高中生物必修1學案： 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、 第2節(jié)　生命活動的主要承擔者——蛋白質 學習目標 1．說出組成蛋白質的氨基酸的種類及特點。(重點) 2．描述氨基酸形成蛋白質的過程。(重、難點) 3．舉例說明蛋白質結構及功能的多樣性。(重、難點) 核心概念 氨基酸　肽鍵　多肽　脫水縮合　空間結構 一、氨基酸的種類及結構 1．種類(約__20____種) 2．氨基酸的結構： (1)寫出圖中結構名稱： 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構通式：______。 (3)氨基酸的結構特點： ①數(shù)量關系：至少都含有__一個氨基

2、(—NH2)____和__一個羧基(—COOH)____。 ②位置關系：都有__一個氨基和一個羧基____連接在__同一個碳原子____上。 ③各種氨基酸之間的區(qū)別在于__R基____的不同。 二、蛋白質的結構及其多樣性 1．氨基酸的脫水縮合： (1)此生理過程的名稱是__脫水縮合____。 (2)寫出字母代表的結構或名稱：a.__肽鍵____，b.__二肽____。 (3)判斷產物H2O中原子的來源： 2．蛋白質的結構層次 氨基酸__多肽____蛋白質 3．結構多樣性： (1)氨基酸方面：氨基酸的__種類____、__數(shù)目____、__排列順序____不同。

3、(2)肽鏈方面：肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的__空間結構____千差萬別。 三、蛋白質的功能 (1)一切生命活動離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的主要承擔者。 (2)蛋白質功能舉例 功能 實例 作為結構蛋白 羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲 __催化作用____ 絕大多數(shù)酶 __運輸作用____ 載體、血紅蛋白 信息傳遞和調節(jié)作用 __胰島素____、生長激素等蛋白類激素 免疫作用 __抗體____ ？思考 1．膠原蛋白是動物結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，試解釋膠原蛋白在人

4、體中如何發(fā)揮其營養(yǎng)價值？ 提示：膠原蛋白在人體內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。 2．氨基酸種類和數(shù)目相同的蛋白質是同一種蛋白質嗎？ 提示：不一定。蛋白質結構的多樣性取決于氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和蛋白質的空間結構。 H　　判斷題 1．人體需要的是氨基酸稱為必需氨基酸。(　×　) 2．組成蛋白質的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。(　×　) 3．含有兩個肽鍵的化合物稱為二肽。(　×　) 4．蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開時，其特定功能會發(fā)生改變。(　√　) 5．具有氨基和羧基的化合物，都是構成蛋

5、白質的氨基酸。(　×　) 6．蛋白質是生物體主要的能源物質。(　×　) 7．所有氨基酸中一定含有C、H、O、N四種元素。(　√　) 知識點1　氨基酸及其種類 Z　 1．結構通式 2．氨基酸分子中一個決定關鍵：R基 ①決定氨基酸的種類和理化性質。 ②決定氨基酸中所含有氨基和羧基的數(shù)目：除了連接在同一碳原子上的氨基和羧基外，多余的氨基和羧基一定位于R基中。 ③決定氨基酸的組成元素：氨基酸結構通式中含有C、H、O、N四種元素，若含有其他元素則一定位于R基中。 知識貼士 ①并不是含有氨基和羧基的有機物就屬于構成蛋白質的氨基酸，如H2N—CH2—CH2—COOH。 ②R基

6、在形成蛋白質時并不是都不參與反應，如R基中的—SH會參與形成蛋白質不同多肽鏈之間的—S—S—。 D　 典例1　(2018·陜西西安高三期末)關于生物體內氨基酸的敘述，正確的是(　B　) A．氨基酸是蛋白質分子的基本單位，由氨基和羧基組成 B．組成蛋白質的氨基酸共有的結構是 C．每個氨基酸分子都只含有C、H、O、N四種元素 D．組成人體的氨基酸都在人體內合成 [解析]　氨基酸的結構通式為，不同的氨基酸R基不同，因此共有的結構為；甲硫氨酸中含有C、H、O、N、S五種元素；必需氨基酸不能在人體內合成。 易混提醒：組成蛋白質的氨基酸書寫的兩點提醒 (1)“中心碳原子”有四個鄰居，其中

