1.3细胞中的蛋白质和核酸（第一课时）教学设计2026-2027学年高一上学期生物苏教版必修一

该高中生物学教学设计聚焦“细胞中的蛋白质”核心知识，涵盖氨基酸结构通式、脱水缩合反应、蛋白质结构与功能多样性及双缩脲试剂鉴定实验。通过肉类等生活食材情境与人工合成牛胰岛素史实导入，承接前节糖类脂质内容，为后续核酸学习搭建知识支架。 此资料以结构与功能观为主线，通过氨基酸通式模型、脱水缩合公式推导培养科学思维，结合分组实验落实探究实践，融入膳食健康与科研史实渗透态度责任。多样教学方法助学生构建知识链条，提升实验能力，为教师提供完整资源与分层任务设计，高效落实教学目标。

教学设计 课程名称 细胞中的蛋白质和核酸（第一课时） 选用教材 高中生物苏教版必修一 教学章节 第一章第三节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节第一课时承接前一节糖类、脂质等细胞有机物内容，以肉类、蛋奶、豆类富含蛋白质的生活情境导入，借助人胰岛素分子示意图、中国人工合成牛胰岛素史实引出蛋白质由氨基酸构成的核心主线；先讲解氨基酸的通用结构通式，梳理氨基酸共有氨基、羧基、中心碳原子、侧链 R 基的统一结构特征，区分必需氨基酸与非必需氨基酸；再演示氨基酸脱水缩合形成二肽、多肽的化学过程，给出脱水缩合反应方程式推导肽键、脱去水分子数量的计算逻辑；依托兔血红蛋白分层组装示意图，梳理氨基酸→多肽链→盘曲折叠形成空间结构完整层次，解释蛋白质结构多样性的四点成因；搭配表格分类罗列催化、运输、运动、防御、调控五大类蛋白质生理功能；最后设置边做边学实验，讲解双缩脲试剂鉴定蛋白质的试剂配比、操作步骤、紫色显色原理，设置两组讨论思考题串联知识点，落实结构决定功能的生命观念，为第二课时核酸内容做好铺垫。 二、学情分析 1. 知识基础 学生初中阶段简单了解蛋白质是人体生长发育必需营养物质，知道肉蛋奶富含蛋白质；化学学科学习过氨基、羧基、共价键基础概念，能识别简单有机结构式；但完全不了解氨基酸统一结构通式，无法理解脱水缩合化学反应过程，不会计算肽键、水分子数量；不清楚蛋白质四级空间结构，无法区分必需与非必需氨基酸；从未接触双缩脲试剂鉴定蛋白质的实验原理，不能对比斐林试剂与双缩脲试剂操作差异。 2. 能力基础 高一学生具备基础有机结构式识图、小组分工完成分组实验、填写表格归纳信息的能力；但自主推导脱水缩合相关计算公式、梳理蛋白质结构层次的逻辑思维薄弱；实验操作容易混淆两种试剂添加顺序，无法自主设置对照实验排除干扰；难以将氨基酸微观结构、多肽链空间折叠与宏观生理功能建立完整推理链条，需要教师分步拆解推导、设置阶梯问题引导梳理。 3. 认知基础 学生存在多处典型认知误区：第一，认为蛋白质只存在于动物细胞，植物细胞不含蛋白质；第二，误以为氨基酸数量相同的多肽，结构与功能一定完全一致；第三，混淆斐林试剂、双缩脲试剂的配制、使用顺序、反应条件；第四，认为摄入的蛋白质可以直接被细胞吸收利用，不清楚必须水解为氨基酸才能吸收；第五，无法理解 R 基决定氨基酸种类，误以为氨基、羧基的差异区分氨基酸。 三、教学目标 1. 生命观念（结构与功能观） 氨基酸固定的基础结构搭配多样 R 基，形成 20 种基础氨基酸；氨基酸的种类、数目、排列顺序，多肽链盘曲折叠方式共同决定蛋白质复杂空间结构；多样的空间结构对应催化、运输、免疫等完全不同的生理功能，清晰体现分子结构直接决定细胞生命功能；蛋白质作为细胞含量最多的有机物，支撑细胞全部生命活动，体现物质组成与生命稳态的内在关联。 2. 科学思维 依托人胰岛素、氨基酸通式、脱水缩合、血红蛋白组装全套示意图，归纳氨基酸统一结构特征，自主推导脱水缩合过程中肽键、脱去水分子数量的计算公式；分层梳理蛋白质结构多样性四点原因，结合功能表格推理结构多样性决定功能多样性；对比双缩脲试剂、斐林试剂鉴定有机物的原理与操作差异，建立 “单体结构→聚合反应→大分子空间结构→生理功能→实验鉴定” 完整推理链条。 3. 