2016_2017学年高中生物第2章细胞份化学组成第2节细胞中的生物大分子第2课时蛋白质的结构和功能学案苏教版必修120170227141

1第2课时蛋白质的结构和功能1画出氨基酸的结构通式并说出氨基酸的结构特点。重点2说明氨基酸形成多肽的过程及相关计算。重、难点3阐述蛋白质结构多样性及功能多样性的原因。4尝试鉴定生物组织中的蛋白质。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S。2基本单位氨基酸，约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。合作探讨探讨比较甲、乙、丙、丁，你发现其共同点是什么尝试写出其结构通式。1提示共同点都至少含有一个氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。结构通式是。探讨观察下列几种氨基酸的结构图，说明各种氨基酸共有的元素有哪些若还有其2他元素位于何处2亮氨酸半胱氨酸天冬氨酸赖氨酸提示各种氨基酸都含有的元素是C、H、O、N，若还有其他元素，则位于R基上，如半胱氨酸的R基上还含有S元素。探讨我们可以根据什么来识别不同的氨基酸3提示R基。归纳拓展1元素组成氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素，可能含有P和S元素，还可能含有FE等微量元素，如血红蛋白。2结构通式3结构特点1NH2和COOH的数目每种氨基酸都至少含有一个NH2和一个COOH，也可以是几个因为R基中可能含有氨基或羧基见下图。2NH2和COOH的位置构成蛋白质的氨基酸都有一个NH2和一个COOH连接在同一个碳原子上，否则就不是构成蛋白质的氨基酸。反例缺羧基NH2CH2CH2OH3缺氨基氨基与羧基不连接在同一个“C”上1如图是四种构成蛋白质的氨基酸的结构式甲乙丙丁下列叙述错误的是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生物体蛋白质的氨基酸【解析】四种氨基酸中都含有C、H、O、N四种元素，故可知这四种元素是构成上述氨基酸的基本元素，故A项正确。氨基酸的结构式中除去的其余部分就是R基，故B项正确。R基中可以有氨基或羧基，故C项正确。构成生物体蛋白质的氨基酸，除必须含有氨基和羧基外，还需氨基和羧基连在同一个碳原子上，故D项错误。【答案】D2组成蛋白质的氨基酸的R基【导学号21210005】A与一个氢原子和一个C2H4O2N相连B约有20种C至少有一个氨基和一个羧基D至少有一个氨基或一个羧基4【解析】组成蛋白质的氨基酸约有20种，不同氨基酸在结构上的区别就是R基不同。【答案】B3甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3，它的分子式是AC5H11O2NSBC3H7SCC4H11O2SDC5H10O2N【解析】氨基酸的结构通式为，分子式可写为C2H4O2NR，故甲硫氨酸的分子式应为C5H11O2NS。【答案】A4下列有关氨基酸结构的叙述中，不正确的是A每种氨基酸只有一个氨基、一个羧基B每种氨基酸都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上C连接一个氨基和一个羧基的碳原子上还连接一个氢原子和一个侧链基团D侧链基团R基不同，氨基酸就不同【解析】每种氨基酸至少含有一个氨基、一个羧基，有的氨基酸在R基上还有氨基或羧基的分布。【答案】A蛋白质的形成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两个氨基酸分子缩合而成的化合物多肽由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，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5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。合作探讨探讨上图所示过程叫什么反应结合教材P18图212，你认为氨基酸是如何形1成肽链的形成的肽链是如何命名的提示上图所示过程叫脱水缩合反应。两个氨基酸脱去一分子水形成二肽，二肽再与一个氨基酸脱去一分子水形成三肽，依此类推直至形成多肽。肽链是根据氨基酸个数来命名的。探讨上述反应产生的水中的氢原子和氧原子分别来自哪个基团2提示上述反应产生的水中的氢原子来自氨基和羧基各1个，氧原子只来自羧基。探讨狼肉味与兔肉味不同，是由哪些因素造成的举例说出狼体内的蛋白质有哪些3功能提示狼肉味与兔肉味不同，是由于构成狼肉和兔肉的蛋白质的氨基酸的种类和数目不同，氨基酸的排列顺序不同，二者蛋白质的空间结构不同造成的。狼体内的蛋白质主要功能有构成细胞的结构，如毛发、肌肉等；催化作用，狼体内的酶大多都是蛋白质；调节作用，如胰岛素等；免疫作用，如抗体；运输作用，如血红蛋白、细胞膜上的载体蛋白等。归纳拓展1脱水缩合过程图解6该反应过程第一个氨基酸分子的羧基和第二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。具有以下特点1R基团未参与反应。2第一个氨基酸分子的羧基基团脱去OH，第二个氨基酸分子的氨基基团脱去H，两氨基酸脱去部分结合形成水。两个氨基酸之间新形成的化学键称作肽键，表示为CONH。形成的化合物叫做二肽。3若不考虑R基，该二肽分子中还含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端。