高中生物第2章第4节蛋白质是生命活动的主要承担者教案新人教版必修1

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．认同蛋白质是生命活动的主要承担者。2．说出氨基酸的结构特点。(重点)3．说明蛋白质的形成过程、结构和功能。(重点)1．通过对蛋白质结构多样性决定功能多样性的学习，形成结构决定功能的生命观。2．通过对蛋白质合成及相关计算学习，养成归纳与演绎的科学思维方式。一、蛋白质的功能1．将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来[连线]功能实例①结构蛋白 a．血红蛋白②催化 b．胰岛素等蛋白质类激素③运输 c．抗体④信息传递、调节 d．绝大多数酶⑤防御 e．肌肉蛋白⑥运动 f．羽毛、肌肉、头发等提示：①－f②－d③－a④－b⑤－c⑥－e2．一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。二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸1．种类：组成人体蛋白质的氨基酸有21种eq\o(→,\s\up14(人体细胞能否合成))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(\s\up(必需氨基酸：必须从外界环境中直接获取,非必需氨基酸：可在人体细胞合成，也可,从外界环境中获取))))2．结构(1)写出图中结构名称a．氨基；b、d：R基；c：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①数量关系：至少都含有一个氨基和一个羧基。②位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。③各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。三、蛋白质的结构及其多样性1．氨基酸的脱水缩合(1)此生理过程的名称是脱水缩合。(2)写出字母代表的结构或名称：a.肽键，b.二肽。(3)由多个氨基酸通过该过程形成的化合物，通常呈链状结构，叫作肽链。2．蛋白质的结构层次eq\o(→,\s\up14(C、H、O和N),\s\do12(等元素))氨基酸eq\o(→,\s\up14(脱水缩合))多肽eq\o(→,\s\up14(盘曲、折叠))蛋白质。3．结构多样性(1)氨基酸方面：氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。(2)肽链方面：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。1．人体需要的氨基酸称为必需氨基酸。 ()2．不同氨基酸之间的差异是由R基引起的，21种氨基酸的理化性质是由R基决定的。 ()3．每种氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。 ()4．氨基、羧基、R基的书写格式分别是NH2、COOH、R。 ()5．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。 ()6．高温会使蛋白质的肽键断裂。 ()7．蛋白质的空间结构破坏后，功能不变。 ()提示：1．×必需氨基酸是指人体不能合成，必须从外界环境中直接吸收的氨基酸。2．√3．×组成蛋白质的每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基。4．×书写格式应为—NH2，—COOH，—R。5．×空间结构不同，蛋白质的结构不同。6．×高温破坏蛋白质的空间结构，不破坏肽键。7．×蛋白质的空间结构破坏后，功能丧失。蛋白质的功能[问题探究]1．朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc。PrPsc是由PrPc转变形成的，它们的比较如下表所示：朊病毒蛋白项目PrPcPrPsc空间结构螺旋为主折叠为主溶解度高低致病性不致病致病上述两种蛋白质表现出不同性质的直接原因是什么？提示：蛋白质的空间结构不同。2．吃熟鸡蛋容易消化，道理是什么？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。3．营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，试从蛋白质的功能角度分析原因。提示：营养不良导致蛋白质摄入不足，影响血红蛋白和抗体的合成。血红蛋白具有运输O2的功能，抗体具有免疫功能。[归纳总结]蛋白质结构多样性与功能多样性的关系1．下列关于蛋白质功能的叙述，错误的是()A．构成细胞和生物体的重要物质B．参与人体的免疫活动C．参与生物体内的信息传递D．