7、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“—”)。 〔變式訓練1〕　兩種氨基酸(如下列結構式)，它們在形成二肽化合物時，最可能縮合的基團是(　C　) A．①③　 B．②⑥ C．②④　 D．⑤⑥ [解析]　由氨基酸脫水縮合形成二肽化合物時，一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基相連接，形成肽鍵，但不是R基團上的羧基和氨基，因此，最可能縮合的是②④或①⑤。 知識點2　蛋白質的結構與功能 Z　 1．蛋白質的分子結構及氨基酸脫水縮合過程分析 過程圖示分析

8、1條肽鏈至少含有1個游離的—NH2和1個游離的—COOH，分別位于肽鏈的兩端。環(huán)狀肽中可能不含游離的—NH2和游離的—COOH。 2．相關概念 (1)脫水縮合：一個氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時脫去一分子水，這種結合方式就叫脫水縮合。 (2)肽鍵：連接兩個氨基酸分子的化學結構叫肽鍵，結構簡式為—CO—NH—或—NH—CO—。 (3)肽：由兩個氨基酸分子經脫水縮合而成的、含有一個肽鍵的化合物叫二肽；由三個氨基酸分子經脫水縮合而成的、含有兩個肽鍵的化合物叫三肽；由多個氨基酸分子經脫水縮合而成的、含有多個肽鍵的化合物叫多肽。 (4)肽鏈：多肽

9、通常呈鏈狀結構，稱為肽鏈。 知識貼士 ①肽鍵有以下幾種寫法：—CO—NH—或—NH—CO—或 (需注意的是，不管哪一種寫法，兩端均需要留有短線)。 ②氨基酸脫水縮合時，每形成一個肽鍵，就脫去一分子水。形成肽鍵時，相應的—COOH失去—OH，相應的—NH2失去—H，形成一分子H2O。 ③R基上的氨基和羧基一般不參與脫水縮合。 3．蛋白質多樣性原因的分析 其中蛋白質的空間結構是最為重要的結構，沒有特定的空間結構，蛋白質就會失去其功能。 知識貼士 ①蛋白質結構多樣性的原因 ②蛋白質分子可由一條或幾條肽鏈組成，不同的蛋白質分子所含的膚鏈條數(shù)不同，因此肽鏈的數(shù)目也是蛋白質具有多

10、樣性的原因。 ③各肽鏈之間可通過一定的化學鍵(不是肽鍵)相連，如二硫鍵(—S—S—)。 ④高溫使蛋白質變性的原因不是破壞了氨基酸之間的肽鍵，而是破壞了肽鏈盤曲折疊形成的空間結構。 ⑤蛋白質結構多樣性是其功能多樣性的基礎。 D　 典例2　下圖是某蛋白質的肽鏈結構示意圖(圖甲中數(shù)字為氨基酸序號)及部分肽鏈放大圖，請據圖判斷下列敘述中正確的是(　D　) A．該蛋白質中含有l(wèi)條肽鏈，共124個肽鍵　 B．圖乙中含有的R基是①②④⑥⑧ C．從圖乙推知該肽鏈只含有2個游離的羧基　 D．從圖乙推知該肽鏈至少含有2個游離的氨基 [解析]　圖甲為一條肽鏈的示意圖，數(shù)字為氨基酸序號，可

