学年高中生物 第二章 组成细胞的分子 第2节 生命活动的主要承担者蛋白质学案.docx
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学年高中生物第二章组成细胞的分子第2节生命活动的主要承担者蛋白质学案
第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
学习目标
知识概览（教师用书独具）
1．掌握氨基酸的结构特点。
（重点）
2．说明蛋白质的形成过程、结构和功能。
（重难点）
3．认同蛋白质是生命活动的体现者。
4．关注蛋白质研究的新进展。
[自主预习·探新知]
一、氨基酸及其种类
1．种类：
组成蛋白质的氨基酸大约有20种
2．结构
（1）写出图中结构名称
a．氨基；b、d：
R基；c：
羧基。
（2）比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：
。
（3）氨基酸的结构特点
①数量关系：
至少都含有一个氨基和一个羧基。
②位置关系：
都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。
③各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
二、蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸的脱水缩合
（1）此生理过程的名称是脱水缩合。
（2）写出字母代表的结构或名称：
a.肽键，b.二肽。
2．蛋白质的结构层次
氨基酸
多肽
蛋白质
3．结构多样性
（1）氨基酸方面：
氨基酸的种类、数量、排列顺序不同。
（2）肽链方面：
肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
三、蛋白质的功能
1．将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来[连线]
功能 实例
①结构蛋白a．血红蛋白
②催化b．胰岛素等蛋白质类激素
③运输c．抗体
④信息传递、调节d．绝大多数酶
⑤防御e．肌肉蛋白
⑥运动f．羽毛、肌肉、头发等
提示：
①－f ②－d ③－a ④－b ⑤－c ⑥－e
2．一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
[基础自测]
1．判断对错
（1）人体需要的氨基酸称为必需氨基酸。
（ ）
（2）不同氨基酸之间的差异是由R基引起的，20种氨基酸的理化性质是由R基决定的。
（ ）
（3）每种氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。
（ ）
（4）氨基、羧基、R基的书写格式分别是：
NH2、COOH、R。
（ ）
（5）氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质。
（ ）
提示：
（1）× 必需氨基酸是指人体不能合成，必须从外界环境中直接吸收的氨基酸。
（2）√
（3）× 每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基。
（4）× 书写格式应为—NH2，—COOH，—R。
（5）× 空间结构不同，蛋白质的结构不同。
2．组成生物体蛋白质的氨基酸分子中，其共有的结构是（ ）
[答案] D
（备选习题）
生物体的生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
下列属于血红蛋白生理功能的是（ ）
A．运输氧气
B．调节机体的生命活动
C．构成细胞的重要物质
D．催化细胞内的化学反应
[答案] A
[合作探究·攻重难]
组成蛋白质的氨基酸
[思考交流]
1．若组成蛋白质的氨基酸中不止一个氨基或羧基，多出的氨基或羧基可能在什么位置？
提示：
在R基上。
2．判断构成蛋白质的氨基酸的依据有哪些？
提示：
构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件：
①至少含有一个氨基和一个羧基；
②都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3．谷氨酸的R基为－C3H5O2，在一个谷氨酸中，碳和氧的原子数分别是多少？
提示：
碳和氧的原子数分别是5和4。
（教师用书独具）
胶原蛋白是动物结缔组织中的主要成分，因其含有多种必需氨基酸，具有较高的滋补保健功能而受到广大消费者的青睐。
实际上胶原蛋白并不能直接被人体吸收，试解释胶原蛋白在人体中如何发挥其营养价值？
提示：
胶原蛋白在人体内被消化分解为多种氨基酸，其中包括多种必需氨基酸，这些氨基酸可参与合成人体的蛋白质。
1．氨基酸的组成元素
基本组成元素是C、H、O、N，有的含有S等元素。
2．氨基酸的结构通式及判断
（1）结构通式
（2）两个判断标准
①一个数目标准：
至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）。
②一个位置标准：
至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个氢原子（—H）和一个R基。
3．氨基酸的分类
组成蛋白质的氨基酸根据能否在人体内合成，分为必需氨基酸和非必需氨基酸。
（1）必需氨基酸：
人体细胞中不能合成，必须从食物中获取，共8种。
（2）非必需氨基酸：
既可以从食物中获得，又可以在人体内由其他化合物转化而来，共12种。
易错提醒：
组成蛋白质的氨基酸书写的两点提醒
（1）“中心碳原子”有四个邻居，其中三个固定不变，即－NH2、－COOH、－H，还有一个是可变的－R。
（2）氨基、羧基和R基的正确书写格式：
－NH2、－COOH、－R（不要忘记前面要有短线“－”）。
[活学活用]
1．关于人体氨基酸的叙述，正确的是（ ）
A．人体内所有蛋白质都由20种氨基酸构成
B．只要含有氨基和羧基的分子就是组成人体蛋白质的氨基酸
