河南省焦作市沁阳一中高中生物 2.2生命活动的主要承担者导学案 新人教版必修1(1).doc

第2节 生命活动的主要承担者蛋白质【学习目标】1、知识目标（1）说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。（2）概述蛋白质的结构和功能。（3）认同蛋白质是生命活动的主要承担者。2、能力目标：（1）通过自主对比观察几种氨基酸的结构，思考讨论后得出氨基酸的结构通式，培养观察分析能力。（2）通过图文结合的形式，让学生在获取形象的信息、内容的同时，培养分析和处理信息的能力。 3、情感目标：树立结构与功能相统一性的基本生物学观点【重点难点】重点：（1）氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。（2）蛋白质的结构和功能。难点:（1） 基酸形成蛋白质的过程和这个过程中氨基酸、肽链和肽键的数量关系。（2） 蛋白质的结构多样性的原因。【知识链接】1、 安徽阜阳“大头娃娃”事件在安徽阜阳农村，很多刚出生不久的婴儿陆续患上一种怪病，头脸肥大、四肢细短、全身浮肿，成了畸形的“大头娃娃”。根据医院的诊断，这些婴儿所患的都是营养不良综合征，而扼杀这些幼小生命的“元凶”，正是蛋白质等营养元素指标严重低于国家标准的劣质婴儿奶粉。 按照国家卫生标准，婴儿一段奶粉蛋白质含量是12到18，二段、三段应该不低于18，而这些奶粉蛋白质含量大多数只有2到3，有的甚至只有0.37。这样的奶粉可以说是没有什么营养价值。除此之外，钙、钾等矿物质和磷、铁、锌等微量元素的含量也普遍不合格，有的甚至还含有亚硝酸盐之类的杂质。人体生长发育主要依靠糖类、蛋白质、脂肪这三大营养物质，以及矿物质、微量元素、维生素、水和膳食纤维等。尤其是蛋白质对人体各个器官的构建和功能很重要。人的肌肉、大脑发育以及其他各个系统的成长发育都需要蛋白质，特别是婴幼儿，身体处于一个快速发育阶段，对蛋白质和各种营养素的需求量尤其大。 水肿原因：“大头娃娃”所患的是水肿型营养不良，也就是这些婴儿摄入的蛋白质过少，导致了低蛋白血症，这时婴儿细胞、组织液和血液中的蛋白质含量很低。而我们的肌体维持正常弹性需要有一个渗透压，患有低蛋白血症的时候，人体的渗透压低，水分容易在细胞和组织中积聚，以至于出现水肿。并且这些劣质奶粉不仅是蛋白质的含量极低，其他营养素如钙、磷、维生素等含量也很低，尤其是缺乏维生素d的时候，就会阻碍人体对钙的吸收，骨骼钙化障碍，这时婴儿就极有可能出现佝偻病合并症，表现为头大，身体比例不协调，也就成为了畸形的“大头娃娃”。有的奶粉甚至还含有亚硝酸盐之类的杂质，这就是为什么有的患儿会嘴唇青紫。 人们平时吃进去的蛋白质、脂肪、糖类等经过消化、吸收、转换就构成了身体的每一个细胞、组织和器官，而且人体内的免疫球蛋白、白细胞等抗炎、抗病毒的因子实际上也是由各种营养物质转化而合成的，他们发挥免疫功能也是靠各种营养物质的支持。这些“大头娃娃”体内各种营养物质都很缺乏，心脏、肝、肾等各个器官的发育和功能已经受损。白细胞、免疫球蛋白等生成数量少、功能低下，人体免疫系统自然也遭受了损害，不能有效抵抗外来细菌和病毒的侵袭，很容易出现感染。这也是为什么“大头娃娃”大多伴有发烧、腹泻、皮肤溃烂等症状的原因。 最为明显的后遗症是影响大脑发育。婴儿出生后，0到3岁是大脑发育最快的时候，这段时期，大脑的重量、体积将会增加3倍，同时大脑神经网络的发育也已趋于成熟。如果这时候营养素摄入不够或者不均衡，对大脑的发育会造成严重的影响，因为如果过了这段时期，不管你怎样加强补充营养，大脑的损害也不会被修复了，因为大脑已经发育成形了。