【生物】蛋白质是生命活动的主要承担者 2023-2024学年高一生物上学期（人教版2019必修1）

第2章组成细胞的分子必修一分子与细胞阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。——中国科学院院士邹承鲁蛋白质是生命活动的主要承担者第2章第4节目录

一、新课导入二、任务探究

三、课堂小结

四、课堂练习

1.概述蛋白质的主要功能。（重点）2.说明氨基酸的结构特点及其种类。（重点）3.描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。（难点）4.归纳出蛋白质结构多样性的原因。（重点）5.总结蛋白质合成和水解过程相关的计算方法。（难点）学习目标从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。问题探讨1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？用某些动物提取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收，是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。新课导入从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。问题探讨2.这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？这对你认识蛋白质的化学组成有什么启示？这种手术缝合线要变成小分子物质才能被吸收，初中学习过食物中的蛋白质要分解成氨基酸才能被吸收，因此蛋白质在化学组成上应该能分为更小的分子。1.结构蛋白：构成细胞和生物体结构的重要物质头发羽毛蛛丝一、蛋白质的功能【任务一】阅读课本第28页和29页第一段，举例说明蛋白质的功能有哪些？任务探究细胞间传递信息的调节蛋白（胰岛素），通过蛋白质间的特异性结合，实现信息的精准传递。2.调节有机体的生命活动（信息传递）一、蛋白质的功能【任务一】阅读课本第28页和29页第一段，举例说明蛋白质的功能有哪些？细胞中的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。3.催化功能胃蛋白酶结晶一、蛋白质的功能【任务一】阅读课本第28页和29页第一段，举例说明蛋白质的功能有哪些？有些蛋白质具有运输功能（图2为血红蛋白示意图，能运输氧）。4.运输功能图1图2图3一、蛋白质的功能【任务一】阅读课本第28页和29页第一段，举例说明蛋白质的功能有哪些？有些蛋白质具有免疫功能，人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。5.防御功能一、蛋白质的功能【任务一】阅读课本第28页和29页第一段，举例说明蛋白质的功能有哪些？01结构蛋白：肌肉、头发、羽毛、蛛丝02调节生命活动：胰岛素（部分激素）05免疫功能：抗体04运输功能：血红蛋白03催化功能：酶功能蛋白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！一、蛋白质的功能蛋白功能汇总蛋白质能够承担如此多样的功能，这与蛋白质的多样性有关。人体内有数万种不同的蛋白质。据估计，生物界的蛋白质种类多达1010~1012种。为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？这与它的组成和结构有关吗？问题激疑1.氨基酸分类（21种）必需氨基酸：8种（婴儿有9种）人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取。非必需氨基酸，13种，体内可以合成。注：〔蛋(甲硫)氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸;〕【甲携来一本亮色书】婴儿外加组氨酸。二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸【任务二】1.阅读课本29页和30页“蛋白质的基本组成单位——氨基酸”小节，请汇总氨基酸的种类，对氨基酸的分类依据做具体阐述。【任务二】2.阅读课本29页和30页“蛋白质的基本组成单位——氨基酸”小节，小组观察氨基酸的分子结构，分析讨论回答：（1）这些氨基酸的结构具有什么共同特点？（2）能否写出氨基酸的通式？（3）不同氨基酸分子的区别在哪里？（4）氨基酸由哪些化学元素组成？二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸氨基酸分子的结构通式（21种）HH2NCCOHOR氨基羧基侧链基团【任务二】2.阅读课本29页和30页“蛋白质的基本组成单位——氨基酸”小节，小组观察氨基酸的分子结构，分析讨论回答：（1）这些氨基酸的结构具有什么共同特点？（2）能否写出氨基酸的通式？（3）不同氨基酸分子的区别在哪里？（4）氨基酸由哪些化学元素组成？二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸5.元素组成C、H、O、N、(S)1.至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)2.都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上4.氨基酸之间的区别在于R基不同3.这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（用R表示）【任务二】2.阅读课本29页和30页“蛋白质的基本组成单位——氨基酸”小节，小组观察氨基酸的分子结构，分析讨论回答：（1）这些氨基酸的结构具有什么共同特点？（2）能否写出氨基酸的通式？（3）不同氨基酸分子的区别在哪里？（4）氨基酸由哪些化学元素组成？二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸①正确的格式：—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。②避免两种错误格式a.写成NH2、COOH、R。b.写成NH3、—NH3、HCOOH等。氨基、羧基、R基的书写