科学探究 能够规范完成双缩脲试剂鉴定生物组织蛋白质分组实验，严格把控先加氢氧化钠、后滴加硫酸铜的试剂添加顺序，如实观察紫色显色变化并记录实验现象；自主设置空白对照、不同生物材料对照，分析实验显色差异；能根据实验讨论问题对比还原糖、蛋白质两类有机物鉴定实验的本质区别；严格遵守化学试剂、试管加热全套实验室安全操作规范。 4. 社会责任 结合必需、非必需氨基酸知识，理解均衡搭配动植物蛋白食材的膳食原理，主动向家人科普合理搭配蛋奶、豆制品补充必需氨基酸的健康常识；客观认识蛋白质对人体生长、免疫、代谢的核心作用，拒绝极端素食、高蛋白进补的饮食误区；严谨规范操作生物鉴定实验，养成求真务实、安全规范的实验探究品格。 四、教学重难点 重点 1. 氨基酸的统一结构通式，必需氨基酸与非必需氨基酸区分； 2. 氨基酸脱水缩合反应过程，肽键、水分子数量相关计算； 3. 蛋白质结构多样性的成因，五大类蛋白质生理功能； 4. 双缩脲试剂鉴定蛋白质的实验原理、完整操作步骤。 难点 1. 脱水缩合化学反应的逻辑理解，相关数量计算公式推导； 2. 多肽链盘曲折叠形成空间结构，结构多样性与功能多样性的内在联系； 3. 区分斐林试剂、双缩脲试剂在试剂配比、添加顺序、反应条件上的核心差异。 五、教学方法  生活情境导入法：利用肉类、鸡蛋、牛奶、豆制品日常食材创设生活化导入；  结构式模型讲授法：借助氨基酸、脱水缩合、血红蛋白全套分子示意图拆解微观结构；  公式推导教学法：分步推导脱水缩合肽键、水分子数量计算关系式；  分类表格对比法：对比必需 / 非必需氨基酸、斐林 / 双缩脲试剂、各类蛋白质生理功能；  分组实验探究法：开展双缩脲试剂鉴定蛋白质分组实操实验；  史料任务驱动法：利用人工合成牛胰岛素史实设置课堂讨论任务；  阶梯问题链驱动法：由单体→多肽→蛋白质→实验鉴定层层设置递进问题引导思考。 六、教学资源 教材配套图文素材：人胰岛素分子组成示意图、氨基酸分子结构通式图、丙氨酸结构式图、两个氨基酸脱水缩合示意图、兔细胞血红蛋白组装示意图、蛋白质生理功能表格、双缩脲鉴定蛋白质实验示意图；配套文本：积极思维两道思考题、必需与非必需氨基酸知识链接文本、边做边学完整实验方案、两道实验讨论思考题。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一 生活情境 + 史料导入，梳理课时主线（5 分钟）  生活化导入：大家日常吃的猪肉、鸡蛋、牛奶、豆腐都富含蛋白质，蛋白质是细胞内含量最高的有机化合物，参与催化、免疫、运输几乎全部细胞生命活动。早在 1965 年，我国科学家首次人工合成具有生物活性的结晶牛胰岛素，这项世界级成果证明蛋白质由小分子氨基酸构成，今天我们就从氨基酸单体入手，学习蛋白质的合成、结构、多样功能，最后通过实验学会用双缩脲试剂检测蛋白质。  出示人胰岛素分子组成示意图 完整出示教材积极思维两道思考题目： （1）概括 与大多数蛋白质分子相比，人胰岛素是一种相对分子质量较小的蛋白质分子。数一数，人胰岛素分子由多少个氨基酸分子组成？ （2）推测 蛋白质分子的基本组成单位是什么？  在黑板清晰板书本课时四大学习板块：氨基酸的结构与分类、氨基酸脱水缩合形成多肽、蛋白质空间结构与功能多样性、双缩脲试剂鉴定蛋白质分组实验。  结合一日三餐摄入蛋白类食材的生活经历，带着 “构成蛋白质的小分子长什么样、氨基酸怎么连成大分子、蛋白质为什么功能多样、如何用试剂检测蛋白质” 四类疑问进入新课学习。  四人小组观察胰岛素示意图，简单交流两道积极思维题的初步猜想，记录课时四大学习板块框架，预留时间用于课堂分享交流。 环节二 模块 1 氨基酸的结构、必需与非必需氨基酸（10 分钟）  完整讲解氨基酸基础定义：构成蛋白质的基础单体是氨基酸，人体摄入大分子蛋白质后，必须经消化水解为游离氨基酸才能被细胞吸收；生物体内参与构成蛋白质的氨基酸共 20 种。出示氨基酸分子结构通式图 分层拆解统一结构特征：每一个氨基酸分子都同时含有一个氨基、一个羧基，氨基与羧基连接在同一个中心碳原子上；中心碳原子额外连接一个氢原子、一条侧链 R 基团；不同氨基酸唯一区别就是 R 基团的结构。  