新教材高中生物人教版必修1學(xué)案第2章第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者

第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者知識點(diǎn)一氨基酸的種類及結(jié)構(gòu)[新知導(dǎo)學(xué)]1．種類：組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有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(diǎn)。①數(shù)量關(guān)系：至少都含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH)。②位置關(guān)系：都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。③各種氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同。1．根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，分析組成蛋白質(zhì)的主要元素有哪些？提示：C、H、O、N等。2．組成蛋白質(zhì)的氨基酸中至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基。如果氨基酸中不止一個(gè)氨基或羧基，多出的氨基或羧基可能在什么位置？提示：有一個(gè)—COOH和一個(gè)—NH2連在同一個(gè)碳原子上，多余的—COOH和—NH2在R基上。

[重難探究]1．結(jié)構(gòu)通式及分析(1)結(jié)構(gòu)通式：(2)分析：把氨基酸分子比喻成“人”，兩只“手”分別代表氨基和羧基，兩條“腿”代表氫，“頭”代表R基，“軀干”代表中心碳原子。2．氨基酸分子的判斷(1)兩個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)。①一個(gè)數(shù)目標(biāo)準(zhǔn)：至少含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH)。②一個(gè)位置標(biāo)準(zhǔn)：至少有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上，且這個(gè)碳原子上還連接一個(gè)氫原子(—H)和一個(gè)R基。(2)一個(gè)決定關(guān)鍵：R基。①決定氨基酸的種類和理化性質(zhì)。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(jié)構(gòu)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。組成蛋白質(zhì)的氨基酸的書寫(1)“中心碳原子”有四個(gè)鄰居，其中三個(gè)固定不變，即—NH2、—COOH、—H，還有一個(gè)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“—”)。[典題演練]1．下列是四個(gè)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)簡式，下列敘述錯(cuò)誤的是(D)A．構(gòu)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(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸解析：首先根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可以看出各種氨基酸都含有的元素是C、H、O、N四種，故A項(xiàng)正確；在甲、乙、丙、丁四個(gè)氨基酸中先找出連接在同一個(gè)碳原子上的—NH2和—COOH以及—H，則剩下的就是R基，故B項(xiàng)正確；氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基，C項(xiàng)正確；只根據(jù)是否含氨基和羧基不能判斷某個(gè)化合物是否是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．下面關(guān)于氨基酸的說法中正確的是(D)A．氨基酸是蛋白質(zhì)的組成單位，是由氨基和羧基組成的B．每個(gè)氨基酸分子都只含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基C．氨基酸的種類共約有20種D．組成蛋白質(zhì)的氨基酸分子中至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連在同一個(gè)碳原子上解析：氨基酸分子中不僅含有氨基和羧基，在連接氨基和羧基的同一個(gè)碳原子上還有R基和氫，所以A項(xiàng)不對；由于有些氨基酸的R基中也含有氨基或羧基，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，自然界中的氨基酸種類要更多，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；只有D項(xiàng)正確描述了氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是正確的。知識點(diǎn)二蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性[新知導(dǎo)學(xué)]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。(3)判斷產(chǎn)物H2O中原子的來源。2．