高中生物人教必修1同步讲义第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.docx
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高中生物人教必修1同步讲义第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
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
内容标准要求
核心素养对接
学业质量水平
1.阐明在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。
2.说明氨基酸的结构特点，氨基酸形成蛋白质过程。
3.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者。
1.生命观念——通过对蛋白质的学习，建立生命的物质性的观点从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性。
水平一、二
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。
水平二
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。
水平三
研读教材·梳理探究
蛋白质的功能
———————————————知识梳理———————————————
（1）构成细胞和生物体结构
如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等结构中，组成成分主要是蛋白质。
（2）催化作用
如生物体内参与生命活动的各种反应所需的酶绝大多数是蛋白质。
少部分的酶是RNA
（3）运输作用
如红细胞中的血红蛋白能运输氧气。
（4）信息传递作用（调节）
如人体内多种激素为蛋白质，它们能传递信息、调节生命活动。
激素不都是蛋白质，性激素是固醇
（5）免疫作用
如生物体内与抗原结合的抗体本质就是蛋白质。
抗原不一定是蛋白质
[典例1]下列关于蛋白质及其功能的叙述中，错误的是（ ）
A.抗体与机体的免疫密切相关，长期营养不良会导致免疫力下降
B.大部分蛋白质具有催化功能
C.蛋白质可以在细胞之间传递信息
D.血红蛋白能够运输氧气，说明蛋白质具有运输功能
解析 抗体是蛋白质，与免疫密切相关，若长期营养不良，则会导致合成抗体的基本单位——氨基酸不足，使免疫力下降，A正确；蛋白质种类很多，其中有少数蛋白质能够起到催化作用，B错误；有些激素的化学本质是蛋白质，可以在细胞之间传递信息，C正确；血红蛋白及细胞膜上的载体都具有运输功能，D正确。
答案 B
[变式训练1]下列有关蛋白质的叙述，错误的是（ ）
A.蛋白质是生物体的主要能源物质
B.有些蛋白质具有免疫功能
C.蛋白质属于高分子化合物
D.蛋白质的功能与其特定结构有关
解析 糖类是生物体的主要能源物质，蛋白质通常不是生物体内的能源物质。
答案 A
联想质疑
★蛋白质功能的多样性
蛋白质的基本单位——氨基酸
———————————————知识梳理———————————————
1.蛋白质的基本组成单位 氨基酸，其在人体内有21种。
2.氨基酸的结构通式
（1）写出图中结构名称：
①氨基；②④R基；③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）氨基酸的组成特点：
[典例2]试判断下列有机酸，哪些属于组成蛋白质的氨基酸？
并说明判断理由。
（1）
（2）
（3）
答案
（1）是。
—NH2和—COOH连在同一个碳原子上。
（2）不是。
—NH2和—COOH没连在同一个碳原子上。
（3）不是。
没有—NH2
[变式训练2]下列物质中，属于构成人体蛋白质氨基酸的是（ ）
A.①③⑤ B.①②③
C.②③④ D.③④⑤
解析 根据氨基酸分子的结构通式可知：
②④不是构成人体蛋白质的氨基酸，因为构成人体蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
答案 A
联想质疑
★氨基酸的种类由R基决定
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）
1.某化合物中只要有氨基和羧基就一定是构成蛋白质的氨基酸吗？
为什么？
提示：
不一定，构成蛋白质的氨基酸不仅有氨基和羧基，而且至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2.根据氨基酸的结构通式分析：
蛋白质至少含有哪些元素？
如果还有其他元素，则这些元素应分布在什么部位？
提示：
C、H、O、N；R基上。
蛋白质的结构及其多样性
———————————————知识梳理———————————————
1.蛋白质的结构层次
2.氨基酸的脱水缩合过程
多肽链的形成：
一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫脱水缩合。
脱水过程产生的H2O中的H来自于—COOH和—NH2，而氧则来自于—COOH。
两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，由多个氨基酸脱水缩合而成的含有多个肽键的的化合物叫多肽。
3.蛋白质结构的多样性
每种蛋白质含有的氨基酸种类和数目都不同，不同种类氨基酸的排列顺序多种多样，肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同，这就决定了蛋白质分子的结构多样性。
[典例3]下图为胰岛素原分子加工成为成熟的胰岛素分子示意图，有关叙述正确的是（ ）
A.胰岛素原分子至少含有2个游离的氨基和羧基
B.胰岛素原分子不能与双缩脲试剂反应
C.胰岛素分子共含有49个肽键
D.胰岛素分子不具有空间结构
解析 胰岛素原分子是由一条肽链组成的，至少含有1个游离的氨基和羧基；胰岛素原分子亦含有多个肽键，能与双缩脲试剂反应；胰岛素分子含有51个氨基酸，2条肽链，应含有的肽键数是51－2＝49；胰岛素分子的化学本质是蛋白质，具有一定的空间结构。
答案 C
[典例4]下列有关图中所示多肽的叙述中，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.由4种氨基酸组成 D.该多肽在形成过程中失去了3分子水
解析 慧眼识图，获取信息
从图中可以看出，有3个肽键，所以该多肽属于四肽，由4个氨基酸组成；有4个R基，其中有两个是相同的，所以总共有3种R基；该多肽中有1个游离的氨基，2个游离的羧基；四肽的合成过程要形成3个肽键，所以要失去3分子水，D正确。