二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸蛋白质的基本组成单位——氨基酸一看数量：每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基。二看位置：必须一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。另外：这个碳原子还连接着一个氢和一个侧链基团，侧链基团上可以有氨基或羧基。【任务二】3.阅读课本29页和30页“蛋白质的基本组成单位——氨基酸”小节，小组观察氨基酸的分子结构，如何判断该氨基酸是否是组成蛋白质的氨基酸？CHCOOHR2HN二肽CHR1H2NOHCOH2OH肽键脱水缩合:一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(-NH2)，脱去一分子水而连接起来，这种结合方式叫做脱水缩合。【任务三】1.蛋白质能够承担如此多样的功能，这与蛋白质的多样性有关。人体内有数万种不同的蛋白质。据估计，生物界的蛋白质种类多达1010~1012种。阅读课本30页第3和第4段，思考氨基酸是如何形成蛋白质的？三、蛋白质的结构及多样性肽键CHCOOHR3HNOHHCCHR1H2NCOCHR2HNO二肽H2OH2O三肽肽键以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽通常呈链状，叫作肽链。【任务三】1.阅读课本30页第3和第4段，思考氨基酸是如何形成蛋白质的？三、蛋白质的结构及多样性(1)两分子氨基酸脱水缩合的产物是什么?三个氨基酸呢？n个氨基酸呢?(2)蛋白质形成过程中脱去的水分子数与形成肽键数有什么关系?(3)形成的一条多肽链中至少有多少个氨基和羧基?二肽和1分子水,三肽和2分子水,多肽和(n-1)个水脱水数=肽键数一条多肽链至少含有一个氨基和一个羧基【任务三】2.根据氨基酸形成蛋白质的过程，思考并小组讨论以下几个问题。三、蛋白质的结构及多样性(4)蛋白质中的肽键数、脱水数以及氨基酸个数、肽链数有什么关系？氨基酸肽键肽键数=6－1肽键数=8－2肽键数=3－1肽键数=2－1脱掉的水分子数呢？规律：蛋白质中的肽键数=脱去水分子水数=氨基酸数-肽链数=n-m

注：n为氨基酸数，m为肽链数【任务三】2.根据氨基酸形成蛋白质的过程，思考并小组讨论以下几个问题。（5）蛋白质中至少含有游离氨基、羧基的个数如何计算？①1条肽链至少含有

个游离氨基，

个游离羧基；②m条肽链至少含有

个游离氨基或羧基。

规律：至少含有游离氨基或羧基的个数=肽链数=m

11m【任务三】2.根据氨基酸形成蛋白质的过程，思考并小组讨论以下几个问题。三、蛋白质的结构及多样性（6）蛋白质的分子量计算减少的分子量=脱去水的个数（肽键数）×18蛋白质分子量=氨基酸个数×氨基酸平均分子量—脱去水的个数×18

=n×a—(n—m)×18注：n为氨基酸数，m为肽链数,a为氨基酸的平均相对分子质量【任务三】2.根据氨基酸形成蛋白质的过程，思考并小组讨论以下几个问题。三、蛋白质的结构及多样性（7）蛋白质水解相关计算例：若某蛋白质由一条肽链构成，蛋白质发生水解断开6个肽键，则需要消耗几分子水？由于形成的肽键数=脱去的水分子数，反过来水解时，需消耗的水分子数=断开的肽键数。三、蛋白质的结构及多样性【任务三】2.根据氨基酸形成蛋白质的过程，思考并小组讨论以下几个问题。思考：10个氨基酸形成一条肽链，共形成多少个肽键？失去多少个水分子？8.若氨基酸形成环状的肽链呢？结论：链状时，肽键数=脱去水分子数=氨基酸数—肽链数结论：环状时，肽键数=脱去水分子数=氨基酸数10个氨基酸形成一条环状肽链，共形成多少个肽键？失去多少个水分子？三、蛋白质的结构及多样性【任务三】2.根据氨基酸形成蛋白质的过程，思考并小组讨论以下几个问题。★特别提醒：计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程。如肽链上二硫键(-S-S-)的形成，一个-S-S-是有两个-SH脱去两个H原子连接而成的，即“-SH”+“-SH”→“-S-S-”+2H。所以当有k个二硫键时，蛋白质的相对分子质量=

na-18(n-m)

。-2k规律：蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均分子质量－18×脱去水分子数－2×二硫键的数目

