新教材2024版高中生物第2章组成细胞的分子第4节蛋白质是生命活动的主要承担者课件新人教版必修1

第2章组成细胞的分子第4节蛋白质是生命活动的主要承担者课标要点学法指导1.阐明组成人体蛋白质的氨基酸有21种2．说明氨基酸的结构特点，氨基酸形成蛋白质的过程1.生命观念：从结构与功能的角度阐明蛋白质的功能取决于氨基酸的种类、数目、序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成2．科学思维：从氨基酸的结构特点理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题3．社会责任：从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系知识导图课前·

新知导学(1)将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来。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．抗体蛋白质的功能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【答案】①－f

②－d

③－a

④－b

⑤－c

⑥－e(2)一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的____________。主要承担者下列生命活动与蛋白质有关的是 (

)①改变反应速率②血液中运输O2

③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【答案】D【解析】能改变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；许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。1．种类(1)人体内组成蛋白质的氨基酸共有______种，其区分为________基不同。(2)根据人体细胞能否合成分类：①人体细胞________合成的是必需氨基酸(共8种)。②人体细胞______合成的是非必需氨基酸(共13种)。蛋白质的基本组成单位——氨基酸21R不能能2．氨基酸的结构(1)结构通式(如图)：(2)组成元素：主要是_______________，有些还含有____元素。(3)图中结构的名称：①______，②________，③________。C、H、O、NS氨基羧基R基(4)结构特点：①每种氨基酸分子至少都含有一个_______________和一个_______________，并且都有一个________和一个________连接在同一个________上。②各种氨基酸之间的区别在于___________的不同。氨基(—NH2)羧基(—COOH)氨基羧基碳原子R基(—R)氨基酸中的氨基和羧基位于氨基酸的什么位置？_________________________________________。微思考提示：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【答案】A【解析】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如图，因此其分子式为C5H11O2NS。1．蛋白质的结构(1)脱水缩合的过程：蛋白质的结构及其多样性a．图示①过程称为__________，得到的化合物称为______。该化合物至少含有________个氨基和________个羧基，如果还有其他氨基或羧基，则位于________上。b．图示中②③④的名称依次为________、________、________。c．①过程产生的H2O中H的来源：___________和______________；H2O中O的来源：______________。脱水缩合二肽一一R基氨基肽键羧基氨基(—NH2)羧基(—COOH)羧基(—COOH)(2)蛋白质的结构层次：氨基酸

↓脱水缩合二肽：由________________缩合而成的化合物

↓多肽：由________________缩合而成的化合物，通常呈______结构

↓蛋白质：具有一定的______________两个氨基酸分子多个氨基酸分子链状空间结构2．结构多样性(1)氨基酸方面：氨基酸的________、_________、_____________不同。(2)肽链方面：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的____________千差万别。种类数目排列顺序空间结构下列是两种氨基酸的结构式，它们在形成二肽时，最可能缩合的基团是

(

)A．①③ B．②⑥C．②④ D．③④【答案】C【解析】氨基酸脱水缩合发生在一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基间为①⑤或②④，③和⑥是R基上的羧基和氨基，不参与脱水缩合，C符合题意。课堂·

重难探究[知识归纳]1．氨基酸的结构通式及判断(1)结构通式：组成蛋白质的氨基酸(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。2．氨基酸结构通式的形象记忆氨基酸分子——人；氨基和羧基——两只手；氢——两条腿；R基——头；中心碳原子——躯干。[对点精练]1．下列物质中，属于构成人体蛋白质的氨基酸的是 (

)①H2N—CH2—COOH②H2N—CH2—CH2OHA．①③⑤

B．①②③C．②③④

D．③④⑤【答案】A【解析】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②没有羧基；④的氨基和羧基没连在同一个碳原子上。2．(2023·安徽名校期末)蛋白质的基本组成单位是氨基酸。下列有关氨基酸的说法，错误的是

(

)A．各种氨基酸之间的区别在于R基的不同B．组成人体蛋白质的氨基酸有21种C．氨基酸可与双缩脲试剂发生紫色反应D．五个氨基酸脱水缩合形成的一条肽链有四个肽键，称为五肽【答案】C【解析】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原子和一个R基团，氨基酸的不同在于R基团的不同，A正确；组成人体蛋白质的氨基酸有21种，分为必需氨基酸和非必需氨基酸，B正确；氨基酸不能与双缩脲试剂发生紫色反应，肽键能与双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；五个氨基酸脱水缩合形成的一条肽链有四个肽键，称为五肽，D正确。【方法技巧】“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸[知识归纳]1．脱水缩合过程图解蛋白质的形成过程(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．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。[对点精练]1．下图是细胞中常见的反应，下列相关叙述正确的是 (

