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(zhì)學案 新人教版必修1

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1、 第2節(jié)　生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì) 學習目標 知識概覽(教師用書獨具) 1．掌握氨基酸的結(jié)構(gòu)特點。(重點) 2．說明蛋白質(zhì)的形成過程、結(jié)構(gòu)和功能。(重難點) 3．認同蛋白質(zhì)是生命活動的體現(xiàn)者。 4．關(guān)注蛋白質(zhì)研究的新進展。 [自 主 預 習探 新 知] 一、氨基酸及其種類 1．種類：組成蛋白質(zhì)的氨基酸大約有20種 2．結(jié)構(gòu) (1)寫出圖中結(jié)構(gòu)名稱 a．氨基；b、d：R基；c：羧基。 (2)比較圖中兩種氨基酸，寫出氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式：。 (3)氨基酸的結(jié)構(gòu)特點 ①數(shù)量關(guān)系：至少都含有一個氨基和一個羧基。 ②位置關(guān)系：都有一個氨基和一個羧基連接

2、在同一碳原子上。 ③各種氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同。 二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性 1．氨基酸的脫水縮合 (1)此生理過程的名稱是脫水縮合。 (2)寫出字母代表的結(jié)構(gòu)或名稱：a.肽鍵，b.二肽。 2．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次 氨基酸多肽蛋白質(zhì) 3．結(jié)構(gòu)多樣性 (1)氨基酸方面：氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序不同。 (2)肽鏈方面：肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別。 三、蛋白質(zhì)的功能 1．將下列實例與相應的蛋白質(zhì)功能連接起來[連線] 功能　　　　　 實例 ①結(jié)構(gòu)蛋白 a．血紅蛋白 ②催化 b．胰島素等蛋白質(zhì)類激素 ③運輸 c．抗體 ④信息傳遞、

3、調(diào)節(jié) d．絕大多數(shù)酶 ⑤防御 e．肌肉蛋白 ⑥運動 f．羽毛、肌肉、頭發(fā)等 提示：①－f　②－d?、郏璦?、埽璪?、荩璫?、蓿璭 2．一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。 [基礎自測] 1．判斷對錯 (1)人體需要的氨基酸稱為必需氨基酸。(　　) (2)不同氨基酸之間的差異是由R基引起的，20種氨基酸的理化性質(zhì)是由R基決定的。(　　) (3)每種氨基酸分子只含有一個氨基和一個羧基，且都連在同一個碳原子上。(　　) (4)氨基、羧基、R基的書寫格式分別是：NH2、COOH、R。(　　) (5)氨基酸種類、數(shù)量及排列順序都相同的蛋白質(zhì)是同一種蛋白

4、質(zhì)。(　　) 提示：(1)　必需氨基酸是指人體不能合成，必須從外界環(huán)境中直接吸收的氨基酸。 (2)√ (3)　每種氨基酸至少含有一個氨基和一個羧基。 (4)　書寫格式應為—NH2，—COOH，—R。 (5)　空間結(jié)構(gòu)不同，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同。 2．組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸分子中，其共有的結(jié)構(gòu)是(　　) [答案]　D (備選習題) 生物體的生命活動離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。下列屬于血紅蛋白生理功能的是(　　) A．運輸氧氣 B．調(diào)節(jié)機體的生命活動 C．構(gòu)成細胞的重要物質(zhì) D．催化細胞內(nèi)的化學反應 [答案]　A [合 作 探 究攻 重 難] 　

5、　 組成蛋白質(zhì)的氨基酸 [思考交流] 1．若組成蛋白質(zhì)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。 2．判斷構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的依據(jù)有哪些？ 提示：構(gòu)成蛋白質(zhì)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。 3．谷氨酸的R基為－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。 (教師用書獨具) 膠原蛋白是動物結(jié)締組織中的主要成分，因其含有多種必需氨基酸，具有較高的滋補保健功能而受到廣大消費者的青睞。實際上膠原蛋白并不能直接被人體吸收

6、，試解釋膠原蛋白在人體中如何發(fā)揮其營養(yǎng)價值？ 提示：膠原蛋白在人體內(nèi)被消化分解為多種氨基酸，其中包括多種必需氨基酸，這些氨基酸可參與合成人體的蛋白質(zhì)。 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(jié)構(gòu)通式及判斷 (1)結(jié)構(gòu)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(zhì)的氨基酸根據(jù)能否在人體內(nèi)合成，分為必需氨基酸和非必需氨基酸。 (1)

