2022-2023学年新教材高中生物 第2章 组成细胞的分子 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者课堂互动探究案 新人教版必修1.docx

1、第4节蛋白质是生命活动的主要承担者课程标准阐明蛋白质由21种氨基酸组成，它的功能取决于由氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。素养达成设疑激趣当我们购买食品时，包装上常附有成分说明，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到蛋白质中含有某些氨基酸的介绍。氨基酸和蛋白质之间有什么关系呢？夯基提能分层突破互动探究智涂探究点一组成蛋白质的氨基酸下图是几种氨基酸的结构图，请分析回答下列问题：(1)写出图中序号代表的结构名称：_；_；_(2)比较图中几种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：_。(3)各种氨基酸共有的元素是_，其中半胱氨酸还含有S元素。(4)天冬氨酸的R基中含有羧

2、基，赖氨酸的R基中含有氨基，说明组成蛋白质的氨基酸至少含有_。(5)从位置上看组成蛋白质的氨基酸都有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)连接在_上。1.“两看”法判断是否为组成生物体内蛋白质的氨基酸一看“数量”至少有一个NH2和一个COOH。如下列分子不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：H2NCH2CH2OH缺少COOHHOOCCH2CH2COOH缺少NH2二看“位置”必须有一个NH2和一个COOH连在同一个碳原子上。如下不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：H2NCHNH2CH2CH2COOH虽有氨基和羧基，但二者未连在同一个碳原子上。2有关“氨基酸”的两个误区(1)氨基、羧基书写误区：不要将氨基

3、错写为NH2或NH3；不要将羧基误写为或COOH，其中的一个短线代表一个化学键，不能省略。(2)氨基酸数目氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸有21种。1.结构通式的分析2结构特点分析举例氨基酸分子中NH2、COOH至少各有一个，因为R基中可能有NH2、COOH至少一个NH2和一个COOH连在同一个碳原子上反例：H2NCH2CH2CH2COOH非构成生物体的氨基酸生物体中氨基酸种类不同是由R基决定的甘氨酸：R基为H(最小)丙氨酸：R基为CH3谷氨酸：R基为CH2CH2COOH3.分类(1)必需氨基酸(8种)，人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸。(2)非必需

4、氨基酸(13种)，人体细胞能合成的氨基酸。12022玉林高中模拟(合格考)下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸()2(合格考)甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3，则它的分子式是()AC5H11O2NSBC3H7SCC4H11O2SDC5H10O2N3(等级考)(不定项)下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述正确的是()A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB上述四种氨基酸的R基依次是H、CH3、CH2OH、CH2COOHCR基中可以有氨基或羧基D只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸探究点二蛋白质的形成过程下面是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程，结合教材内容完

5、成以下探究。(1)描述从氨基酸到蛋白质的形成过程：氨基酸二肽多肽肽链盘曲、折叠具有一定_的蛋白质。(2)参与脱水缩合的部分：两个相邻氨基酸，一个氨基酸_。由两个氨基酸脱水形成的化合物称为二肽。(3)由两个氨基酸脱水缩合形成的化合物的名称是什么？其内含有多少个肽键？在形成过程中脱去多少分子水？(4)由n个氨基酸形成的含一条肽链的化合物名称是什么？共形成多少肽键，失去多少分子水？(5)若n个氨基酸形成m条肽链，则形成肽键数和失去水分子数分别是多少？试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。(6)一条肽链中至少含有多少个游离的NH2和COOH？若m条肽链呢？为什么是至少？试总结蛋白质中至少含有游离

6、氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。解答肽链图试题的一般方法(1)要先找出肽键，以确定氨基酸的数量。(2)找出R基。如果多肽链较长，要抓住“”这一主线，排除其他化学符号的干扰，中间的C原子上所连的必为R基。注意：有时同一肽链中具有相同的R基，因此回答氨基酸种类时要考虑此种可能。(3)解答时可以按照以下步骤进行：找到所有的肽键用长竖线将肽键分开，将多肽分成多个部分，每一部分是一个氨基酸残基得出氨基酸数目。有几个氨基酸就是几肽找出氨基酸的R基，确定氨基酸的种类。1.过程图示2过程分析(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸羧基中的OH和另一个氨基酸氨基中的H。(2)H2O中H和O的来源：H既来自氨基又

