋白质至少含有多少个游离的羧基？ 2. 该蛋白质合成过程中脱去了多少个水分子？ 3. 若每个氨基酸的平均分子量为128，求该蛋白质的分子量。 课堂检测 选择题（每题只有一个正确答案） 1. 下列关于氨基酸的叙述，错误的是（ ） A. 组成蛋白质的氨基酸约有21种 B. 每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基 C. 氨基酸的种类由R基决定 D. 人体内的氨基酸都能在体内合成 2. 两个氨基酸分子缩合形成二肽时，脱去的水分子中的氢来自（ ） A. 羧基 B. 氨基 C. 羧基和氨基 D. 连接在碳原子上的氢 3. 下列哪项不是蛋白质的功能（ ） A. 催化作用 B. 遗传作用 C. 运输作用 D. 免疫作用 4. 血红蛋白分子中含574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键数目分别是（ ） A. 574和573 B. 570和570 C. 573和573 D. 570和573 5. 蛋白质结构多样性的原因不包括（ ） A. 氨基酸的种类不同 B. 氨基酸的数目不同 C. 氨基酸的排列顺序不同 D. 氨基酸的合成场所不同 材料分析题 6. (1) 胰岛素分子中至少含有多少个游离的氨基和羧基？ (2) 为什么替换某个氨基酸就可能使其失去生物活性？ (3) 这体现了蛋白质结构与功能的什么关系？ 7. (1) 胰岛素分子中至少含有多少个游离的氨基和羧基？ (2) 为什么替换某个氨基酸就可能使其失去生物活性？ (3) 这体现了蛋白质结构与功能的什么关系？ 课堂小结 本节课主要内容框架： 一、蛋白质的基本组成 1. 基本单位：氨基酸 2. 结构特点：至少含一个氨基和一个羧基，连接在同一个碳原子上 3. 形成过程：脱水缩合形成肽键 二、蛋白质的结构层次 1. 氨基酸 → 二肽 → 多肽 → 蛋白质 2. 结构多样性：氨基酸种类、数目、排列顺序、空间结构 三、蛋白质的功能多样性 1. 结构蛋白、催化蛋白、运输蛋白、调节蛋白、免疫蛋白 2. 体现了"结构与功能相适应"的生命观念 课后作业 1. 基础作业：完成课本相关练习题，整理本节课笔记。 2. 计算作业：完成教材中的蛋白质相关计算题。 3. 拓展作业：查阅资料，了解蛋白质工程的基本原理和应用。 4. 预习作业：预习下一节《核酸是遗传信息的携带者》，了解核酸的结构和功能。 答案 知识梳理答案 一、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1. 元素组成：主要由C、H、O、N等元素组成，有些还含有S等元素。 2. 基本单位：氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 3. 氨基酸的结构特点： (1) 每个氨基酸分子至少都含有一个氨基（—NH₂）和一个羧基（—COOH）。 (2) 并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 (3) 这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团R基。 4. 氨基酸的结构通式：H₂N-CH(R)-COOH 5. 氨基酸的种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有21种，根据能否在体内合成可分为必需氨基酸和非必需氨基酸。 二、蛋白质的结构及其多样性 1. 蛋白质的形成过程： 氨基酸 → 二肽 → 多肽 → 具有特定空间结构的蛋白质 2. 脱水缩合： (1) 概念：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的结合方式。 (2) 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键，结构式为—CO—NH—。 (3) 二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物。 (4) 多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈链状结构。 3. 蛋白质结构多样性的原因： (1) 氨基酸的种类不同 (2) 氨基酸的数目成百上千 (3) 氨基酸的排列顺序千变万化 (4) 肽链的盘曲、折叠及其形成的空间结构千差万别 三、蛋白质的功能多样性 1. 结构蛋白：如角蛋白（羽毛、肌肉、头发等）、胶原蛋白等。 2. 催化功能：绝大多数酶都是蛋白质。 3. 运输功能：如血红蛋白能运输氧气。 4. 信息传递功能：如激素（胰岛素）、受体等。 5. 免疫功能：如抗体。 6. 调节功能：如载体蛋白等。 课堂探究答案 探究一：氨基酸的结构特点 1. 共同结构特点：都含有一个氨基（—NH₂）、一个羧基（—COOH），并且氨基和羧基连接在同一个碳原子上，还连接一个氢原子和一个R基。 2. 结构通式：H₂N-CH(R)-COOH，其中R基是侧链基团。 3. 因为有些氨基酸的R基中可能还含有氨基或羧基，所以说是"至少"含有一个氨基和一个羧基。 探究二：蛋白质的结构与功能关系 1. 材料一体现了蛋白质结构的特异性，说明蛋白质的结构决定其功能，结构的微小变化可能导致功能的重大改变。 2. 材料二体现了蛋白质功能的专一性，酶具有专一性是因为其特定的空间结构与底物的结构相匹配。 3. 结论：蛋白质的结构决定其功能，结构的多样性决定了功能的多样性。 探究三：蛋白质的计算问题 1. 至少含有的游离羧基数 = 肽链数 + R基中的羧基数 = 2 + 10 = 12个 2. 脱去的水分子数 = 氨基酸数 - 肽链数 = 100 - 2 = 98个 3. 蛋白质分子量 = 100 × 128 - 98 × 18 = 12800 - 1764 = 11036 课堂检测答案 1. D（人体内的氨基酸并非都能在体内合成，必需氨基酸必须从食物中获取） 2. C（脱去的水分子中的氢来自羧基和氨基） 3. B（遗传作用是核酸的功能） 4. B（脱水数 = 574 - 4 = 570，肽键数 = 574 - 4 = 570） 5. D（氨基酸的合成场所不同不是蛋白质结构多样性的原因） 6. 材料分析题答案： (1) 胰岛素分子中至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基（因为有两条肽链）。 (2) 因为氨基酸的替换可能改变蛋白质的空间结构，从而影响其功能。 (3) 这体现了蛋白质的结构决定其功能，结构的特异性决定了功能的特异性。 学科网（北京）股份有限公司 $