版高中生物 第二章 第2节 生命活动的主要承担者蛋白质学案 新人教版必修1.docx

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版高中生物第二章第2节生命活动的主要承担者蛋白质学案新人教版必修1

第2节　生命活动的主要承担者——蛋白质

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。

氨基酸及其种类

1．结构及特点

下图为四种构成蛋白质的氨基酸的结构简式。

（1）写出上图框中字母所代表的结构名称：

a：

侧链基团；b：

侧链基团；c：

羧基；d：

氨基。

（2）写出氨基酸分子的结构通式：

（3）观察上述几种氨基酸的结构，描述其结构特点：

①

②各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。

2．氨基酸的种类[判断]

（1）在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。

（√）

（2）非必需氨基酸有12种，是人体不需要的氨基酸。

（×）

（3）成人细胞有8种必需氨基酸自身不能合成。

（√）

（4）必需氨基酸既可在人体内合成，也可从外界环境中获取。

（×）

[合作探讨]

探讨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。

探讨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。

探讨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。

[思维升华]

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。

1．下列分子中，与构成生物体的蛋白质的氨基酸分子式不相符的是（　　）

【解析】　构成生物体的蛋白质的氨基酸的结构式中至少含有一氨基、一羧基且连在同一碳原子上，由此判断B项不符合要求。

【答案】　B

2．已知一种氨基酸的R基是—CH2—OH，在这种氨基酸分子中，含有C、H、O的原子数分别是（　　）

A．3、4、7　　　　　B．3、7、3

C．7、1、4D．4、3、7

【解析】　每个氨基酸分子至少要有一个—NH2，一个—COOH，和一个H，连在同一个碳原子上。

故含有C、H、O的原子数是3、7、3，故选B。

【答案】　B

3．如图是四种构成蛋白质的氨基酸的结构式，下列叙述错误的是（　　）

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、—CH2—COOH

C．R基中可以有氨基或羧基

D．含有氨基和羧基的化合物都是构成生物体蛋白质的氨基酸

【解析】　由题干给出的氨基酸的结构式及氨基酸的结构通式分析知，构成氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N；甲、乙、丙、丁四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2—COOH；因此R基上可以有氨基或羧基；但构成生物体蛋白质的氨基酸不仅需要有氨基和羧基，而且还需要至少有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上。

【答案】　D

氨基酸的脱水缩合

1．概念

一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸分子的羧基相连接，同时脱去一分子水的结合方式。

2．过程

（1）过程①名称：

脱水缩合。

（2）物质②名称：

二肽。

（3）结构③名称：

肽键。

[合作探讨]

探讨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。

探讨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。

探讨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。

探讨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。

[思维升华]

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。

1．免疫球蛋白IgG的结构如下图所示，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

【解析】　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IgC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。

【答案】　D

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

【解析】　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；四个氨基酸脱水缩合过程中要失去3分子的水，D正确。

【答案】　D

蛋白质的结构和功能

1.蛋白质的结构

（1）结构层次

氨基酸→二肽→多肽（由多个氨基酸缩合而成，含有多个肽键的化合物，通常呈链状结构）

具有一定空间结构的蛋白质。

（2）蛋白质结构多样性的原因

①氨基酸水平

②多肽水平：

多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。

2．蛋白质的功能[连线]

①结构蛋白　　　　　a．抗体

②催化作用B．血红蛋白

③运输作用c．胰岛素

④信息传递作用D．蛛丝的主要成分

⑤免疫功能e．唾液淀粉酶

【提示】　①—d　②—e　③—b　④—c　⑤—a

[合作探讨]

探讨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。

探讨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：

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。

探讨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。

[思维升华]

蛋白质结构多样性与功能多样性的关系

1．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

【解析】　蛋白质的基本组成单位为氨基酸，而氨基酸是由C、H、O、N等元素等组成的。

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。

【答案】　B

2．下列各项与蛋白质结构多样性无关的是（　　）

A．氨基酸的数目、种类和排列顺序

B．构成蛋白质的多肽链的数目

C．氨基酸至少含一个氨基和羧基

D．构成蛋白质的多肽的空间结构

【解析】　构成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序不同，蛋白质则不同；构成蛋白质的多肽链条数不同，蛋白质也不同；构成蛋白质的多肽链的空间结构不同，蛋白质也不同。

因此A、B、D三项都是蛋白质结构多样性的原因，只有C项不是。

【答案】　C

3．下列关于蛋白质的叙述中，错误的是（　　）

A．不同的蛋白质分子其氨基酸的排列顺序不同

B．各种蛋白质均含有20种氨基酸

C．蛋白质分子具有多种重要的功能

D．蛋白质是生物体一切生命活动的承担者

【解析】　A项属于蛋白质多样性的原因之一，正确；C、D两项是关于蛋白质功能的叙述，均正确；构成蛋白质的氨基酸约有20种，但不是各种蛋白质都含有20种氨基酸，也可以少于20种，故B错误。

【答案】　B

1．关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是（　　）

A．分子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】　甘氨酸是分子量最小的氨基酸，A错误；氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸只能从食物中获取，人体内不能合成，B正确；氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键，C正确；R基的不同决定了氨基酸之间的差异，D正确。

【答案】　A

2．如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是

（　　）

A．一个蛋白质分子只含一条多肽链

B．①过程有水产生

C．多肽中B的数目等于C的数目

D．蛋白质功能的多样性导致蛋白质结构的多样性

【解析】　一个蛋白质分子中可能含有多条多肽链；①过程表示氨基酸脱水缩合，会产生水；多肽中的B（氨基酸）的数目为C（肽键）的数目加上1；蛋白质的结构决定蛋白质的功能。

【答案】　B

3．蛋白质是细胞内最重要的生命物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能是相适应的。

下列蛋白质类物质与其功能对应不正确的是（　　）

A．胰岛素与调节　　　　B．抗体与免疫

C．淀粉酶与运输D．血红蛋白与运输

【解析】　生物体内蛋白质功能很多。

例如，起调节作用的激素，如胰岛素；起免疫作用的抗体；起催化作用的酶，如淀粉酶；起运输作用的血红蛋白等。

【答案】　C

4．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，这种反应叫做________。

（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

课堂小结：

网络构建

核心回扣

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。