2022版高中生物 第二章 組成細胞的分子 第2節(jié) 生命活動的主要承擔者——蛋白質學案 新人教版必修1

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1、2022版高中生物 第二章 組成細胞的分子 第2節(jié) 生命活動的主要承擔者——蛋白質學案 新人教版必修1 1．掌握氨基酸的結構特點。(重點) 2．說明蛋白質的形成過程、結構和功能。(重難點) 3．認同蛋白質是生命活動的體現(xiàn)者。 4．關注蛋白質研究的新進展。 氨 基 酸 及 其 種 類 1．結構及特點 下圖為四種構成蛋白質的氨基酸的結構簡式。 (1)寫出上圖框中字母所代表的結構名稱： a：側鏈基團；b：側鏈基團；c：羧基；d：氨基。 (2)寫出氨基酸分子的結構通式： 　 (3)觀察上述幾種氨基酸的結構，描述其結構特點： ① ②各種氨基酸之間的區(qū)別在于R基

2、的不同。 2．氨基酸的種類[判斷] (1)在生物體中組成蛋白質的氨基酸約有20種。(√) (2)非必需氨基酸有12種，是人體不需要的氨基酸。(×) (3)成人細胞有8種必需氨基酸自身不能合成。(√) (4)必需氨基酸既可在人體內合成，也可從外界環(huán)境中獲取。(×) [合作探討] 探討1：若組成蛋白質的氨基酸中不止一個氨基或羧基，多出的氨基或羧基可能在什么位置？ 提示：在R基上。 探討2：判斷構成蛋白質的氨基酸的依據(jù)有哪些？ 提示：構成蛋白質的氨基酸必須具備兩個條件； ①至少含有一個氨基和一個羧基； ②都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。 探討3：谷氨酸的R基

3、為－C3H5O2，在一個谷氨酸中，碳和氧的原子數(shù)分別是多少？ 提示：碳和氧的原子數(shù)分別是5和4。 [思維升華] 1．氨基酸的組成元素 基本組成元素是C、H、O、N，有的含有S等元素。 2．氨基酸的結構通式及判斷 (1)結構通式 (2)兩個判斷標準 ①一個數(shù)目標準：至少含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)。 ②一個位置標準：至少有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，且這個碳原子上還連接一個氫原子(—H)和一個R基。 3．氨基酸的分類 組成蛋白質的氨基酸根據(jù)能否在人體內合成，分為必需氨基酸和非必需氨基酸。 (1)必需氨基酸：人體細胞中不能合成，必須從食物

4、中獲取，共8種。 (2)非必需氨基酸：既可以從食物中獲得，又可以在人體內由其他化合物轉化而來，共12種。 1．下列分子中，與構成生物體的蛋白質的氨基酸分子式不相符的是(　　) 【解析】　構成生物體的蛋白質的氨基酸的結構式中至少含有一氨基、一羧基且連在同一碳原子上，由此判斷B項不符合要求。 【答案】　B 2．已知一種氨基酸的R基是—CH2—OH，在這種氨基酸分子中，含有C、H、O的原子數(shù)分別是(　　) A．3、4、7　　　　　 B．3、7、3 C．7、1、4 D．4、3、7 【解析】　每個氨基酸分子至少要有一個—NH2，一個—COOH，和一個H，連在同一個碳原子上。故含

5、有C、H、O的原子數(shù)是3、7、3，故選B。 【答案】　B 3．如圖是四種構成蛋白質的氨基酸的結構式，下列敘述錯誤的是(　　) A．構成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N B．上述四種氨基酸的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構成生物體蛋白質的氨基酸 【解析】　由題干給出的氨基酸的結構式及氨基酸的結構通式分析知，構成氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N；甲、乙、丙、丁四種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2—COOH；因此R基上可以有氨基或羧基；但構成生物體蛋白質的

6、氨基酸不僅需要有氨基和羧基，而且還需要至少有一個氨基和羧基連接在同一個碳原子上。 【答案】　D 氨 基 酸 的 脫 水 縮 合 1．概念 一個氨基酸分子的氨基與另一個氨基酸分子的羧基相連接，同時脫去一分子水的結合方式。 2．過程 (1)過程①名稱：脫水縮合。 (2)物質②名稱：二肽。 (3)結構③名稱：肽鍵。 [合作探討] 探討1：結合脫水縮合過程，分析失去的水分子中的氫和氧元素的來源，肽鍵和失去水分子的數(shù)量關系。 提示：①氫來源于—NH2和—COOH，氧來源于—COOH。②形成肽鍵數(shù)＝失去水分子數(shù)。 探討2：據(jù)下圖思考問題： 多肽中R1中含有氨

7、基，R2中含有羧基，它們能參與脫水縮合嗎？ 提示：不能。參與脫水縮合的分別是兩個氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基。一般而言，R基中的氨基和羧基不參與脫水縮合。 探討3：(1)如果把一個氨基酸比作一個同學，四個同學手牽手形成的3個“手結”就相當于肽鍵，如圖所示：，那么10個氨基酸(同學)形成一條肽鏈時，脫掉幾個水分子？形成幾個肽鍵？ 提示：肽鍵數(shù)＝失去的水分子數(shù)＝10－1＝9。 (2)若n個氨基酸形成m條肽鏈呢？ 提示：肽鍵數(shù)＝失去水分子數(shù)＝n－m。 (3)試總結形成肽鍵數(shù)與氨基酸數(shù)和肽鏈條數(shù)的關系。 提示：肽鍵數(shù)＝失去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈條數(shù)。 探討4：(1)一條肽鏈中

