2019高中生物第2章第2节生命活动的主要承担者——蛋白质教案新人教版.docx

生命活动的主要承担者蛋白质 一、氨基酸特点及其种类1作用是组成蛋白质的基本单位。2结构特点(1)主要元素组成：C、H、O、N。(2)结构通式：写出字母所代表的结构：a.氨基，b.羧基。a和b连接方式的特点是：都连接在同一个碳原子上。各种氨基酸之间的区别在于R基不同。3种类(1)分类依据：能否在人体内合成。(2)二、蛋白质的结构及其多样性1蛋白质的结构层次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，通常呈链状结构 盘曲、折叠蛋白质：具有一定的空间结构2脱水缩合的过程 。3蛋白质结构多样性的原因(1)氨基酸方面(2)肽链方面三、蛋白质的功能1一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。2蛋白质功能举例：功能举例构成细胞和生物体羽毛、肌肉、蛛丝、头发等催化作用绝大多数的酶运输作用血红蛋白(能运输氧气)信息传递作用胰岛素等蛋白质类激素免疫作用抗体(可抵御抗原的侵害)一、氨基酸的结构特点1教材问题探讨观察并分析教材P20思考与探讨给出的几种氨基酸结构，结合教材P21图23，讨论并交流下列问题：(1)“组成蛋白质的氨基酸中至少含有一个氨基和一个羧基”，你对“至少”是怎样理解的？提示：因为R基上也可能含有氨基或羧基。(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：至少含有一个氨基和一个羧基；都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。(3)试判断下列有机酸中，哪些是组成生物体内蛋白质的氨基酸？并说出判断理由。(4)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。2判断下列说法是否正确(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。()(2)所有氨基酸都能合成生物蛋白质。()(3)组成生物蛋白质的氨基酸只含有一个氨基和一个羧基。()二、蛋白质的结构1教材问题探讨分析阅读教材P22内容并仔细观察分析图25，交流并回答下列问题：(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？如果是n个氨基酸形成m条肽链呢？提示：9个。n个氨基酸形成一条肽链时脱掉的水分子数是n1；形成m条肽链时，脱掉的水分子数是nm。(2)若20个氨基酸(同学)脱水缩合形成的是环状多肽(即首尾的两个同学手牵手形成环状)，试讨论此时氨基酸数与肽键数之间的数量关系。提示：环状多肽相当于肽链数为0，则此时氨基酸数肽键数。(3)若两个氨基酸的相对分子质量分别为a、b，则由这两个氨基酸形成的二肽其相对分子质量是多少？试总结蛋白质相对分子质量的计算公式。提示：每形成一个肽键，即脱去一分子水，则相对分子质量减少18，二肽是由两个氨基酸分子脱去一个水分子形成的，相对分子质量为(ab18)。蛋白质的相对分子质量等于氨基酸相对分子质量总和减去失去的水分子的相对分子质量总和。2判断下列说法是否正确(1)脱水缩合发生在相邻氨基酸的氨基和羧基之间，水中的H来自羧基和氨基，O来自羧基。()(2)氨基酸脱水缩合过程中形成的肽键数目与失去的水分子数相等。()(3)蛋白质的相对分子质量等于组成该蛋白质的所有氨基酸相对分子质量之和。()(4)氨基酸脱水缩合形成蛋白质时，N原子数目缩合前后不变。()三、蛋白质结构及功能的多样性1问题分析蛋白质的结构具有多样性，据下列图示，试分析并说明造成其多样性的原因(图示中：、代表氨基酸；“”代表肽键)。(1)图示1：A链：B链：提示：氨基酸种类的不同。(2)图示2：A链：B链：提示：氨基酸数目的不同。(3)图示3：A链：B链：提示：氨基酸排列顺序的不同。(4)图示4：提示：肽链空间结构的不同。2判断下列说法是否正确(1)蛋白质结构的多样性只决定于氨基酸的数目和种类。()(2)蛋白质分子结构的多样性决定其功能的多样性。()一、蛋白质的结构层次二、蛋白质合成过程中的相关计算1相关公式：(1)蛋白质中的肽键数缩合产生的水分子数水解所需要的水分子数氨基酸数肽链数。(2)蛋白质相对分子质量氨基酸分子数氨基酸平均相对分子质量18脱去的水分子数。2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，则： 形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1n1n1至少1个至少1个 na18(n1)mnmnm至少m个至少m个na18(nm)特别提醒肽链中氨基、羧基与肽键数目的计算规律(1)在一条肽链主链的两端分别是：COOH和NH2，侧链R基中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。(2)对于由n个氨基酸构成的环状肽而言，产生的肽键数脱去水分子数n；所含的氨基(或羧基)只存在于R基中。例1下列物质中，有的属于构成蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中的能够构成蛋白质的每个氨基酸缩合成多肽，请回答下列问题： (1)该多肽由_个氨基酸缩合而成，内含_个肽键，叫_肽。(2)该多肽中R基共有_种，的R基是_。(3)该多肽中共有_个氨基和_个羧基。(4)该多肽的相对分子质量与组成其氨基酸的相对分子质量相比，减少了_。