2蛋白质分子的形成氨基酸多肽蛋白质。脱水缩合折叠3计算规律1若是M个氨基酸形成N条链，会脱去MN分子水，形成MN个肽键。2假设氨基酸的平均分子量为A，则M个氨基酸形成N条链时，所形成肽链的分子量为MA18MN。3一条肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基；M个氨基酸脱水缩合形成N条链构成的蛋白质中，至少含有N个游离的氨基和N个游离的羧基。12016新乡高一检测现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基有1050个，则由此合成的4条肽链中共有肽键、氨基、羧基的数目是A999、24、54B996、4、4C996、24、54D996、1016、1046【解析】本题考查氨基酸脱水缩合的过程和肽链的结构，试题较难。在氨基酸分子的脱水缩合过程中，连在同一个C原子上的氨基和羧基，除了两端各留下一个氨基和羧基外，中间的都成为残基，而R基上的氨基和羧基不变。由题目可知，R基上共有20个氨基，50个羧基，再加上4条链上剩下的4个氨基、4个羧基，分别有氨基和羧基24、54个。肽键数氨基酸数肽链数10004996个。【答案】C22016四川成都七中期末根据下列化学结构简式回答问题1A表示_，D表示_。72该化合物是由_个氨基酸分子失去_个水分子而形成的，这种反应叫做_。3图中表示R基的字母是_，表示肽键的字母是_。4图中有_个肽键，有_个氨基和_个羧基。5该化合物由_种氨基酸组成。6该化合物水解成氨基酸的过程中需要_个水分子。【解析】本题考查肽链的结构，分析肽链中氨基酸的组成，首先找到E、F共两个肽键，因此该肽链由3个氨基酸脱水缩合而成，再依据B、C、G三个R基确定氨基酸种类。【答案】1氨基羧基232脱水缩合3B、C、GE、F42125262生物组织中的蛋白质的鉴定实验原理蛋白质能和双缩脲试剂发生紫色反应。实验步骤制备组织样液豆浆或鸡卵清蛋白稀释液或牛奶取样液2ML加入试管加入NAOH溶液2ML溶液不变色加入CUSO4_溶液34滴溶液变紫色实验结论说明组织样液中存在蛋白质。合作探讨探讨双缩脲试剂与斐林试剂有什么相同点和不同点1【提示】相同点成分相同，都有NAOH和CUSO4溶液。不同点浓度不同，斐林试剂的CUSO4的浓度是005G/MOL双缩脲试剂的CUSO4的浓度是001G/MOL使用方法不同。探讨用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，为什么要先滴NAOH溶液2【提示】鉴定蛋白质的实质是CU2在碱性条件下与肽键形成紫色的复杂化合物。8归纳拓展注意事项1CUSO4溶液只需加34滴而不能过量，否则硫酸铜在碱性环境中生成大量蓝色的CUOH2沉淀，会掩盖所产生的紫色。2做实验前要预留组织样液便于对照。3若用鸡卵清蛋白做实验必须稀释。原因是防止实验后黏固试管，不易洗刷。4操作如图1蛋白质能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应的原因是蛋白质中含有肽键，而肽键可以与双缩脲试剂反应产生紫色的络合物。那么下列可以与双缩脲试剂发生紫色反应的化合物是ABCDCH3CH2OH【解析】四个选项中只有A项的结构式含有肽键。【答案】A2健康人的尿中含有极微量的蛋白质，若尿液中蛋白质总量过高，则称为蛋白尿。除了肾脏疾病和涉及肾脏的其他疾病会引起蛋白尿外，健康人在剧烈运动后也会出现暂时性蛋白尿。临床上常用双缩脲法定性和定量检测尿中的蛋白质。请完成下面的实验，探究你在某次剧烈运动后是否出现了蛋白尿。91材料用具试管、量筒、剧烈运动前后的尿液、双缩脲试剂A液质量浓度为01G/ML的NAOH溶液、双缩脲试剂B液质量浓度为001G/ML的CUSO4溶液。2实验原理_。3实验步骤取两支试管，分别编号为A、B。A中加入运动前自己的尿液2ML，B中加入剧烈运动后自己的尿液2ML。先向A、B两支试管中分别加入_，再向两支试管中分别加入_。对比观察两支试管中溶液的颜色变化。4预测结果及相应结论预测结果相应结论若A、B两支试管中溶液均为浅蓝色剧烈运动后，尿液中出现了蛋白质【解析】本题探究人在剧烈运动后是否会出现蛋白尿。本题所利用的原理是教材中有关蛋白质的鉴定方法。在探究实验中要注意遵循单一变量原则和对照原则。中学阶段对照实验设计的步骤一般有四步第一步分别编号，即取两支试管，分别编号为A、B步骤。第二步设置对照实验，即向两支试管中分别加入等量的运动前和运动后自己的尿液，再滴加双缩脲试剂步骤。第三步观察并记录实验结果，注意要设置观察标准，即观察颜色变化步骤。第四步依据颜色变化，得出结论。本题预测结果中的浅蓝色是试剂本身所具有的颜色。【答案】2蛋白质和双缩脲试剂发生紫色反应32ML双缩脲试剂A液，并摇匀34滴双缩脲试剂B液，并摇匀4预测结果相应结论剧烈运动后，尿液中无蛋白质出现若A试管中溶液为浅蓝色，B试管中溶液为紫色1下列氨基酸中，不是组成蛋白质的氨基酸是10ABCD【解析】氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。D项虽然有一个氨基和羧基，但氨基和羧基没有连在同一个碳原子上。【答案】D2两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，同时生成一分子水，该水分子中的氢来自A氨基B羧基C氨基和羧基D连在碳原子上的氢【解析】脱水缩合脱去的水分子是由一个氨基酸的氨基提供的氢原子和另一个氨基酸的羧基提供的羟基形成的。