7、来自羧基，O只来自羧基。(3)NH2和COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的NH2和一个游离的COOH，分别位于肽链的两端，其余的NH2和COOH位于R基中。3蛋白质的结构层次(1)C、H、O、N等元素氨基酸二肽多肽蛋白质。(2)多肽和蛋白质的区别结构有差异：多肽仅仅是蛋白质的初级结构形式，而蛋白质具有一定的空间结构。蛋白质是由多肽和其他物质结合而成的，一个蛋白质分子可由一条肽链组成也可由多条肽链通过一定的化学键(如二硫键、氢键等)连接而成。功能有差异：多肽的分子量较小，没有空间结构，一般无活性；蛋白质的分子量较大，有空间结构，有活性(变性后活性下降或消失，活性消失叫做失活)。4蛋

8、白质相关计算方法规律(1)已知形成某蛋白质的氨基酸个数为m，肽链数为n，氨基酸的平均相对分子量为a，则该蛋白质：肽键数mn脱去的水分子数mn平均分子量am18(mn)氨基数n羧基数nN原子数mO原子数mn(2)环肽的脱水数目和氨基酸数目相等。(3)二硫键“SS”是由两个“SH”脱下两个H形成的，计算分子量时需要考虑。(4)蛋白质中含有N、O原子数的计算N原子数肽键数肽链数R基上的N原子数各氨基酸中N原子总数。O原子数肽键数2肽链数R基上的O原子数各氨基酸中O原子总数脱去的水分子数。1(合格考)两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，并生成一分子水，这个水分子中的氢来自()A氨基B羧基C一个来自氨基和一

9、个来自羧基D连接在碳原子上的氢2(等级考)如图是3种氨基酸的结构式，由这3个氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是()A1，2，3B1，1，3C1，2，2D2，2，23(等级考)如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)后，可转变成由A、B两条肽链构成的有活性的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)，下列分析正确的是()A胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水B胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基C沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性丧失D切去C肽不需要破坏二硫键4(等级考)分析多肽E和多肽F(均由一条肽链组成)得到以下结果。(单

10、位：个)请推算这两种多肽中氨基酸的数目最可能是()原子或基团CHONNH2COOH多肽E201348625332多肽F182294555461选项ABCD多肽E1993405851多肽F1812815349探究点三蛋白质结构多样性与功能多样性1血红蛋白是由4条多肽链组成的蛋白质。如图展示了血红蛋白的水解和变性过程，二者有何区别？2(科学思维)哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图所示，其中各氨基酸残基用3个字母缩写表示。(1)结合图示，分析催产素与加压素功能不同的原因。(2)依据催产素的结构简式图，某同学认为催产素所含游离氨基数目与参与构成肽

11、链的氨基酸种类有关。你是否同意他的说法？说出你的理由。名师提醒蛋白质的水解、变性和盐析(1)水解：蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程称为水解，和脱水缩合的过程相反，这个过程需要蛋白酶或者肽酶的催化，需要水的参与。(2)变性：由于高温、强酸强碱、重金属盐等因素导致蛋白质分子的空间结构被破坏的过程称为变性。变性的过程中肽键不断裂，但功能已改变或者消失。(3)盐析：是由溶解度变化而引起的，蛋白质的空间结构和活性均未变。1.蛋白质结构多样性的原因分析2蛋白质结构多样性与功能多样性的关系3【课外拓展】蛋白质分子的空间结构不是很稳定，在特定条件下，蛋白质结构可发生变化，导致蛋白质变性，使其生物活

12、性丧失。(1)导致蛋白质变性的因素重金属盐(汞盐、银盐)；酸、碱、乙醇、尿素；高温；X射线、紫外线等。(2)蛋白质变性过程中发生的变化蛋白质变性过程中不发生肽键断裂，而主要发生空间结构的变化，使肽链由有序状态变为无序状态，蛋白质变性一般不可逆。(3)蛋白质变性的应用加热或用乙醇处理可使细菌蛋白质变性而死亡，从而达到灭菌的目的。1(合格考)人体的肌肉主要是由蛋白质构成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，这是因为()A.肌细胞形状不同B.在人体的分布位置不同C.支配其运动的神经不同D.构成肌细胞的蛋白质分子结构不同2(合格考)鉴定尿中是否有蛋白质常用加热法来检验。如图为蛋白质加热过程中的变化

