2019_2020学年高中生物2.2生命活动的主要承担者——蛋白质学案新人教版.docx

第2节生命活动的主要承担者蛋白质课前自主预习案一、氨基酸及其种类1氨基酸的结构(1)写出图中结构名称：氨基； R基； 羧基。(2)比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：(3)氨基酸的结构特点：数量关系：至少都含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)。位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。2氨基酸的种类(1)根据R基的不同，可将组成蛋白质的氨基酸分为20种。(2)根据人体细胞能否合成：人体细胞能合成的是非必需氨基酸。人体细胞不能合成的是必需氨基酸。【巧学助记】氨基酸结构通式的形象记忆中心碳原子人的躯干；氨基、羧基人的左、右臂；H人的下肢；R基人的头。如图二、蛋白质的结构1蛋白质的结构层次填图2脱水缩合的过程(1)过程名称：脱水缩合。(2)物质名称：二肽。(3)结构名称：肽键，其结构简式为【巧学助记】蛋白质形成的“四个一”一组成一种键一过程一场所至少含一个NH2和一个COOH肽键脱水缩合核糖体三、蛋白质结构多样性和功能多样性1.判断下列叙述的正误(1)人体需要的氨基酸称为必需氨基酸()(2)各种氨基酸共有的结构是： ()(3)二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物，含有2个肽键()(4)氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质()答案：(1)(2)(3)(4)2试判断下列有机酸，哪些属于组成蛋白质的氨基酸？并说明判断理由。(1) (2) (3) 答案：(1)是NH2和COOH连在同一个碳原子上(2)不是NH2和COOH没连在同一个碳原子上(3)不是没有NH23分析表中图示，说明蛋白质多样性形成的原因。(图示中：、代表氨基酸；“”代表肽键)类型图示原因(1)A链：B链：氨基酸种类不同(2)A链：B链：氨基酸数目不同(3)A链：B链：氨基酸排列顺序不同(4)A链B链多肽链的盘曲、折叠方式不同4.连线蛋白质功能的多样性。课堂互动探究案 【课程标准】 阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于由氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成 【素养达成】 1说出氨基酸的结构特点及氨基酸形成蛋白质的过程。(科学思维) 2概述蛋白质的结构和功能。(科学思维) 3认同蛋白质是生命活动的主要承担者。(社会责任)当我们购买食品时，包装上常附有成分说明，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到蛋白质中含有某些氨基酸的介绍。氨基酸和蛋白质之间有什么关系呢？探究点一组成蛋白质的氨基酸【师问导学】下图是几种氨基酸的结构图，请分析回答下列问题： 半胱氨酸 赖氨酸 天冬氨酸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。5已知甘氨酸的R基为H，其分子式可表示为C2H5NO2，而缬氨酸的R基为：CHCH3CH3，那么缬氨酸的分子式是怎样的？答案：C5H11NO2【智涂笔记】1“两看”法判断组成生物体内蛋白质的氨基酸一看“数量”至少有一个NH2和一个COOH。如下列分子不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：(1)H2NCH2CH2OH缺少COOH(2)HOOCCH2CH2COOH缺少NH2二看“位置”必须有一个NH2和一个COOH连在同一个碳原子上。如下不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：H2NCHNH2CH2CH2COOH虽有氨基和羧基，但二者未连在同一个碳原子上。2有关“氨基酸”的两个误区(1)氨基、羧基书写误区：不要将氨基错写为NH2或NH3；不要将羧基误写为或COOH，其中的一个短线代表一个化学键，不能省略。(2)氨基酸数目氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。【师说核心】1结构通式的分析2结构特点分析举例氨基酸分子中NH2、COOH至少各有一个，因为R基中可能有NH2、COOH至少一个NH2和一个COOH连在同一个碳原子上反例：H2NCH2CH2CH2COOH非构成生物体的氨基酸生物体中氨基酸种类不同是由R基决定的甘氨酸：R基为H(最小)丙氨酸：R基为CH3谷氨酸：R基为CH2CH2COOH【检测反馈】1下列物质中，属于构成人体蛋白质氨基酸的是()H2NCH2COOHH2NCH2CH2OHAB CD解析：根据氨基酸分子的结构通式可知：不是构成蛋白质的氨基酸，因为构成蛋白质的氨基酸都至少有一个氨基和一个羧基且连在同一个碳原子上。答案：A2下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是()甲： 乙： 丙： 丁：A构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB上述四种氨基酸的R基依次是H、CH3、CH2OH、CH2COOHCR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构成蛋白质的氨基酸解析：根据氨基酸的结构通式可以看出，各种氨基酸都含有的元素是C、H、O、N四种。