决定生物的遗传性状D[参与构建细胞和生物体是蛋白质的功能之一，如结构蛋白，A正确；参与人体的免疫活动是蛋白质的功能之一，如抗体，B正确；参与生物体的信息传递、调节机体生命活动是蛋白质的功能之一，如胰岛素，C正确；生物的遗传性状是由核酸控制的，核酸通过控制蛋白质的合成控制生物的性状，D错误。](1)哪些因素会破坏蛋白质的空间结构，使其丧失生物活性？提示：高温、强酸和强碱。(2)煮熟的鸡蛋，恢复常温不能变成蛋清。冷冻的鸡蛋恢复常温还能变成蛋清。由此分析低温和高温对蛋白质结构的影响是否相同？提示：高温会破坏蛋白质的空间结构，低温不破坏蛋白质的空间结构。(3)溶解在NaCl溶液中的蛋白质析出后其生物活性会改变吗？提示：溶解在NaCl溶液中的蛋白质，其结构没有改变，析出后生物活性也不会改变。2．下列关于蛋白质功能的叙述，错误的是()A．许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白B．有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如体内的各种酶C．人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等的侵害D．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B[羽毛、头发等结构的主要成分是蛋白质，称为结构蛋白，A正确；体内的各种酶的化学本质是蛋白质，酶在体内各种化学反应中起催化作用(不是信息传递和调节作用)，B错误；人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等的侵害，体现了蛋白质的免疫功能，C正确；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，蛋白质的结构多样，在细胞中承担的功能也多样，D正确。]组成蛋白质的氨基酸[问题探究]1．若组成蛋白质的氨基酸中不止一个氨基或羧基，多出的氨基或羧基可能在什么位置？提示：在R基上。2．判断构成蛋白质的氨基酸的依据有哪些？提示：构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件：(1)至少含有一个氨基和一个羧基；(2)都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。3．谷氨酸的R基为—C3H5O2，在一个谷氨酸中，碳和氧的原子数分别是多少？提示：碳和氧的原子数分别是5和4。[归纳总结]1．氨基酸的组成元素基本组成元素是C、H、O、N，有的含有S等元素。2．氨基酸的结构通式及判断(1)结构通式(2)两个判断标准①一个数目标准：至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。②一个位置标准：至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个氢原子(—H)和一个R基。3．氨基酸的分类组成蛋白质的氨基酸根据能否在人体内合成，分为必需氨基酸和非必需氨基酸。(1)必需氨基酸：人体细胞中不能合成，必须从食物中获取，共8种。(2)非必需氨基酸：既可以从食物中获得，又可以在人体内由其他化合物转化而来，共13种。易错提醒：组成蛋白质的氨基酸书写的两点提醒1“中心碳原子”有四个邻居，其中三个固定不变，即—NH2、—COOH、—H，还有一个是可变的—R。2氨基、羧基和R基的正确书写格式：—NH2、—COOH、—R不要忘记前面要有短线“—”。1．关于人体氨基酸的叙述，正确的是()A．人体内所有蛋白质都由21种氨基酸构成B．只要含有氨基和羧基的分子就是组成人体蛋白质的氨基酸C．不同氨基酸的R基一定不同D．非必需氨基酸不能在人体中合成C[人体内组成蛋白质的氨基酸有21种，并不是每种蛋白质都由21种氨基酸构成，A错误；组成人体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，B错误；氨基酸的不同在于R基的不同，C正确；非必需氨基酸能在人体内合成，不能在人体内合成的氨基酸是必需氨基酸，D错误。]2．下列哪项不是构成人体蛋白质的氨基酸()B[构成人体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上，B项中的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上，因此不是构成人体蛋白质的氨基酸。]氨基酸的脱水缩合[问题探究]1．结合脱水缩合过程，分析失去的水分子中的氢和氧元素的来源，肽键和失去水分子的数量关系。提示：(1)氢来源于—NH2和—COOH，氧来源于—COOH。(2)形成肽键数＝失去水分子数。2．据下图思考问题：多肽中R1中含有氨基，R2中含有羧基，它们能参与脱水缩合吗？提示：不能。参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基。一般而言，R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合。3．