蛋白质第一课时评课稿

蛋白质结构及其相关计算

同济大学附属七一中学 吕隽卿

一、教材与学情分析

（一）教材分析

蛋白质相关学习内容首次出现是在高中生命科学《生命的物质基础篇》中，在这个阶段，学生会逐渐认识到蛋白质做为生命大分子物质其独特的空间结构及其相关组分的计算。由于对生物大分子抽象的空间结构缺少直观认识，教学上也缺乏相应有效的方法，学生很难将这些抽象的问题形象化和直观化，更加大了对概念的理解。

然而从同学段的其他理科诸如数学、化学科目的教学情况来看，其逻辑思维和分子空间结构等知识点的教学要求和难度远远要高于生命科学。看来真正的问题还是在日常的生命科学教学中，过多的追求知识点的识记，对知识的理解缺少深刻的感悟，缺少有效方法的传授。

（二）学情分析

我校在静安区属于较普通的完中，录取进校的学生分数线处在较低的水平，这也导致了绝大多数学生在理科的学习上很难有更多的发展。但是在高考录取的导向上来看，近几年高三加试理科的学生数量成倍增加，生物班的学生数也增加了一倍有余。从语、数、外三门学科成绩来看，几乎生物班每一位同学都会有或多或少的偏科，特别是数学成绩均不理想，这也成为他们高考路上一个较大的障碍。另有个别同学总分过低，经常处于班级和年级下游水平。从生命科学本学科角度来看，班级的人数虽然不多，但是却已经很明显的出现了三个不同的层次，即提高层、发展层和基础层。

由于生物学知识点的记忆量普遍认同有点大，在学习方法上，大部分学生关注于知识的强化记忆，缺乏理解深度，需要教师进行学法上的指导。教师在准备有效的学习助手的同时，还需要为不同能力的学生准备更加细致的教学目标和相应练习。

在蛋白质等知识的教学过程中笔者曾经也尝试过使用纯理性的公式计算为学生整理出相应的学习方法，但是学生往往不会用，或者还在纠结该怎样用，无法将分子的空间结构与理性的公式计算联系起来。遇上实际题目，学生比较难以进入状态，他们更倾向于老师能给一点用起来轻松简单的能一目了然的记忆方式。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）能简单区分氨基酸的不同类型，并写出氨基酸的结构通式和肽键的形成过程

1

（2）能简单概括氨基酸脱水缩合形成多肽过程中相关基团的数量变化

（3）能简述氨基酸脱水缩合前后肽键的变化规律

2、过程与方法

（1）通过观察氨基酸脱水过程中相关基团的变化情况，总结出肽键形成的基本规律

（2）通过肽键的得失情况能够简单概括蛋白质形成过程中相关基团的数量变化

3、情感态度与价值观

通过生物大分子形成过程中较为抽象的化学基团的数量变化，初步学会用理性的思维学习生命科学

三、教学重点和难点

1、教学重点

（1）氨基酸的结构通式

（2）肽键的形成过程

（3）与形成肽键相关基团的数量变化

2、教学难点

（1）肽键的形成过程

（2）与形成肽键相关基团的数量变化

四、教学过程

1、

关于结构通式的认识

首先要求学生能通过对R基的分析，判定待定的化合物是否为氨基酸以及对氨基酸种类的判定。

例题1：以下五种化合物中哪些不是氨基酸：

通过对R基的分析，可以知道甲、乙、丁是氨基酸，丙和戊不是。此时就可以提醒学生找出甲、乙、丁三个氨基酸不同的R基构成，得到了类似于“不同的R基决定了氨基酸的不同”这样的结论。

如果再进一步，如果是给你R基，你能写出氨基酸的分子式吗？

例题2：谷氨酸的R基为C3H5O2，则一分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次_______。