11、見其共由124個氨基酸組成，含有肽鍵數(shù)＝124－1＝123個，A項錯誤。圖乙為肽鏈某段的放大圖。圖中③⑤⑦所示結構是肽鍵，R基是②④⑥⑧，①是氨基，B項錯誤。圖乙只是肽鏈的一段，①為肽鏈一端完整的1個氨基，②中有1個氨基，⑥⑧中各有1個羧基，⑨不是羧基。推知該肽鏈至少含有3個游離的羧基，至少含有2個游離的氨基，C項錯誤，D項正確。 易錯提醒：多肽≠蛋白質 (1)多肽是由多個氨基酸分子縮合而成的，也叫做肽鏈，一般沒有生物活性。 (2)蛋白質是由一條或幾條肽鏈組成的，肽鏈經盤曲、折疊而形成具有一定空間結構的蛋白質，才具有生物活性。 〔變式訓練2〕　(2018·成都高一檢測)下列關于蛋白質的

12、分子結構與功能的敘述，錯誤的是(　D　) A．不同蛋白質含有的氨基酸數(shù)量不完全相同　 B．有些結構不同的蛋白質具有相似的功能 C．組成蛋白質的氨基酸可按不同排列順序脫水縮合　 D．組成蛋白質的氨基酸之間只通過脫水縮合進行連接 [解析]　不同蛋白質的結構與功能不同，故所含有的氨基酸的數(shù)量不完全相同，A正確；結構不同的蛋白質可能具有相似的功能，如唾液淀粉酶和胰淀粉酶，結構不同，但都能催化淀粉水解，B正確；不同的蛋白質，其組成的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同，因而在合成蛋白質時，氨基酸可按不同的排列順序脫水縮合，C正確，蛋白質中的氨基酸多數(shù)通過脫水縮合相連，但鏈之間可以通過其他的鍵連

13、接，如二硫鍵，D錯誤。 1．利用形成蛋白質的結構圖解完成相應的計算規(guī)律 肽鏈 數(shù)目 氨基酸 數(shù)目 肽鍵 數(shù)目 脫去水 分子數(shù) 多肽的相對分子質量 氨基 數(shù)目 羧基 數(shù)目 1條 m m－1 m－1 ma－18(m－1) 至少 1個 至少 1個 n條 m m－n m－n ma－18(m－n) 至少 n個 至少 n個 注：設氨基酸的平均相對分子質量為a。 知識貼士 ①有時還要考慮其他化學變化過程，如肽鏈上出現(xiàn)二硫鍵(—S—S—)時(二硫鍵由—SH和—SH脫去2個H后構成)，要再減去2(即兩個氫原子)，若無特殊說明，不考慮二

14、硫鍵。 ②若為環(huán)狀多肽(肽鏈兩端的氨基和羧基脫水后會形成環(huán)狀多肽)，則可將公式中的肽鏈數(shù)視為零，再進行相關計算。 典例3　下圖為某蛋白質的結構示意圖，其中“—S— S—”為由兩個“—SH”(巰基)構成的二硫鍵，其作用是連接兩條相鄰肽鏈。若該蛋白質分子共由m個氨基酸組成，則形成一個該蛋白質分子時生成的水分子數(shù)和減少的相對分子質量分別為(　D　) A．m,18m B．(m－4)，18(m－4) C．(m－3)，18(m－3)＋4 D．(m－2)，18(m－2)＋4 [解析]　由圖可知，該蛋白質分子有兩條肽鏈和一個環(huán)狀多肽，故形成該蛋白質分子時失去水分子數(shù)為氨基酸數(shù)－鏈狀多肽數(shù)，

15、即(m－2)，由于有2個二硫鍵，而形成一個二硫鍵失去2個“H”，所以形成該蛋白質分子時減少的相對分子質量為18(m－2)＋4。 典例4　某蛋白質由n條肽鏈組成，氨基酸的平均相對分子質量為a，該蛋白質所含的氨基酸個數(shù)為b/3，則該蛋白質的相對分子質量約為(　C　) A．2/3ab－6b＋18n　 B．1/3ab－6b C．1/3ab＋18n－6b　 D．1/3ab－18n－6b [解析]　個氨基酸總相對分子質量為·a，脫去水的相對分子質量為18·，所以該蛋白質的相對分子質量為·a－18·＝ab－6b＋18n。 2．利用原子守恒法完成蛋白質的計算 在一個氨基酸中，若不考慮R基，至少含有

