2022-2023學年新教材高中生物第2章組成細胞的分子第4節(jié)蛋白質是生命活動的主要承擔者課堂互動探究案新人教版必修1

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！第4節(jié)蛋白質是生命活動的主要承擔者課程標準闡明蛋白質由21種氨基酸組成，它的功能取決于由氨基酸序列及其形成的空間結構，細胞的功能主要由蛋白質完成。素養(yǎng)達成設疑激趣當我們購買食品時，包裝上常附有成分說明，你會發(fā)現蛋白質是許多食品的重要成分，有時你還會看到蛋白質中含有某些氨基酸的介紹。氨基酸和蛋白質之間有什么關系呢？夯基提能·分層突破——互動·探究·智涂探究點一組成蛋白質的氨基酸下圖是幾種氨基酸的結構圖，請分析回答下列問題：(1)寫出圖中序號代表的結構名稱：①________；②④________；③________(2)比較圖中幾種氨基酸，寫出氨基酸分子的結構通式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)各種氨基酸共有的元素是____________，其中半胱氨酸還含有S元素。(4)天冬氨酸的R基中含有羧基，賴氨酸的R基中含有氨基，說明組成蛋白質的氨基酸至少含有________________________。(5)從位置上看組成蛋白質的氨基酸都有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)連接在____________上。1.“兩看”法判斷是否為組成生物體內蛋白質的氨基酸一看“數量”——至少有一個—NH2和一個—COOH。如下列分子不屬于構成生物體蛋白質的氨基酸：①H2N—CH2—CH2OH→缺少—COOH②HOOC—CH2—CH2—COOH→缺少—NH2二看“位置”——必須有一個—NH2和一個—COOH連在同一個碳原子上。如下不屬于構成生物體蛋白質的氨基酸：H2NCHNH2CH2CH2COOH→雖有氨基和羧基，但二者未連在同一個碳原子上。2．有關“氨基酸”的兩個誤區(qū)(1)氨基、羧基書寫誤區(qū)：不要將氨基錯寫為NH2或—NH3；不要將羧基誤寫為或COOH，其中的一個短線代表一個化學鍵，不能省略。(2)氨基酸數目≠氨基酸種類：蛋白質分子含有多個氨基酸，構成生物體蛋白質的氨基酸有21種。1.結構通式的分析2．結構特點分析舉例氨基酸分子中—NH2、—COOH至少各有一個，因為R基中可能有—NH2、—COOH至少一個—NH2和一個—COOH連在同一個碳原子上反例：H2N－CH2－CH2－CH2－COOH非構成生物體的氨基酸生物體中氨基酸種類不同是由R基決定的甘氨酸：R基為—H(最小)丙氨酸：R基為—CH3谷氨酸：R基為—CH2—CH2—COOH3.分類(1)必需氨基酸(8種)，人體細胞不能合成，必須從外界環(huán)境中獲取的氨基酸。(2)非必需氨基酸(13種)，人體細胞能合成的氨基酸。1．[2022·玉林高中模擬](合格考)下列哪項不是構成蛋白質的氨基酸()2．(合格考)甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，則它的分子式是()A．C5H11O2NSB．C3H7SC．C4H11O2SD．C5H10O2N3．(等級考)(不定項)下列是四個構成蛋白質氨基酸的結構簡式，相關敘述正確的是()A.構成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB．上述四種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOHC．R基中可以有氨基或羧基D．只要含有氨基和羧基的化合物就是構成蛋白質的氨基酸探究點二蛋白質的形成過程下面是氨基酸之間發(fā)生一系列反應形成血紅蛋白的過程，結合教材內容完成以下探究。(1)描述從氨基酸到蛋白質的形成過程：氨基酸→二肽→多肽→肽鏈盤曲、折疊→具有一定________的蛋白質。(2)參與脫水縮合的部分：兩個相鄰氨基酸，一個氨基酸________________________________________。由兩個氨基酸脫水形成的化合物稱為二肽。(3)由兩個氨基酸脫水縮合形成的化合物的名稱是什么？其內含有多少個肽鍵？在形成過程中脫去多少分子水？(4)由n個氨基酸形成的含一條肽鏈的化合物名稱是什么？共形成多少肽鍵，失去多少分子水？(5)①若n個氨基酸形成m條肽鏈，則形成肽鍵數和失去水分子數分別是多少？