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次3．結(jié)構(gòu)多樣性(1)氨基酸方面：氨基酸的種類、數(shù)目、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。3．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)。4．據(jù)下圖思考問題：多肽中R1中含有氨基，R2中含有羧基，它們參與脫水縮合嗎？提示：不參與。參與脫水縮合的分別是兩個(gè)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。[重難探究]組成蛋白質(zhì)的氨基酸的脫水縮合過程1．過程圖示分析(1)參與脫水縮合的部位：一個(gè)氨基酸連在中心碳原子上的氨基和另一個(gè)氨基酸連在中心碳原子上的羧基。(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)游離的氨基和羧基：一條肽鏈上至少有一個(gè)游離的—NH2和一個(gè)游離的—COOH，并分別位于肽鏈的兩端。(4)R基中的—NH2或—COOH：不參與肽鍵的形成。(5)肽鍵的正確書寫方式：—CO—NH—或。2．蛋白質(zhì)形成過程中的基本數(shù)量關(guān)系若氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，由n個(gè)氨基酸形成1條肽鏈或m條肽鏈，則有：從原子守恒和相對分子質(zhì)量守恒角度理解脫水縮合(1)原子守恒：在脫水縮合過程中，只減少H、O原子，C、N原子數(shù)不改變。(2)相對分子質(zhì)量守恒：反應(yīng)物中各氨基酸總相對分子質(zhì)量與生成物中多肽和水的相對分子質(zhì)量相等。[典題演練]3．現(xiàn)有氨基酸800個(gè)，其中氨基總數(shù)為810個(gè)，羧基總數(shù)為808個(gè)，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質(zhì)共有肽鍵、氨基和羧基的數(shù)目依次分別為(B)A．798、2和2 B．798、12和10C．799、1和1 D．799、11和9解析：由氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)＝肽鍵數(shù)可知，2條肽鏈的蛋白質(zhì)共有肽鍵數(shù)為800－2＝798，每條肽鏈的兩端各有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，故兩條肽鏈的氨基和羧基數(shù)為肽鏈兩端的氨基和羧基加氨基酸R基上的氨基(810－800＝10)和羧基(808－800＝8)，即氨基總數(shù)＝2＋10＝12，羧基總數(shù)＝2＋8＝10。4．某環(huán)狀多肽由39個(gè)氨基酸脫水縮合而成，其中含有4個(gè)谷氨酸(R基為—CH2—CH2—COOH)，則該多肽(C)A．至少含有5個(gè)游離羧基B．有38個(gè)肽鍵C．可能沒有游離的氨基D．一定含有20種氨基酸解析：不考慮R基，環(huán)狀多肽中不含有游離的羧基，由于該環(huán)狀多肽中含有4個(gè)谷氨酸，由谷氨酸的R基組成可知，其R基中含有1個(gè)羧基，因此該環(huán)狀多肽至少含有4個(gè)游離的羧基，A錯(cuò)誤；該環(huán)狀多肽由39個(gè)氨基酸組成，其所含肽鍵數(shù)＝氨基酸數(shù)＝39個(gè)，B錯(cuò)誤；由于谷氨酸的R基中不含氨基，所以該環(huán)狀多肽可能沒有游離的氨基，C正確；組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，該環(huán)狀多肽由39個(gè)氨基酸形成，因此該環(huán)狀多肽最多有20種氨基酸，不一定含有全部的20種氨基酸，D錯(cuò)誤。(1)環(huán)狀多肽與肽鏈：肽鏈的兩端分別含有一個(gè)游離的氨基和羧基；環(huán)狀多肽首尾相接，只有R基上才有游離的氨基和羧基。(2)形成環(huán)狀多肽時(shí)，肽鍵數(shù)、脫去水分子數(shù)與氨基酸數(shù)的數(shù)量關(guān)系：肽鍵數(shù)＝脫去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)。知識點(diǎn)三蛋白質(zhì)的功能[新知導(dǎo)學(xué)]蛋白質(zhì)功能多樣性答案：①—f②—d③—a④—b⑤—c⑥—e5．借助數(shù)學(xué)知識，分析：假若有A、B、C三種氨基酸，在以下兩種條件下形成二肽和三肽的種類各是多少？(1)條件1：A、B、C三種氨基酸，由這三個(gè)氨基酸組成多肽的情況。(2)條件2：A、B、C三種氨基酸，每種氨基酸足夠多的情況。提示：(1)條件1：形成二肽的種類：3×2＝6種形成三肽的種類：3×2×1＝6種(2)條件2：形成二肽的種類：3×3＝9種形成三肽的種類：3×3×3＝27種6．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(dǎo)致蛋白質(zhì)攝入不足，影響血紅蛋白和抗體的合成。血紅蛋白具有運(yùn)輸O2的功能，抗體具有免疫功能。[重難探究]蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性與功能多樣性的關(guān)系蛋白質(zhì)五大功能記憶——串字記憶法(1)串字記憶：選取相關(guān)知識中的一個(gè)字，然后連成一個(gè)順口的詞串，記住了詞串，就能聯(lián)想到相關(guān)知識。(2)實(shí)例：蛋白質(zhì)的功能主要有構(gòu)成細(xì)胞、催化、運(yùn)輸、免疫、調(diào)節(jié)等作用，用串字記憶法就可以記成“構(gòu)催運(yùn)免調(diào)”五個(gè)字，如果再利用諧音法，就可以記成“狗吹人面條”。