16、2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。氨基酸在脫水縮合形成多肽(無特殊說明時，通常指鏈狀多肽)時，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的數(shù)目不會減少。 (1)C原子數(shù)＝氨基酸分子數(shù)×2＋R基上的C原子數(shù)。 (2)H原子數(shù)＝各氨基酸中H原子的總數(shù)－脫去的水分子數(shù)×2。 (3)O原子數(shù)＝各氨基酸中O原子的總數(shù)－脫去的水分子數(shù)。 (4)N原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)＋R基上的N原子數(shù)＝各氨基酸中N原子的總數(shù)。 (5)由于R基上的碳原子數(shù)不好確定，且氫原子數(shù)較多，所以以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)為突破口，計算氨基酸的分子數(shù)。 典例5　經分析某個多肽中有O原子p個，N原子q個，它徹底水解后，只得

17、到下列四種氨基酸。經分析推算可知，1分子該多肽水解得到的賴氨酸個數(shù)為(　D　) A．p－q　 B．q－p C．p－q＋1　 D．q－p＋1 [解析]　根據觀察可知，四種氨基酸的R基中都不含O原子，只有賴氨酸的R基中含有1個N原子。多肽中O原子數(shù)＝各氨基酸中的O原子總數(shù)－脫去水分子數(shù)，由于R基中都不含O原子，所以O原子數(shù)＝氨基酸數(shù)＋1，N原子數(shù)＝各氨基酸中N原子數(shù)＝氨基酸數(shù)＋R基中N原子數(shù)，故根據O原子數(shù)計算出多肽中的氨基酸數(shù)為p－1，多肽中含有的賴氨酸數(shù)＝N原子數(shù)－氨基酸數(shù)＝q－(p－1)＝q－p＋1。 典例6　分析多肽E和多肽F(均有一條肽鏈組成)得到以下結果(單位：個)，多肽E

18、和多肽F中氨基酸的數(shù)目可能是(　D　) 元素或基團 C H O N 氨基 羧基 多肽E 201 348 62 53 3 2 多肽F 182 294 55 54 6 1 A．199和181　 B．340和281 C．58和53　 D．51和49 [解析]　本題主要考查多肽的結構特點。N元素存在于氨基(—NH2)或R基上，對于一條多肽鏈來說，一端是氨基，如果還有氨基存在，則只能在R基上，所以多肽E和多肽F的R基中分別有2個和5個氨基，且一般分別位于不同的氨基酸上。所以多肽E的氨基酸數(shù)可能為53－2＝51(個)，多肽F的氨基酸數(shù)可能為54－5＝49(個

19、)。 1．每種氨基酸至少都含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。氨基酸的種類由R基(側鏈基團)決定。 2．脫水縮合是一個氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時脫去一分子水的過程。 3．氨基酸分子以脫水縮合的方式形成肽鍵，由肽鍵連接氨基酸分子形成肽鏈，肽鏈盤曲、折疊形成具有—定空間結構的蛋白質分子。 4．一個氨基酸分子的氨基和另一個氨基酸分子的羧基脫水縮合失去一分子的水。連接兩個氨基酸分子的化學鍵叫作肽鍵。 5．構成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序，以及肽鏈的數(shù)目及其形成的空間結構不同，導致蛋白質結構多樣性。蛋白質結構的多樣性導致蛋白質功能的多樣性。 6．蛋白質是構成細胞和生物體結構的重要物質，具有催化、運輸、免疫、信息傳遞等許多功能。一切生命活動都離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的主要承擔者和體現(xiàn)者。 蛋白質 蛋白質