。三、蛋白质的结构及多样性氨基酸肽链脱水缩合蛋白质一条或多条空间结构肽链盘曲折叠【任务三】3.分析课本31页图2-12，从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？三、蛋白质的结构及多样性思考•讨论P31，回答下列问题：1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？3.由21种氨基酸组成十肽,理论上这条肽链有多少种不同的可能?2.人体如何消化蛋白质？这21种氨基酸能够组成2110种不同的多肽链。经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。氨基酸二肽多肽蛋白质三、蛋白质的结构及多样性【任务三】4.生物体的蛋白质的种类多达1010～1012，但构成蛋白质的氨基酸只有20种，这20种氨基酸又是如何构成数目这么大的蛋白质呢？氨基酸数目不同氨基酸种类不同氨基酸序列不同肽链空间结构不同三、蛋白质的结构及多样性氨基酸种类多，数目不同氨基酸形成肽链时的排列顺序多种多样肽链盘曲、折叠，形成的空间结构千差万别蛋白质结构极其多样蛋白质种类极其多样课堂练习1.(2023·云南省·阶段练习)有关蛋白质分子的叙述，正确的是（）A.细胞内蛋白质发生水解时常常需要另一种蛋白质的参与B.氨基酸的空间结构和种类的多样性决定了蛋白质功能的多样性C.高温能使蛋白质分子肽键断裂、空间结构发生改变而变性失活D.组成蛋白质的氨基酸之间可以通过不同的方式脱水缩合课堂练习​​​​​​​【分析】本题考查细胞中的蛋白质相关知识，考生识记蛋白质的结构和功能是解题的关键。【解答】A.细胞内蛋白质的水解需要蛋白酶的催化，而蛋白酶的化学本质是蛋白质，A正确；B.蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和肽链的空间结构有关，蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性，B错误；C.高温能使蛋白质分子的空间结构发生改变，从而变得伸展、松散，而高温下蛋白质中的肽键稳定、没有断裂，C错误；D.组成蛋白质的氨基酸之间的脱水缩合方式是相同的，都是一个氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一氨基酸分子的氨基（-NH2）相连接，同时脱去一分子水的过程，D错误。课堂练习2.(2023·山东省·月考试卷)研究发现一类称做“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽折叠、组装或转运，其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。下列叙述正确的是()A.“分子伴侣”对靶蛋白有高度的专一性B.“分子伴侣”溶于盐水中会造成其生物活性的丧失C.“分子伴侣”的空间结构一旦发生改变，则不可逆转D.“分子伴侣”介导加工的直链八肽化合物中至少含有9个氧原子和8个氮原子课堂练习【解析】【分析】蛋白质变性是指天然蛋白质因受物理、化学因素的影响，使蛋白质分子的构象发生了异常变化，从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化。蛋白质变性不涉及蛋白质一级结构的改变，即由氨基酸构成的肽链并不发生改变。【详解】A、由题意可知，“分子伴侣”对靶蛋白没有高度专一性，同一“分子伴侣”可以促进多种氨基酸序列完全不同的多肽链折叠成为空间结构、性质和功能都不相关的蛋白质，A错误；B、“分子伴侣”的化学本质是蛋白质，NaCl溶液如果是生理盐水0.9%的浓度，那就不会丧失活性，B错误；C、由题干信息可知，“分子伴侣”在发挥作用时会改变自身空间结构，并可循环发挥作用，因此可以判断“分子伴侣”的空间结构的改变是可以逆转的，C错误；D、每一个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，直链八肽化合物由8个氨基酸脱去7个水形成，其中8个氨基酸中至少的氧原子数为8×2=16，7分子水（H2O）包含的氧原子数7，则直链八肽至少有氧原子8×2-7=9，直链八肽化合物至少含有氮原子数为8，D正确。故选D。课堂练习3.(2023·江苏省·其他类型)蛋白质在生物体内具有重要的作用。下列叙述正确的是（）A.蛋白质化学结构的差异只与氨基酸中R基团的不同有关B.加入一定量的NaCl溶液可使蛋白质的空间结构发生改变C.蛋白质之所以有多种生理功能，是因为它具有多样的空间结构D.“检测生物组织中的蛋白质”需同时加入双缩脲试剂A和B课堂练习【解析】1、构成蛋白质的基本单位是氨基酸，每种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，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，氨基酸的不同在于R基的不同，构成蛋白质的氨基酸有20种。2、双缩脲试剂由A液（质量浓度为0.1g/mL氢氧化钠溶液）和B液（质量浓度为0.01g/mL硫酸铜溶液）组成，用于鉴定蛋白质，使用时要先加A液后再加入B液，其原理是含有肽键的化合物可与铜离子在碱性条件下发生结合形成紫色络合物。A、蛋白质化学结构的差异主要是组成蛋白质的氨基酸种类、数量和排列顺序不同以及肽链形成的空间结构不同，A错误；B、加入一定量的NaCl溶液可使蛋白质析出，但其空间结构没有发生改变，B错误；C、结构决定功能，蛋白质的多种生理功能是由其多种多样的空间结构决定的，C正确；D、双缩脲试剂由A液（质量浓度为0.1g/mL氢氧化钠溶液）和B液（质量浓度为0.01g/mL硫酸铜溶液）组成，用于鉴定蛋白质（原理是含肽键的化合物与铜离子在碱性条件下发生结合产生紫色络合物），使用时要先加A液后再加入B液，D错误。故选C。课堂练习4.(2023·北京市·期末考试)人体血浆中有血管紧张素Ⅱ，其具有收缩血管、升血压的作用。研究人员测定了3个样品血管紧张素Ⅱ中所含氨基酸的种类和数目，结果如表。（1）分析表格数据可知，血管紧张素Ⅱ是______肽，其基本组成单位的结构通式为

。血管紧张素Ⅱ中不同氨基酸的酸碱性不同，这主要是由于氨基酸的______基团不同造成的。（2）理论上讲，表格中的氨基酸可通过

反应形成血管紧张素Ⅱ。实际上，人