解析(1)根据构成蛋白质氨基酸结构的共同特点，即每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(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，将6种物质中属于构成蛋白质氨基酸的选出来，其中不属于。将缩合形成四肽化合物。(2)根据氨基酸的结构通式，可知的R基为H，的R基为CH2COOH，的R基为CH2OH，的R基为(CH2)4NH2，因R基不参与脱水缩合，故形成的肽链中R基为4种。(3)据(2)分析R基中含有氨基的是，含有羧基的是，因R基不参与脱水缩合，故该肽链中氨基和羧基数量都为2。(4)该四肽的相对分子质量与组成其氨基酸的相对分子质量相比减少了54(4个氨基酸失去三分子水形成四肽)。答案(1)43四 (2)4CH2OH(3)22 (4)541“一查二看法”判断氨基酸(1)“一查”：是否有氨基和羧基。(2)“二看”：看是否有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。只有两者同时具备才是组成生物体蛋白质的氨基酸。2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，在此过程中脱去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。例2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， a它们的比较如表所示： b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() cA构成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同B溶解度不同C空间结构不同D构成蛋白质的氨基酸的数目不同研析本题以新材料为背景，考查蛋白质结构多样性的原因。解题过程如下：审提取信息信息a：PrPsc是由PrPc转变形成的判断两种蛋白质的肽链的氨基酸排列顺序和数目相同。信息b：PrPsc与PrPc的空间结构不同、溶解度不同、致病情况不同即两种蛋白质性质不同，由此确定两种蛋白质表现不同性质的直接原因是其空间结构不同。信息c：表现出不同性质的直接原因即两种蛋白质表现出结构和功能多样性的原因，而不是根本原因。析解读信息解读a：蛋白质结构多样性的根本原因是控制蛋白质基因的核苷酸排列顺序不同。解读b、c：蛋白质结构多样性的直接原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的空间结构不同。答案C网络构建填充：C、H、O、N肽键 功能免疫信息传递种类排列顺序 空间结构关键语句1氨基酸是组成蛋白质的基本单位。2氨基酸的结构通式为3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。4蛋白质中含有C、H、O、N等元素。5蛋白质多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同。6蛋白质的功能：组成细胞和生物体、催化、运输、调节和免疫等。1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CONHB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，蚕丝蛋白中不一定含有P、Fe元素。2甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3，它的分子式是()AC5H11O2NSBC3H7SCC4H11O2S DC5H10O2N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。3如图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是()A这条肽链中的肽键数是2个B构成肽链的氨基酸数目是2个C合成蛋白质的生理过程称脱水缩合 D在合成该肽链时形成2个水分子解析：选B根据图示结构可知，该肽链中含有肽键(NHCO)两个，说明该多肽是由三个氨基酸脱水缩合形成的，在此过程中形成了2分子水。4蛋白质是细胞内的重要物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能是相适应的。下列关于蛋白质类物质与其功能的对应正确的是()A胰岛素与调节B抗体与催化C唾液淀粉酶与催化蛋白质消化D血红蛋白与免疫解析：选A胰岛素是蛋白质类激素，对生命活动具调节作用；抗体能与特异性的病毒结合并消灭它们，属于免疫功能；唾液淀粉酶具有消化淀粉作用，不能催化蛋白质水解；血红蛋白存在于成熟的红细胞中，主要运输氧气。5在同一草场，牛和羊吃同样的草料，但牛肉和羊肉的味道却不同，这是因为()A同种植物对不同生物的影响不同B牛和羊的消化能力不同C牛和羊的蛋白质结构存在差异D牛和羊的亲缘关系比较远解析：选C不同生物体由于遗传物质的差异，合成的蛋白质结构就有所差异。牛肉和羊肉的主要成分为蛋白质，虽然食物来源基本相同，但蛋白质经消化后形成的氨基酸，在不同生物体内合成的蛋白质结构不同。6图甲是某物质的结构通式，据图回答问题：(1)此类物质通称为_，它是构成_的基本单位。(2)生物体中此类物质约有_种，决定其种类的是通式中的_。若此物质中含有两个氨基，另外一个的位置应在_。(3)牛胰岛素是由51个此类物质组成的两条多肽链，共有_个肽键，两条肽链至少含有_个氨基和_个羧基，可分别表示为_和_。(4)当它与另一个同类分子结合时的方式称为_。形成的化学键叫_，可表示为_，反应后的产物是_。