2024-2025学年高中生物第2章第2节生命活动的主要承担者-蛋白质学案新人教版必修1

PAGE10-第2节生命活动的主要担当者——蛋白质[学习目标]1.阐明蛋白质通常由20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。学问点一氨基酸及其种类学问梳理1.蛋白质的基本单位：eq\o(□,\s\up3(01))氨基酸。2．氨基酸种类生物体中组成蛋白质的氨基酸约为eq\o(□,\s\up3(01))20种，依据能否在人体内合成可分为两类：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(必需氨基酸\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(特点：必需从\o(□,\s\up3(02))外界环境中干脆获得,种类：\o(□,\s\up3(03))8种婴儿9种)),非必需氨基酸\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(特点：\o(□,\s\up3(04))人体细胞能够合成,种类：12种婴儿11种))))3．氨基酸结构(1)组成元素：共有元素为eq\o(□,\s\up3(01))C、H、O、N，其中半胱氨酸还含有eq\o(□,\s\up3(02))S元素。(2)图中结构的名称：①eq\o(□,\s\up3(03))氨基；②eq\o(□,\s\up3(04))羧基；④eq\o(□,\s\up3(05))R基。(3)结构通式：eq\o(□,\s\up3(06))。(4)氨基酸的结构特点：每种氨基酸至少都含有一个eq\o(□,\s\up3(07))氨基和一个eq\o(□,\s\up3(08))羧基，并且都有eq\o(□,\s\up3(09))一个氨基和一个羧基连接在eq\o(□,\s\up3(10))同一个碳原子上。(5)各种氨基酸之间的区分：eq\o(□,\s\up3(11))R基不同。丙氨酸的R基：eq\o(□,\s\up3(12))-CH3，半胱氨酸的R基：eq\o(□,\s\up3(13))-CH2-SH。氨基酸中的氨基和羧基位于氨基酸的什么位置？提示：氨基酸中都会有一个氨基和一个羧基位于中心碳原子上，在氨基酸的R基上也可能存在氨基和羧基。典题分析题型一氨基酸结构推断[例1]下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是()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(—NH2)和一个羧基(—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技法提升“一查二看”推断氨基酸：一查是否有氨基和羧基；二看氨基和羧基是否连在同一个碳原子上。题型二氨基酸分子式的推导[例2]甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是()A．C5H11O2NS B．C3H7ONSC．C5H11O2S D．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，把握住氨基酸分子肯定由相同部分和特别部分—R加和得到。即氨基酸分子式CxHyOzNa(Sb)＝C2H4O2N＋R，最终依据题干信息运用代入法进行计算即可。学问点二蛋白质的结构和功能学问梳理1.脱水缩合(1)概念：一个氨基酸分子的eq\o(□,\s\up3(01))氨基(—NH2)与另一个氨基酸分子的eq\o(□,\s\up3(02))羧基(—COOH)相连接，同时脱去eq\o(□,\s\up3(03))1分子水。(2)过程①过程a的名称：eq\o(□,\s\up3(04))脱水缩合，脱去的水中，氢来自eq\o(□,\s\up3(05))氨基和羧基，氧来自eq\o(□,\s\up3(06))羧基。②结构b的名称：eq\o(□,\s\up3(07))肽键，结构简式为eq\o(□,\s\up3(08))eq\a\vs4\al(CO)NH。③化合物c的名称：eq\o(□,\s\up3(09))二肽，即由eq\o(□,\s\up3(10))2个氨基酸脱水缩合形成的化合物。2．蛋白质的结构层次(1)多肽：由eq\o(□,\s\up3(01))多个氨基酸分子缩合而成的，含有eq\o(□,\s\up3(02))多个肽键的化合物。(2)结构层次C、H、O、N等，有的含Seq\o(→,\s\up7(构成))氨基酸eq\o(→,\s\up7(脱水缩合))多肽eq\o(→,\s\up7(盘曲、折叠))蛋白质3．结构多样性缘由(1)氨基酸eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(□,\s\up3(01))种类不同,\o(□,\s\up3(02))数目成百上千,\o(□,\s\up3(03))排列依次千变万化))(2)多肽：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的eq\o(□,\s\up3(04))空间结构千差万别。4．功能多样性(1)eq\o(□,\s\up3(01))结构蛋白：如肌肉。(2)功能蛋白eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(□,\s\up3(02))催化：绝大多数酶,\o(□,\s\up3(03))运输：血红蛋白、载体蛋白,\o(□,\s\up3(04))调整：蛋白质类激素,\o(□,\s\up3(05))免疫：抗体))eq\x(总结：一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是\o(□,\s\up3(06))生命活动的主要担当者。)1.若R基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R基中的氨基或羧基是否参加了反应？提示：R基中氨基或羧基未参加脱水缩合，参加脱水缩合反应的氨基或羧基位于中心碳原子上。2．肽链中氨基或羧基位于何处？提示：肽链中氨基或羧基位于肽链的一端和R基上。3．多肽、肽链和多肽链是同一概念吗？提示：是。多肽＝肽链＝多肽链。4．多肽就是蛋白质吗？提示：不是。在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必需经加工后，才能形成具有肯定空间结构和特定功能的蛋白质。5．高温使蛋白质变性后与双缩脲试剂还能有颜色反应吗？提示：有颜色反应，因为肽键没有断裂。6．(实践应用)西方人吃牛排一般都是五成熟或者七成熟，你能从蛋白质变性角度分析其不合理缘由吗？提示：高温能破坏蛋白质分子的空间结构，使蛋白质简单被蛋白酶水解，所以五成熟或七成熟的牛排不易被消化。典题分析题型三蛋白质结构层次及形成过程分析[例3]如图为蛋白质结构与功能的概念图，对图示分析正确的是()A．a中肯定含有SB．①过程肯定有水生成C．链状多肽中b的数目等于c的数目D．c表示肽键—COOH—H2N—解题分析蛋白质中常含有S，但并非全部蛋白质都含有S，故a中不肯定含有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；链状多肽中的氨基酸数＝肽键数＋肽链数，C错误。