2020-2021学年 高中生物新人教版 必修一 2.4蛋白质是生命活动的主要承担者 教案

第4节蛋白质是生命活动的主要承担者学习目标核心素养1•阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成。2.说明氨基酸的结构特点，氨基酸形成蛋白质过程。生命观念：从结构与功能的角度阐明蛋白质的功能取决于氨基酸种类、数目、序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。科学思维：从氨基酸的结构特点理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题。社会责任：从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。知识点一蛋白质的功能宜识梳理一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要□承担者。蛋白质的功能功能举例画结构蛋口；构成细胞和生物体结构的重要物质羽毛、肌肉、蛛丝、头发等含有结构蛋白国催化作用绝大多数酶是蛋白质何运输作用血红蛋口能运输氧气園调*作用胰岛素等蛋口质类激素固免疫功能抗体可抵御抗原的侵害信息传递受体3.总结：蛋白质是细胞的田基本组成成分,具有参与组成□细胞结构、□催化、运输、信息传递、□防御等重要功能，细胞的各项生命活动都离不开□蛋白质。

问题思考怎样理解蛋白质是生命活动的主要承担者？提示：①细胞中有机物含量最多的就是蛋白质。②从化学角度看，蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最强大的分子。③细胞核中的遗传信息往往要表达成蛋白质才能起作用。在以后的学习中，我们会发现蛋白质在生物体中的巨大作用。典例分析题型一蛋白质的功能［例1］下列生命活动与蛋白质有关的是()改变反应速率②血液中运输O2③与特定抗原结合④构成细胞和生物体结构⑤信息传递A•仅①②③B•仅②③④C•仅①②③④D•①②③④⑤解题分析能改变反应速率的是催化剂，在生物体内部分蛋白质具有催化作用，①正确；血红蛋白运输02,②正确；与特定抗原结合的物质是抗体，抗体属于蛋白质，③正确；许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，④正确；有些蛋白质起信息传递作用，⑤正确。答案D知识点二蛋白质的基本组成单位——氨基酸知识梳理氨基酸的种类组成人体内蛋白质的氨基酸约为□监种，根据能否在人体内合成可分为两类：特点：必需氨基酸特点：必需氨基酸|小'<I种类:必须从□外界环境中直接获取□g种特占：［非必需氨基酸特占：［非必需氨基酸I特占.〔种类:□人体细胞能够合成13种氨基酸的结构⑴组成元素：各种氨基酸共有的元素是^⑴组成元素：各种氨基酸共有的元素是^C、H、0、N，其中半胱氨酸还有□s元素。(2)图中数字标示结构的名称：①田氨基，②羧基，③□r基o氨基酸的结构特点每种氨基酸至少都含有一个□氨基(一NH2)和一个□羧基(一C00H),并且都有一个氨基和一个羧基连接在□同一个碳原子上。H2N—C—COOH氨基酸的结构通式：□K。⑸各种氨基酸之间的区别在于□r基不同。其中甘氨酸的R基：□—H,天冬氨酸的R基：□—CH2—C00H,半胱氨酸的R基:2□—□—CH2—SH，赖氨酸的R基:□—（ch2）4—nh2。问题思考为什么每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基？提示：R基中可以含氨基和羧基，例如：甘氨酸和半胱氨酸各含一个氨基和一个羧基，天冬氨酸的R基中含有羧基，赖氨酸的R基中含有氨基。典陛析题型二氨基酸结构判断[例2]下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是()