C．不同氨基酸的R基一定不同
D．非必需氨基酸不能在人体中合成
C [人体内组成蛋白质的氨基酸约有20种，并不是每种蛋白质都由20种氨基酸构成，A错误；组成人体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，B错误；氨基酸的不同在于R基的不同，C正确；非必需氨基酸能在人体内合成，不能在人体内合成的氨基酸是必需氨基酸，D错误。
]
2．下列哪项不是构成人体蛋白质的氨基酸（ ）
B [构成人体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上，B项中的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上，因此不是构成人体蛋白质的氨基酸。
]
氨基酸的脱水缩合
[思考交流]
1．结合脱水缩合过程，分析失去的水分子中的氢和氧元素的来源，肽键和失去水分子的数量关系。
提示：
①氢来源于—NH2和—COOH，氧来源于—COOH。
②形成肽键数＝失去水分子数。
2．据下图思考问题：
多肽中R1中含有氨基，R2中含有羧基，它们能参与脱水缩合吗？
提示：
不能。
参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基。
一般而言，R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合。
3．
（1）如果把一个氨基酸比作一个同学，四个同学手牵手形成的3个“手结”就相当于肽键，如图所示：
，那么10个氨基酸（同学）形成一条肽链时，脱掉几个水分子？
形成几个肽键？
提示：
肽键数＝失去的水分子数＝10－1＝9。
（2）若n个氨基酸形成m条肽链呢？
提示：
肽键数＝失去水分子数＝n－m。
（3）试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。
提示：
肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链条数。
4．
（1）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？
提示：
1个；m个。
因为R基中可能含有—NH2或—COOH。
（2）试总结蛋白质中至少含有游离氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。
提示：
至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链条数。
1．脱水缩合过程图解
（1）参与脱水缩合的部位：
一个氨基酸连在中心碳原子上的氨基和另一个氨基酸连在中心碳原子上的羧基。
（2）游离的氨基和羧基：
一条肽链上至少有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，并分别位于肽链的两端。
（3）R基中的—NH2或—COOH：
不参与肽键的形成。
2．氨基酸形成蛋白质的相关数量计算规律
假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链：
形成
肽链数
形成
肽键数
脱去水
分子数
氨基数目
羧基数目
1
n－1
n－1
至少1个
至少1个
m
n－m
n－m
至少m个
至少m个
3.蛋白质中氨基和羧基的数量计算方法
（1）当R基中不存在氨基和羧基时，每一条肽链中含有一个氨基和一个羧基。
（2）当R基中存在氨基和羧基时，由于R基不参与脱水缩合，所以每一条肽链中含有的氨基数或羧基数就等于1＋R基中的氨基数或羧基数。
[活学活用]
1．免疫球蛋白IgG的结构如右图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。
若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键数（ ）
A．m个 B．（m＋1）个
C．（m－2）个D．（m－4）个
D [由氨基酸脱水缩合成蛋白质的过程中，存在这样的关系：
肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数（对于非环状多肽而言）。
从图中给出的信息可以判断出IgG的结构中有4条肽链，由于共有m个氨基酸，因此可以得出肽键的数量为（m－4）个。
]
2．下列有关如图所示多肽的叙述中，正确的是（ ）
A．由5个氨基酸缩合而成
B．有游离的氨基和羧基各1个
C．有4种不同的侧链基团
D．形成过程中失去了3分子水
D [分析图解可知，图中多肽有三个肽键（—CO—NH—），即含有4个氨基酸，A错误；图中多肽有两个游离的羧基和一个游离的氨基，B错误；图中氨基酸的R基团分别为：
—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，即表示有3种不同的侧链基团，C错误；4个氨基酸脱水缩合过程中要失去3分子的水，D正确。
]
蛋白质的结构和功能
[思考交流]（教师用书独具）
1．假若有A、B、C三种氨基酸，且数量足够多，借助数学知识分析由这三种氨基酸形成的二肽、三肽的种类各是多少？
提示：
形成二肽的种类：
32＝9种；
形成三肽的种类：
33＝27种。
2．朊病毒蛋白（PrP）有两种：
一种是PrPc，一种是PrPsc。
PrPsc是由PrPc转变形成的，它们的比较如下表所示：
朊病毒蛋白
项目
PrPc
PrPsc
空间结构
螺旋为主
折叠为主
溶解度
高
低
致病性
不致病
致病
上述两种蛋白质表现出不同性质的直接原因是什么？
提示：
蛋白质的空间结构不同。
3．营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，试从蛋白质的功能角度分析原因。
提示：
营养不良导致蛋白质摄入不足，影响血红蛋白和抗体的合成。
血红蛋白具有运输O2的功能，抗体具有免疫功能。
蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