【答案】C3亮氨酸的R基为C4H9，缬氨酸的R基为C3H7，它们缩合形成的二肽分子中，C、H数分别为A11、24B9、18C11、22D10、22【解析】根据氨基酸的结构通式，缬氨酸中的C、H数分别是5、11，亮氨酸中的C、H数分别是6、13，它们结合形成二肽时失去一分子水，脱去2个H和一个O，因此二肽分子中的C、H数分别是11、22。【答案】C4下列能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组是氨基酸C、H、O、N等元素氨基酸分子脱水缩合多肽形成一定的空间结构ABCD11【解析】元素以原子的形式构成氨基酸分子，氨基酸通过脱水缩合形成多肽，多肽再通过盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子，这是蛋白质结构的不同组成层次。但这种结构层次并不代表体内蛋白质就是从原子开始构成的，体内蛋白质是利用体内合成或转化而来的氨基酸以及从体外吸收来的氨基酸为原料形成多肽，再经过盘曲、折叠形成的。【答案】D52013江苏高考下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是A不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同B有些结构不同的蛋白质具有相似的功能C组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合D组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合【解析】不同的蛋白质分子中氨基酸的数量、种类和排列顺序都不尽相同，A、C两项正确；有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，如血红蛋白和载体蛋白都具有运输功能，B项正确；组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式相同，都是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，D项错误。【答案】D课堂小结网络构建核心回扣1氨基酸是组成蛋白质的基本单位。2构成生物体的氨基酸约有20种。320种氨基酸的差异是R基不同。4每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。5蛋白质多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，多肽链形成的空间结构不同。6蛋白质的结构多样性决定了功能的多样性。学业分层测评四蛋白质的结构和功能12建议用时45分钟学业达标1在血红蛋白的结构中，连接两个氨基酸分子的化学键是ANHCOBNOCHCNOCODNHCH【解析】肽键是由一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基经脱水缩合形成的化学键。【答案】A2有人将氨基酸结构通式和人体结构进行了如下类比，说法错误的是A图中氨基酸结构通式的中心C原子可以类比成人体的躯干部分B图中人有一只左手，一只右手，就如每个氨基酸也仅有一个羧基和一个氨基C氨基酸种类的不同取决于R基的不同，就如我们每个人的脸孔各不相同一样D氨基酸脱水缩合形成多肽链的过程可以类比成人与人手拉手排成队的过程【解析】每个氨基酸至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，因此人的一只左手和一只右手只能相当于一个氨基酸分子中与中心C原子直接相连的氨基和羧基。【答案】B3下列多肽片段充分水解后，产生的氨基酸有A2种B3种C4种D5种【解析】据题图中氨基酸的R基判断，第1个和第3个氨基酸属于同种，第2个和第5个氨基酸属于同种，第4个与其他均不同，因此该多肽充分水解后应产生3种氨基酸。【答案】B4下列关于组成蛋白质的氨基酸概念的叙述，正确的是A氨基酸是蛋白质的组成单位，由氨基和羧基组成B每个氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基C一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成多肽D氨基酸是酸碱两性化合物，分子中至少含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上【解析】氨基和羧基只是氨基酸的必要部分，一个完整的氨基酸分子不只含有氨基13和羧基，故A项错误；因每个氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，所以B项错误；一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成的是二肽，故C项错误。【答案】D5下图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是【导学号21210006】A这条肽链中的肽键数是2B构成该肽链的氨基酸数目是2C该条肽链可称为多肽D在合成该肽链时形成2个水分子【解析】这一肽链是由三个氨基酸经脱水缩合形成的，含有两个肽键，反应时形成2个水分子。