2019_2020版高中生物第2章细胞的化学组成第二节第2课时蛋白质的结构和功能学案苏教版必修1.docx

第2课时蛋白质的结构和功能学习目标1.掌握氨基酸的结构通式及特点。2.理解氨基酸形成蛋白质的过程。3.概述蛋白质的结构和功能。一、蛋白质的组成元素和基本单位1.组成元素：C、H、O、N，大多数蛋白质还含有S。2.基本组成单位：氨基酸，生物体内约有20种。(1)通式(2)共性：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。(3)种类：由R基决定。下图是几种氨基酸的结构图，请分析回答下列问题：1.半胱氨酸的组成元素有哪些？答案C、H、O、N、S。2.赖氨酸和天冬氨酸的R基分别是什么？答案赖氨酸的R基：(CH2)4NH2；天冬氨酸的R基：CH2COOH。3.结合上图分析：一个氨基酸中是否都只含有一个NH2和一个COOH?答案不是。赖氨酸含有两个NH2，天冬氨酸含有两个COOH。4.下图化合物是不是构成蛋白质的氨基酸？为什么？答案不是。氨基和羧基不连在同一个碳原子上。1.下列有关氨基酸的描述，正确的是()A.氨基酸是构成蛋白质的基本单位，由氨基和羧基组成B.每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基C.人体内的氨基酸必须从食物中获取D.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素答案B解析氨基酸可由体内细胞合成；除含有C、H、O、N四种元素外，有的还含有S等。2.下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸()答案B解析每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示，各种氨基酸的不同就在于R基的不同。方法点拨“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸二、蛋白质的形成及其功能蛋白质是生物大分子，由许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键相连而成。1.过程氨基酸脱水缩合二肽：由2个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物多肽：由多个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物，通常呈链状盘曲、折叠蛋白质：具有复杂的空间结构2.脱水缩合(1)概念：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的结合方式，叫做脱水缩合。(2)形成的化学键：肽键，表示为CONH。3.蛋白质的结构多样性的原因由于组成肽链的氨基酸在种类、数目、排列顺序上的不同，以及构成蛋白质的肽链在数目和空间结构上的不同，所以蛋白质具有多样性。4.蛋白质功能的多样性(连线)下图是氨基酸形成蛋白质的过程图解，请分析回答下列问题：1.若R基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R基中的氨基或羧基是否参与反应？生成的肽链中氨基或羧基位于何处？答案R基中的氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端和R基中。2.多肽通常被称为肽链，肽链构成蛋白质的过程中主要变化是什么？答案1条或者几条肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。3.营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，从蛋白质的功能分析，其原因是什么？答案营养不良导致蛋白质的摄入量不足，影响血红蛋白和抗体的生成，出现贫血和免疫力下降。3.人体的肌肉主要是由蛋白质构成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，这是因为()A.肌细胞形状不同B.在人体的分布位置不同C.支配其运动的神经不同D.构成肌细胞的蛋白质分子结构不同答案D解析蛋白质功能的不同取决于其分子结构的不同。4.根据下图所示化合物的结构分析回答下列问题：(1)该化合物中，表示_，表示_。(2)该化合物由_个氨基酸失去_个水分子而形成，这种反应叫做_。(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由_决定的，其编号是_。(4)该化合物称为_，含_个肽键，编号是_。(5)该化合物含有_个游离的氨基和_个游离的羧基。(6)该化合物水解时被破坏的是_。答案(1)氨基羧基(2)43脱水缩合(3)R基(4)四肽3(5)22(6)肽键方法点拨根据多肽结构来判断氨基酸的个数和种类的方法解答时可以按照以下步骤进行：找到所有的肽键(CONH)用长竖线将肽键分开，将多肽分成多个部分，每一部分是一个氨基酸残基得出氨基酸数目，有几个氨基酸就是几肽找出氨基酸的R基，确定氨基酸的种类。三、与蛋白质形成过程有关的计算规律1.氨基数肽链数R基上的氨基数各氨基酸中氨基总数肽键数。2.羧基数肽链数R基上的羧基数各氨基酸中羧基总数肽键数。3.氮原子数肽链数肽键数R基上的氮原子数各氨基酸中氮原子的总数。4.氧原子数肽键数2肽链数R基上的氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去的水分子数。