8、至少含有多少個游離的—NH2和—COOH？若m條肽鏈呢？為什么是至少？ 提示：1個；m個。因為R基中可能含有—NH2或—COOH。 (2)試總結蛋白質中至少含有游離氨基數(shù)和游離羧基數(shù)與肽鏈條數(shù)的關系？ 提示：至少含有的游離氨基數(shù)或羧基數(shù)＝肽鏈條數(shù)。 [思維升華] 1．脫水縮合過程圖解： (1)參與脫水縮合的部位：一個氨基酸連在中心碳原子上的氨基和另一個氨基酸連在中心碳原子上的羧基。 (2)游離的氨基和羧基：一條肽鏈上至少有一個游離的—NH2和一個游離的—COOH，并分別位于肽鏈的兩端。 (3)R基中的—NH2或—COOH：不參與肽鍵的形成。 2．氨基酸形成蛋白質的相關數(shù)量

9、計算規(guī)律 假設氨基酸的平均相對分子質量為a，由n個氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈： 形成肽鏈數(shù) 形成肽鍵數(shù) 脫去水分子數(shù) 氨基數(shù)目 羧基數(shù)目 1 n－1 n－1 至少1個 至少1個 m n－m n－m 至少m個 至少m個 3.蛋白質中氨基和羧基的數(shù)量計算方法 (1)當R基中不存在氨基和羧基時，每一條肽鏈中含有一個氨基和一個羧基。 (2)當R基中存在氨基和羧基時，由于R基不參與脫水縮合，所以每一條肽鏈中含有的氨基數(shù)或羧基數(shù)就等于1＋R基中的氨基數(shù)或羧基數(shù)。 1．免疫球蛋白IgG的結構如下圖所示，其中—S—S—表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。若該IgG由

10、m個氨基酸構成，則該IgG有肽鍵數(shù)(　　) A．m個　　　　　　　　 B．(m＋1)個 C．(m－2)個 D．(m－4)個 【解析】　由氨基酸脫水縮合成蛋白質的過程中，存在這樣的關系：肽鍵數(shù)＝脫去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)(對于非環(huán)狀多肽而言)。從圖中給出的信息可以判斷出IgC的結構中有4條肽鏈，由于共有m個氨基酸，因此可以得出肽鍵的數(shù)量為(m－4)個。 【答案】　D 2．下列有關如圖所示多肽的敘述中，正確的是(　　) A．由5個氨基酸縮合而成 B．有游離的氨基和羧基各1個 C．有4種不同的側鏈基團 D．形成過程中失去了3分子水 【解析】　分析圖解可知，圖中多肽

11、有三個肽鍵(—CO—NH—)，即含有4個氨基酸，A錯誤；圖中多肽有兩個游離的羧基和一個游離的氨基，B錯誤；圖中氨基酸的R基團分別為：—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH，—CH3，即表示有3種不同的側鏈基團，C錯誤；四個氨基酸脫水縮合過程中要失去3分子的水，D正確。 【答案】　D 蛋 白 質 的 結 構 和 功 能 1. 蛋白質的結構 (1)結構層次 氨基酸→二肽→多肽(由多個氨基酸縮合而成，含有多個肽鍵的化合物，通常呈鏈狀結構)具有一定空間結構的蛋白質。 (2)蛋白質結構多樣性的原因 ①氨基酸水平 ②多肽水平：多肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差

12、萬別。 2．蛋白質的功能[連線] ①結構蛋白　　　　　 a．抗體 ②催化作用 B．血紅蛋白 ③運輸作用 c．胰島素 ④信息傳遞作用 D．蛛絲的主要成分 ⑤免疫功能 e．唾液淀粉酶 【提示】?、佟猟?、凇猠?、邸猙?、堋猚　⑤—a [合作探討] 探討1：假若有A、B、C三種氨基酸，且數(shù)量足夠多，借助數(shù)學知識分析由這三種氨基酸形成的二肽、三肽的種類各是多少？ 提示：形成二肽的種類：32＝9種； 形成三肽的種類：33＝27種。 探討2：朊病毒蛋白(PrP)有兩種：一種是PrPc，一種是PrPsc。PrPsc是由PrPc轉變形成的，它們的比較如下表所示：

13、上述兩種蛋白質表現(xiàn)出不同性質的直接原因是什么？ 提示：蛋白質的空間結構不同。 探討3：營養(yǎng)不良會出現(xiàn)貧血和免疫力下降等現(xiàn)象，試從蛋白質的功能角度分析原因。 提示：營養(yǎng)不良導致蛋白質攝入不足，影響血紅蛋白和抗體的合成。血紅蛋白具有運輸O2的功能，抗體具有免疫功能。 [思維升華] 蛋白質結構多樣性與功能多樣性的關系 1．形成蛋白質結構的層次從小到大依次是(　　) ①氨基酸?、贑、H、O、N等元素?、郯被崦撍s合 ④一條或幾條多肽鏈連接在一起?、荻嚯摹、薜鞍踪| 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

