2020-2021学年生物新教材人教必修1学案：第2章第4节蛋白质是生命活动的主要承担者（教师备课版）

2020-2021学年生物新教材人教必修1学案：第2章第4节蛋白质是生命活动的主要承担者（教师备课版）

www.ks5u.com 第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者 课标内容要求 核心素养对接 阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成，它的功能取决于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。‎ ‎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。‎ ‎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。‎ ‎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。‎ 一、蛋白质的功能 ‎1．蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。‎ ‎2．主要功能及举例 类别 功能 举例 结构蛋白 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质 肌动蛋白、肌球蛋白等 功 信息传递 对细胞和生物体的生命活动有重要的调节作用 胰岛素、生长激素等 能 催化作用 催化细胞内的多种化学反应 大多数酶等 蛋 运输作用 有些蛋白质具有运输功能 血红蛋白等 白 防御作用 能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质 抗体等 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 ‎1．种类 ‎(1)在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。‎ ‎(2)分类 ‎①依据：人体细胞能否合成。‎ ‎②必需氨基酸：8种。人体细胞内不能合成，必须从外界环境中获取。‎ ‎③非必需氨基酸：13种。人体细胞能够合成，也可从外界环境中获取。‎ ‎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)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 数量关系：至少都含有一个氨基和一个羧基。‎ 位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。‎ 各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。‎ 三、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。‎ ‎(3)判断产物H2O中原子的来源 ‎(4)多肽中氨基或羧基的含量：至少一个。‎ ‎2．蛋白质的形成过程 元素：C、H、O、N等 ‎　↓‎ 氨基酸：蛋白质的基本组成单位 ‎　↓脱水缩合 二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物 ‎　↓‎ 多肽(链)：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，‎ 通常呈链状结构 ‎　↓‎ 蛋白质：具有一定的空间结构 ‎3．蛋白质种类繁多的原因 在细胞中，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，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。‎ ‎4．结构与功能的适应 ‎(1)每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。如镰状红细胞中的血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，运输氧的能力会大大削弱。‎ ‎(2)蛋白质变性：指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。‎ 判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎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，21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。‎ ‎ (　　)‎ ‎6．高温会使蛋白质的肽键断裂。 (　　)‎ ‎7．蛋白质的空间结构被破坏后，功能不变。 (　　)‎ 提示：1.×　必需氨基酸是指人体不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸。‎ ‎2．√‎ ‎3．×　组成蛋白质的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。‎ ‎6．×　高温破坏蛋白质的空间结构，不破坏肽键。‎ ‎7．×　蛋白质的空间结构被破坏后，功能丧失。‎ ‎　蛋白质的基本组成单位——氨基酸 ‎1．氨基酸的结构通式及判断 ‎(1)结构通式 ‎(2)组成生物体蛋白质的氨基酸的判断标准 ‎①数量标准：至少有一个“—NH2”和一个“—COOH”。‎ ‎“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系，“氨基酸”代表了其分子结构中主要的部分——氨基(碱性)和羧基(酸性)，分子结构中缺少其一，都不是氨基酸。如：‎ H2N—CH2—CH2OH⇨缺少—COOH HOOC—CH2—CH2—COOH⇨缺少—NH2‎ ‎②位置标准：都有一个“—NH2”和一个“—COOH”连接在同一个碳原子(中心碳原子)上。‎ ‎2．氨基与羧基的书写方法 提醒：千万不要忘记在基团前面加“—”。‎ 实践应用：营养学家认为，最好的饮食其实是平衡膳食，要增加食物的多样性和均衡性，五谷杂粮、肉类等要均衡。试从氨基酸角度分析平衡膳食的合理性。‎ 提示：组成蛋白质的氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基酸两类，必需氨基酸人体细胞不能合成，只能从外界环境中获取，平衡膳食可保证人体对必需氨基酸的摄入，利于身体健康。‎ ‎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21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有21种，并不是每种蛋白质都由21种氨基酸构成，A错误；组成人体蛋白质的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。]‎ ‎　蛋白质的结构及其多样性 ‎1．