答案B题型四蛋白质结构和功能多样性[例4]生长激素和胰岛素都是人体内对生命活动起着重要调整作用的激素，但是功能不同，与此无关的是()A．氨基酸的数目、种类和排列依次B．构成蛋白质的多肽链的数目C．构成蛋白质的多肽链的空间结构D．氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基解题分析蛋白质功能不同的缘由在于结构不同，结构多样性的缘由是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列依次及多肽链的数目和空间结构不同。答案D[例5]下列生命活动与蛋白质有关的是()①变更反应速率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①②③ B．仅②③④C．仅①②③④ D．①②③④⑤解题分析能变更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O2，②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；很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题型五蛋白质水解、变性和盐析[例6]将蛋清溶液做如下两种方式的处理：蛋清溶液eq\o(→,\s\up7(①加入NaCl))有蛋白质析出eq\o(→,\s\up7(②加入蒸馏水))蛋白质溶解，得到溶液甲蛋清溶液eq\o(→,\s\up7(③煮沸，冷却))有蛋白块产生eq\o(→,\s\up7(④加入蛋白酶))蛋白块溶解，得到溶液乙下列有关分析正确的是()A．经①②③过程处理，蛋白质的空间结构及肽键没有遭到破坏B．经③④过程处理，分别破坏了蛋白质的空间结构及肽键C．③过程有水分子的产生，④过程有水分子的消耗D．向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂，甲溶液变紫色，乙溶液不会变紫色解题分析①过程为蛋白质的盐析，②过程为蛋白质的再溶解，这两个过程不会破坏蛋白质的空间结构及肽键；③过程中的高温可破坏蛋白质的空间结构，但不会有水生成；④过程可破坏肽键，消耗水。溶液甲和溶液乙(含蛋白酶)中都含有蛋白质，故都能与双缩脲试剂发生紫色反应。答案B学问拓展蛋白质的水解、变性和盐析(1)水解：蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程称为水解，与脱水缩合的过程相反，这个过程须要蛋白酶或者肽酶的催化。如食物中的蛋白质在消化道内最终成为氨基酸。(2)变性：蛋白质由于高温、强酸、强碱、重金属盐等因素导致空间结构被破坏的过程称为变性。变性的过程肽键不断裂。如鸡蛋煮熟后，无法再孵化。(3)盐析：向蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝合而从溶液中析出，这种作用叫做盐析，这是物理变更，可复原。如向鸡蛋清中加入一些食盐，出现白色絮状物，加水稀释后絮状物消逝。学问点三蛋白质的相关计算学问梳理1.假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由m个氨基酸分别形成1条肽链或n条肽链：肽链数目氨基酸数肽键数目脱去水分子数多肽链相对分子量氨基数目羧基数目1条mm－1m－1am－18·(m－1)至少1个至少1个n条meq\o(□,\s\up3(01))m－neq\o(□,\s\up3(02))m－neq\o(□,\s\up3(03))am－18·(m－n)至少eq\o(□,\s\up3(04))n个至少eq\o(□,\s\up3(05))n个2．氨基酸脱水缩合过程相关计算公式(1)脱水数＝eq\o(□,\s\up3(01))肽键数＝eq\o(□,\s\up3(02))氨基酸数－肽链数＝水解需水数；(2)氨基数＝肽链数＋eq\o(□,\s\up3(03))R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数；(3)羧基数＝肽链数＋eq\o(□,\s\up3(04))R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数；(4)蛋白质相对分子质量＝eq\o(□,\s\up3(05))氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数。典题分析题型六蛋白质形成的相关计算[例7]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()A．96、8、9 B．97、7、5C．97、8、6 D．97、6、4解题分析依据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8]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＝氨基酸总数×128－脱去水分子数×18＝(肽键数＋肽链数)×128－肽键数×18＝(198＋2)×128－198×18＝22036。答案B题型七肽链中原子数目计算[例9]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留意碳原子数、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留意脱掉的氢原子与氧原子。(1)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。(2)氧原子数＝各氨基酸的氧原子总数－脱水数＝肽键数＋肽链数×2＋R基上的氧原子数。(3)氢原子数＝各氨基酸的氢原子总数－脱水数×2。题型八氨基酸排列与多肽种类计算[例10]假如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解题分析假如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3×3×3＝27(种)，包含甲、乙、丙三种氨基酸的链状三肽最多有3×2×1＝6(种)。答案C技法提升肽链种类的计算方法课堂小结一、学问结构二、重要术语1．氨基酸2.脱水缩合3.肽键4.二肽5.多肽6．肽链7.蛋白质8.变性三、重要概念1．蛋白质是细胞中含量最多的有机物。基本组成单位为氨基酸。氨基酸脱水缩合形成肽链。2．蛋白质不仅是细胞中各种结构的重要组成成分，还具有催化、运输、信息传递、免疫等功能。3．蛋白质功能具有多样性的干脆缘由是蛋白质结构具有多样性。4．一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要担当者。当堂检测——查漏补缺巩固提升1．下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸()答案B解析构成蛋白质的氨基酸是至少含有一个氨基和一个羧基，并且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，只有B不符合。