HNH2HC(X)HHNH2HC(X)HCH()(X：—CDII—C—C—IIHNH2解题分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（一NH2）和一个羧基（一COOH）,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，题中只有D项能正确表示构成蛋白质的氨基酸分子；A项只有氨基，没有羧基；B项只有羧基，没有氨基；C项的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上。答案D题型三氨基酸分子式的推导［例3］甲硫氨酸的R基是一CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是（）A．C5H11O2NSB．C3H7ONSC．C5H11O2SD．C5H10O2NS解题分析将R基—CH2—CH2—S—CH3代入组成蛋白质的氨基酸的结构通式得甲硫氨酸的结构式为CH,—CII3—S—CH3HSN—C—COOH因此其分子式为C5H11O2NS。答案A技法提升遇到给出R基求分子式，或给出分子式求R基的题时，把握住氨基酸分子一IH.N—C'—COOHI定由相同部分I和特殊部分—R加和得到。即氨基酸分子式CxHyOzNa（Sb）=C2H4O2N+R,最后根据题干信息运用代入法进行计算即可。知识点三蛋白质的结构及其多样性禺1识梳理

1．脱水缩合——连接氨基酸的方式(1)概念：一个氨基酸分子的□氨基(一nh2)与另一个氨基酸分子的□羧基(―COOH)相连接，同时脱去□一分子水。(2)过程H0C—H0C——0H+HHiII01II11::卜1迥—L—-C--M^C—COCMIiHih1i1:H［堆过程a的名称：□脱水缩合，脱去的水中，氢来自□氨基和□羧基，氧来自□羧基。结构b的名称：□肽键(连接2个氨基酸的化学键)，结构简式为□cONH。化合物c的名称：□二肽，即由□两个氨基酸脱水缩合形成的化合物。2．蛋白质的结构层次(1)结构层次氨基酸二肽多肽：由回多个氨草酸分子缩合而成，含有H多个肽键的化合物.多肽通常呈回型遂结构，叫固駄锭。肽链盘曲、折叠：宙于氨菇酸之间能够形成固氫键.使淆肽链盘曲、折叠■形成具有圜…定空间结构的蛋白质具有圄复杂空许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链再它们通间结构的蛋口质'过一世的囤化学键如二硫键相互结合在一起问题思考O若3个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，会脱去分子水，形成个肽键，产物是三肽；若m个氨基酸分子形成1条肽链，会脱去分子水，形成个肽键，产物是多肽。提示：22m－1m－1问题思考❷若m个氨基酸分子形成2条肽链，会脱去分子水，形成个肽键；若m个氨基酸分子形成n条肽链，会脱去分子水,形成个肽键。提示：m－2m－2m－nm－n问题思考痢假设氨基酸的平均分子量为a,则m个氨基酸分子形成n条肽链时，所形成肽链的分子量为多少？提示：m・a~18(m~n)归纳总结氨基酸脱水缩合过程相关计算公式：脱水数=肽键数=氨基酸数一肽链数=水解需水数；氨基数二肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基的总数一肽键数；羧基数=肽链数+R基上的羧基数二各氨基酸中羧基的总数一肽键数；(2)氨基酸形成血红蛋白的过程：氨基酸之间□脱水缩合形成□肽链-□一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠(形成氢键)一这条肽链进盘绕形成一定的□空间结构一□四条肽链聚集在一起形成□复杂的空间结构(通过一定化学键)。结构多样性原因<(1)氨基酸<(1)氨基酸□数目成百上千「□排列顺序千变万化(2)多肽：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的皿空间结构千差万别。4.结构多样性与功能多样性的关系：□每一种蛋白质都有与它所承担功能相适应的结构。易漏边角(课本P33)与社会的联系蛋白质变性是指蛋白质在某些□物理和□化学因素作用下，其特定的□空间构象被破坏，从而导致其34理化性质的改变和35生物适性丧失的现象。鸡蛋、肉类煮熟易消化，原因是高温使蛋白质分子的36空间结构变得伸展、松散，容易被曰蛋白酶水解。加酒精、加热、加酸等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到囲消毒、灭菌的作用。蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量X氨基酸数一18X脱水数；至少氨基酸数=肽链数；至少羧基数二肽链数。典例分析题型四蛋白质结构层次及形成过程分析[例4]如图为蛋白质结构与功能的概念图，对图示分析正确的是()①过程一定有水生成氨基酸的种类、数目、排列顺序形成了蛋白质的结构多样性，与其空间结构无关c表示肽键一COOH—H2N—解题分析蛋白质中常含有S,但并非所有蛋白质都含有S,故a中不一定含有S,A错误；组成蛋白质的基本单位是氨基酸，故b表示氨基酸，氨基酸通过①脱水缩合形成多肽，B正确；多肽中的重要化学键是肽键，故c表示肽键(—NH—CO—)，D错误；蛋白质的空间结构同样影响其结构多样性，C错误。答案B[例5]血红蛋白分子是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含有4条肽链。下列关于血红蛋白分子叙述错误的是()该蛋白质分子中含有570个肽键由于氨基酸之间能够形成氢键，这些氢键使得肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子正常血红蛋白的空间结构呈球状，如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白血红蛋白4条肽链聚集在一起同时盘曲折叠形成复杂空间结构答案D题型五蛋白质形成的相关计算TOC\o"1-5"\h\z[例6]现有100个氨基酸，其中氨基有105个，羧基有103个，则由此合成的3条肽链中肽键数目、游离的氨基、羧基的数目分别是()96、8、9B.97、7、5C.97、8、6D.97、6、4解题分析根据100个氨基酸中氨基有105个，羧基有103个，可知R基中氨基有5个，羧基有3个，则3条肽链中肽键数目、游离的氨基、羧基的数目分别是100—3=97(个)、3+5=8(个)、3+3=6(个)。答案C［例7］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解题分析蛋白质的相对分子质量二氨基酸总数X128—脱去水分子数X18=(肽键数+肽链数)X128—肽键数X18=(198+2)X128—198X18=22036。答案B题型六肽链中原子数目计算［例8］某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是()A．n－mB．n－2mC．n＋mD．n＋2m解题分析n个氨基酸形成m条肽链，肽键数为(n—m)个，每个肽键中有1个氧原子。每条肽链中至少有一个羧基，每个羧基中含2个氧原子。故该蛋白质至少有氧原子的个数为n—m+2m=(n+m)个。答案C技法提升肽链中原子数目的计算方法解题关键是要注意碳原子数、氮原子数在肽链形成前后均不变，而计算氢原子与氧原子的数目时要注意脱掉的氢原子与氧原子。氮原子数=各氨基酸的氮原子总数=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数=氨基酸数+R基上的氮原子数。氧原子数=各氨基酸的氧原子总数一脱水数=肽键数+肽链数X2+R基上的氧原子数。氢原子数=各氨基酸的氢原子总数一脱水数X2。题型七氨基酸排列与多肽种类计算［例9］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以及包含甲、乙、丙三种氨基酸的链状三肽种类最多有()A．9、9B．6、3C．27、6D．3、3解题分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3X3X3=27(种)，包含甲、乙、丙三种氨基酸的链状三肽最多有3X2X1=6(种)。

答案C技法提升肽链种类的计算方法(1)有A、B、C、D四种氨基酸，每种氨基酸数目无限多的情况下，可形成的链状多肽的种类如下：形成链状四肽的种类:44形成链状四肽的种类:44■14(41256)；形成链状三肽的种类:44形成链状三肽的种类:444(43=64)o(2)有A.B.C.D四种氨基酸，每种氨基酸仅有一个的情况下円可形成的链状多肽的种类如下；形成链状四肽的种类:43形成链状四肽的种类:4321(4X3X2X1=24)；形成链状三肽的种类:42形成链状三肽的种类:4212(4X3X2=24).•會课堂小结S"蛋白质功能［种类白是命动主承若

蛋质牛活的要担白是命动主承若

蛋质牛活的要担〔结构特点［脱水缩合蛋口质形成过程V肽键I多肽蛋白质结构多样性原因、蛋白质变性当堂检测］»査漏补缺巩固提升蛋白质功能多种多样，下列与其功能不相符合的是()酶——催化抗体——免疫载体运输肌肉中的蛋白质一一/r/