5.氢原子数各氨基酸中氢原子的总数2脱去的水分子数。6.假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链或环状多肽：形成的多肽形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1条肽链n1n1至少1个至少1个na18(n1)m条肽链nmnm至少m个至少m个na18(nm)环状多肽nn最少为0最少为0na18n7.若蛋白质中含有二硫键(SS)时，要考虑脱去氢的质量，每形成1个二硫键，脱去2个H。分析氨基酸形成蛋白质过程中的有关计算规律：(1)若4个氨基酸形成1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链的名称是什么？答案会脱去3分子水，形成3个肽键，该多肽称为四肽。(2)若m个氨基酸形成1条环状的多肽，如下图。则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？答案脱去水分子m个，形成m个肽键。(3)若氨基酸的平均分子量为120，则20个氨基酸形成1条肽链时，所形成肽链的分子量是多少？答案1202018(201)2058。5.某直链多肽的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生下列3种氨基酸，下列相关叙述正确的是()A.合成1分子该物质将产生6个水分子B.合成1分子该物质需要1个谷氨酸和1个丙氨酸C.该多肽分子中含有1个氨基和1个羧基D.每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸答案D解析题中3种氨基酸都只含有1个氮原子，而题中多肽含有6个氮原子，说明该多肽是由6个氨基酸脱去5个水分子合成的；由于甘氨酸、丙氨酸中都含有1个羧基，而每个谷氨酸中有2个羧基，合成有机物后R基上还有2个氧原子，氧原子数肽键数2肽链数R基上的氧原子数，即13522谷氨酸数，故每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸；该多肽分子含有1个游离氨基和4个游离羧基。6.一条由39个氨基酸形成的环状多肽，其中有4个谷氨酸(R基为CH2CH2COOH)，则该多肽()A.有38个肽键B.可能没有游离氨基C.至少有5个游离羧基D.至多有36种氨基酸答案B解析39个氨基酸形成的环状多肽，有39个肽键，A项错误；该环状多肽主链上没有游离的氨基，不能确定侧链基团中是否含有游离的氨基，故该多肽可能没有游离的氨基，B项正确；该多肽为环状，主链上没有游离的羧基，谷氨酸的侧链基团中含有游离的羧基，故该多肽至少含有4个游离的羧基，C项错误；组成该多肽的氨基酸最多约有20种，D项错误。1.下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。(1)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上()(2)酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同()(3)人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质都具有一定的空间结构()(4)39个氨基酸脱去38个水分子形成三十九肽()(5)蛋白质的合成过程中产生水，水解过程需要水()答案(1)(2)(3)(4)(5)2.下列关于生物体内的氨基酸的叙述正确的是()A.如图所示分子是构成生物体的氨基酸B.不同氨基酸的R基一定不同C.只有必需氨基酸是生物体所必需的D.氨基酸是生命活动的主要承担者答案B解析分析图形可知，图示分子不是构成生物体的氨基酸，A错误；必需氨基酸和非必需氨基酸都是生物体生命活动所必需的，但只有必需氨基酸是生物体内无法合成的，只能从食物中获取，C错误；氨基酸是组成蛋白质的结构单位，蛋白质才是生命活动的主要承担者，D错误。3.胰岛素由、两条链组成，共含51个氨基酸。下列叙述错误的是()A.氨基酸脱水缩合产生水，其中的氢全部来自羧基B.一个胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和羧基C.胰岛素能降低血糖体现了蛋白质具有信息传递的功能D.一个胰岛素分子全部水解为氨基酸，需要消耗49个水分子答案A解析氨基酸脱水缩合产生水，其中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基；胰岛素由两条肽链组成，所以一个胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和羧基；胰岛素能与细胞膜上的受体结合促进细胞对血糖的利用从而降低血糖浓度，体现了蛋白质具有信息传递的功能；一个胰岛素分子由、两条链组成，共含51个氨基酸，因此全部水解需消耗51249个水分子。4.已知丙氨酸的R基是CH3，则下列关于5个丙氨酸脱水缩合形成1条肽链的过程的叙述，正确的是()A.产物中含有4个肽键(NHCO)称为四肽B.产物多肽的相对分子质量相对于反应物减少了90C.产物多肽的分子式为C15H27O6N5，含有5个氨基(NH2)和5个羧基(COOH)D.