7、必需氨基酸：人體細胞中不能合成，必須從食物中獲取，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(nèi)由其他化合物轉(zhuǎn)化而來，共12種。 易錯提醒：組成蛋白質(zhì)的氨基酸書寫的兩點提醒 (1)“中心碳原子”有四個鄰居，其中三個固定不變，即－NH2、－COOH、－H，還有一個是可變的－R。 (2)氨基、羧基和R基的正確書寫格式：－NH2、－COOH、－R(不要忘記前面要有短線“－”)。 [活學活用] 1．關(guān)于人體氨基酸的敘述，正確的是(　　) A．人體內(nèi)所有蛋白質(zhì)都由20種氨基酸構(gòu)成 B．只要含有氨基和羧基的分子就是組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸 C．不同氨基酸的R基一定不同

8、 D．非必需氨基酸不能在人體中合成 C　[人體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，并不是每種蛋白質(zhì)都由20種氨基酸構(gòu)成，A錯誤；組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸分子至少都含有一個氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，B錯誤；氨基酸的不同在于R基的不同，C正確；非必需氨基酸能在人體內(nèi)合成，不能在人體內(nèi)合成的氨基酸是必需氨基酸，D錯誤。] 2．下列哪項不是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸(　　) B　[構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸至少含有一個氨基和一個羧基，且連接在同一個碳原子上，B項中的氨基和羧基沒有連接在同一個碳原子上，因此不是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸。] 　　 氨基酸的脫水縮合

9、 [思考交流] 1．結(jié)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(guān)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)。 2．據(jù)下圖思考問題： 多肽中R1中含有氨基，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。 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(jié)”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)＝

10、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(jié)形成肽鍵數(shù)與氨基酸數(shù)和肽鏈條數(shù)的關(guān)系。 提示：肽鍵數(shù)＝失去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈條數(shù)。 4．(1)一條肽鏈中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(jié)蛋白質(zhì)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(guān)系。 提示：至少含有的游離氨基數(shù)或羧基數(shù)＝肽鏈條數(shù)。 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

11、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(zhì)的相關(guān)數(shù)量計算規(guī)律 假設氨基酸的平均相對分子質(zhì)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(zhì)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

12、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)。 [活學活用] 1．免疫球蛋白IgG的結(jié)構(gòu)如右圖所示，其中—S—S—表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。若該IgG由m個氨基酸構(gòu)成，則該IgG有肽鍵數(shù)(　　) A．m個　　　　　　　 B．(m＋1)個 C．(m－2)個 D．(m－4)個 D　[由氨基酸脫水縮合成蛋白質(zhì)的過程中，存在這樣的關(guān)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IgG的結(jié)構(gòu)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(

13、m－4)個。] 2．下列有關(guān)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(cè)鏈基團 D．形成過程中失去了3分子水 D　[分析圖解可知，圖中多肽有三個肽鍵(—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(cè)鏈基團，C錯誤；4個氨基酸脫水縮合過程中要失去3分子的水，D正確。] 　　 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 [思考交流](教師用書獨具) 1．假若有A、B、C三種氨基

14、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。 2．朊病毒蛋白(PrP)有兩種：一種是PrPc，一種是PrPsc。PrPsc是由PrPc轉(zhuǎn)變形成的，它們的比較如下表所示： 朊病毒蛋白 項目 PrPc PrPsc 空間結(jié)構(gòu) 螺旋為主 折疊為主 溶解度 高 低 致病性 不致病 致病 上述兩種蛋白質(zhì)表現(xiàn)出不同性質(zhì)的直接原因是什么？ 提示：蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同。 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(zhì)的功能角度分析原因。 提示：營養(yǎng)不良導致蛋白質(zhì)攝

15、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。 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性與功能多樣性的關(guān)系 易錯提醒：多肽≠蛋白質(zhì) (1)多肽是由多個氨基酸分子縮合而成的，也叫作肽鏈，一般沒有生物活性。 (2)蛋白質(zhì)是由一條或幾條肽鏈組成的，肽鏈經(jīng)盤曲、折疊而形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，才具有生物活性。 　有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的敘述，錯誤的是(　　) A．蛋白質(zhì)的生物活性與蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有關(guān) B．數(shù)量相同的5種氨基酸可以組成不同的多肽鏈 C．將抗體溶于NaCl溶液中會造成其生物活性的喪失 D．氨基酸序列相同的多肽鏈可折疊成不同的空間結(jié)構(gòu) [技巧點撥

16、]　(1)思考蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與哪些因素有關(guān)。 (2)蛋白質(zhì)溶于NaCl溶液后其結(jié)構(gòu)有沒有變化。 [解析]　蛋白質(zhì)種類多樣性取決于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和肽鏈條數(shù)以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)的生物活性與蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時其生物活性也發(fā)生改變，A正確；數(shù)量相同的5種氨基酸種類可能不同，排列順序也可能不同，因此可以組成不同的多肽鏈，B正確；抗體化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)溶解在NaCl溶液中，其結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變，因此生物活性會喪失，C錯誤；氨基酸序列相同的多肽鏈折疊方式可不同，形成的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)不同，D正確。 [答案]　C 　(1)哪些因素會破壞蛋

