2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 --教学设计2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦“蛋白质是生命活动的主要承担者”，涵盖蛋白质功能、氨基酸结构、脱水缩合过程及结构多样性。通过婴儿牛奶蛋白过敏情境导入，从普通奶粉到深度水解奶粉再到氨基酸奶粉，构建氨基酸、多肽与蛋白质的关系，衔接元素化合物知识，为后续细胞膜、酶等内容奠定基础。 该资料以情境驱动和任务式探究为特色，婴儿过敏案例贯穿教学，任务2引导归纳氨基酸结构，任务3用卡片模拟脱水缩合。结合《氨基酸脱水缩合形成肽链》等视频及球棍模型，培养生命观念（结构与功能相适应）、科学思维（构建数学模型计算肽键数）、态度责任（联系阜阳劣质奶粉事件）。助力学生提升探究能力，为教师提供清晰教学路径。

2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 教案 一、教材分析 本节是高中生物人教版新教材必修一第二章第4节的内容。新教材先介绍蛋白质的功能，再处理蛋白质的结构，从宏观到微观，从形象到抽象，符合学生的认知规律，也易于形成“生物体的结构和功能相适应”的生命观念。这部分内容不仅是第二章的重点内容，也是整本书重点内容之一。它既是本章第1节细胞中的元素和化合物知识的继续和具体化，也是学习其他内容的重要基础。例如讲述细胞膜的结构和功能、酶、基因的表达、动物和人体生命活动的调节等内容时，要用到与蛋白质有关的知识。因此，本节课在教材中起到承上启下的作用，对后面各章节的学习也起到至关重要的作用。 二、教学目标与核心素养目标 教学目标： 1.概述蛋白质的主要功能。 2.说明氨基酸的结构特点及其种类（重点）。 3.描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程（难点）。 4.阐明蛋白质结构及其多样性（难点）。 核心素养目标： 1.生命观念：通过对蛋白质的，建立生命的物质性的观点；从结构和功能角度理解蛋白质的多样性。 2.科学思维：从氨基酸的结构特点理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题。 3.社会责任：从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。 三、教学重难点】 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。 教学难点：1.氨基酸形成蛋白质的过程； 2.蛋白质的结构和功能多样性的原因。 四、教学过程 【新课导入】 情境导入： 六个月大的某婴儿食用普通奶粉，出现过敏反应，脸部、手臂起红疹，医生检测了其过敏原，确诊为牛奶蛋白过敏。 该婴儿对普通奶粉过敏，应改用什么种类的奶粉？ 情境1：医生建议对牛奶蛋白过敏的该婴儿食用深度水解奶粉。 任务1：比较几种奶粉成分，构建氨基酸、多肽（或二肽）及蛋白质之间的关系 多肽（或二肽）是蛋白质水解的中间产物，氨基酸是蛋白质的水解终产物 教师活动：展示“问题探讨”，从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以制作手术缝合线。这种缝合线在手术后一段时间可以被人体组织吸收，从而避免了拆线的痛苦。进而提出疑问：为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？这种缝合线是用什么制作的？这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？ 学生活动：回答问题，可能与蛋白质有关。 教师活动：引导学生思考蛋白质在人体中有什么功能？氨基酸又具有怎样的结构？进而引入这节课要学习主要内容——蛋白质是生命活动的主要承担者。 【新课讲授】 目标1：蛋白质基本组成单位——氨基酸 情境2：该婴儿在服用深度水解奶粉后仍然出现过敏现象，医生推荐食用氨基酸奶粉，氨基酸奶粉则是完全将奶粉中的大的蛋白质分子，分解成氨基酸。食用氨基酸奶粉后该婴儿没有出现过敏反应。 （一）氨基酸的结构 任务2：归纳概括氨基酸的结构通式和特点 活动1：观察4种氨基酸，找出共同点和不同点，尝试书写氨基酸的结构通式 教师活动：蛋白质功能为什么如此强大？与其结构是分不开的。蛋白质是由什么组成的？蛋白质由氨基酸组成，也就是说蛋白质的基本组成单位是氨基酸。展示几种氨基酸的结构式，并让学生思考并讨论“这些氨基酸的结构具有什么共同特点和不同点？‘氨基酸’这一名词与其分子结构有对应关系吗？”，进而尝试推导出氨基酸的结构通式，请学生在黑板上进行展示。 学生活动：观察氨基酸结构式，思考回答问题，尝试写出氨基酸的结构通式，学生代表去黑板完成任务。 活动2：对比生物体内组成蛋白质的21种氨基酸，检验结构通式的正确性。 氨基酸的结构通式 活动3：选出构成蛋白质的氨基酸卡片，剪下备用 （二）氨基酸的元素组成 教师活动：通过结构通式让学生找出氨基酸的组成元素。 学生活动：说出氨基酸的组成元素。C、H、O、N（S） （三）氨基酸的结构特点 教师活动：再次展示氨基酸的结构通式，通过球棍模型讲解氨基酸的结构，即中间一个碳原子，碳周围的四条短线我们称为化学键，上下左右连着四个结构，左边的结构称为氨基，右边的结构称为羧基。展示球棍模型书写氨基和羧基。请学生归纳总结氨基酸的结构特点。 学生活动：概括氨基酸的结构特点。 （1）每种氨基酸至少都含有一个氨基（一NH2）和一个羧基（一COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 （2）这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示。 （3）R基的不同决定了氨基酸分子的不同。 教师活动：设置习题“判断哪些是组成蛋白质的氨基酸”进一步强化学生对氨基酸的结构认知。 （四）氨基酸的种类 教师活动：阅读课本30页第一段内容，找出氨基酸分为哪两类？根据什么进行分类？人体不能合成，必须从食物中获取，是什么氨基酸？一种蛋白质一定含有21种氨基酸吗？ 学生活动：阅读课本并说出氨基酸的分类。 组成蛋白质的氨基酸约有20（21）种 必需氨基酸：共8种（婴儿有9种，加组氨酸）。一（异亮氨酸）家（甲硫氨酸）来（赖氨酸）写（缬氨酸）两（亮氨酸）三（色氨酸）本（苯丙氨酸）书（苏氨酸）。 