高中生物新浙科版必修1蛋白质是生命活动的主要承载者教案

第2课时蛋白质是生命活动的主要承载者课标要求核心素养素养对接素养水平1.说明氨基酸的结构特点及其种类。2．描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。3．阐明蛋白质结构及其多样性。4．概述蛋白质的主要功能。生命观念：认同蛋白质是生命活动的主要承载者，形成结构与功能相适应的观点。水平一、二科学思维：通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养归纳与推理的能力。水平二一、细胞的功能主要由蛋白质完成蛋白质不是能量供给的主要来源，却在其他方面发挥着不可替代的作用。如肌肉中的收缩蛋白、头发中的角蛋白、红细胞中的运输蛋白、种子中的储备蛋白等，都具有特殊的生物学功能。蛋白质的每种特定功能都取决于其特定的结构。二、蛋白质通常由约20种氨基酸组成1．氨基酸的结构(1)写出图中结构的名称①氨基；②④R基；③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)蛋白质分子主要由C、H、O、N四种元素组成，有些蛋白质还含有S。2．氨基酸的结构特点(1)组成蛋白质的氨基酸的一个中央碳原子上通过共价键连接着四个基团，即一个氨基(—NH2)、一个羧基(—COOH)、一个H和一个R基团。(2)各种氨基酸之间亲水性、酸碱性的区别在于R基团的不同。三、氨基酸脱水缩合的过程1．过程①名称：脱水缩合。2．物质②名称：二肽。3．③的名称：肽键。四、蛋白质结构的多样性1．下图中“□”或者“○”代表不同的氨基酸，分析各图代表的含义，分析蛋白质结构多样性的原因(1)图甲：氨基酸的种类不同，构成的肽链不同。(2)图乙：氨基酸的数目不同，构成的肽链不同。(3)图丙：氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同。(4)图丁：肽链的数目和形成的空间结构不同，构成的蛋白质不同。2．蛋白质的结构特点蛋白质的空间结构不稳定，会随着温度的升高而发生改变。蛋白质的生物学活性也会随温度的升高而降低，在温度超过40～50__℃时就可能丧失活性。[正误判断](1)氨基酸是蛋白质的基本单位，甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸。(√)(2)肽键的元素组成多样是蛋白质的结构多样性的原因之一。(×)(3)高温、盐析都会使蛋白质的肽键断裂而变性失活。(×)(4)蛋白质都是由20种氨基酸组成的。(×)知识点一氨基酸的种类和结构1．氨基酸结构通式的分析2．“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸3．一个决定关键：R基。(1)决定氨基酸的种类和理化性质。(2)决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目：除了连接在同一碳原子上的氨基和羧基外，多余的氨基和羧基一定位于R基中。4．决定氨基酸的组成元素：氨基酸结构通式中含有C、H、O、N四种元素，若含有其他元素则一定位于R基中。发展素养社会责任根据能否在人体细胞合成，氨基酸可分为必需氨基酸和非必需氨基酸，能在体内由其他化合物转化而来的是非必需氨基酸；人体需要，但不能在人体内合成的是必需氨基酸。衡量食品价值高低的一个很重要的指标是看必需氨基酸种类。不同食物中必需氨基酸种类不同。有的同学只喜欢吃一些肉食，从氨基酸的角度分析，这种饮食习惯为什么不合理？提示：动物体内富含的氨基酸种类和植物体内的不同，如果只喜欢吃肉食会导致某些必需氨基酸摄取不足。1．下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，下列相关叙述错误的是()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、—CH2COOHC．R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：选D。根据氨基酸的结构通式可以看出，各种氨基酸都含有C、H、O、N四种元素。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化合物是否是构成蛋白质的氨基酸。2．下列物质中，属于构成人体蛋白质的氨基酸的是()A．①③⑤ B．①②③C．②③④ D．③④⑤解析：选A。根据氨基酸分子的结构通式可知，②④不是构成蛋白质的氨基酸，因为构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。3．(2020·嘉兴检测)甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是()A．C5H11O2NSB．C3H7SC．C4H11O2SD．C5H10O2N解析：选A。氨基酸的结构通式为，所以甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS。知识点二氨基酸的脱水缩合1．氨基酸脱水缩合过程图示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。3．有关计算规律项目氨基酸相对分子质量氨基酸数目肽键数目脱去水分子数目肽链相对分子质量氨基数目羧基数目一条肽链amm－1m－1ma－18(m－1)至少1个至少1个n条肽链amm－nm－nma－18(m－n)至少n个至少n个[温馨提醒](1)有关氨基、羧基、R基的正确书写格式—NH2、—COOH、—R(千万别忘记原子团前要有短线“—”)。(2)氨基酸的分子式可记为C2H4O2NR，此分子式在计算中方便实用。(3)在一条肽链主链的两端分别是—COOH和—NH2，侧链R基中的—COOH和—NH2不参与脱水缩合过程，所以多肽的氨基(或羧基)数目＝R基中的氨基(或羧基)数目＋肽链数。1．