)A．乙分子的R基为—HB．化合物丙叫作二肽C．化合物丙中含有一个游离羧基D．水中的氢来自乙的氨基【答案】B【解析】根据氨基酸的结构通式可知，乙分子的R基为—CH2COOH，A错误；化合物丙由甲、乙两个氨基酸脱水缩合形成，称为二肽，B正确；由图可知，化合物丙中肽链右端和R基中各有一个羧基(—COOH)，共含有2个游离的羧基，C错误；由图可知，脱水缩合时，水中的氢来自甲的羧基和乙的氨基，D错误。2．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为脱水缩合D．在合成该肽链时形成2个水分子【答案】B【解析】根据图示结构可知，该肽链中含有2个肽键，说明该多肽是由3个氨基酸脱水缩合形成的，在此过程中形成了2分子水。与蛋白质形成过程有关的计算规律[知识归纳](1)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。(2)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。(3)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。(4)氧原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。(5)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－2×脱去的水分子数。(6)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条肽链或环状多肽：形成的多肽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1条肽链n－1n－1至少1个至少1个na－18(n－1)m条肽链n－mn－m至少m个至少m个na－18(n－m)环状多肽nn最少为0最少为0na－18n(7)若蛋白质中含有二硫键(—S—S—)时，要考虑脱去氢的质量，每形成1个二硫键，脱去2个H。【答案】1.提示：92．提示：氨基酸数＝肽键数[对点精练]1．X个氨基酸合成的蛋白质结构如图所示(内含环肽)，其中—S—S—表示连接两条相邻多肽的二硫键(每个二硫键由两个—SH脱去2个H形成)。下列叙述中不正确的是

(

)A．此蛋白质中至少含2个氨基与2个羧基B．形成二硫键可增加蛋白质结构的稳定性C．此蛋白质中应含有(X－3)个肽键D．该蛋白质合成时减少的相对分子质量为(X－2)×18＋4【答案】C【解析】一条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，环肽不考虑，所以此蛋白质中至少含2个氨基与2个羧基，A正确；该蛋白质由3条肽链构成，形成二硫键可增加蛋白质结构的稳定性，B正确；该蛋白质含有2条链状肽链和1条环肽，所以蛋白质合成时形成的肽键数目＝氨基酸总数－链状肽链数＝X－2，C错误；蛋白质合成时减少的相对分子质量为失去的水的相对分子质量与脱去H的相对分子质量的和，即(X－2)×18＋4，D正确。2．(2023·重庆名校期中)某十九肽含4个天冬氨酸(R基为－CH2－COOH)，分别位于第7、8、14、19位(见图)。肽酶E1专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶E2专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述不正确的是

(

)A．该十九肽至少含有19个N原子B．该十九肽至少含有5个游离的羧基C．肽酶E1完全作用后产生的多肽有七肽、六肽、五肽D．肽酶E2完全作用后的短肽产物中氧原子数目比十九肽多了4个【答案】D【解析】十九肽含有的－CO－NH－结构数目为18个，至少含一个－NH2，故至少含有19个N原子，A正确；根据天冬氨酸的结构(R基为－CH2－COOH)可知，天冬氨酸的R基中含有一个羧基，因此十九肽至少含有5个游离的羧基，B正确；肽酶E1专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，因此该酶将7、8、14位右侧的肽键切断，肽酶E1完全作用后产生的多肽有七肽、六肽、五肽，C正确；十九肽含有结构－CO－NH－18个，至少含羧基－COOH5个，故至少含氧原子18＋2×5＝28，肽酶E2专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，肽酶E2完全作用消耗了4分子水，肽酶E2完全作用后，第7位和第19位氨基酸脱离多肽链，并且形成3个多肽(六肽、六肽、五肽)，所以短肽产物中，结构－CO－NH－14个，至少含羧基－COOH5个，故至少含氧原子14＋2×5＝24，故短肽产物中氧原子数目为比十九肽少了4个，D错误。课堂·

延伸提分1．“两看”法判断组成生物体内蛋白质的氨基酸一看“数量”——至少有一个—NH2和一个—COOH。如下列分子不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：(1)H2N—CH2—CH2OH⇒缺少—COOH(2)HOOC—CH2—CH2—COOH⇒缺少—NH2二看“位置”——必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。易错易混：关于氨基酸与蛋白质的3个易错点如下不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：(H2N)2CHCH2CH2COOH⇒虽有氨基和羧基，但二者未连在同一个碳原子上。2．有关“氨基酸”的两个误区(1)氨基、羧基书写误区：不要将氨基错写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为COOH或COOH，其中的一个短线代表一个化学键，不能省略。(2)氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成人体蛋白质的氨基酸共有21种。3．蛋白质分子结构多样性的原因氨基酸的种类、数目和排列顺序不同；多肽链的条数及形成的空间结构不同。蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性。(1)变性：高温、过酸、过碱或在重金属离子的作用下，蛋白质的分子结构变得伸展、松散，失去活性。属于化学变化。(2)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，这个过程需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。例1