在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中先找出连接在同一个碳原子上的NH2和COOH以及H，则剩下的就是R基。氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基。只根据是否含氨基和羧基不能判断某个氨基酸是否是构成蛋白质的氨基酸。答案：D探究点二蛋白质的形成过程【师问导学】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了反应？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或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？(2)若m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？该多肽链至少有几个氨基和几个羧基？(3)若m个氨基酸形成了n条肽链，上述问题的答案又分别是什么？(4)若m个氨基酸形成1条环状的多肽，如图。则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？(5)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：(1)会脱去3分子水，形成3个肽键，该多肽称为四肽。(2)会脱去(m1)个水分子，形成(m1)个肽键，至少含有1个氨基和1个羧基。(3)脱去(mn)个水分子，形成(mn)个肽键，至少含有n个氨基和n个羧基。(4)脱去水分子m个，形成m个肽键。(5)1202018(201)2 058。【智涂笔记】1解答肽链图试题的一般方法(1)要先找出肽键，以确定氨基酸的数量。(2)找出R基。如果多肽链较长，要抓住“NCC”这一主线，排除其他化学符号的干扰，中间的C原子上所连的必为R基和H。注意有时同一肽链中具有相同的R基，因此回答氨基酸种类时要考虑此种可能。(3)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。2蛋白质的水解和变性(1)水解：蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程称为水解，和脱水缩合的过程相反，这个过程需要蛋白酶或者肽酶的催化。(2)变性：蛋白质由于高温、强酸强碱、重金属盐等因素导致空间结构被破坏的过程称为变性。变性的过程中肽键不断裂。【师说核心】1过程图示2过程分析(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的H和另一个氨基酸羧基中的OH。(2)H2O中H和O的来源：H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基。(3)NH2和COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的NH2和一个游离的COOH，分别位于肽链的两端，其余的NH2和COOH位于R基中。(4)肽键的正确书写方式为：CONH或或CONH、NHCO，不能忽略其中的“”。3蛋白质的结构层次(1)C、H、O、N等元素氨基酸二肽三肽多肽蛋白质(2)多肽和蛋白质的区别结构有差异。多肽仅仅是蛋白质的初级结构形式，而蛋白质具有一定的空间结构。蛋白质是由多肽和其他物质结合而成的，一个蛋白质分子可由一条肽链组成也可由多条肽链通过一定的化学键(如二硫键、氢键等)连接而成。功能有差异。多肽一般无活性(如蛋白质在胃、小肠中经消化产生的多肽)，少数有活性，与蛋白质相比，多肽的分子量较小，没有空间结构，一般无活性；蛋白质的分子量较大，有空间结构，有活性(变性后活性下降或消失，活性消失叫做失活)。4蛋白质相关计算方法规律(1)已知形成某蛋白质的氨基酸个数为m，肽链数为n，氨基酸的平均相对分子量为a，则该蛋白质：肽键数mn脱去的水分子数mn平均分子量am18(mn)氨基数n羧基数nN原子数mO原子数mn(2)环肽的脱水数目和氨基酸数目相等。(3)二硫键“SS”是由两个“SH”脱下2个H形成的，计算分子量时需要考虑。(4)蛋白质中含有N、O原子数的计算N原子数肽键数肽链数R基上的N原子数各氨基酸中N原子总数。O原子数肽键数2肽链数R基上的O原子数各氨基酸中O原子总数脱去的水分子数。【检测反馈】1组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构简式是()ANHCOBNHCOCNH2COOHDNH2COOH解析：肽键的结构简式为：CONH或NHCO或答案：B2如图是3种氨基酸的结构式，由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是()A1,2,3B1,1,3 C1,2,2 D2,2,2解析：由于题干中第二个氨基酸的R基中含有一个羧基，因此由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有1个氨基、2个羧基和2个肽键。答案：C3根据如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。