将结构式变形成分子式，由于氨基酸结构通式的可以变形为C2H4O2NR，将R基替换为C3H5O2

，可以得出总分子式为C5H9O4N，进而得到正确的答案。

2

例题3：寻找这几个氨基酸分子中的氨基和羧基

甲

乙

丁

氨基数

1 1 2 羧基数

1 1 1

结论一：对于单个的氨基酸来说，游离的氨基和羧基=氨基酸数+R基上的氨基和羧基。

2、关于肽键的形成过程

肽键定义：一个氨基酸的羧基与另一氨基酸的氨基发生缩合反应脱水成肽时，羧基和氨基形成的酰胺键。

即-CO-NH-。氨基酸借肽键联结成多肽链。

对于二肽来说，游离的氨基和羧基分别在两侧，“至少一个”。

由于脱水缩合形成肽键时，各消耗了一个氨基和一个羧基，所以此时游离的氨基和羧基=氨基酸数+R基上的氨基和羧基—肽键数。

试一试，将下列三个氨基酸分别连接成二肽，计算其中游离的氨基和羧基数

甲+乙

甲+丁

乙+丁

游离的氨基

1 2（2+1—1）

2 游离的羧基

1 1 1 进而试一试三肽，将甲、乙、丁三个氨基酸脱水缩合成三肽，如何计算肽键数和游离的氨基和羧基数？

三个氨基酸脱水缩合，脱去两份水，形成两个肽键，其中

游离的氨基=氨基酸数+R基上的氨基—肽键数=3+1-2=2；

游离的羧基=氨基酸数+R基上的羧基—肽键数=3+0—2=1。

换一个思考方式，由于游离的氨基和羧基，“至少有一个”是在肽链两侧的，若是现在有两个游离的氨基，则肯定有一个是在R基上面。

例题4：现有一五肽，是由5个氨基酸经脱水缩合，形成了4个肽键，至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基。

例题5：现在有10个氨基酸，总共有12个游离的氨基和15个游离的羧基，3

经脱水缩合形成一条肽链后，共有9个肽键，肽链中有3个游离的氨基和6个游离的羧基。

分析：10个氨基酸，12个游离的氨基，则有2个氨基一定在R基上，当氨基酸脱水缩合时，R基上的氨基仍然保留，同时在肽链的一侧还有一个游离的氨基，所以游离的氨基总数=2+1=3；同理可得游离的羧基总数=5+1=6

经过练习，可以发现，在脱水缩合前后，R基上的氨基和羧基并没有受到影响，即肽键的形成与R基无关。

例题6：现有一八肽，肽链上共有5个游离的氨基和4个游离的羧基，当它完全水解后，形成8个氨基酸，此时游离的氨基有12个，羧基有11个，其中在R基上的氨基有4个，羧基有3个。

分析：一条肽链中有5个游离的氨基，除去肽链一侧的游离氨基，则有4个氨基属于R基，当水解形成氨基酸时，4个R基上的氨基不受影响，而每个氨基酸各有一个氨基，此时的游离氨基总数=8+4=12；同理可得游离的羧基总数=8+3=11。

结论二：当多个氨基酸脱水缩合成一条肽链时，游离的氨基和羧基数=氨基酸数+R基上的氨基和羧基—肽键数=每个氨基酸上游离的氨基和羧基—肽键数

脱水数=肽键数=氨基酸数—1=失去的氨基和羧基数

反之，当一条多肽链水解时，需要的水分子数=解开的肽键数=增加的氨基和羧基数

例题7：当下列三肽水解，形成几个氨基酸？游离的氨基从_____到_____；游离的羧基从_____到______。若只断在第一个肽键处呢？

答：三肽水解后，形成了3个氨基酸，游离的氨基从2个到4个；游离的羧基从2个到4个。若只断在第一个肽键处，则形成了一个氨基酸和一个二肽，游离的氨基=2+1，游离的羧基=2+1。

分析：

对三肽进行分析，有2个游离的氨基和2个游离的羧基，当完全水解后，游离的氨基=2+肽键数=2+2=4；游离的羧基=2+2=4。

若是只断在第一个肽键处，见图示

4

由于只解开一个肽键，所以牵涉到的氨基和羧基各只有1个，此时游离的氨基数=原游离的氨基数+肽键数=2+1=3；同理可得游离的羧基数=2+1=3。

3、善加利用肽键的形成过程

当多个氨基酸脱水缩合成一条肽链时，

=氨基酸数—1 肽

=脱水数（H2O）

=失去的H原子×2 键

=失去的O原子

游离的氨基数=所有氨基酸的总氨基数—肽键数

数

游离的羧基数=所有氨基酸的总羧基数—肽键数

建立一个肽键，需要消耗1个氨基和1个羧基，有机物中消耗2个H，1个O；无机物中增加一个H2O。

消除一个肽键，则会增加1个氨基和1个羧基，有机物中增加2个H，1个O；无机物中消耗一个H2O。

例题8：（静安一模）某50肽中有丙氨酸（R基为—CH3）2个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置下如图)得到几种不同有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述错误的是

