高中生物必修124 蛋白质是生命活动的主要承担者学案Word下载.docx

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大多数酶等

运输作用

有些蛋白质具有运输的功能

血红蛋白等

免疫作用

能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质

抗体等

拓展提升　酶、激素、抗体与蛋白质的关系

（1）并非所有酶的本质都是蛋白质，只是大多数酶的本质是蛋白质。

（2）并非所有激素的本质都是蛋白质，如性激素的本质不是蛋白质，而是固醇。

（3）抗体的本质都是蛋白质。

（1）蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能（　　）

（2）血液中O2的运输不能体现蛋白质的功能（　　）

（3）抗体抵抗病毒的入侵体现蛋白质的调节功能（　　）

[答案]　

（1）×

（2）×

　（3）×

1.为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？

提示　蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能；

人体内有数万种不同的蛋白质，能够承担多种多样的功能，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。

2.你能够说出多少种富含蛋白质的食品？

提示　富含蛋白质的食品有大豆制品，如豆浆、豆腐、腐竹；

奶类制品，如奶粉、酸奶、纯牛奶；

还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋等。

二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸

1.氨基酸的种类

组成蛋白质的氨基酸有21种，其中8种是人体细胞不能合成的，称为必需氨基酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取；

另外，12种氨基酸是人体细胞能够合成的，称为非必需氨基酸。

巧记　8种必需氨基酸

甲（甲硫氨酸）来（赖氨酸）写（缬氨酸）一（异亮氨酸）本（苯丙氨酸）亮（亮氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）。

2.氨基酸的元素组成及结构特点

（1）组成氨基酸的共有元素是C、H、O、N，有的氨基酸含有S等元素。

（2）氨基酸的结构特点：

观察教材中四种氨基酸的化学结构式，可以发现：

①每种氨基酸分子至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）。

②每种氨基酸分子中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，该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。

各种氨基酸的区别在于R基的不同。

③写出氨基酸的结构通式：

。

特别提醒

1.类比推理法理解氨基酸的结构

（1）类比：

把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子。

（2）图示

2.氨基、羧基、R基的书写

（1）正确的格式：

—NH2、—COOH、—R（千万不要忘记在原子团前面加“—”）。

（2）避免两种错误格式

①写成NH2、COOH、R。

②写成NH3、—NH3、HCOOH等。

（3）结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别

（1）蛋白质的组成元素只有C、H、O、N（　　）

（2）只要含有一个氨基、一个羧基的化合物均是生物体内的氨基酸（　　）

（3）氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上（　　）

（4）酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同（　　）

　（4）√

观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题：

（1）构成蛋白质的氨基酸共有的部分是_______________________________________，

这四种氨基酸分子不同的R基分别是：

_____________________________________。

提示　　—CH3、—CH2—SH、—（CH2）4—NH2、—CH2—COOH

（2）“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？

提示　“氨基酸”代表了其分子结构中的主要部分，即氨基和羧基。

（3）组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗？

如何解释“至少”？

提示　大多数氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，而且都连接在同一个碳原子上，部分氨基酸分子中含有两个氨基、一个羧基或者两个羧基、一个氨基，多出来的氨基或羧基属于R基。

“至少”是指组成蛋白质的氨基酸分子中至少含有一个氨基和一个羧基且连接在同一个碳原子上。

三、蛋白质的结构及其多样性

1.脱水缩合

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，同时脱去一分子的水。

（1）这种结合方式称为脱水缩合，两个氨基酸分子经该过程形成的产物是二肽和水。

（2）产物中虚线框内的化学键名称是肽键。

注：

①肽键有三种表示形式：

—CO—NH—、—NH—CO—、

，但不能忽略其中的“—”。

②H2O中H的来源：

一个来自氨基，一个来自羧基；

H2O中O来源于羧基。

2.蛋白质的结构层次

（1）蛋白质的形成过程：

氨基酸→二肽→三肽→…→多肽→多肽链盘曲、折叠→具有一定空间结构的蛋白质。

（2）许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起，同时，由于氨基酸之间能够形成氢键，使得肽链能盘曲折叠，因此，肽链不呈直线，也不在同一平面上，而是形成更为复杂的空间结构。

3.蛋白质种类多样性的原因

在细胞中，氨基酸的数目成千上万，氨基酸形成肽链时，其排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。

（1）氨基酸脱水缩合形成的水中的氢一个来自氨基，一个来自羧基（　　）

（2）人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质都具有一定的空间结构（　　）

（3）蛋白质的合成过程中产生水，水解过程不需要水（　　）

（4）蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化（　　）

[答案]　

（1）√　

（2）√　（3）×

1.如何区分氨基酸脱水缩合反应和蛋白质水解反应？

食物蛋白被消化吸收后进入人体细胞变成人体蛋白，食物中的蛋白与人体蛋白结构一样吗？

提示　氨基酸脱水缩合形成多肽与蛋白质水解生成氨基酸是两个相反的过程：

脱水缩合形成肽键；

蛋白质水解反应破坏肽键，H2O中的—OH参与羧基形成，另一个—H参与氨基形成；

脱水缩合时脱掉多少个水分子，水解时也需要相同数目的水分子。

人体蛋白与食物蛋白结构不一样，食物中的蛋白质被消化分解成氨基酸，进入细胞内的氨基酸按照人体的遗传信息合成具有特定的排列顺序的多肽进而形成具有特定空间结构的蛋白质分子。