[典題演練]5．人的胰島素和胰蛋白酶的主要成分都是蛋白質(zhì)，但合成這兩種蛋白質(zhì)的細(xì)胞的功能卻完全不同，其原因不包括(D)A．肽鏈的盤曲、折疊方式不同B．組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)目和排列順序不同C．蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同D．蛋白質(zhì)中組成肽鍵的化學(xué)元素不同解析：蛋白質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多樣性。肽鏈的盤曲、折疊方式不同，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而蛋白質(zhì)的功能可能不同，A項(xiàng)正確；組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同，則蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，其功能可能不同，B項(xiàng)正確；蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同其功能不同，C項(xiàng)正確；不同蛋白質(zhì)中組成肽鍵的化學(xué)元素都相同，為C、H、O、N，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．下列不屬于植物體內(nèi)蛋白質(zhì)功能的是(C)A．構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分B．催化細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的酶C．供給細(xì)胞代謝的主要能源物質(zhì)D．根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素的載體解析：植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)具有下列生理功能：細(xì)胞的組成成分、催化作用、運(yùn)輸物質(zhì)、調(diào)節(jié)生命活動等。雖然蛋白質(zhì)中含有能量，但不是主要的能源物質(zhì)。課題調(diào)研：結(jié)構(gòu)示意圖類題目——蛋白質(zhì)[典范例題]根據(jù)下面的物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖回答問題：(1)圖中A表示________，B表示________，C表示________。(2)該結(jié)構(gòu)式表示________化合物，含有________個(gè)肽鍵。(3)該化合物由________個(gè)氨基酸分子失去________分子水形成，這種反應(yīng)叫________。(4)該式中的氨基酸種類不同，是由________決定的。[模板構(gòu)建·思路導(dǎo)引]eq\a\vs4\al(分解)從整體到局部，把大的結(jié)構(gòu)示意圖分解成若干小塊，識別各部分，圖中A表示氨基，B表示肽鍵，C表示羧基。eq\a\vs4\al(分析)該化合物含有2個(gè)肽鍵，則它是由3個(gè)氨基酸脫水縮合而成的三肽，氨基酸的種類由R基決定。eq\a\vs4\al(作答)根據(jù)上述分析，聯(lián)系多肽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及脫水縮合反應(yīng)準(zhǔn)確寫出相關(guān)數(shù)據(jù)及名稱。[規(guī)范答案·警示失誤](1)氨基肽鍵羧基(2)三肽2錯(cuò)答：第一空答為二肽錯(cuò)因：不能正確理解多肽與氨基酸個(gè)數(shù)之間的關(guān)系，誤認(rèn)為含有幾個(gè)肽鍵就是幾肽。(3)32脫水縮合錯(cuò)答：第一空答為2錯(cuò)因：誤以為多肽中氨基酸數(shù)和肽鍵數(shù)相等，其實(shí)一條肽鏈中氨基酸數(shù)＝肽鍵數(shù)＋1(4)R基[解題技巧]物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖是用特殊的符號反映生物物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，其中蘊(yùn)含大量的生物信息，解答問題的關(guān)鍵是能夠準(zhǔn)確理解圖示的含義，并從圖中提取有效信息，使復(fù)雜的問題簡單化。解答此類題目的一般思路為：(1)“分解”——仔細(xì)審讀結(jié)構(gòu)示意圖，將圖形分解為幾個(gè)部分，并且明確每個(gè)部分的名稱。(2)“分析”——結(jié)合具體問題，聯(lián)系圖解，先從部分圖形尋找突破口，分析每個(gè)圖形所表示的含義，找出圖形之間的內(nèi)在聯(lián)系，然后將圖形組合起來，結(jié)合問題分析圖形。(3)“作答”——針對具體題目聯(lián)系或遷移所學(xué)知識進(jìn)行正確解答，回答問題要有針對性，注意語言的規(guī)范性。一、選擇題1．現(xiàn)已知構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸共20種，它們的平均分子量為128，由50個(gè)氨基酸形成的某蛋白質(zhì)的一條多肽鏈的分子量是(C)A．6400 B．2560C．5518 D．2218解析：氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程是一個(gè)脫水縮合的過程，通過相鄰的氨基酸脫去一分子水，形成肽鍵而連接起來。因此，在計(jì)算氨基酸一條多肽鏈的分子量時(shí)，僅僅算出氨基酸的總分子量是不夠的，還要計(jì)算出脫去的水的分子量，兩值相減才是多肽鏈的分子量，即一條多肽鏈的分子量＝氨基酸的總分子量－脫去的水的總分子量。