产物水中的H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基答案D解析5个丙氨酸脱水缩合形成的产物称为五肽；形成五肽时脱去4分子水，相对分子质量减少了41872；丙氨酸的R基中不含有氨基和羧基，故由5个丙氨酸脱水缩合形成的五肽中只含有1个氨基和1个羧基。5.如图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图回答下列问题：(1)它们结构的差别在于_的不同。(2)7种氨基酸通过_的方式形成一条肽链，此过程可形成_个肽键，脱去_个水分子，相对分子质量减少了_。(3)如果上述肽链原长度不变，改变其中的_，就可改变该肽链的性质。(4)若两个蛋白质分子均由两条相同的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？原因是什么？_。答案(1)R基(2)脱水缩合66108(3)氨基酸的排列顺序(4)不一定相同。因为分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两种蛋白质分子解析构成天然蛋白质的氨基酸约有20种，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。蛋白质的空间结构不仅跟氨基酸的数目、种类和排列顺序有关，还与肽链的盘曲折叠方式有关，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。题组一氨基酸及其种类1.赖氨酸的分子式为C6H14O2N2，则赖氨酸的R基为()A.C4H10NB.C4H10OC.C4H10OND.C5H11N答案A解析氨基酸的结构通式为，即C2H4NO2R。赖氨酸的分子式是C6H14O2N2，则该氨基酸的R基为C4H10N。2.下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是()答案D解析由组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可知，每个氨基酸分子至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，只有D项符合。题组二氨基酸形成蛋白质的过程3.如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，对图示分析错误的是()A.甲中可能含有SB.处发生的过程是脱水缩合C.肽链分子中乙的数目等于丙的数目D.蛋白质结构的多样性与乙的种类多样有关答案C解析甲是组成蛋白质的元素，组成蛋白质的元素一定有C、H、O、N，有的蛋白质含有S，A项正确；是脱水缩合，可使氨基酸形成多肽，B项正确；如果只有一条链状多肽，则肽链分子中乙的数目1丙的数目；如果有n条链状多肽，则肽链分子中乙的数目n丙的数目，C项错误；蛋白质结构的多样性与氨基酸的种类、数目和排列顺序等有关，D项正确。4.下列物质中，有的是组成蛋白质的氨基酸，有的不是，若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成化合物，则其含有的氨基、羧基和肽键数目是()NH2CH2COOHNH2CH2CH2OHNH2CH2CH2COOHA.3、3、2B.1、2、1C.1、3、2D.3、4、2答案B解析根据氨基酸的结构特点可判断、为组成蛋白质的氨基酸，且的R基中含有1个羧基。再根据脱水缩合可推知形成的二肽化合物中含有1个氨基、2个羧基、1个肽键。5.用18O标记的氨基酸脱水缩合生成蛋白质，同时有H218O产生，那么水中的18O来自氨基酸的()A.COOHB.NH2C.RD.COOH和NH2答案A解析两个氨基酸脱水缩合时，一个氨基酸分子的羧基(COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(NH2)相连接，同时脱去一分子水，水分子中的OH来自羧基，H来自氨基，即水分子中的O来自羧基。题组三蛋白质结构和功能多样性6.蛋白质是细胞内的重要物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能是相适应的。下列关于蛋白质类物质与其功能的对应，正确的是()A.胰岛素与调节B.抗体与催化C.胃蛋白酶与运输D.血红蛋白与免疫答案A解析胰岛素是蛋白质类激素，对生命活动具有调节作用；抗体能与抗原特异性的结合形成沉淀或细胞集团，进而被吞噬细胞吞噬消化，属于免疫功能；胃蛋白酶不具有运输功能；血红蛋白存在于成熟的红细胞中，主要功能是运输氧气。7.下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法，正确的是()A.蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关B.已知某化合物含有C、H、O、N等元素，可以推断此物质为蛋白质C.不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性D.蛋白质空间结构改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，但这种改变一般是可逆的答案C解析蛋白质结构的多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序，和肽链的数目、盘曲折叠方式及形成的空间结构不同有关，与氨基酸的空间结构无关，A错误；含有C、H、O、N等元素的化合物较多，不一定是蛋白质，如氨基酸等，B错误；蛋白质分子中的肽键都是CONH，组成元素都是C、H、O、N四种，无差异性，C正确；蛋白质的空间结构是决定蛋白质性质的因素之一，过酸、过碱或高温都会使蛋白质的空间结构发生改变，这种改变往往是不可逆的，如酶在高温下失活后即使再降低温度，其活性也不会恢复，D错误。