解析：图中是氨基；是羧基；表示肽键；是R基。该化合物为四肽，是由4个氨基酸脱去3个水分子形成的。氨基酸种类不同，是由R基决定的，而该化合物含有游离的氨基(羧基)数等于肽链数与R基中氨基(羧基)数之和。答案：(1)氨基羧基(2)43脱水缩合(3)R基(4)四肽3(5)22探究点三蛋白质结构多样性与功能多样性【师问导学】1血红蛋白是由4条多肽链组成的蛋白质。如图展示了血红蛋白的水解和变性过程，二者有何区别？答案：水解是蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反。变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键不断裂。2蛋白质的功能：(1)羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。这说明：有些蛋白质是构成细胞和生物体的_，称为_。(2)人的身体就像一座复杂的化工厂，一切生理代谢、化学反应都是由酶参与完成的，而酶绝大多数是具有生物催化作用的蛋白质，如胃蛋白酶等消化酶(如图1)。这说明蛋白质具有_作用。图1图2图3(3)红细胞内的血红蛋白(如图2)具有运输氧的功能，说明有些蛋白质具有_的功能。(4)动物体内还存在着另一种活性物质激素，如胰岛素(如图3)等大多数也属于蛋白质，他们通过向靶细胞传达信息，起到能够调节机体生命活动的作用。这说明有些蛋白质具有_和_功能。【智涂笔记】蛋白质分子结构多样性的原因有：氨基酸的种类、数目和排列顺序不同；多肽链的条数及形成的空间结构不同。蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性。(1)盐析：鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色絮状物，兑水稀释后消失。属于物理变化。(2)变性：高温、过酸、过碱或在重金属离子的作用下，蛋白质的分子结构变得伸展、松散，失去活性。属于化学变化。【师说核心】1蛋白质结构多样性的原因分析2蛋白质的功能项目类型功能举例结构蛋白许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质肌动蛋白、肌球蛋白等调节作用对细胞和生物体的生命活动有重要的调节作用胰岛素、生长激素等催化作用催化细胞内的各种化学反应大多数酶等运输作用有些蛋白质具有运输载体的功能血红蛋白等免疫作用能捕获侵入人体或高等动物体内的抗原物质抗体等(5)人体内的抗体(如图)是蛋白质。抗体是活跃在血液中的一支“突击队”，具有保卫机体免受病菌和病毒的侵害，提高机体抵抗力的作用。说明蛋白质具有_作用。(6)每克蛋白质在体内氧化分解可产生17.9 kJ(4.3 kcal)能量。一般成人每日约有18%的能量来自蛋白质，但糖与脂肪可以代替蛋白质提供能量。这说明蛋白质也能为生命活动提供_。答案：(1)重要物质结构蛋白(2)催化(3)运输载体(4)信息传递调节(5)免疫(6)能量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。4食用熟鸡蛋比生鸡蛋更易于人体消化吸收，请分析其中的原因。答案：高温破坏了蛋白质分子的空间结构，容易被蛋白酶水解。3.蛋白质结构多样性与功能多样性的关系【检测反馈】1蛋白质是生命活动的体现者，但在正常生理活动中它不能作为细胞的()A重要结构物质B重要调节物质C主要能源物质 D机体免疫物质解析：主要的能源物质是糖类而不是蛋白质。答案：C2下列生理活动与蛋白质功能无关的是()A氧气在血液中的运输B细胞内的遗传物质C催化葡萄糖在细胞内的氧化分解D构成细胞和生物体的重要组成物质解析：细胞内的蛋白质的功能主要包含“催(催化作用)运(运输作用)免(免疫)调(调节)结(结构)”，细胞内的遗传物质为核酸，不是蛋白质。答案：B3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解析：蛋白质功能的不同取决于其分子结构的不同。答案：D【网络建构】【主干落实】1氨基酸是组成蛋白质的基本单位。2组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(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。3脱水缩合是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，同时脱去一分子水形成一个肽键的过程。4氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。5蛋白质多样性的直接原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同。根本原因：DNA的多样性。6蛋白质的功能：结构物质、催化、运输、调节和免疫等。问题探讨教材P201提示：富含蛋白质的食品有大豆制品，如豆浆、豆腐、腐竹；奶类制品，如奶粉、酸奶、袋装奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋等等。2提示：有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分，如结构蛋白；有些蛋白质能够调节生命活动，如胰岛素；有些蛋白质有催化作用，如绝大多数酶都是蛋白质；有些蛋白质具有运输物质功能，如红细胞中的血红蛋白；有些蛋白质有免疫功能，如人体内的