易错提醒：
多肽≠蛋白质
（1）多肽是由多个氨基酸分子缩合而成的，也叫作肽链，一般没有生物活性。
（2）蛋白质是由一条或几条肽链组成的，肽链经盘曲、折叠而形成具有一定空间结构的蛋白质，才具有生物活性。
有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是（ ）
A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
[技巧点拨]
（1）思考蛋白质的结构与哪些因素有关。
（2）蛋白质溶于NaCl溶液后其结构有没有变化。
[解析] 蛋白质种类多样性取决于构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链条数以及蛋白质的空间结构；蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关，蛋白质的空间结构发生改变时其生物活性也发生改变，A正确；数量相同的5种氨基酸种类可能不同，排列顺序也可能不同，因此可以组成不同的多肽链，B正确；抗体化学本质是蛋白质，蛋白质溶解在NaCl溶液中，其结构没有发生改变，因此生物活性会丧失，C错误；氨基酸序列相同的多肽链折叠方式可不同，形成的蛋白质空间结构不同，D正确。
[答案] C
（1）哪些因素会破坏蛋白质的空间结构，使其丧失生物活性？
提示：
高温、强酸、强碱。
（2）煮熟的鸡蛋，恢复常温不能变成蛋清。
冷冻的鸡蛋恢复常温还能变成蛋清。
由此分析低温和高温对蛋白质结构的影响是否相同？
提示：
高温会破坏蛋白质的空间结构，低温不破坏蛋白质的空间结构。
（3）溶解在NaCl溶液中的蛋白质析出后其生物活性会改变吗？
提示：
溶解在NaCl溶液中的蛋白质，其结构没有改变，析出后生物活性也不会改变。
[活学活用]
1．形成蛋白质结构的层次从小到大依次是（ ）
【导学号：
92172024】
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脱水缩合
④一条或几条多肽链连接在一起 ⑤多肽 ⑥蛋白质
A．②→①→③→④→⑤→⑥
B．②→①→③→⑤→④→⑥
C．②→①→⑥→⑤→③→④
D．①→②→③→④→⑤→⑥
B [蛋白质的基本组成单位为氨基酸，而氨基酸是由C、H、O、N等元素组成的。
多个氨基酸经过脱水缩合形成多肽链，蛋白质由一条或几条多肽链经盘曲折叠而形成。
]
2．下列关于蛋白质的分子结构与功能的叙述，错误的是（ ）
A．不同蛋白质含有的氨基酸数量不完全相同
B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能
C．组成蛋白质的氨基酸可按不同排列顺序脱水缩合
D．组成蛋白质的氨基酸之间只通过脱水缩合进行连接
D [不同蛋白质的结构与功能不同，故所含有的氨基酸的数量不完全相同，A正确；结构不同的蛋白质可能具有相似的功能，如唾液淀粉酶和胰淀粉酶，结构不同，但都能催化淀粉水解，B正确；不同的蛋白质，其组成的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，因而在合成蛋白质时，氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合，C正确；蛋白质中的氨基酸多数通过脱水缩合相连，但链之间可以通过其他的键连接，如二硫键，D错误。
]
[当堂达标·固双基]
1．从氨基酸分子结构通式看，组成人体蛋白质的氨基酸的区别是（ ）
【导学号：
92172025】
A．－NH2不同 B．R基不同
C．－COOH不同D．－H不同
[答案] B
2．如果一个氨基酸分子的结构中有两个羧基，那么这两个羧基分别位于（ ）
【导学号：
92172026】
A．碳原子上和氨基上
B．羧基上和R基上
C．氨基上和R基上
D．中心碳原子上和R基上
[答案] D
3．氨基酸脱水缩合而成的化合物称为肽。
下列关于二肽的叙述正确的是（ ）
A．含两个肽键的化合物
B．由两个氨基酸脱水后缩合而成的化合物
C．含两个肽链的化合物
D．由两种氨基酸脱水后缩合而成的化合物
[答案] B
4．两个氨基酸缩合成二肽并生成水，这个水分子中的氢原子和氧原子分别来自氨基酸的（ ）
【导学号：
92172027】
A．氨基、羧基B．羧基、氢基
C．R基、氨基和羧基D．氨基和羧基、羧基
D [氨基酸脱水缩合所产生的水中，氢来自氨基和羧基，氧只来自羧基。
]
5．下列有关蛋白质分子结构多样性的原因分析，错误的是（ ）
【导学号：
92172028】
A．氨基酸的种类不同
B．肽键的结构不同
C．氨基酸的排列顺序不同
D．肽链的数目和空间结构不同
B [氨基酸的种类、排列顺序以及肽链数目和空间结构不同是蛋白质分子结构多样性的原因；不同蛋白质的肽键结构相同。
]
6．根据下图所示化合物的结构分析回答：
（1）该化合物中，①表示________，⑦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。
[解析] 图中①是氨基；⑦是羧基；③、⑤、⑥表示肽键；②、④、⑨、⑧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）4 3 脱水缩合
（3）R基 ②④⑧⑨
（4）四肽 3 ③⑤⑥ （5）2 2
[核心语句归纳]
1．氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
2．每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
3．蛋白质多样性的原因是：
组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链形成的空间结构不同。
4．蛋白质是组成细胞和生物体的重要物质，具有催化、运输、调节和免疫等功能。
5．蛋白质是生命活动的主要承担者。
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