13、，据此判断下列有关叙述正确的是()A.沸水浴加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展并断裂B.变性后的蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应C.蛋白质加热过程中，氨基酸的排列顺序会发生改变D.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能并未发生改变3(等级考)血液中的血红蛋白和肌肉中的肌蛋白结构不同的原因是()A.所含氨基酸的种类不同，而数目、排列顺序都相同B.所含氨基酸的数目不同，而种类、排列顺序都相同C.所含氨基酸的种类、数目、排列顺序不同和多肽链的数目及其形成的空间结构不同D.所含氨基酸的数目、排列顺序和多肽链的数目相同但空间结构不同强化落实学业达标归纳提升素养网络建构主干落实1.氨基酸是组成蛋白质的基

14、本单位。2组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。3脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(NH2)相连接，同时脱去一分子水形成一个肽键的过程。4氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。5蛋白质多样性的直接原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同。根本原因：DNA的多样性。6蛋白质的功能：组成细胞和生物体、催化、运输、信息传递和防御等。高效课堂实践运用巩固达标反馈1.202

15、2呼和浩特市第二中学模拟蛋白质功能多种多样，下列与其功能不相符合的是()A酶催化B抗体免疫C载体运输D肌肉中的蛋白质调节2人体第21种氨基酸硒代半胱氨酸是蛋白质中硒的主要存在形式，体内硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取。下列叙述错误的是()A硒元素属于微量元素B硒代半胱氨酸是非必需氨基酸C人体的蛋白质均含有硒D硒位于硒代半胱氨酸的R基中3同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于()A.两者R基组成的不同B两者的结构完全不同C酪氨酸的氨基多D精氨酸的羧基多4下列是两种氨基酸的结构式，它们在形成二肽时，最可能缩合的基团是()A.BC

16、D5某蛋白质含有18个游离的羧基和17个游离的氨基，该蛋白质由128个氨基酸组成，这些氨基酸的所有R基中共有羧基15个，下列关于该蛋白质的叙述正确的是()A由3条肽链组成B共有128个肽键C所有R基中共有16个氨基D形成该蛋白质时，共失去127个水分子6根据下图所示化合物的结构分析回答：(1)该化合物中，表示_，表示_。(2)该化合物由_个氨基酸失去_个水分子而形成，这种反应叫作_。(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由_决定的，其编号是_。(4)该化合物称为_，含_个肽键，编号是_。(5)该化合物含有_个游离的氨基和_个游离的羧基。疑难解答名师指津释疑解惑教材问题探讨1提示：用某些动物组织提

17、取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收，是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。2提示：这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收，初中学习过食物中的蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收，因此说蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。练习与应用一、概念检测1(1)(2)(3)(4)2A3.A4.B二、拓展应用1略。2(1)544(2)略(3)不会；因为结构决定功能，结构改变了会导致功能发生变化。3必需氨基酸是人体自身不能合成的，只能从食物中获取，所以蛋白质类食物中必需氨基酸的种类和含量越多，说明营养价值越高。第4节蛋白质是生命活动的主要承担者夯基提能分层突破探究点一【师问导学】(1)氨基

18、R基羧基(2)(3)C、H、O、N(4)一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)(5)同一个碳原子【随堂检测】1解析：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团(R基)，但B选项中无NH2。答案：B2解析：氨基酸的结构通式为，所以甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS。答案：A3解析：根据氨基酸的结构通式可以看出，各种氨基酸都含有的元素是C、H、O、N四种；在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中先找出连接在同一个碳原子上的NH2和COOH以及H，则剩下的就是R基；氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基；只根据是否含氨基和羧基不能判断某个氨基酸是