答案 D
【方法技巧】 “两看”法分析多肽
[典例5]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，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
解析 沸水浴加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展，但没有断裂，A错误；变性后的蛋白质中肽键没有断裂，仍可与双缩脲试剂产生紫色反应，B正确；蛋白质加热过程中，空间结构改变，但氨基酸的排列顺序没有发生改变，C错误；结构决定功能，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 B
[变式训练3]下表列举了几种彼此功能不同的多肽化合物，有关描述错误的是（ ）
多肽化合物
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
氨基酸数
9
9
9
10
13
22
223
51
660
524
A.多肽化合物①②③，功能不同的原因有氨基酸的种类、排列顺序不同等
B.若多肽化合物⑧由一条a链和一条b链组成，则⑧中含有的肽键数为49
C.多肽化合物⑦⑨⑩中常见的氨基酸最多为21种
D.表中数据表明，蛋白质的功能具有多样性，这些功能决定蛋白质的空间结构
解析 若多肽化合物⑧是由51个氨基酸构成的两条肽链组成，则肽键数为51－2＝49，B正确；蛋白质的空间结构决定其功能，D错误。
答案 D
联想质疑
★三个同学手牵手连在一起，牵在一起的手代表“肽键”。
多肽形成的四个“一”
★氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。
【易错警示】
关注蛋白质结构和性质的五个易错点
（1）煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，易被蛋白酶分解。
（2）高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会。
（3）酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。
（4）蛋白质的变性只破坏了二硫键，没破坏肽键。
（5）“盐析”可逆，不属于蛋白质的变性。
1.多肽中的N元素主要分布于哪个部位？
提示：
肽键。
此外末端的氨基中以及R基中也可能存在。
2.多肽就是蛋白质吗？
如果不是，那么两者之间有何区别？
提示：
多肽并不等于蛋白质，氨基酸通过脱水缩合形成多肽，多肽并不具备一定的空间结构，多肽通过盘曲、折叠，形成一定的空间结构，才能形成具有特定功能的蛋白质。
蛋白质的计算
———————————————知识梳理———————————————
1.蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
（1）肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
（2）蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。
（不考虑形成二硫键）
2.蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
（1）至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。
（2）游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
根据以上规律填写下表相关内容：
（氨基酸平均相对分子质量为a。
）
肽链数目
氨基酸数
肽键数目
脱去水分子数
多肽链的相对分子质量
氨基数目
羧基数目
1条
m
m－1
m－1
am－18（m－1）
至少1个
至少1个
n条
m
m－n
m－n
am－18（m－n）
至少n个
至少n个
[典例6]如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。
下列叙述正确的是（ ）
A.该分子中含有198个肽键
B.这200个氨基酸中至少有200个氨基
C.合成该蛋白质时相对分子质量减少了3600
D.该蛋白质中至少含有4个游离的羧基
解析 该蛋白质分子含有2条肽链，且2条肽链之间由2个肽键连接，故该分子一共含有200个肽键，A错误；由图可知，两条肽链之间的两个肽键是由第25位和第120位、第70位和第165位的氨基酸R基上的氨基和羧基形成的，故组成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少含有202个氨基，B错误；合成该蛋白质时脱去的水分子数与形成的肽键数相等，故合成该蛋白质时相对分子质量减少了18×200＝3600，C正确；该蛋白质分子含有2条肽链，至少含有2个游离的羧基，D错误。
答案 C
[变式训练4]20种氨基酸平均相对分子质量为128，某蛋白质相对分子质量为10228，在形成该蛋白质分子时脱去86个水分子。
那么组成该蛋白质的肽链数是（ ）
A.4条 B.6条 C.8条 D.16条
解析 根据多肽链的形成过程可知：
失去水分子数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数，设肽链数为X，则氨基酸数＝86＋X。
根据蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量－失去水分子数×水的相对分子质量，可得：
10228＝128×（86＋X）－86×18，即可求出X＝6。
答案 B
【一题多变】
（1）连接两条链的肽键是怎样形成的？
是否还有其他连接肽链的方式？
提示 R基上的—COOH和—NH2通过脱水缩合形成；还可通过二硫键（—S—S—）连接。
（2）若由200个氨基酸构成的环状肽，该分子中含有多少个肽键？
提示：
200个
联想质疑
【易错警示】
1.环状肽的结构与计算
环状肽如图所示：
根据图示可知：
肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数（由于环状肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环状肽时比形成一条直链肽要多生成一个水分子）。
2.计算蛋白质相对分子质量时别忽略了二硫键：
当肽链上出现二硫键（—S—S—）时，要再减去2（即2个H）。