多肽中氨基数、羧基数、氨基酸数、肽键数和脱水数的计算 氨基酸平均相对分子质量 氨基酸数目 肽键数目 脱去水分子数目　‎ 多肽或蛋 白质相对 分子质量 氨基数目 羧基数目 一条肽链 a n n－1‎ n－1‎ na－18×(n－1)‎ 至少1个 至少1个 m条肽链 a n n－m n－m na－18×(n－m)‎ 至少m个 至少m个 环状多肽 a n n n na－18n 最少为0‎ 最少为0‎ ‎(1)蛋白质的水解可看作蛋白质合成的逆过程，即合成过程中脱去水分子的数目，就是水解过程中需加入水分子的数目。‎ ‎(2)若肽链间有二硫键(—S—S—)，则蛋白质的相对分子质量＝na－18(n－m)－2k(k为二硫键的个数，n为氨基酸数，m为肽链数，a为氨基酸的平均相对分子质量)。‎ ‎(3)涉及多肽结构图的问题，首先，从图中准确辨认出肽键；其次，确定图中共有多少个氨基酸及每个氨基酸的R基，尤其注意R基上有无氨基、羧基；最后审清题目，按要求解答。‎ ‎2．蛋白质中含有N、O原子数的计算 ‎(1)N原子数＝肽键数＋肽链数(肽链一端游离的氨基数)＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数。‎ ‎(2)O原子数＝肽键数＋2×肽链数(肽链一端游离的羧基数)＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数(肽键数)。 ‎ ‎(3)H原子数＝各氨基酸H原子总数－2×肽键数(－2×二硫键数)。‎ ‎3．蛋白质的结构多样性 ‎4．氨基酸的排列与多肽种类的关系 若有A、B、C三种氨基酸，则由这三种氨基酸组成肽的情况可分下列两种情形分析：‎ 深化探究：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链的氨基酸种类有关。你是否同意他的说法？说出你的理由。‎ 提示：(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。‎ ‎1．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分子水，D正确。]‎ ‎2．已知丙氨酸的R基是—CH3，则下列关于5个丙氨酸形成多肽的过程的叙述，正确的是 (　　)‎ A．产物中含有4个肽键称为四肽 B．产物多肽的相对分子质量比反应物减少了90‎ C．产物多肽含有5个氨基和5个羧基 D．产物水中的H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基 ‎ D　[5个丙氨酸脱水缩合形成含有4个肽键的化合物称为五肽，A 错误；形成该产物的过程中脱去了4分子水，产物多肽的相对分子质量比反应物减少了18×4＝72，B错误；丙氨酸的R基中没有氨基和羧基，因此产物多肽含有1个氨基和1个羧基，C错误；氨基酸脱水缩合时，一个氨基酸的氨基脱去1个—H，另一个氨基酸的羧基脱去1个—OH，二者结合形成水，所以产物水中的H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基，D正确。]‎ ‎3．如图表示一个由三条多肽链形成的蛋白质分子，共含271个氨基酸，图中每条虚线表示由两个R基中的巯基(—SH)脱氢形成一个二硫键(—S—S—)。下列相关叙述不正确的是 (　　)‎ A．组成该分子的氨基酸最多有21种 B．氨基酸合成该分子后相对分子质量减少了4 824‎ C．该分子至少含有3个游离的氨基 D．该物质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应 B　[组成蛋白质的氨基酸最多有21种，A正确；由271个氨基酸合成该蛋白质分子时，脱去268个水分子，同时在形成4个二硫键时脱去8个氢，即减少的相对分子质量为268×18＋8＝4 832，B错误；该分子由三条多肽链组成，至少含有3个游离的氨基，C正确；蛋白质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应，D正确。]‎ ‎4．某条四十肽中有丙氨酸4个(相应位置如图)，现脱掉其中的丙氨酸，得到四条多肽链和五个游离氨基酸。下列有关叙述错误的是(　　)‎ A.该四十肽水解得到的产物，比原四十肽增加了4个氧原子 B．若水解得到的多肽链共有5个羧基，则必有1个羧基在R基上 C．若将得到的游离氨基酸缩合成五肽，则氨基酸序列有5种可能 D．若将得到的四条多肽链连接成一条长链，则会新生成3个肽键 A　[脱掉这4个丙氨酸需断开8个肽键，每断开1个肽键需要1分子水，因此氧原子数目增加8个，A错误；若不考虑R基中的羧基，则4条多肽链含有4个羧基，若新生成的4条多肽链总共有5个羧基，那么其中必有1个羧基在R基上，B正确；得到的5个氨基酸中有4个均为丙氨酸，因此将这5个氨基酸缩合成五肽，则有5种不同的氨基酸序列，C 正确；将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，将脱去3个H2O，形成3个肽键，D正确。]‎ ‎[课堂小结]‎ 知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 归 纳 ‎1.蛋白质是生命活动的主要承担者。‎ ‎2.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。‎ ‎3.氨基酸是组成蛋白质的基本单位。‎ ‎4.每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。‎ ‎5.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。‎ ‎6.我国科学家1965年完成了结晶牛胰岛素的合成，摘取了人工合成蛋白质的桂冠。‎ ‎1．下列有关蛋白质功能的叙述，正确的是(　　)‎ A．蛋白质就是一种多肽 B．具催化作用的酶都是蛋白质 C．胰岛素具有调节作用 D．血红蛋白具有免疫作用 C　[蛋白质具有空间结构，多肽没有空间结构；绝大多数酶是蛋白质；胰岛素具有降低血糖浓度的功能；血红蛋白具有运输氧的功能。所以C选项正确。]‎ ‎2．(多选)下列各项与蛋白质结构多样性有关的是(　　)‎ 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．构成蛋白质的多肽形成的空间结构 ABD　[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形成的空间结构不同，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。]‎ ‎3．谷氨酸的R基为—CH2CH2COOH，则谷氨酸的分子式是(　　)‎ A．C5H9O4N　　　　　　 B．C4H9O4N C．C5H8O4N D．C4H9O5N A　[由题意可知，谷氨酸的R基为—CH2CH2COOH，将谷氨酸的R基代入氨基酸的结构通式中，整理可得谷氨酸的分子式是C5H9O4N。]‎ ‎4．免疫球蛋白IgG的结构如图所示，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。]‎ ‎5．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