(1)如果把一个氨基酸比作一个同学，四个同学手牵手形成的3个“手结”就相当于肽键，如图所示：，那么10个氨基酸(同学)形成一条肽链时，脱掉几个水分子？形成几个肽键？提示：肽键数＝失去的水分子数＝10－1＝9。(2)若n个氨基酸形成m条肽链呢？提示：肽键数＝失去水分子数＝n－m。(3)试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。提示：肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链条数。4．一条肽链中至少含有多少个游离的—NH2和—COOH？若m条肽链呢？为什么是至少？提示：1个；m个。因为R基中可能含有—NH2或—COOH。[归纳总结]1．脱水缩合过程图解(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸连在中心碳原子上的氨基和另一个氨基酸连在中心碳原子上的羧基。(2)游离的氨基和羧基：一条肽链上至少有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，并分别位于肽链的两端。(3)R基中的—NH2或—COOH：不参与肽键的形成。2．氨基酸形成蛋白质的相关数量计算规律假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链：形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目1n－1n－1至少1个至少1个mn－mn－m至少m个至少m个(1)当R基中不存在氨基和羧基时，每一条肽链中含有一个氨基和一个羧基。(2)当R基中存在氨基和羧基时，由于R基不参与脱水缩合，所以每一条肽链中含有的氨基数或羧基数就等于1＋R基中的氨基数或羧基数。易错提醒：多肽≠蛋白质1多肽是由多个氨基酸分子缩合而成的，也叫作肽链，一般没有生物活性。2蛋白质是由一条或几条肽链组成的，肽链经盘曲、折叠而形成具有一定空间结构的蛋白质，才具有生物活性。1．免疫球蛋白IgG的结构如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键数()A．m个 B．(m＋1)个C．(m－2)个 D．(m－4)个D[由氨基酸脱水缩合成蛋白质的过程中，存在这样的关系：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数(对于非环状多肽而言)。从图中给出的信息可以判断出IgG的结构中有4条肽链，由于共有m个氨基酸，因此可以得出肽键的数量为(m－4)个。]2．下列有关如图所示多肽的叙述中，正确的是()A．由5个氨基酸缩合而成B．有游离的氨基和羧基各1个C．有4种不同的侧链基团D．形成过程中失去了3分子水D[分析图解可知，图中多肽有三个肽键(—CO—NH—)，即含有4个氨基酸，A错误；图中多肽有两个游离的羧基和一个游离的氨基，B错误；图中氨基酸的R基团分别为：—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，即表示有3种不同的侧链基团，C错误；4个氨基酸脱水缩合过程中要失去3分子的水，D正确。][课堂小结]知识网络构建核心语句背诵1．蛋白质是生命活动的主要承担者。2.蛋白质是组成细胞和生物体的重要物质，具有催化、运输、调节和免疫等功能。3.氨基酸是组成蛋白质的基本单位。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，以及肽链形成的空间结构不同。6.我国科学家1965年完成了结晶牛胰岛素的合成，摘取了人工合成蛋白质的桂冠。1．从氨基酸分子结构通式看，组成人体蛋白质的氨基酸的区别是()A．—NH2不同 B．R基不同C．—COOH不同 D．—H不同[答案]B2．如果一个氨基酸分子的结构中有两个羧基，那么这两个羧基分别位于()A．碳原子上和氨基上B．羧基上和R基上C．氨基上和R基上D．中心碳原子上和R基上[答案]D3．氨基酸脱水缩合而成的化合物称为肽。下列关于二肽的叙述正确的是()A．含两个肽键的化合物B．由两个氨基酸脱水后缩合而成的化合物C．含两个肽链的化合物D．由两种氨基酸脱水后缩合而成的化合物[答案]B4．两个氨基酸缩合成二肽并生成水，这个水分子中的氢原子和氧原子分别来自氨基酸的()A．氨基、羧基 B．羧基、氢基C．R基、氨基和羧基 D．氨基和羧基、羧基D[氨基酸脱水缩合所产生的水中，氢来自氨基和羧基，氧只来自羧基。]5．形成蛋白质结构的层次从小到大依次是()①氨基酸②C、H、O、N等元素③氨基酸脱水缩合④一条或几条多肽链连接在一起⑤多肽⑥蛋白质A．②→①→③→④→⑤→⑥B．②→①→③→⑤→④→⑥C．②→①→⑥→⑤→③→④D．①→②→③→④→⑤→⑥B[蛋白质的基本组成单位为氨基酸，而氨基酸是由C、H、O、N等元素组成的。多个氨基酸经过脱水缩合形成多肽链，蛋白质由一条或几条多肽链经盘曲折叠而形成。]6．根据下图所示化合物的结构分析回答：(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_____