这样就影响了婴儿以后的智力，可能永远也赶不上其他营养摄入正常的孩子了。此外，小时候营养不良，过胖或者过瘦的孩子，长大后肥胖症的发生率比发育正常的小孩要高出很多。同时因为婴幼儿时期营养不良，各个器官发育不完善，也埋下了发病的隐患，冠心病、高血压、糖尿病等这些慢性非感染性疾病，甚至是癌症的发生率都会很高。2、二硫键反应：2 -sh -s-s- + 2h又称ss键。是2个-sh基被氧化而形成的ss形式的硫原子间的键。在生物化学的领域中，通常系指在肽和蛋白质分子中的半胱氨酸残基中的键。此键在蛋白质分子的立体结构形成上起着一定的重要作用。每形成一个二硫键，脱去2个h，故相对分子质量减少2。3、 蛋白质变性引起蛋白质变性的原因可分为物理和化学因素两类。物理因素可以是加热、加压、脱水、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波的作用等；化学因素有强酸、强碱、尿素、重金属盐、十二烷基磺酸钠(sds)等。在临床医学上，变性因素常被应用于消毒及灭菌。反之，注意防止蛋白质变性就能有效地保存蛋白质制剂。蛋白质的变性很复杂，要判断变性是物理变化还是化学变化，要视具体情况而定。如果有化学键的断裂和生成就是化学变化；如果没有化学键的断裂和生成就是物理变化。重金属盐使蛋白质变性，是因为重金属阳离子可以和蛋白质中游离的羧基形成不溶性的盐，在变性过程中有化学键的断裂和生成，因此是一个化学变化。强酸、强碱使蛋白质变性，是因为强酸、强碱可以使蛋白质中的氢键断裂。也可以和游离的氨基或羧基形成盐，在变化过程中也有化学键的断裂和生成，因此，可以看作是一个化学变化。尿素、乙醇、丙酮等，它们可以提供自己的羟基或羰基上的氢或氧去形成氢键，从而破坏了蛋白质中原有的氢键，使蛋白质变性。但氢键不是化学键，因此在变化过程中没有化学键的断裂和生成，所以是一个物理变化。加热、紫外线照射、剧烈振荡等物理方法使蛋白质变性，主要是破坏蛋白质分子中的氢键，在变化过程中也没有化学键的断裂和生成，没有新物质生成，因此是物理变化。否则，鸡蛋煮熟后就不是蛋白质了。而我们知道，熟鸡蛋依然有营养价值，其中的蛋白质反而更易为人体消化系统所分解吸收。4、蛋白质变性的应用价值（1）鸡蛋、肉类等经加温后蛋白质变性，熟后更易消化。（2）细菌、病毒加热，加酸、加重金属（汞）因蛋白质变性而灭活（灭菌、消毒）。（3）动物、昆虫标本固定保存、防腐。（4）很多毒素是蛋白质，加甲醛固定，减毒、封闭毒性碱基团作类毒素抗原，制作抗毒素。（5）用于蛋白纯化中杂蛋白的沉淀。5、 双缩脲试剂双缩脲试剂是一个用于鉴定蛋白质的分析化学试剂。它是一个碱性的含铜试液，呈蓝色。双缩脲试剂由双缩脲试剂a(naoh)和双缩脲试剂b(cuso4)两种试剂组成。a液是的质量浓度为0.1 g/ml的氢氧化钠溶液；b液是质量浓度为0.01 g/ml的硫酸铜溶液。双缩脲试剂可以验证蛋白质的存在。如果组织里含有蛋白质，那么会看到溶液变成紫色。具有两个或两个以上肽键的化合物皆可与双缩脲试剂产生紫色反应。蛋白质的肽键在碱性溶液中能与cu2+络合成紫红色的络合物。颜色深浅与蛋白质浓度成正比。使用的基本方法为：（1）向试管内注入2ml待测组织样液（2）向试管内注入双缩脲试剂a液1ml，振荡均匀（营造碱性环境）。（3）向试管内注入双缩脲试剂b液4滴，振荡均匀。（4）观察试管中出现的颜色变化。【自主学习】1组成蛋白质的基本单位是 ，其结构通式：_，在生物体中约有_种。