2.蛋白质分子是具有特定空间结构的多肽化合物，那么多肽是蛋白质吗？

提示　多肽不是蛋白质。

蛋白质是多肽链经过盘曲、折叠等形成的具有一定空间结构的分子，具有生物活性；

多肽与蛋白质最重要的区别是多肽无空间结构，往往无生物活性。

3.谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸三个分子通过缩合反应形成的三肽化合物，从三种氨基酸排列顺序的角度分析，可形成______种不同的三肽。

提示　6

4.每种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，请举例说明蛋白质结构改变的结果如何。

提示　如果氨基酸的序列改变或蛋白质的空间结构改变，就会影响其功能，如：

人正常血红蛋白的空间结构呈球状，正常红细胞呈两面凹的圆盘状，如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白，呈纤维状，由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状；

运输氧气的能力降低。

再如：

鸡蛋、肉类经煮熟后再吃容易被消化，原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。

补充材料　蛋白质的变性

高温、过酸、过碱或在重金属离子的作用下，蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，失去活性。

变性属于化学变化。

1.下列关于生物体内氨基酸的叙述，正确的是（　　）

A.氨基酸是蛋白质分子的基本单位，只由氨基和羧基组成

B.组成蛋白质的氨基酸共有的结构是

C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素

D.组成人体的氨基酸都能在人体内合成

[答案]　B

2.形成蛋白质结构的层次，从小到大依次是（　　）

①氨基酸　②C、H、O、N等元素　③氨基酸脱水缩合④多肽链盘曲、折叠　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→⑤→④→⑥

[解析]　蛋白质的基本组成单位是氨基酸，氨基酸由C、H、O、N等元素组成；

氨基酸经过脱水缩合形成多肽；

多肽链盘曲、折叠形成一定的空间结构，构成蛋白质。

所以形成蛋白质分子的结构层次，从小到大依次是②→①→③→⑤→④→⑥。

3.下列有关如图所示多肽的叙述中，正确的是（　　）

A.该化合物叫三肽

B.有游离的氨基和羧基各1个

C.有4种不同的R基

D.形成过程中失去了3分子水

[答案]　D

[解析]　图中多肽有三个肽键（—CO—NH—），由4个氨基酸组成，称为四肽，A项错误；

由于该化合物中R基上也含有一个羧基，因此该多肽有两个游离的羧基和一个游离的氨基，B项错误；

图中氨基酸的R基分别为—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，即有3种不同的R基，C项错误；

四个氨基酸脱水缩合过程中要失去3分子的水，D项正确。

4.下面关于蛋白质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目不尽相同

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的排列顺序脱水缩合

D.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合

[解析]　组成蛋白质的氨基酸之间都是按形成肽键的方式脱水缩合的。

5.下列叙述中，能高度概括出蛋白质功能的是（　　）

A.细胞和生物体的重要结构物质

B.生命活动的主要承担者

C.收缩、运输、免疫等功能活动的物质基础

D.调节细胞和生物体的重要物质

[解析]　蛋白质结构多样，在细胞中承担的功能多样，如催化、运输、调节、免疫、构成细胞等，因此是生命活动的主要承担者。

6.肉毒梭菌产生的肉毒类毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素，该毒素是由两条肽链盘曲折叠而成的一种生物大分子。

下面是肉毒类毒素的局部结构简式，请据此回答：

（1）上图所示的片段中，共有________个肽键，________种氨基酸组成；

从左向右数，第三个氨基酸不同于其他氨基酸的基团是________（填化学式）。

（2）肉毒类毒素是在细胞中由氨基酸经过____________过程形成的；

一分子肉毒类毒素至少含有________个氨基。

（3）1g肉毒类毒素可毒死20亿只小鼠，但煮沸1min或75℃下加热5～10min，就能使其完全丧失活性。

高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是高温使其____________________。

（4）肉毒类毒素可用__________试剂鉴定，该试剂使用方法是_________________________，在煮沸后的肉毒类毒素溶液（无色）中加入该试剂，其溶液颜色将变为________。

[答案]　

（1）4　5　—CH3　

（2）脱水缩合　2　（3）空间结构遭到破坏　（4）双缩脲　先加A液，摇匀后再加B液　紫色

[解析]　

（1）据试题分析可知，题图部分含5种R基，即有5种氨基酸，所以肽键数＝5－1＝4（个）；

这5个氨基酸的R基依次是—CH2—C6H4OH、—H、—CH3、—CH2—C6H5、—CH2—CH（CH3）2；

第三个氨基酸不同于其他氨基酸的基团是R基（—CH3）。

（2）肉毒类毒素的化学本质是蛋白质，是由氨基酸经过脱水缩合形成的。

肉毒类毒素是由两个亚单位（每个亚单位由一条链盘曲折叠而成）组成的，每个亚单位至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此一分子肉毒类毒素至少含有2个氨基和2个羧基，它们分别位于两条肽链的两端。

（3）高温可破坏肉毒类毒素的空间结构而使其失活。

（4）肉毒类毒素含有多个肽键，可用双缩脲试剂鉴定，该试剂使用方法是先加A液，摇匀后再加B液，反应颜色为紫色。