(2020·绍兴一中月考)某蛋白质由3条多肽链、N个氨基酸组成，下列关于该蛋白质的说法正确的是()A．形成该蛋白质时产生了N个水分子B．该蛋白质中至少含有N个肽键C．该蛋白质中至少含有3个游离的羧基D．合成该蛋白质至少需要20种氨基酸解析：选C。N个氨基酸形成3条肽链，则发生脱水缩合反应形成的肽键数和脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝N－3，A、B错误；每条肽链一端有一个游离的羧基，另一端有一个游离的氨基，其中肽链中的某些氨基酸的R基中可能还含有游离的氨基或羧基，因此该蛋白质至少含有3个游离的羧基，C正确；该蛋白质中不一定含有20种氨基酸，D错误。2．根据下列化合物的结构分析回答问题：(1)该化合物中，①表示________，⑦表示________________。(2)该化合物由____________个氨基酸失去______________个水分子而形成，这种反应叫作________________________________________________________。(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①是氨基；⑦是羧基；③⑤⑥表示肽键；②④⑧⑨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。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基团②④⑧⑨(4)四肽3③⑤⑥(5)22eq\a\vs4\al()蛋白质形成过程中各元素的变化总结(1)氨基酸形成蛋白质的过程中，变化的元素：H、O，因此过程中脱去H2O而减少，还有一部分H因形成二硫键而减少。(2)不变的元素：C、N、S。知识点三与蛋白质有关的复杂计算1．蛋白质形成过程中相关原子数的变化氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢原子、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：(1)碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。(2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。(4)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。2．环状肽和氨基酸的排列与多肽种类的计算(1)环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸R基中的氨基和羧基的数目，如图所示。(Aa表示氨基酸)由图示可知，肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数，即相当于环状肽中肽链数为零。(2)氨基酸的排列与多肽种类的计算①假若有n种氨基酸形成一个三肽，那么形成三肽的种类有n3种。nnn②假若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类为n×(n－1)×(n－2)种。nn－1n－21．(2020·杭州高一检测)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解析：选C。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。2．某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)2个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到几种不同的有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在，下列有关该过程产生的全部有机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是()A．肽键数目减少4个B．氨基和羧基分别增加4个C．氢原子数目增加8个D．氧原子数目增加2个解析：选D。题述五十肽脱掉其中的2个丙氨酸，在丙氨酸的两侧各断裂一个肽键，因此肽键数目减少4个；断裂4个肽键，即水解形成4个氨基和4个羧基；脱掉丙氨酸的过程需要4个水分子参与水解，所以氢原子数目增加8个，氧原子数目增加4个。3．全世界每年有成千上万人由于误吃毒蘑菇而死亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20种氨基酸的平均相对分子质量为128，则鹅膏草碱的相对分子质量约为()A．1024 B．898C．880 D．862解析：选C。该毒素是一种环状八肽，则共由8个氨基酸组成，在形成多肽时应脱去8分子的水，故鹅膏草碱的相对分子质量为8×128－8×18＝880。4．现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有()A．9种，9种 B．6种，3种C．18种，6种 D．27种，6种解析：选D。足量的3种氨基酸构成的三肽有33＝27种。对于包含3种氨基酸的三肽种类的理解，可借用示意图“□—□—□”来分析，即第一个位置的氨基酸有3种情况，第二个位置只能从另2种氨基酸中任选1种，第三个位置只能安放剩余的1种，所以共有3×2×1＝6种。知识点四蛋白质的结构和功能1．蛋白质多样性的原因分析2．蛋白质结构多样性与功能多样性的关系发展素养科学思维蛋白质的变性是指在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来，这种凝结是不可逆的，即不能再恢复成原来的蛋白质。豆腐制作利用的就是盐(石膏和盐卤等)使蛋白质变性的作用。在豆浆中加入氯化镁或硫酸钙，豆浆在70℃以上即可凝固；84消毒液、过氧乙酸消毒的机理也是使蛋白质变性。