17、白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，使其喪失生物活性？ 提示：高溫、強酸、強堿。 (2)煮熟的雞蛋，恢復常溫不能變成蛋清。冷凍的雞蛋恢復常溫還能變成蛋清。由此分析低溫和高溫對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響是否相同？ 提示：高溫會破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，低溫不破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。 (3)溶解在NaCl溶液中的蛋白質(zhì)析出后其生物活性會改變嗎？ 提示：溶解在NaCl溶液中的蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)沒有改變，析出后生物活性也不會改變。 [活學活用] 1．形成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次從小到大依次是(　　) 【導學號：92172024】 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|(zhì)

18、 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 B　[蛋白質(zhì)的基本組成單位為氨基酸，而氨基酸是由C、H、O、N等元素組成的。多個氨基酸經(jīng)過脫水縮合形成多肽鏈，蛋白質(zhì)由一條或幾條多肽鏈經(jīng)盤曲折疊而形成。] 2．下列關(guān)于蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的敘述，錯誤的是(　　) A．不同蛋白質(zhì)含有的氨基酸數(shù)量不完全相同 B．有些結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)具有相似的功能 C．組成蛋白質(zhì)的氨基酸可按不同排列順序脫水縮合 D．組成蛋白質(zhì)的氨基酸之間只通過脫水縮合進行連接 D　[不同蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能不同，故所含有的氨基酸的數(shù)量不完全相同，A

19、正確；結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)可能具有相似的功能，如唾液淀粉酶和胰淀粉酶，結(jié)構(gòu)不同，但都能催化淀粉水解，B正確；不同的蛋白質(zhì)，其組成的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同，因而在合成蛋白質(zhì)時，氨基酸可按不同的排列順序脫水縮合，C正確；蛋白質(zhì)中的氨基酸多數(shù)通過脫水縮合相連，但鏈之間可以通過其他的鍵連接，如二硫鍵，D錯誤。] [當 堂 達 標固 雙 基] 1．從氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式看，組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸的區(qū)別是(　　) 【導學號：92172025】 A．－NH2不同　　　　 B．R基不同 C．－COOH不同 D．－H不同 [答案]　B 2．如果一個氨基酸分子的結(jié)構(gòu)中有兩個羧基，那么這兩個羧基

20、分別位于(　　) 【導學號：92172026】 A．碳原子上和氨基上 B．羧基上和R基上 C．氨基上和R基上 D．中心碳原子上和R基上 [答案]　D 3．氨基酸脫水縮合而成的化合物稱為肽。下列關(guān)于二肽的敘述正確的是(　　) A．含兩個肽鍵的化合物 B．由兩個氨基酸脫水后縮合而成的化合物 C．含兩個肽鏈的化合物 D．由兩種氨基酸脫水后縮合而成的化合物 [答案]　B 4．兩個氨基酸縮合成二肽并生成水，這個水分子中的氫原子和氧原子分別來自氨基酸的(　　) 【導學號：92172027】 A．氨基、羧基 B．羧基、氫基 C．R基、氨基和羧基 D．氨基和羧基、羧

21、基 D　[氨基酸脫水縮合所產(chǎn)生的水中，氫來自氨基和羧基，氧只來自羧基。] 5．下列有關(guān)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因分析，錯誤的是(　　) 【導學號：92172028】 A．氨基酸的種類不同 B．肽鍵的結(jié)構(gòu)不同 C．氨基酸的排列順序不同 D．肽鏈的數(shù)目和空間結(jié)構(gòu)不同 B　[氨基酸的種類、排列順序以及肽鏈數(shù)目和空間結(jié)構(gòu)不同是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因；不同蛋白質(zhì)的肽鍵結(jié)構(gòu)相同。] 6．根據(jù)下圖所示化合物的結(jié)構(gòu)分析回答： (1)該化合物中，①表示________，⑦表示________。 (2)該化合物由________個氨基酸失去________個水分子而形成，這種反應叫

22、作________。 (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　②④⑧⑨

23、 (4)四肽　3?、邰茛蕖?5)2　2 [核心語句歸納] 1．氨基酸是組成蛋白質(zhì)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(zhì)多樣性的原因是：組成蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu)不同。 4．蛋白質(zhì)是組成細胞和生物體的重要物質(zhì)，具有催化、運輸、調(diào)節(jié)和免疫等功能。 5．蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。 我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，推進新型城鎮(zhèn)化，推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經(jīng)濟發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調(diào)等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。