②試總結形成肽鍵數與氨基酸數和肽鏈條數的關系。(6)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？②試總結蛋白質中至少含有游離氨基數和游離羧基數與肽鏈條數的關系。解答肽鏈圖試題的一般方法(1)要先找出肽鍵，以確定氨基酸的數量。(2)找出R基。如果多肽鏈較長，要抓住“”這一主線，排除其他化學符號的干擾，中間的C原子上所連的必為R基。注意：有時同一肽鏈中具有相同的R基，因此回答氨基酸種類時要考慮此種可能。(3)解答時可以按照以下步驟進行：找到所有的肽鍵→用長豎線將肽鍵分開，將多肽分成多個部分，每一部分是一個氨基酸殘基→得出氨基酸數目。有幾個氨基酸就是幾肽→找出氨基酸的R基，確定氨基酸的種類。1.過程圖示2．過程分析(1)參與脫水縮合的部位：一個氨基酸羧基中的—OH和另一個氨基酸氨基中的—H。(2)H2O中H和O的來源：H既來自氨基又來自羧基，O只來自羧基。(3)—NH2和—COOH的數量和位置：一條肽鏈中至少含有一個游離的—NH2和一個游離的—COOH，分別位于肽鏈的兩端，其余的—NH2和—COOH位于R基中。3．蛋白質的結構層次(1)C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→多肽eq\o(→,\s\up7(盤曲折疊))蛋白質。(2)多肽和蛋白質的區(qū)別①結構有差異：多肽僅僅是蛋白質的初級結構形式，而蛋白質具有一定的空間結構。蛋白質是由多肽和其他物質結合而成的，一個蛋白質分子可由一條肽鏈組成也可由多條肽鏈通過一定的化學鍵(如二硫鍵、氫鍵等)連接而成。②功能有差異：多肽的分子量較小，沒有空間結構，一般無活性；蛋白質的分子量較大，有空間結構，有活性(變性后活性下降或消失，活性消失叫做失活)。4．蛋白質相關計算方法規(guī)律(1)已知形成某蛋白質的氨基酸個數為m，肽鏈數為n，氨基酸的平均相對分子量為a，則該蛋白質：肽鍵數m－n脫去的水分子數m－n平均分子量am－18(m－n)氨基數≥n羧基數≥nN原子數≥mO原子數≥m＋n(2)環(huán)肽的脫水數目和氨基酸數目相等。(3)二硫鍵“—S—S—”是由兩個“—SH”脫下兩個H形成的，計算分子量時需要考慮。(4)蛋白質中含有N、O原子數的計算①N原子數＝肽鍵數＋肽鏈數＋R基上的N原子數＝各氨基酸中N原子總數。②O原子數＝肽鍵數＋2×肽鏈數＋R基上的O原子數＝各氨基酸中O原子總數－脫去的水分子數。1．(合格考)兩個氨基酸分子脫水縮合形成二肽，并生成一分子水，這個水分子中的氫來自()A．氨基B．羧基C．一個來自氨基和一個來自羧基D．連接在碳原子上的氫2．(等級考)如圖是3種氨基酸的結構式，由這3個氨基酸按順序脫水縮合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽鍵的數目依次是()A．1，2，3B．1，1，3C．1，2，2D．2，2，23．(等級考)如圖所示，一分子的胰島素原切去C肽(圖中箭頭表示切點)后，可轉變成由A、B兩條肽鏈構成的有活性的胰島素(圖中數字表示氨基酸序號)，下列分析正確的是()A．胰島素分子具有50個肽鍵，合成它的過程中共脫去50分子水B．胰島素分子含有一個游離的氨基和一個游離的羧基C．沸水浴時肽鍵斷裂導致胰島素生物活性喪失D．切去C肽不需要破壞二硫鍵4．(等級考)分析多肽E和多肽F(均由一條肽鏈組成)得到以下結果。(單位：個)請推算這兩種多肽中氨基酸的數目最可能是()原子或基團CHON—NH2—COOH多肽E201348625332多肽F182294555461選項ABCD多肽E1993405851多肽F1812815349

探究點三蛋白質結構多樣性與功能多樣性1．血紅蛋白是由4條多肽鏈組成的蛋白質。如圖展示了血紅蛋白的水解和變性過程，二者有何區(qū)別？2．(科學思維)哺乳動物的催產素具有催產和排乳的作用，加壓素具有升高血壓和減少排尿的作用。兩者結構簡式如圖所示，其中各氨基酸殘基用3個字母縮寫表示。(1)結合圖示，分析催產素與加壓素功能不同的原因。(2)依據催產素的結構簡式圖，某同學認為催產素所含游離氨基數目與參與構成肽鏈的氨基酸種類有關。你是否同意他的說法？說出你的理由。[名師提醒]蛋白質的水解、變性和鹽析(1)水解：蛋白質或者多肽中肽鍵斷裂，分解為氨基酸的過程稱為水解，和脫水縮合的過程相反，這個過程需要蛋白酶或者肽酶的催化，需要水的參與。(2)變性：由于高溫、強酸強堿、重金屬鹽等因素導致蛋白質分子的空間結構被破壞的過程稱為變性。