课堂小结
随堂检测
1.概念辨析
（1）蛋白质是生命活动的承担者。
（ ）
（2）氨基酸的空间结构不同，也是蛋白质分子多样性的原因之一。
（ ）
（3）组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。
（ ）
（4）脱水缩合形成的蛋白质中含有几个肽键就称为几肽。
（ ）
（5）细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质。
（ ）
（6）蛋白质变性的原因是其特定的空间构象被破坏，从而导致生物活性丧失。
（ ）
答案
（1）×
（2）× 提示：
氨基酸的空间结构不等于蛋白质的空间结构。
在回答蛋白质多样性原因时应特别注意一定要强调多肽链盘曲、折叠及其形成的空间结构（即蛋白质空间结构）。
（3）× （4）× （5）× （6）√
2.关于人体内氨基酸和蛋白质的叙述，正确的是（ ）
A.氨基酸至少含有一个氨基和羧基，合成蛋白质的氨基酸全部来自于食物中的氨基酸
B.糖类是主要能源物质，但蛋白质也可被氧化分解释放能量
C.组成肌肉细胞的化合物中蛋白质含量最多
D.有些蛋白质具有调节代谢的作用，如性激素和胰岛素
解析 合成蛋白质的氨基酸有些是在人体内转化合成的，不一定全部来自食物；糖类是主要能源物质，但在糖类和脂肪供能不足的情况下，蛋白质也可被氧化分解释放能量；组成肌肉细胞的化合物中水的含量最高；性激素的本质是脂质，不是蛋白质。
答案 B
3.关于人体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是（ ）
A.相对分子质量最大的氨基酸是甘氨酸
B.有些氨基酸不能在人体细胞中合成
C.氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键
D.不同氨基酸之间的差异是由R基引起的
解析 甘氨酸的R基是一个氢原子（—H），是最简单的天然氨基酸。
答案 A
4.生长激素和胰岛素都是人体内对生命活动起着重要调节作用的激素，但是功能不同，与此无关的是（ ）
A.氨基酸的数目、种类和排列顺序
B.构成蛋白质肽链的数目
C.构成蛋白质多肽链的空间结构
D.氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基
解析 蛋白质功能不同的原因在于结构不同，结构多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序及肽链的数目和空间结构不同。
答案 D
5.下列能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的是（ ）
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸分子之间脱水缩合 ④多肽 ⑤形成一定的空间结构
A.①③④②⑤B.②①④③⑤
C.②①③⑤④D.②①③④⑤
解析 蛋白质的基本组成单位是氨基酸，氨基酸由C、H、O、N等元素构成，氨基酸经脱水缩合形成多肽，1条或几条多肽经盘曲、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质。
答案 D
课时作业
（时间：
30分钟）
知识点1 氨基酸及其种类
1.下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是（ ）
解析 由组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可知，每个氨基酸分子至少含有一个氨基（—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，只有D项符合。
答案 D
2.下图表示二肽分子的结构，①②③④中决定氨基酸种类的是（ ）
A.①B.②
C.③D.④
解析 决定氨基酸种类的是与氨基酸的中心碳原子相连的R基。
答案 A
3.赖氨酸的分子式为C6H14O2N2，则赖氨酸的R基为（ ）
A.—C4H10NB.—C4H10O
C.—C4H10OND.—C5H11N
解析 氨基酸的结构通式为
，即C2H4NO2R。
赖氨酸的分子式是C6H14O2N2，则该氨基酸的R基为—C4H10N。
答案 A
4.下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是（ ）
A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B.上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH
C.R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
解析 只根据是否含氨基和羧基不能判断某个化合物是否是构成蛋白质的氨基酸，还必须具备有一个氨基和一个羧基同时连在同一个碳原子上。
答案 D
知识点2 氨基酸形成蛋白质的过程
5.下图所示某多肽化合物，关于其组成部分数目的判断，错误的是（ ）
A.1个氨基B.2个羧基
C.2个肽键D.3种R基
解析 据图可知，该多肽是由3个氨基酸组成的三肽，含有1个氨基（—NH2）、2个羧基（—COOH）、2个肽键，有2种R基，即—CH3、—CH2COOH。
答案 D
6.下图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是（ ）
A.结构④在人体内有20种
B.氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自于②和③
C.结构④中含有的氨基或羧基参与脱水缩合
D.生物体内n个氨基酸形成的多肽链就有蛋白质的功能
解析 ①为氨基，③为羧基，④为侧链基团（R基），决定氨基酸种类，在人体中，组成蛋白质的氨基酸有20种，A正确；脱水缩合形成水，水中氢来自①③，B错误；R基中的氨基或羧基一般不参与脱水缩合，C错误；生物体内n个氨基酸形成的多肽链还需要加工，形成一定的空间结构后才具有蛋白质的生理功能，D错误。
答案 A
7.现有100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨基，这些氨基酸缩合成6条多肽链时共含有氨基的个数是（ ）
A.6B.12
C.22D.100
解析 由题意“100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨
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