非必需氨基酸：另外的12种。 目标2：蛋白质的结构及其多样性 情境3：尽管食用氨基酸奶粉没有出现不适，但该婴儿十分抗拒苦涩的氨基酸奶粉，医生再次建议服用深度水解奶粉，逐步建立脱敏。深度水解奶粉含有部分多肽，氨基酸是如何形成多肽的？ 任务3：探讨氨基酸形成多肽的过程 思考：若要将不同氨基酸连成多肽链，需要借助氨基酸的共有部分，还是它们的个性部分？ 需要借助于氨基酸的共有部分，即氨基和羧基。 共同学习：氨基酸脱水缩合形成肽链的具体过程 （一）氨基酸的结合方式 教师活动：生物体中组成蛋白质的氨基酸只有20种，而据估计，生物界的蛋白质种类多达1010～1012种。那么氨基酸是如何组成蛋白质的呢？蛋白质的结构有什么特点，这些特点与蛋白质的功能有什么联系？进而引出接下来所学内容。 教师活动：动画展示氨基酸脱水缩合的过程，强调二肽，多肽，肽键，氨基酸残基，脱水缩合的概念，强调氨基，羧基，肽键的书写。 学生活动：认真观察，仔细思考。 以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽通常呈链状，叫作肽链。 活动4：利用氨基酸卡片模拟脱水缩合过程 观看视频《氨基酸脱水缩合形成肽链》 活动5：探讨氨基酸脱水缩合的过程中的相关规律 （1）肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？ 氢来自氨基和羧基，氧来自羧基 （2）氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是什么？ 氨基酸数－肽链数＝形成的水分子数＝肽键数 （3）肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？ 有。位于肽链的两端，R基中也可能有 （4）假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？ na－18(n－1)；na－18(n－m)。 （二）蛋白质的形成过程及其多样性 情境4：该婴儿食用深度水解奶粉期间，机体将奶粉中的氨基酸、二肽、多肽合成蛋白质，体重稳步增长。 任务4：探讨多肽形成的蛋白质具有多样性的原因 请观看“蛋白质的四级结构”视频，探讨多肽生成蛋白质的过程 教师活动：提出疑问氨基酸是如何形成这么复杂的蛋白质的呢？PPT展示多肽的形成过程，布置探究活动任务：将不同的字母比作不同的氨基酸，PPT展示不同的多肽链及蛋白质的空间结构，让学生相互讨论，是什么原因导致了蛋白质分子结构的多样性。小组合作，利用手中的不同的形状模型探究蛋白质多样性的原因，并上台展示。 学生活动：小组合作探究，学生代表展示，体会蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性。 （1）三个不同种氨基酸可形成多少种三肽？ 排序：=6 （2）体内足量的20种常见氨基酸，能形成多少种三肽？ 203 （3）体内足量的20种常见氨基酸组成含1000个氨基酸的大分子蛋白质，有多少种可能？ 201000 肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化 教师活动：评价并总结结构多样性的原因（氨基酸种类不同；氨基酸数目成百上千；氨基酸排列顺序变化多端；多肽链盘曲折叠方式及其形成的蛋白质空间结构千差万别）。 活动6：归纳总结蛋白质结构多样的原因 综上推测氨基酸形成蛋白质多样性的原因： 氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化 肽链盘曲、折叠形成的空间结构千差万别 （三）蛋白质的功能 活动7：阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能 教师活动：同学们你在生活中接触过哪些蛋白质？想想平时吃的食物中，哪些是富含蛋白质的?细胞中有哪些蛋白质？有什么作用？蛋白质还有哪些功能呢？通过问题引发学生思考，进而引出这部分所学内容——蛋白质的功能。 学生活动：思考并回答问题。 教师活动：布置任务，阅读教材P28—29内容，划出蛋白质的功能及对应的例子。 学生活动：阅读教材，划出蛋白质的功能及对应的例子。 教师活动：展示蛋白质功能相关图片，让学生结合教材中图2-8 蛋白质的功能举例图片，总结归纳蛋白质的功能。 学生活动：结合图片内容，归纳蛋白质的功能。 蛋白质的功能： 1.结构蛋白：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。如羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。 2.催化作用：细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。 3.运输作用：有些蛋白质具有运输载体的功能。如血红蛋白、载体蛋白。 4.调节生命活动：有些蛋白质起信息传递的作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素、生长激素。 5.免疫功能：人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌 和病毒等抗原的侵害。 6.识别作用：细胞膜的外表有一层糖蛋白，与细胞的识别作用有密切关系。糖蛋白的识别作用好比是细胞与细胞之间，或细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言。 回归情境： 根据国家标准，0-6个月的婴儿奶粉中蛋白质含量在12%-18%，过高或过低的蛋白质含量都会对婴儿的成长带来危害。一些不法分子为降低成本，用难以消化的低质原料生产奶粉，如阜阳劣质奶粉事件。 你如何看待“阜阳劣质奶粉”问题？ 课堂小结： 五、板书设计 2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 一、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.结构通式 2.元素组成 3.结构特点 4.种类 二、蛋白质的结构及多样性 1.氨基酸的结合方式：脱水缩合 2.蛋白质的形成过程及其多样性 三、蛋白质的功能 第 4 页 共 11 页 学科网（北京）股份有限公司 $