變性的過程中肽鍵不斷裂，但功能已改變或者消失。(3)鹽析：是由溶解度變化而引起的，蛋白質的空間結構和活性均未變。1.蛋白質結構多樣性的原因分析2．蛋白質結構多樣性與功能多樣性的關系3．【課外拓展】蛋白質分子的空間結構不是很穩(wěn)定，在特定條件下，蛋白質結構可發(fā)生變化，導致蛋白質變性，使其生物活性喪失。(1)導致蛋白質變性的因素①重金屬鹽(汞鹽、銀鹽)；②酸、堿、乙醇、尿素；③高溫；④X射線、紫外線等。(2)蛋白質變性過程中發(fā)生的變化蛋白質變性過程中不發(fā)生肽鍵斷裂，而主要發(fā)生空間結構的變化，使肽鏈由有序狀態(tài)變?yōu)闊o序狀態(tài)，蛋白質變性一般不可逆。(3)蛋白質變性的應用加熱或用乙醇處理可使細菌蛋白質變性而死亡，從而達到滅菌的目的。1．(合格考)人體的肌肉主要是由蛋白質構成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，這是因為()A.肌細胞形狀不同B.在人體的分布位置不同C.支配其運動的神經不同D.構成肌細胞的蛋白質分子結構不同2．(合格考)鑒定尿中是否有蛋白質常用加熱法來檢驗。如圖為蛋白質加熱過程中的變化，據此判斷下列有關敘述正確的是()A.沸水浴加熱后，構成蛋白質的肽鏈充分伸展并斷裂B.變性后的蛋白質可與雙縮脲試劑產生紫色反應C.蛋白質加熱過程中，氨基酸的排列順序會發(fā)生改變D.蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開后，其特定功能并未發(fā)生改變3．(等級考)血液中的血紅蛋白和肌肉中的肌蛋白結構不同的原因是()A.所含氨基酸的種類不同，而數目、排列順序都相同B.所含氨基酸的數目不同，而種類、排列順序都相同C.所含氨基酸的種類、數目、排列順序不同和多肽鏈的數目及其形成的空間結構不同D.所含氨基酸的數目、排列順序和多肽鏈的數目相同但空間結構不同強化落實·學業(yè)達標——歸納·提升·素養(yǎng)網絡建構eq\a\vs4\al()主干落實1.氨基酸是組成蛋白質的基本單位。2．組成生物體蛋白質的氨基酸分子至少都含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)，并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。3．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，同時脫去一分子水形成一個肽鍵的過程。4．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、折疊形成具有一定空間結構的蛋白質分子。5．蛋白質多樣性的直接原因：組成蛋白質的氨基酸的種類、數目、排列順序不同及肽鏈形成的空間結構不同。根本原因：DNA的多樣性。6．蛋白質的功能：組成細胞和生物體、催化、運輸、信息傳遞和防御等。高效課堂·實踐運用——鞏固·達標·反饋1.[2022·呼和浩特市第二中學模擬]蛋白質功能多種多樣，下列與其功能不相符合的是()A．酶——催化B．抗體——免疫C．載體——運輸D．肌肉中的蛋白質——調節(jié)2．人體第21種氨基酸硒代半胱氨酸是蛋白質中硒的主要存在形式，體內硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需不斷從食物中獲取。下列敘述錯誤的是()A．硒元素屬于微量元素B．硒代半胱氨酸是非必需氨基酸C．人體的蛋白質均含有硒D．硒位于硒代半胱氨酸的R基中3．同為組成生物體蛋白質的氨基酸，酪氨酸幾乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，這種差異的產生取決于()A.兩者R基組成的不同B．兩者的結構完全不同C．酪氨酸的氨基多D．精氨酸的羧基多4．下列是兩種氨基酸的結構式，它們在形成二肽時，最可能縮合的基團是()A.①③B．②⑥C．②④D．③④5．某蛋白質含有18個游離的羧基和17個游離的氨基，該蛋白質由128個氨基酸組成，這些氨基酸的所有R基中共有羧基15個，下列關于該蛋白質的敘述正確的是()A．由3條肽鏈組成B．共有128個肽鍵C．所有R基中共有16個氨基D．形成該蛋白質時，共失去127個水分子6．根據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________個氨基酸失去________個水分子而形成，這種反應叫作________。