【答案】B6某蛋白质由N条肽链组成，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个，则该蛋白质的相对分子质量约为AAB6B18N23BAB6B13CBA1813DABBN181313【解析】该蛋白质的氨基酸数为B/3个，肽链N条，推知脱水数为B/3N，根据蛋白质的相对分子质量蛋白质所含氨基酸数氨基酸平均分子质量脱水数水分子质量，故该蛋白质的相对分子质量为AB/318B/3N。【答案】D7血红蛋白分子有574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键数分别是A573和573B573和570C570和573D570和570【解析】依据脱下的水分子数肽键数目氨基酸数肽链条数，直接得到答案。14【答案】D8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【解析】蛋白质多样性与肽链的空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关，故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，故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，故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，故D错误。【答案】C9如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“”表示不同种类的氨基酸，图中A链由21个氨基酸组成，B链由19个氨基酸组成，图中“SS”是在蛋白质加工过程中由两个“SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中，错误的是A蛋白质多样性的主要原因是氨基酸的种类和排列顺序不同B该蛋白质分子中至少含有两个羧基C图中“SS”代表的化学键也是肽键D形成该蛋白质分子时分子质量减少了686【解析】组成蛋白质的基本单位是氨基酸；图中“SS”代表的化学键不是肽键，是二硫键；在形成该蛋白质分子的过程中脱去38分子的水，同时形成一个二硫键失去2个氢，分子质量减少38182686；通过分析肽链分子的结构，不难发现每条多肽链至少保留一个羧基COOH和一个氨基NH2【答案】C10分析下列资料并回答问题资料1下面的图式中R、R、R、R可能是相同或不相同的原子团或侧链。分别表示不同的化学键。资料2某多肽的化学式为C55H70O19N10，将它彻底水解后得到下列四种氨基酸15甘氨酸C2H5NO2丙氨酸C3H7NO2谷氨酸C5H9NO4苯丙氨酸C9H11NO21资料2中的四种氨基酸的结构通式是_；丙氨酸的R基是_。2资料1中的肽链水解时，断裂的化学键是_用数字表示。3资料2中的多肽，在完全水解后得到_个氨基酸。【解析】氨基酸分子的结构通式是，不同氨基酸的R基不同。多肽链在水解时，断裂的化学键是肽键NHCO。先来看资料2中的总化学式，N原子有10个，而这几种氨基酸的N原子都是1个，那么彻底水解后共有10个氨基酸。【答案】1CH32310能力提升11右图表示一个由153个氨基酸构成的蛋白质分子，下列叙述正确的是A该分子中含有152个肽键B参与构成该分子的氨基酸中至少有154个氨基和154个羧基C该分子空间结构的形成与SS等化学键无关D该分子彻底水解将产生153种氨基酸【解析】由题图可知，除形成正常肽键外，还在R基之间形成了一个肽键，故该分子中含有153个肽键。该空间结构的形成与二硫键有关。组成蛋白质的氨基酸约有20种。由于R基中含有一个NH2和一个COOH，故参与构成该分子的氨基酸中至少有154个16NH2和154个COOH。【答案】B12如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是A该分子中含有198个肽键B这200个氨基酸中至少有200个氨基C合成该蛋白质时相对分子质量减少了3582D该蛋白质中至少含有3个游离的氨基【解析】由图可知，该蛋白质分子由两条肽链组成，两条肽链间还有一个肽键，所以该分子含有的肽键数为20021199个，A错误；由图可知，第70个氨基酸的R基中有一个氨基，所以这200个氨基酸中至少有201个氨基，B错误；合成该蛋白质时减少的相对分子质量为199183582，C正确；该蛋白质分子有两条肽链，所以至少有两个游离的氨基，D错误。【答案】C13下图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是A甲中肯定含有S元素B多肽中乙的数目等于丙的数目C过程都是经过脱水缩合完成的D蛋白质结构和功能的多样性只是由于氨基酸种类和数目多样性造成的【解析】根据蛋白质的结构层次可知，甲表示构成氨基酸的元素，有C、H、O、N等，可能含有S，但是不一定有S。乙表示氨基酸，丙表示氨基酸分子脱水缩合形成的肽键，对于环状肽而言，乙的数目等于丙的数目，而对于链状肽，乙的数目肽链数目丙的数目。表示氨基酸分子脱水缩合形成多肽的过程。生物体中组成蛋白质的氨基酸种类约有20种，但由于氨基酸的数目成百上千，排列顺序千变万化，多肽链的空间结构千差万别，导致蛋白质的结构和功能多种多样。【答案】C14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表示有机高分子物质。请据图分析回答171图中的X代表什么元素_。2A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。3A可分为A1A4，其原因从A