题组四蛋白质结构相关计算8.如果有足量的三种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则它们能形成的链状三肽种类数以及包含甲、乙、丙三种氨基酸的链状三肽种类数最多分别为()A.9、9B.6、3C.27、6D.3、3答案C解析如果有足量的三种氨基酸甲、乙、丙，它们能形成的链状三肽最多有33327(种)，包含甲、乙、丙三种氨基酸的链状三肽最多有3216(种)。9.组成生物体某蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为128，该蛋白质含有两条肽链，两条肽链中共有198个肽键，则该蛋白质的相对分子质量为()A.25600B.22036C.12928D.11128答案B解析蛋白质的相对分子质量氨基酸总数128脱去水分子数18(肽键数肽链数)128肽键数18(1982)1281981822 036。10.蚕丝被贴身暖和、轻盈透气，是“健康绿色睡眠”的首选。下列关于“蚕丝”主要成分的叙述，正确的是()A.它的基本组成单位的通式为CONHB.它的形成过程中没有水产生C.它的基本组成单位是氨基酸D.它一定含有的化学元素是C、H、O、N、P、Fe答案C解析蚕丝的主要成分是蛋白质；蛋白质的基本组成单位是氨基酸；蛋白质是通过氨基酸的脱水缩合形成的；蛋白质中不一定含有P、Fe元素。11.某链状多肽有20个氨基酸，其中含天冬氨酸4个，分别位于第5、6、15、20位(如图所示)；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述正确的是()A.该20肽含有肽键至少22个B.该20肽游离的氨基和羧基各为1个和8个C.肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个D.肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比20肽多了4个答案C解析该多肽应是一条肽链，根据肽键数目氨基酸数目肽链条数，故该20肽含有肽键数目是20119(个)，A错误；多肽链形成时，相邻两个氨基酸之间的氨基和羧基之间发生脱水缩合，形成一个肽键并失去一分子的水，在此过程中R基(每个天冬氨酸的R基中含有1个羧基)不参与反应，故该20肽含游离的氨基或羧基数目肽链条数R基中含有的氨基或羧基数，则氨基数目至少1个，而羧基数目至少415(个)，B错误；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，完全作用后第6位氨基酸脱离该多肽链，剩下的多肽链中共含有19个氨基酸，C正确；肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，完全作用后第5位和第20位氨基酸脱离多肽链，共形成3条多肽，其中氧原子数目比20肽少了4个，D错误。12.(2019安阳高一检测)下列有关蛋白质的说法错误的是()A.蛋白质不需要消化就能被人体吸收和利用B.蛋白质是以氨基酸为基本单位缩合成的生物大分子C.生物界的蛋白质种类非常多D.蛋白质参与组成细胞和生物体的各种结构，执行多种多样的功能答案A解析蛋白质需要消化成氨基酸才能被人体吸收和利用，A错误；蛋白质是以氨基酸为基本单位，通过脱水缩合形成的生物大分子，B正确；由于组成蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序不同以及肽链形成的空间结构不同，蛋白质的结构具有多样性，导致生物界中蛋白质种类非常多，C正确；蛋白质结构的多样性决定了其功能具有多样性。蛋白质除参与组成细胞和生物体的各种结构，还有运输、调节、催化、免疫等多种多样的功能，D正确。13.如图表示人体内几种化学元素和化合物的相互关系，其中a表示有机小分子物质，A表示有机大分子物质。请据图分析回答下列问题：(1)图中元素为基本组成元素，则X代表什么元素？_。(2)a的结构通式为_，由aA的过程中，有下列数量关系：失去的水分子数_分子数_数目。(3)A可分为A1A4，其原因从a分析是：_；_；_。从A分析是因为_。(4)A1是_；A2是_；A3是_，含有的特殊元素是_。答案(1)N(2)氨基酸肽链(3)a的种类不同a的数目不同a的排列顺序不同多肽链在数目和空间结构上不同(4)酶抗体血红蛋白Fe解析据A1A4的功能判断A为蛋白质，其基本组成元素有C、H、O、N，故X是N。氨基酸是构成蛋白质的基本单位，其结构通式为。缩合反应中脱下的水分子数氨基酸数肽链数。蛋白质功能多样性是由结构多样性决定的，从a分析是因为氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，从A分析是由于多肽链在数目和空间结构上不同造成的。具有催化作用的是酶；具有免疫作用的是抗体；能运输O2的是血红蛋白，含有Fe元素。14.某致病细菌分泌的外毒素为无色、细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等，以致死亡。该外毒素为环状肽，结构式如图所示。请据图分析回答下列问题：(1)该化合物中含有_个游离的氨基，_个游离的羧基。(2)该化合物是由_个氨基酸组成