(2023·重庆名校期中)二硫键“—S—S—”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学键。如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，对其叙述正确的是 (

)A．该蛋白质至少有4个游离的氨基B．形成该蛋白质的过程中脱去了277个水分子C．该蛋白质可能由21种氨基酸构成D．该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定【答案】C【解析】由图示可知，该蛋白质是由280个氨基酸组成的2条链状肽和1条环状肽，一条肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此该蛋白质至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基，A错误；该蛋白质是由280个氨基酸组成的2条链状肽和1条环状肽，则形成该蛋白质的过程中共形成280－2＝278(个)肽键，即脱去了278个水分子，B错误；构成蛋白质的氨基酸有21种，所以该蛋白质可能由21种氨基酸构成，C正确；蛋白质的结构决定其功能，故该蛋白质的功能是由氨基酸的数量、种类、排列顺序和肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构决定的，D错误。错因分析：一是蛋白质中的氨基的数目的判断方法没有掌握；二是蛋白质形成过程中脱去的水分子数、形成的肽键数等相关判断方法没有理解透彻；三是蛋白质结构多样性的原因掌握不全面。例2如图表示胰岛素分子(两条肽链，51个氨基酸)中的一条多肽链，其中有3个甘氨酸(R基：—H)分别位于第8、20、23位。下列叙述正确的是

(

)A．该多肽含有一个游离的羧基，位于第1位B．用特殊水解酶除去3个甘氨酸，形成的产物比原多肽多5个氧原子C．用特殊水解酶除去3个甘氨酸，形成的产物中有4条多肽D．胰岛素分子形成时至少失去了49个水分子解题技巧：推理题的答题方法【答案】D【解析】该多肽至少含有一个游离的羧基，但不能确定位于哪一端，A错误；除去3个甘氨酸需要加上6个H2O分子，破坏6个肽键，形成的产物中氧原子的数目比原多肽多6个氧原子，B错误；除去3个甘氨酸后，形成的肽有4种，分别是一分子二肽、两分子七肽、一分子十一肽，七肽和十一肽是多肽，二肽不是多肽，C错误；胰岛素分子是由一条长的肽链剪切加工形成，就成熟胰岛素分子(两条肽链，51个氨基酸)来看至少失去了49个水分子，D正确。审题流程：第一步解读题干，还原过程。根据题干信息可知，本题考查的是胰岛素分子形成过程中的部分变化，涉及了一条肽链合成，剪切和加工；合成过程有脱水缩合和水解两大化学反应；合成时有方向性，上一个氨基酸的羧基与下一个氨基酸的氨基脱水缩合。第二步对接教材，迁移知识。弄清考查的知识点，对应教材中的相关章节。根据题意与教材中第2章第4节“

蛋白质是生命活动的主要承担者”密切相关：1．蛋白质中肽键数及相对分子质量的计算(1)蛋白质中的肽键数＝脱去的水分子数＝水解消耗水分子数＝氨基酸分子个数－肽链数。(2)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸分子个数×氨基酸平均相对分子质量－失水量(18×脱去的水分子数)。(3)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多肽相对分子质量1n－1n－1至少1个至少1个na－18(n－1)mn－mn－m至少m个至少m个na－18(n－m)2．蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算(1)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。(2)游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。3．利用原子守恒法计算肽链中的原子数(1)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。(2)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。第三步各项击破，正确解答。逐个选项分析，结合教材知识判断正误。小练·素养达成1．(2023·四川成都期末)甘氨酸的分子式为C2H5NO2，它往往位于蛋白质内部狭窄的角落处，使蛋白质链能在此处缠绕或折叠，在蛋白质形成特定构象中特别重要。这种特点主要取决于甘氨酸 (

)A．含有氨基

B．含有羧基C．R基简单

D．是必需氨基酸【答案】C【解析】每一个氨基酸都含有相同的氨基和羧基，但是R基不同，所以这种特点主要取决于甘氨酸R基简单，A、B错误，C正确；是否为必需氨基酸与蛋白质的结构特点没有关系，D错误。2．(2023·江西宜春开学考)曾有人形象地称“一个蛋白一张脸”反映了蛋白质分子结构的多样性，同时“蛋白质是生命活动的体现者”又反映了蛋白质功能的多样性。下列关于蛋白质的结构和功能的说法，错误的是

(

)A．R基决定了氨基酸的种类和性质，若某氨基酸有元素S则一定在R基中B．高温使蛋白质的空间结构松散、舒展，其中肽键数目一定发生了变化C．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构【答案】B蛋白质结构多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关，所以氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构，D正确。3．能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组是 (

)①氨基酸②C、H、O、N等元素③氨基酸分子脱水缩合形成多肽④肽链由于氨基酸分子之间形成的氢键盘曲折叠⑤形成一定的空间结构A．①③④②⑤ B．②①④③⑤C．②①③⑤④ D．②①③④⑤【答案】D【解析】组成氨基酸的元素包括C、H