出示丙氨酸结构式图 举例说明丙氨酸的 R 基团为甲基，顺势抛出拓展思考：半胱氨酸 R 基团为 - CH₂SH，参照丙氨酸结构式书写半胱氨酸结构，引导学生自主套用通式书写。  讲解知识链接文本，划分两类氨基酸：人体自身无法合成、必须依靠食物摄入的 8 种必需氨基酸；人体细胞可自主合成、无需额外大量食补的非必需氨基酸；补充半必需氨基酸概念，引导学生理解均衡搭配动植物蛋白的膳食逻辑。  递进分层提问：为什么只靠单一素食容易缺乏必需氨基酸？R 基团的结构差异会给氨基酸带来哪些理化性质区别？  依次观看氨基酸通式、丙氨酸结构式，完整记录氨基酸四点统一结构特征，小组内相互套用通式书写半胱氨酸结构式，分组回答递进分层提问。  同桌配合区分必需、非必需氨基酸，列举富含八种必需氨基酸的肉类、蛋奶、大豆食材，标记笔记核心：R 基团决定氨基酸种类。  结合日常饮食，理解单一食材蛋白摄入的局限性，建立均衡膳食补充氨基酸的认知。 环节三 模块 2 氨基酸脱水缩合反应、数量公式推导（12 分钟）  出示两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽的示意图 分步讲解脱水缩合完整化学过程：一个氨基酸的羧基，与另一个氨基酸的氨基相互作用，脱去一分子水分子，剩余部分以共价键相连形成肽键；两个氨基酸缩合产物称为二肽，三个及以上氨基酸连续缩合形成多肽，多肽链呈线性链状结构。  完整推导脱水缩合核心计算公式，仅在此处完整书写推导： 设参与缩合的氨基酸总数量为 n，形成的肽链条数为 m， 脱去水分子总数 = 形成肽键总数 = n - m （n≥3 时产物为多肽；m=1 时为一条多肽链，脱去水分子数量为 n-1） 以胰岛素两条肽链共 51 个氨基酸举例代入计算，直观展示公式用法。  分层递进提问：若 100 个氨基酸合成三条独立多肽链，会形成多少个肽键、脱去多少分子水？一条多肽链两端分别是什么基团？  观看脱水缩合反应示意图，完整记录肽键、二肽、多肽定义，小组内代入不同氨基酸、肽链数量数值，练习套用推导公式计算水分子与肽键数目。  同桌相互复述脱水缩合完整过程，明确羧基脱羟基、氨基脱氢结合为水分子的反应细节，标记公式核心逻辑：每形成一个肽键脱去一分子水。  以人胰岛素 51 个氨基酸两条肽链为例自主计算，验证公式计算结果，加深公式记忆。 环节四 模块 3 蛋白质空间结构、结构与功能多样性（10 分钟）  出示兔红细胞内氨基酸形成血红蛋白分子的全过程示意图 分层梳理蛋白质完整结构层次：氨基酸单体→脱水缩合形成多肽链→多肽链自主盘曲、折叠形成特有空间结构→多条肽链相互结合，构成完整具备生理活性的蛋白质大分子；以兔血红蛋白四条肽链结合血红素为例，说明只有完整空间结构才能执行运输氧气功能。  总结蛋白质结构多样性四点成因：构成蛋白质的氨基酸种类不同；氨基酸数目差距巨大；氨基酸在多肽链上的排列顺序千变万化；多肽链盘曲、折叠、相互结合的空间方式存在巨大差异。  出示人体内蛋白质部分生理功能表格 分五大类细致讲解蛋白质功能：催化功能绝大多数酶；运输功能血红蛋白、脂蛋白；运动功能肌肉收缩相关蛋白；防御功能抗体、凝血因子；调控功能生长类蛋白质激素。顺势总结核心逻辑：结构多样性直接决定功能多样性，细胞全部生命活动均依赖蛋白质完成。  思辨提问：两种蛋白质氨基酸数量完全相同，功能一定相同吗？结合结构多样性四点原因说明理由。  观看血红蛋白分层组装示意图，完整梳理蛋白质四级结构层次，小组内结合表格逐条对应每类生理功能的蛋白实例，分组回答思辨提问。  同桌绘制简易流程图，梳理氨基酸到完整活性蛋白质的全部组装过程，标记笔记核心：空间结构破坏会直接丧失蛋白生理功能。  结合生活实例对应各类蛋白功能，比如消化酶催化食物分解、抗体抵御病毒入侵，将微观分子结构与宏观生命活动建立关联。 