A. 肽键数目减少4个 B. 氢原子数目增加8个

C. 氨基和羧基分别增加4个 D. 氧原子数目增加2个

分析：答案D。由于脱去两个丙氨酸，在这两个氨基酸的两侧各消除4个肽键，消耗4个水分子，恢复4个氨基和4个羧基，涉及的H原子为8个，而氧原子应该是4个。

例题9：组成多肽E和多肽F的元素和基团如下表（单位：个）：

元素或基团

C H O N 氨基

羧基

多肽E 201 348 62 53 3 2 多肽F 182 294 55 54 6 1 则两种多肽中氨基酸的数目最可能是

选项

A B C D

多肽E 199 340 58 51

多肽F 181 281 53 49

分析：由多肽E中游离的3个氨基可知，R基团上的氨基有2个，53个N减去2等于51个N属于每个氨基酸上的氨基；同理可得多肽F的氨基酸数=54-5=49 5

例题10：有10个氨基酸脱水缩合形成一条肽链，其中氧原子的个数至少有11个。

分析：10个氨基酸中至少有10个羧基，共20个氧原子，当脱水缩合形成肽键时，每个肽键会消耗其中的一个氧原子，所以此时的氧原子数=20-9=11。

方法二：10个氨基酸脱水缩合形成一条肽链，形成9个肽键，每个肽键中各有1个氧原子，在肽链的一侧还有一个游离的羧基，其中有两个氧原子，则氧原子数=9+2=11。

寻找其中的规律，可以发现一条多肽链中的氧原子数=氨基酸数+1（肽链数）

4、由1条多肽链引申至多条肽链的计算

例题11：现有10个氨基酸，分别形成一个四肽和一个六肽，将分别产生3个和5个肽键，脱去3个和5个水分子，消耗3个和5个氨基（羧基）。

现有两条十肽，分别彻底水解，将产生20个氨基酸，消除18个肽键，消耗18个水分子，游离的氨基和羧基分别增加18个。

当n个氨基酸形成m条肽链时，脱水数=肽键数=消耗的氨基数和羧基数=n—m 当m条肽链水解形成n个氨基酸时，消除的肽键数=消耗的水分子数=增加的氨基和羧基数= n—m

例题12、现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有3条肽链的蛋白质共有肽键、游离氨基和游离羧基的数目依次分别为（ ）

A．798、2和2 B．798、12和10 C．797、13和11 D．799、11和9 分析：800个氨基酸形成3条肽链，共有797个肽键；若总氨基总数是810的话，减去797个肽键消耗的氨基，则游离的氨基有13个；同理，游离的羧基为808-797=11个。

例题12：某蛋白质由a条肽链、b个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是（ ）

A．a－b B．a－2b C．a＋b D．a＋2b 分析：b个氨基酸至少有b个羧基，每个羧基中有2个氧原子，因此，b个氨基酸中至少有2b个氧原子，当其形成a条肽链时，共生成了b-a个肽键，每个肽键消耗了一个羧基，所以形成的蛋白质中的氧原子熟至少为2b-（b-a）=a+b 蛋白质中“至少”拥有氧原子数=氨基酸数+肽链数= n+m

五、反思

所有的学生都不喜欢死记硬背学习知识，当教材甚至高考参考书中都找不到比较好的解决的办法时，就需要我们老师做点什么了。在刚毕业的这届高三生物班中，人数超多，其中虽然不乏数学好计算能力强的的学生，但是更多的学生时需要老师指导的。

在课堂教学中，给学生印制了相应的习题，边讲边练，由浅入深，效果非常6

好，在回家布置的作业中，也增加了有关的习题。从反馈上来的作业中可以发现，绝大多数同学都使用了课堂上所教学的方法，答案的准确率也比较高。

教会一个知识，不如教会一种思路，高考考的是学生的能力。教师的智慧，不仅体现在自己本体知识的多少，更体现在如何让学生学得更多，学得更轻松。为了这个目标，让我们共同努力吧！

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