据此回答有关问题：(1)煮熟的鸡蛋和肉类更容易消化，请分析其中的原因。提示：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。(2)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐中毒，你认为应采用怎样的措施解毒，为什么？提示：服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质，它们与重金属盐马上反应，从而保护了人畜。1．(2020·绍兴高一期中)蛋白质的结构和功能是多种多样的。下列有关叙述不正确的是()A．蛋白质功能的多样性是由蛋白质结构的多样性决定的B．蛋白质的结构多样性与组成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序不同有关C．低温和高温都可能使蛋白质的功能发生不可逆转的改变D．蛋白质是生命活动的主要承载者解析：选C。高温可使蛋白质变性，发生不可逆转的变化，低温条件不能使蛋白质变性。2．催产素、血管舒张素都是含有9个氨基酸的多肽，但生理功能不同。主要原因可能是两种多肽的()①氨基酸种类不同 ②氨基酸排列顺序不同③氨基酸结合方式不同A．①② B．②③C．①③ D．①②③解析：选A。催产素、血管舒张素具有相同的氨基酸个数，但是可能由于氨基酸种类、排列顺序及肽链的空间结构不同造成二者结构的差异，进一步导致了二者生理功能的差异。氨基酸均通过脱水缩合的方式结合。3．下列叙述与蛋白质功能有关的一组是()①胰岛素调节血糖浓度②注射疫苗使人体产生免疫力③人不吃蔬菜易患坏血症④食物在小肠内彻底消化⑤老年人的骨质疏松症⑥红细胞运输氧气和二氧化碳⑦生命活动的主要能源物质A．①②④⑥ B．③④⑤⑧C．③⑤⑥⑦ D．②⑤⑥⑦解析：选A。胰岛素调节血糖浓度体现了蛋白质调节机体生命活动的功能，①符合题意；注射疫苗使人体产生免疫力体现了蛋白质的免疫功能，②符合题意；人不吃蔬菜易患坏血症是由缺乏维生素C引起的，与蛋白质功能无关，③不符合题意；食物在小肠内彻底消化是由于各种消化酶的作用，消化酶的本质是蛋白质，体现了蛋白质的催化功能，④符合题意；老年人的骨质疏松症是由缺钙引起的，与蛋白质功能无关，⑤不符合题意；红细胞运输氧气和二氧化碳体现了蛋白质的运输功能，⑥符合题意；生命活动的主要能源物质是糖类，⑦不符合题意。核心知识小结[要点回眸][答题必备]氨基酸分子的一个中央碳原子上通过共价键连接着四个基团，即一个氨基(—NH2)、一个羧基(—COOH)、一个H和一个R基团。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，这种结合方式叫作脱水缩合。蛋白质多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸数目、种类和排列顺序不同，蛋白质的空间结构多种多样。[随堂检测]1．(2020·温州高一期中)下列关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是()A．相对分子质量最大的氨基酸是甘氨酸B．有些氨基酸不能在人体细胞中合成C．氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键D．不同氨基酸之间的差异是由R基引起的解析：选A。甘氨酸的R基是一个氢原子(—H)，是最简单的天然氨基酸；氨基酸包括必需氨基酸和非必需氨基酸两种，必需氨基酸在动物和人体细胞内不能合成，只能从食物中获得；氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键；生物体内组成蛋白质的氨基酸约20种，各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。2．下列物质中属于组成蛋白质氨基酸的是()解析：选B。根据氨基酸分子的结构通式可知，构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。3．蚕丝被贴身暖和、轻盈透气，是“健康绿色睡眠”的首选。下列关于组成“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—CO—NH—B．它的形成过程中没有水产生C．蚕丝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解析：选C。蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，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。4．两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，同时生成一分子水，该水分子中的氧来自()A．氨基B．羧基C．氨基和羧基D．连在碳原子上的H解析：选B。两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，一个氨基酸分子的羧基(—COOH)提供氧原子和氢原子，另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)提供氢原子，生成一分子水，因此水分子中的氧只能是来自羧基。5．(2020·台州高一期末)下列能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的是()①氨基酸②C、H、O、N等元素③氨基酸分子之间脱水缩合④多肽⑤形成一定的空间结构A．①③④②⑤ B．②①④③⑤C．②①③⑤④ D．②①③④⑤解析：选D。蛋白质的基本组成单位是氨基酸，氨基酸由C、H、O、N等元素构成，氨基酸经脱水缩合形成多肽，1条或几条多肽链经盘曲、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质。6