人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取的氨基酸叫做_，成人体内有 种，婴儿体内有 种；人体细胞能够合成的，叫做_，成人体内有 种。2一个氨基酸分子的_和另一个氨基酸分子的_相连接，同时脱去_分子的水，这种结合方式叫做_，连接两个氨基酸分子的化学键（_）叫做_。3由两个氨基酸分子缩合（失去_分子水）而成的化合物，叫做_。 由三个氨基酸分子缩合（失去_分子水）而成的化合物，叫做三肽。 由多个（n个）氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做_，通常呈_状结构，叫做_。4组成生物体的蛋白质有很多种。有的结构比较简单，仅由一条肽链盘旋、折叠形成有一定 的蛋白质分子，如肌红蛋白；许多蛋白质分子含有几条肽链，它们通过一定的 互相结合在一起，形成更为复杂的 。5在细胞内，每种氨基酸的_，氨基酸形成多肽链时，_氨基酸的_千变万化，多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的_千差万别，因此蛋白质分子的结构是相其多样的。6蛋白质分子在细胞中承担着多种重要功能。构成_的重要物质，称为_蛋白；对细胞内的化学反应有_作用；具有_功能，如血红蛋白；起_作用，能够_机体的生命活动，如胰岛素；具有_作用，如抗体；等等。可以说，_离不开蛋白质，蛋白质是_。答案：nh2ccoohhr1. 氨基酸、 20、必需氨基酸、8、9、非必需氨基酸、122.3. 羧基、氨基、一、脱水缩合、 -nh-co-、肽键4. 一、二肽、两、多肽、链、肽链5. 空间结构、化学键、空间结构6. 细胞和生物体结构、结构 催化 运输载体信息传递、调节免疫一切生命活动都、生命活动的主要承担者【学习展示】1、 总结氨基酸结构通式、氨基、羧基、肽键的结构式写法，总结注意事项。2、 思考：蛋白质形成过程中的数量关系与蛋白质形成的相关计算方法(1)蛋白质中肽链、氨基酸、肽键、脱去水分子的数目对应关系：氨基酸数肽键数脱去水分子数游离的氨基游离的羧基一条肽链n至少 个至少 个m条肽链n至少 个至少 个为什么用“至少”描述？什么是“游离”？总结上表中的规律。(2) 若某蛋白质是由n个氨基酸脱水缩合成m条肽链后形成的，假设20种氨基酸的平均相对分子质量为a，该蛋白质的相对分支质量为多少？(3) 在上题中，若该蛋白质中有2个二硫键，则其相对分子质量又是多少？（4） 蛋白质变性后，还能用双缩脲试剂检测吗？为什么？【自我检测】1血红蛋白分子中不含有的化学元素是（ ） ac bn cmg dfe2. 下列分子中，与构成生物体的蛋白质的氨基酸分子式不相符的是（ ）h2nchch3cooh a b. h2nch2ch2coohh2nchcoohch2ch2coohh2n(ch2)4chcoohnh2 c d. 3我们日常烹调中使用的味精主要成分是谷氨酸钠，已知谷氨酸分子的r基为c3h5o2，则一分子谷氨酸中含有的c、h、o、n原子数依次是（ ） a5、9、4、1 b4、8、5、1 c5、8、4、1、 d4、9、4、1cnho4下列有关肽键写法中，不正确的是（ ） a b. conhcnhocnho c d. 5下面是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（ ）nh2ccoohcoohhnh2cch2ohcoohhnh2ccoohch3h a1，2，3 b1，1，3 c1，2，2， d2，2，26已知20种氨基酸的平均分子量是128。