(5)某物质的R基若为CH2COCH3时，请在上面的图乙方框中写出此物质的结构简式。解析：生物界中的氨基酸约有20种，决定氨基酸种类的是其通式中的R基。构成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸之间脱水缩合形成肽键，所以，两个氨基酸脱水缩合后的产物是二肽和水。若某蛋白质由一条肽链构成，其脱去的水分子数和肽键数为(n1)个。牛胰岛素由两条肽链构成，其脱去的水分子数和形成的肽键数为n251249(个)。每条肽链的两端分别各含有一个氨基和一个羧基，所以若每个氨基酸的R基上不含有氨基或羧基，两条肽链至少就含有2个氨基和2个羧基。如果R基为CH2COCH3，则可将通式中的R基换成CH2COCH3即可。答案：(1)氨基酸蛋白质(2)20R基R基上(3)4922NH2COOH(4)脱水缩合肽键NHCO二肽和水(时间：25分钟；满分：50分)一、选择题(每小题3分，共24分)1如果一个氨基酸分子中含有两个氨基，其中一个氨基与羧基连在同一个碳原子上，那么，另一个氨基的位置是()A与氨基端相连 B与羧基端相连C和氢相连 D在R基上解析：选D连在氨基酸中心碳原子上的有一个氨基、一个羧基和一个氢原子，另一个侧链基团用R表示，显然另一个氨基只能在R基上。2胰岛素是胰岛素原通过蛋白酶的水解作用而生成的，那么胰岛素原水解所需的水中的氢用于()A形成COOH和SHB形成COOH和连接碳的HC形成SH和OHD形成NH2和COOH解析：选D氨基酸脱水缩合形成多肽过程中，氨基脱氢，而羧基则脱去羟基，故水解过程中，一个水分子中的一个氢用于形成氨基，另一个氢和氧一起以羟基的形式用于形成羧基。3某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是()A5、50、50 B9、42、42C9、42、8 D8、42、42解析：选C由51个氨基酸组成的肽链，分解为9条肽链，因为每条肽链至少含有一个氨基和一个羧基，则短肽的氨基总数的最小值为9；这些短肽含有的肽键数为：1(21)2(51)3(61)3(71)42；分解成这些短肽所需的水分子数为：(511)428。4两条肽链分别由360个氨基酸和380个氨基酸组成，若每个氨基酸的平均相对分子质量为a，则两肽链之间相差的肽键数和相对分子质量分别是()A19和19a B19和19a1918C20和20a D20和20a2018解析：选D由360个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时形成的肽键数是3601359,380个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时形成的肽键数是3801379，二者之差是37935920；相对分子质量之差是(380a37918)(360a35918)20a2018。5如图是某多肽化合物的示意图，下列有关该化合物的叙述不正确的是()A氨基酸的种类主要由、决定B、的形成与R基无关C该多肽链游离的羧基多于游离的氨基D该多肽链在形成过程中，相对分子质量减少了36解析：选D从题图可知，是氨基，、是R基，、是肽键，是羧基。该多肽链中游离的羧基有3个，游离的氨基有2个。由于该肽链有3个肽键，故在合成时失去3个水分子，相对分子质量减少了31854，所以D项错误。6如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“、”等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形成该蛋白质分子时脱去38分子的水B该蛋白质分子中至少含有两个羧基C图中“”表示肽键，可简写为CONHD形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了686解析：选C图中“”代表肽键，表示为CONH；而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H，相对分子质量减少38182686；通过分析肽链分子的结构，不难发现每条多肽链至少含有一个羧基(COOH)和一个氨基(NH2)。7(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不同的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：选D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作用，B项正确；组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式相同，D项错误。8如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过程会有水产生C多肽中乙的数目等于丙的数目D蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因解析：选B甲为构成氨基酸的元素，可能含有S元素，也可能不含。过程为脱水缩合过程，每形成1个肽键，就会有1分子水产生。环状肽中，乙的数目等于丙(肽键)的数目，但是链状肽中乙的数目不等于丙的数目。蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因。二、非选择题(共26分)9(10分)如图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图完成有关问题。(1)它们结构的差别在于_不同。