环节五 模块 4 蛋白质鉴定实验讲解，布置分组实操任务（8 分钟）  出示边做边学检测生物组织中的蛋白质完整实验文本，出示检测蛋白质的实验示意图 分层拆解完整实验流程： 实验原理：碱性环境下，肽键可与铜离子结合形成紫色络合物，即双缩脲显色反应； 试剂配制：0.1g/mL 氢氧化钠溶液、0.01g/mL 硫酸铜溶液，二者合称双缩脲试剂； 操作关键顺序：先向样品溶液加入 2mL 氢氧化钠创造碱性环境，摇匀后再滴加 3 至 4 滴硫酸铜溶液，震荡观察紫色； 实验材料：牛奶、蛋清、豆浆等富含蛋白的生物研磨液，设置清水空白对照。  出示两道课堂讨论题，完整朗读： （1）检测蛋白质依据的主要原理是什么？ （2）这个实验与 “检测生物组织中的糖类” 的实验原理有什么不同？  重点强调实验安全与操作注意事项：试剂添加顺序不可颠倒，硫酸铜不可过量，否则蓝色遮盖紫色现象；试管震荡轻柔，避免液体溅出腐蚀皮肤；实验废液统一回收处理。  课堂分层小结梳理：第一层，氨基酸统一结构通式，R 基团区分氨基酸种类，分必需、非必需氨基酸；第二层，氨基酸脱水缩合形成多肽，掌握水分子、肽键数量计算公式；第三层，多肽折叠形成多样空间结构，对应催化、运输、免疫等多样生理功能；第四层，双缩脲试剂先碱后铜的操作顺序，碱性条件肽键显色紫色；下节课完成分组蛋白质鉴定实验，随后学习核酸相关内容。  完整阅读全套实验方案、实验示意图，小组内梳理实验对照设置、试剂添加核心顺序，牢记双缩脲试剂与斐林试剂操作上的直观区别。  同桌相互复述两道讨论题的答题思路，区分还原糖水浴加热、蛋白质常温显色的反应条件差异，记录实验室安全操作规范。  跟随教师梳理四层课堂综合小结，同桌互相抽查氨基酸结构、脱水缩合计算公式、蛋白质五大生理功能核心考点，记录下节课分组实验分工任务。 环节六 课堂收尾、分层课后巩固任务（5 分钟）  整体复盘本节课全部核心内容，重点重申氨基酸结构、脱水缩合计算公式、蛋白质结构与功能多样性、双缩脲鉴定实验四大核心板块，再次引导学生结合必需氨基酸知识树立均衡膳食观念。  分层布置课后任务：基础任务绘制氨基酸结构通式，默写脱水缩合数量计算公式，列举五类蛋白质生理功能；提升任务对比斐林试剂、双缩脲试剂的试剂配比、添加顺序、反应条件、显色产物；探究任务预习下课时核酸文本内容，简单区分 DNA 与 RNA 基础概念。  同桌互相抽查课堂核心知识点，轮流复述氨基酸四点统一结构、脱水缩合反应过程、蛋白质结构多样性四点成因。  完整记录三层分层课后巩固任务，小组线上提前分配下节课分组实验试剂、器材分工，整理本节课全套课堂笔记。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托 1965 年我国科学家人工合成结晶牛胰岛素重大科研史实，激发学生民族自豪感与科学钻研精神；结合必需氨基酸膳食知识，引导学生树立均衡、科学的饮食健康观念；通过完整蛋白质鉴定分组实验，培养严谨规范、求真务实的生物实验探究品格；依托氨基酸统一结构、蛋白质多样功能的内在规律，深化结构决定功能的唯物生物学观念，引导学生主动将蛋白营养知识向家人科普，树立健康生活的社会责任。 十、教学反思与修改措施 1 教学反思 本节课依托全套氨基酸、多肽、血红蛋白分子示意图、完整鉴定实验方案开展授课，大部分学生能记住氨基酸结构通式、蛋白质五大生理功能，但存在明显短板：学生难以自主代入数值运用脱水缩合数量计算公式，容易混淆肽链条数对计算结果的影响；极易颠倒双缩脲试剂两种溶液添加顺序，无法清晰区分斐林与双缩脲试剂全部差异；对于多肽链折叠形成空间结构、结构决定功能的逻辑理解偏抽象，小组讨论思辨深度不足；课堂公式推导耗时偏长，留给实验操作要点梳理的时间被压缩。 2 修改措施 课前发放氨基酸结构、脱水缩合公式填空预习单，提前铺垫基础计算逻辑；课堂压缩教师单向讲授时长，增加 7 分钟小组膳食蛋白搭配、公式计算题讨论环节；配套斐林 / 双缩脲试剂对比专项填空当堂巩固；增设分步脱水缩合动画流程图，直观展示水分子、肽键形成过程；课前推送蛋白质鉴定实验操作短视频，降低学生实验操作理解难度。 学科网（北京）股份有限公司 $