现有一蛋白质分子，由两条多肽链组成，共有肽键98个，则此蛋白质的分子量最接近于（ ） a12 800 b12 544 c11 036 d12 288 7某蛋白质由n个肽链组成，氨基酸的平均分子质量为a，该蛋白质所含的氨基酸有b/3，则该蛋白质的相对分子质量约为（ ） a b c d8同一草场上的牛和羊吃了同样的草，可牛肉和羊肉的口味却有差异，这是由于（ ） a同种植物对不同生物的影响不同 b牛和羊的消化功能强弱有差异c牛和羊的蛋白质结构有差异 d牛和羊的亲缘关系比较远9鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，这是由于高温破坏了蛋白质的（ ） a肽键 b肽链 c空间结构 d氨基酸10下列关于蛋白质的叙述中，正确的是（ ） a蛋白质是酶，其基本组成单位是氨基酸a 蛋白质都是由20种氨基酸组成b 蛋白质是肽链以一定的方式形成具有复杂空间结构的高分子化合物d各种蛋白质都含有c、h、o、n、p等元素11生物体的蛋白质千差万别，其原因不可能是（ ） a组成肽键的化学元素不同 b组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同c氨基酸排列顺序不同 d蛋白质的空间结构不同二非选择题12胰岛素分子是一种蛋白质分子，现有如下材料：胰岛素含有2条多肽链，a链含有21个氨基酸，b链含有30个氨基酸，2条多肽链间通过2个二硫键（二硫键是由2个“一sh”连接而成的）连接，在a链上也形成1个二硫键，下图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图。不同动物的胰岛素的氨基酸组成是有区别的，现把人和其他动物的胰岛素的氨基酸组成比较如下： 猪：b链第30位氨基酸和人不同； 马：b链第30位氨基酸和a链第9位氨基酸与人不同； 牛：a链第8、10位氨基酸与人不同； 羊：a链第8、9、10位氨基酸与人不同；天竹鼠：a链有8个氨基酸与人不同，b链有10个氨基酸与人不同。根据以上材料回答下列问题： 胰岛素分子中含有肽键_个。至少含有 个氨基和 羧基。 这51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量比原来51个氨基酸的总分子量减少了 。人体中胰岛素的含量低，会导致血糖浓度过高，尿液中有葡萄糖，称为糖尿病，其最佳的治疗方法是使用胰岛素，但只能注射不能口服，原因是： 。前面所列的哺乳动物和人的胰岛素都由51个氨基酸构成，且在氨基酸组成上大多相同，由此可以得出的结论是_ _。人与这几种动物在胰岛素分子上氨基酸组成差异的大小，说明：_ _ _。如果要为糖尿病人治疗必须用动物体内的胰岛素的话，最适宜的动物是：_ _。13.据图回答下列问题：ch3=hch3=hoaehnccnccnccoh ohch2coohhohhdc（1） 图中a表示_，d表示_。（2） 该化合物是由_个氨基酸分子失去_个分子的水而形成的，这种反应叫做_。在这个过程中，相对分子质量减少了_。该化合物称为_。（3） 图中表示r基的字母是_，表示肽键的字母是_。（4） 图中有个_氨基和_个羧基。（5） 该化合物水解成氨基酸的过程需_个分子的水。（6） 该化合物是由_种氨基酸组成的。【课后小结】1、 氨基酸的结构有什么特点？2、 为什么细胞中蛋白质的种类如此多样？3、为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？【详解答案】参考答案 1c 血红蛋白含有c、h、o、n、fe2b 必须有一个氨基和一个羧基和中心碳原子相连3a 由氨基酸机构通式可知，所