(2)7种氨基酸通过_的方式形成一条肽链，此过程可形成_个肽键，脱去_个水分子，相对分子质量减少了_。(3)如果上述肽链原长度不变，改变其中的 ，就可改变该肽链的性质。(4)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？_，原因是_。解析：题目以不同的符号代表不同种类的氨基酸，将蛋白质结构这一抽象的知识形象化、直观化。构成天然蛋白质的20种氨基酸均为氨基酸，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同决定了蛋白质结构的不同，而不同的蛋白质分子的空间结构也各不相同，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。答案：(1)R基(2)脱水缩合66108(3)氨基酸的排列顺序(4)不一定分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子10(16分)脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物技术在分子水平上的又一突破。请根据此化合物的结构分析回答：(1)该化合物中有_个氨基和_个羧基。(2)该化合物是由_个氨基酸失去_分子水而形成的，这种方式叫做_，该化合物叫_肽。在形成时，相对分子质量减少了_。(3)该化合物水解后可产生_种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是_。(4)现有质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、鸡蛋、人的口腔唾液(含淀粉酶)、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶。请设计实验证明“脑啡肽是多肽”。实验原理：在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。方法步骤：_。预期结果：_。实验结论：_。解析：该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸脱水缩合而成的，在形成多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了41872。该多肽中有一个氨基和一个羧基；从结构上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，应为同一种氨基酸，因此脑啡肽水解后产生4种氨基酸。脑啡肽是多肽，在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。在设计实验时应注意空白对照。答案：(1)11(2)54脱水缩合五72(3)4R基不同(4)取2支试管分别编号A、B，在A中加入2 mL脑啡肽液，在B中加入2 mL清水；在2支试管中各加入1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液，振荡；在2支试管中各加入4滴 0.01 g/mL的CuSO4，振荡A试管中出现紫色，B试管中不出现紫色脑啡肽是一种多肽知识归纳整合1链状肽(1)脱水数肽键数氨基酸数肽链数。(2)氨基数肽链数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氨基酸平均相对分子质量氨基酸数18脱水数。(5)N原子数肽键数肽链数R基上的N原子数各氨基酸中N原子总数。(6)O原子数肽键数2肽链数R基上的O原子数各氨基酸中O原子总数脱去水分子数。(7)H原子数各氨基酸中H的总数2脱去水分子数(不考虑二硫键)。2.环状肽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。强化针对训练1肽链在合成后，进一步形成蛋白质时需要进行加工，在加工时常常要切去一部分氨基酸，再构成蛋白质。现有一条含100个氨基酸的肽链，其中含游离的氨基14个，加工时共切去氨基酸16个，则加工后多肽链所含的游离氨基至少还有()A0个B1个C2个D14个解析：选B加工之前该肽链R基中含有游离的氨基13个，去掉16个氨基酸后形成的该多肽链至少含有一个氨基和一个羧基，位置分别位于肽链两端。2现有氨基酸100个，其中氨基总数为102个，羧基总数为101个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质中，含有氧原子的数目是()A101 B102C103 D104解析：选D这个蛋白质分子中有98个肽键(每个肽键含有1个氧原子)，3个羧基(每个羧基含有2个氧原子)，故多肽中氧原子数目为98132104。3现有氨基酸800个，其中氨基总数为810，羧基总数为808，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为()A798、2和2 B798、12和10C799、1和1 D799、11和9解析：选B800个氨基酸中有氨基810个和羧基808个，则说明10个氨基和8个羧基在R基中。800个氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质，其肽键数目8002798，氨基数目10212，羧基数目8210。4某蛋白质的结构示意图如下，其中SS表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成，则每摩尔该蛋白质在形成时生成的水分子摩尔数和减少的相对分子质量