(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。疑難解答·名師指津——釋疑·解惑·教材問題探討1．提示：用某些動物組織提取的膠原蛋白制作手術縫合線，能夠被人體組織吸收，是因為組成動物和人體的膠原蛋白是相似的物質。2．提示：這種手術縫合線要變?yōu)樾》肿游镔|才能被吸收，初中學習過食物中的蛋白質要分解為氨基酸才能被吸收，因此說蛋白質在化學組成上應該可以分為更小的分子。練習與應用一、概念檢測1．(1)√(2)×(3)×(4)√2．A3.A4.B二、拓展應用1．略。2．(1)544(2)略(3)不會；因為結構決定功能，結構改變了會導致功能發(fā)生變化。3．必需氨基酸是人體自身不能合成的，只能從食物中獲取，所以蛋白質類食物中必需氨基酸的種類和含量越多，說明營養(yǎng)價值越高。第4節(jié)蛋白質是生命活動的主要承擔者夯基提能·分層突破探究點一【師問導學】(1)氨基R基羧基(2)(3)C、H、O、N(4)一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)(5)同一個碳原子【隨堂檢測】1．解析：每種氨基酸分子至少都含有一個氨基和一個羧基，并且連接在同一個碳原子上。這個碳原子還連接一個氫原子和一個側鏈基團(R基)，但B選項中無—NH2。答案：B2．解析：氨基酸的結構通式為，所以甲硫氨酸的分子式為C5H11O2NS。答案：A3．解析：根據氨基酸的結構通式可以看出，各種氨基酸都含有的元素是C、H、O、N四種；在甲、乙、丙、丁四個氨基酸中先找出連接在同一個碳原子上的—NH2和—COOH以及—H，則剩下的就是R基；氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基；只根據是否含氨基和羧基不能判斷某個氨基酸是否是構成蛋白質的氨基酸。答案：ABC探究點二【師問導學】(1)空間結構(2)羧基中的—OH和另一個氨基酸氨基中的—H(3)二肽；1個；1個。(4)n肽；n－1個肽鍵；n－1個水分子。(5)①肽鍵數和失去水分數均為n－m個。②肽鍵數＝失去水分子數＝氨基酸數－肽鏈條數。(6)①各1個；各m個。因為R基中可能含有—NH2或—COOH。②至少含有的游離氨基數或羧基數＝肽鏈條數?！倦S堂檢測】1．解析：氨基酸的脫水縮合是一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的氨基分別脫掉一個—OH和一個—H，形成一個水分子。答案：C2．解析：由于題干中第二個氨基酸的R基中含有一個羧基，因此由這3種氨基酸按順序脫水縮合所形成的化合物中，含有1個氨基、2個羧基和2個肽鍵。答案：C3．解析：胰島素分子含51個氨基酸、兩條肽鏈，則具有51－2＝49個肽鍵，合成過程中脫去49分子水，A錯誤；胰島素分子含有兩條肽鏈，至少含有2個游離的氨基和2個游離的羧基，B錯誤；沸水浴時蛋白質的空間結構發(fā)生改變導致胰島素生物活性的喪失，但肽鍵并未斷裂，C錯誤；由圖知，切去C肽需要破壞肽鍵，不需要破壞二硫鍵，D正確。答案：D4．解析：若按N元素計算，多肽鏈E中有氨基3個，可判定出R基中最多有兩個游離的氨基，排除這兩個氨基中的N原子，還有53－2＝51個N原子，按照一個氨基含一個N原子，則應由51個氨基酸組成；多肽鏈F中有氨基6個，可判定出R基中有5個游離的氨基，排除這5個氨基中的N原子，還有54－5＝49個N原子，按照一個氨基含一個N原子，則應由49個氨基酸組成。答案：D探究點三【師問導學】1．水解是蛋白質中肽鍵斷裂，分解為小分子肽和氨基酸的過程。變性是蛋白質空間結構被破壞的過程，此過程肽鍵不斷裂。2．(1)兩種激素間有2個氨基酸種類不同。(2)同意，不同的氨基酸中游離的氨基數目不同，所以催產素含游離氨基數目與參與構成肽鏈的氨基酸種類有關?！倦S堂檢測】1．解析：蛋白質功能的不同取決于其分子結構的不同。答案：D2．解析：圖示蛋白質加熱后，構成蛋白質的肽鏈有所伸展，但是并沒有斷裂，A錯誤；變性后的蛋白質空間結構發(fā)生了改變，但是仍然具有肽鏈結構中的肽鍵，可以與雙縮脲試劑發(fā)生作用，產生紫色反應，B正確；蛋白質加熱過程中，氨基酸的排列順序不會發(fā)生改變，C錯誤；蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開后，其特定功能發(fā)生了改變，D錯誤。答案：B3．解