14、→⑥ 【解析】　蛋白質的基本組成單位為氨基酸，而氨基酸是由C、H、O、N等元素等組成的。多個氨基酸經(jīng)過脫水縮合形成多肽鏈，蛋白質由一條或幾條多肽鏈經(jīng)盤曲折疊而形成。 【答案】　B 2．下列各項與蛋白質結構多樣性無關的是(　　) A．氨基酸的數(shù)目、種類和排列順序 B．構成蛋白質的多肽鏈的數(shù)目 C．氨基酸至少含一個氨基和羧基 D．構成蛋白質的多肽的空間結構 【解析】　構成蛋白質的氨基酸的數(shù)目、種類、排列順序不同，蛋白質則不同；構成蛋白質的多肽鏈條數(shù)不同，蛋白質也不同；構成蛋白質的多肽鏈的空間結構不同，蛋白質也不同。因此A、B、D三項都是蛋白質結構多樣性的原因，只有C項不是。 【答

15、案】　C 3．下列關于蛋白質的敘述中，錯誤的是(　　) A．不同的蛋白質分子其氨基酸的排列順序不同 B．各種蛋白質均含有20種氨基酸 C．蛋白質分子具有多種重要的功能 D．蛋白質是生物體一切生命活動的承擔者 【解析】　A項屬于蛋白質多樣性的原因之一，正確；C、D兩項是關于蛋白質功能的敘述，均正確；構成蛋白質的氨基酸約有20種，但不是各種蛋白質都含有20種氨基酸，也可以少于20種，故B錯誤。 【答案】　B 1．關于生物體內組成蛋白質的氨基酸的敘述，錯誤的是(　　) A．分子量最大的氨基酸是甘氨酸 B．有些氨基酸不能在人體細胞中合成 C．氨基酸分子之間通過脫水縮合形成肽

16、鍵 D．不同氨基酸之間的差異是由R基引起的 【解析】　甘氨酸是分子量最小的氨基酸，A錯誤；氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸只能從食物中獲取，人體內不能合成，B正確；氨基酸分子通過脫水縮合形成肽鍵，C正確； R基的不同決定了氨基酸之間的差異，D正確。 【答案】　A 2．如圖表示有關蛋白質分子的簡要概念圖，下列對圖示分析正確的是 (　　) A．一個蛋白質分子只含一條多肽鏈 B．①過程有水產(chǎn)生 C．多肽中B的數(shù)目等于C的數(shù)目 D．蛋白質功能的多樣性導致蛋白質結構的多樣性 【解析】　一個蛋白質分子中可能含有多條多肽鏈；①過程表示氨基酸脫水縮合，會產(chǎn)生水；多肽中的B

17、(氨基酸)的數(shù)目為C(肽鍵)的數(shù)目加上1；蛋白質的結構決定蛋白質的功能。 【答案】　B 3．蛋白質是細胞內最重要的生命物質之一，具有多樣性和特異性，其結構與功能是相適應的。下列蛋白質類物質與其功能對應不正確的是(　　) A．胰島素與調節(jié)　　　　 B．抗體與免疫 C．淀粉酶與運輸 D．血紅蛋白與運輸 【解析】　生物體內蛋白質功能很多。例如，起調節(jié)作用的激素，如胰島素；起免疫作用的抗體；起催化作用的酶，如淀粉酶；起運輸作用的血紅蛋白等。 【答案】　C 4．根據(jù)下圖所示化合物的結構分析回答： (1)該化合物中，①表示________，⑦表示________。 (2)該化合物由

18、________個氨基酸失去________個水分子而形成，這種反應叫做________。 (3)該化合物中的氨基酸種類不同，是由________決定的，其編號是________。 (4)該化合物稱為________，含________個肽鍵，編號是________。 (5)該化合物含有________個游離的氨基和________個游離的羧基。 【解析】　圖中①是氨基；⑦是羧基；③、⑤、⑥表示肽鍵；②、④、⑨、⑧是R基。該化合物為四肽，是由4個氨基酸脫去3個水分子形成的。氨基酸種類不同，是由R基決定的，而該化合物含有游離的氨基(羧基)數(shù)等于肽鏈數(shù)與R基中氨基(羧基)數(shù)之和。 【答案】　(1)氨基　羧基　(2)4　3　脫水縮合 (3)R基?、冖堍啖? (4)四肽　3?、邰茛蕖?5)2　2 課堂小結： 網(wǎng)絡構建 核心回扣 1.氨基酸是組成蛋白質的基本單位。 2．每種氨基酸分子至少含有一個氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。 3．蛋白質多樣性的原因是：組成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同，以及肽鏈形成的空間結構不同。 4．蛋白質是組成細胞和生物體的重要物質，具有催化、運輸、調節(jié)和免疫等功能。 5．蛋白質是生命活動的主要承擔者。