19、否是构成蛋白质的氨基酸。答案：ABC探究点二【师问导学】(1)空间结构(2)羧基中的OH和另一个氨基酸氨基中的H(3)二肽；1个；1个。(4)n肽；n1个肽键；n1个水分子。(5)肽键数和失去水分数均为nm个。肽键数失去水分子数氨基酸数肽链条数。(6)各1个；各m个。因为R基中可能含有NH2或COOH。至少含有的游离氨基数或羧基数肽链条数。【随堂检测】1解析：氨基酸的脱水缩合是一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基分别脱掉一个OH和一个H，形成一个水分子。答案：C2解析：由于题干中第二个氨基酸的R基中含有一个羧基，因此由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有1个氨基、2个羧基和2个肽键

20、。答案：C3解析：胰岛素分子含51个氨基酸、两条肽链，则具有51249个肽键，合成过程中脱去49分子水，A错误；胰岛素分子含有两条肽链，至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基，B错误；沸水浴时蛋白质的空间结构发生改变导致胰岛素生物活性的丧失，但肽键并未断裂，C错误；由图知，切去C肽需要破坏肽键，不需要破坏二硫键，D正确。答案：D4解析：若按N元素计算，多肽链E中有氨基3个，可判定出R基中最多有两个游离的氨基，排除这两个氨基中的N原子，还有53251个N原子，按照一个氨基含一个N原子，则应由51个氨基酸组成；多肽链F中有氨基6个，可判定出R基中有5个游离的氨基，排除这5个氨基中的N原子，还有54

21、549个N原子，按照一个氨基含一个N原子，则应由49个氨基酸组成。答案：D探究点三【师问导学】1水解是蛋白质中肽键断裂，分解为小分子肽和氨基酸的过程。变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键不断裂。2(1)两种激素间有2个氨基酸种类不同。(2)同意，不同的氨基酸中游离的氨基数目不同，所以催产素含游离氨基数目与参与构成肽链的氨基酸种类有关。【随堂检测】1解析：蛋白质功能的不同取决于其分子结构的不同。答案：D2解析：图示蛋白质加热后，构成蛋白质的肽链有所伸展，但是并没有断裂，A错误；变性后的蛋白质空间结构发生了改变，但是仍然具有肽链结构中的肽键，可以与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，B正确；

22、蛋白质加热过程中，氨基酸的排列顺序不会发生改变，C错误；蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能发生了改变，D错误。答案：B3解析：血液中的血红蛋白和肌肉中的肌蛋白结构不同的原因不仅仅是氨基酸种类的不同，还包括组成蛋白质的氨基酸的数目、排列顺序和肽链形成的空间结构的不同。答案：C高效课堂实践运用1解析：酶具有催化作用，A正确；抗体具有免疫作用，B正确；细胞膜上的载体蛋白具有运输作用，C正确；肌肉中的蛋白质属于结构蛋白，D错误。答案：D2解析：由题意可知，人体内硒含量很少，硒元素属于微量元素，A正确；由题意可知，合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取，说明人体细胞能够合成硒代半胱氨酸，因此硒

23、代半胱氨酸是非必需氨基酸，B正确；并不是所有的蛋白质都含有硒，C错误；氨基酸的不同在于R基的不同，硒位于硒代半胱氨酸的R基中，D正确。答案：C3解析：组成生物体蛋白质的氨基酸的结构具有共同的特点，各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。答案：A4解析：氨基酸脱水缩合发生在一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基间即或，和是R基上的羧基和氨基，一般不参与脱水缩合，C符合题意。答案：C5解析：该蛋白质中游离的羧基总数是18，R基上游离的羧基数为15，所以该蛋白质的肽链数是18153，A正确；该蛋白质中氨基酸数是128，肽链数是3，所以共含有的肽键数为1283125，B错误；该蛋白质中游离的氨基总数是17，肽链数是3，所以R基中含有的游离的氨基数是17314，C错误；该蛋白质含有128个氨基酸，由3条肽链组成，形成该蛋白质时失去的水分子数肽键数1283125，D错误。答案：A6解析：图中是氨基；是羧基；、表示肽键；、是R基。该化合物为四肽，是由4个氨基酸脱去3个水分子形成的。氨基酸种类不同，是由R基决定的，而该化合物含有游离的氨基(羧基)数等于肽链数与R基中氨基(羧基)数之和。答案：(1)氨基羧基(2)43脱水缩合(3)R基(4)四肽3(5)22