因此本題的計(jì)算過程為：128×50－18×49＝5518。2．下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述中，錯(cuò)誤的是(B)A．不同的蛋白質(zhì)分子其氨基酸的排列順序不同B．各種蛋白質(zhì)均含有20種氨基酸C．蛋白質(zhì)分子具有多種重要的功能D．蛋白質(zhì)是生物體生命活動的主要承擔(dān)者解析：A項(xiàng)屬于蛋白質(zhì)多樣性的原因之一，正確；C、D項(xiàng)是關(guān)于蛋白質(zhì)功能的敘述，均正確；構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，但不是各種蛋白質(zhì)都含有20種氨基酸，也可以少于20種。3．圖中為氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式，下列敘述正確的是(C)A．每種蛋白質(zhì)都含有20種氨基酸B．氨基酸脫水縮合產(chǎn)生水，水中的氫來自②和③C．結(jié)構(gòu)④中含有的氨基或羧基一般不參與脫水縮合D．只要含有氨基和羧基，就可以判斷是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸解析：構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸大約有20種，但并不是每一種蛋白質(zhì)都含有20種氨基酸，A錯(cuò)誤。圖中①②③④分別是氨基、氫原子、羧基和R基，氨基酸脫水縮合產(chǎn)生的水中的氫來自氨基和羧基，即①和③，B錯(cuò)誤。R基中的氨基和羧基一般不參與脫水縮合，這是由催化肽鍵形成的酶的專一性決定的，C正確。構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸中，至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，并且有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上，D錯(cuò)誤。4．下面關(guān)于蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的敘述，錯(cuò)誤的是(D)A．不同蛋白質(zhì)含有的氨基酸數(shù)量不盡相同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)的氨基酸可按不同的排列順序脫水縮合D．組成蛋白質(zhì)的氨基酸之間可按不同的方式脫水縮合解析：本題考查蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)和功能，意在考查考生綜合運(yùn)用知識進(jìn)行分析判斷的能力。不同的蛋白質(zhì)分子中氨基酸的數(shù)量、種類和排列順序都不盡相同，A、C均正確；有些結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)具有相似的功能，如血紅蛋白和載體蛋白都具有運(yùn)輸作用，B正確；組成蛋白質(zhì)的氨基酸之間脫水縮合的方式相同，D錯(cuò)誤。5．下列關(guān)于蛋白質(zhì)和氨基酸的敘述，正確的是(B)A．氨基酸分子脫水縮合生成的水分子中氫來自氨基B．蛋白質(zhì)中肽鏈的盤曲和折疊被打開時(shí)，其特定功能會發(fā)生改變C．若兩蛋白質(zhì)的氨基酸種類和數(shù)量相同，則它們一定是同一種蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)的多樣性取決于肽鍵的多樣性解析：氨基酸分子脫水縮合生成的水分子中氫來自氨基和羧基；肽鏈經(jīng)盤曲和折疊形成的具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才具有生物活性，蛋白質(zhì)中肽鏈的盤曲和折疊被打開時(shí)，其特定功能也會發(fā)生改變；對于氨基酸種類和數(shù)量相同的兩蛋白質(zhì)來說，它們的氨基酸的排列順序和肽鏈的空間結(jié)構(gòu)不一定相同，故它們不一定是同一種蛋白質(zhì)；蛋白質(zhì)分子中的肽鍵(—NH—CO—)都是相同的。二、非選擇題6．請回答下列問題。(1)蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。(2)每種蛋白質(zhì)都一定含有的元素是C、H、O、N。(3)構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要氨基酸約有20種。(4)兩個(gè)氨基酸分子縮合后的產(chǎn)物是二肽和水，這種化學(xué)反應(yīng)叫做脫水縮合。下圖表示其中一種產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式，請補(bǔ)充完整。(5)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多種多樣，在細(xì)胞里的功能也是多種多樣的，蛋白質(zhì)具有的功能有構(gòu)成生物體、調(diào)節(jié)生命活動、運(yùn)輸載體、免疫功能等(三種即可)。7．健康人的尿中含有極微量的蛋白質(zhì)，若尿液中蛋白質(zhì)總量過高，則稱為蛋白尿。除了腎臟疾病和涉及腎臟的其他疾病會引起蛋白尿外，健康人在劇烈運(yùn)動后也會出現(xiàn)暫時(shí)性蛋白尿。臨床上常用雙縮脲法定性和定量檢測尿中的蛋白質(zhì)。請完成下面的實(shí)驗(yàn)，探究你在某次劇烈運(yùn)動后是否出現(xiàn)了蛋白尿。(1)材料用具：試管、量筒、劇烈運(yùn)動前后的尿液、雙縮脲試劑A液(質(zhì)量濃度為