2024年高中生物新教材同步必修第一册讲义第2章 第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者

2024年高中生物新教材同步必修第一册讲义第2章第4节蛋白质是生命活动的主要承担者第4节蛋白质是生命活动的主要承担者[学习目标]1.概述蛋白质的主要功能。2.说明氨基酸的结构特点及其种类。3.描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。4.阐明蛋白质结构及其多样性。一、蛋白质的功能及其基本组成单位——氨基酸1．蛋白质的功能(1)蛋白质是生命活动的__________。(2)2．蛋白质的基本组成单位——氨基酸(1)氨基酸的种类组成蛋白质的氨基酸有____种，其中8种是人体细胞不能合成的，称为______氨基酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取；另外____种氨基酸是人体细胞能够合成的，称为______氨基酸。(2)氨基酸的元素组成及结构特点①组成氨基酸的共有元素是____________，有的氨基酸还含有____等元素。②氨基酸的结构特点a．每种氨基酸分子至少含有一个______(—NH2)和一个______(—COOH)。b．每种氨基酸分子中都有一个______和一个______连接在同一个碳原子上，该碳原子还连接一个________和一个侧链基团，这个侧链基团用____表示。各种氨基酸的区别在于____基的不同。③氨基酸的结构通式：____________________________________________________________________________________________________________________________。特别提醒(1)类比推理法理解氨基酸的结构①类比：把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子。②图示(如图)(2)氨基、羧基、R基的书写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。③结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别判断正误(1)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能()(2)蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子()(3)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上()(4)非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸()任务一：分析氨基酸的结构观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题：(1)构成蛋白质的氨基酸共有的部分是________________________________________。(2)这四种氨基酸分子的R基分别是________________________________________________________________________。(3)“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？________________________________________________________________________(4)组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗？若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？________________________________________________________________________1．下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸的是()A．①②③④ B．①②③C．①② D．②④2．缬氨酸的R基为—C3H7，则一分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数依次为()A．2、4、2、1 B．5、11、2、1C．5、9、4、1 D．5、8、2、1二、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eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(概念：一个氨基酸分子的,与另一个氨基酸分子的,相连接，同时脱去一分子的水))二肽：由__________缩合而成的化合物↓多肽：由__________缩合而成的，含有多个肽键的化合物，通常呈____结构↓盘曲、折叠(原因：氨基酸之间能形成____等)蛋白质：具有一定的________2．脱水缩合的过程(1)过程①名称：________。(2)物质②名称：________。(3)结构③名称：________。3．蛋白质种类多样性的原因在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸______可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的__________千变万化，肽链的______________________________千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。4．蛋白质的变性(1)概念：蛋白质变性是指蛋白质在某些__________因素作用下其特定的________被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性______的现象。(2)应用：①鸡蛋、肉类煮熟后由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被__________水解，因而易于消化。②经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的____________________，可以达到消毒、灭菌的目的。判断正误(1)含有两个肽键的化合物叫作二肽()(2)蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的()(3)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应()(4)蛋白质变性是可逆的化学反应()任务二：分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：(1)肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．两种氨基酸结构式如图，它们在形成二肽化合物时，最可能相互缩合的基团是()A．①与③ B．②与④C．②与⑥ D．③与④4．血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答下列问题：(1)图乙所示结构含有________种氨基酸，①的名称是________。(2)血红蛋白是由574个氨基酸组成的，氨基酸经过________过程形成4条多肽链，该过程中形成________个肽键。(3)若两条β肽链完全相同，则图甲所示的血红蛋白至少含有________个羧基。(4)据图分析，蛋白质分子的多样性是由______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________不同导致的。(5)若图甲血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成聚合成纤维状的异常血红蛋白，则由其参与组成的红细胞运输氧的能力将________(填“不变”“减弱”或“失去”)。由此能得到什么结论？____________________________________________________________________________________________________________________________。(6)图丙为血红蛋白变性和水解的示意图，总结两者的区别：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第5节核酸是遗传信息的携带者[学习目标]1.说出核酸的种类及其在细胞中的分布。2.简述核酸的结构和功能。3.说明生物大分子以碳链为基本骨架。一、核酸的种类、分布及其组成1．种类：一类是脱氧核糖核酸，简称________；另一类是____________，简称RNA。2．分布：真核细胞的DNA主要分布在______中，______________内也含有少量的DNA。RNA主要分布在________中。3．核酸是由核苷酸连接而成的长链(1)核酸的基本组成单位——核苷酸①组成②种类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(分类依据：的不同,类别：脱氧核苷酸和))a．脱氧核苷酸：构成______的基本单位。b．核糖核苷酸：构成______的基本单位。(2)DNA和RNA的区别①分子组成的不同a．DNA的五碳糖是________，而RNA特有的则是核糖。b．DNA特有的碱基是__________，而RNA特有的则是________________。②分子结构的不同DNA是由__________连接而成的，一般由____条链构成，RNA则是由__________连接而成的，由____条链构成。(3)通过DNA指纹获得遗传信息的根本原因生物的遗传信息储存在________中，而且每个个体的____________________各有特点(特异性)。(4)核酸的多样性及功能①多样性的原因：核苷酸______不同和________多样。②功能a．核酸是细胞内携带________的物质。b．核酸在生物体的__________和____________中具有极其重要的作用。判断正误(1)真核细胞的RNA只分布在细胞质中()(2)真、原核细胞内均有两种核酸()(3)核酸分子中，五碳糖∶磷酸∶含氮碱基＝1∶1∶1()(4)构成DNA的脱氧核苷酸有4种，构成RNA的核糖核苷酸有4种()(5)DNA中遗传信息的多样性主要取决于脱氧核苷酸的种类()任务一：整理归纳核酸的结构、分布和水解产物1．整理归纳核酸的结构层次、分布。比较项目脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)组成元素C、H、O、N、P基本单位名称_________(4种)核糖核苷酸(4种)结构图组成无机酸磷酸五碳糖核糖含氮碱基A(腺嘌呤)、C()、G(鸟嘌呤)T()(尿嘧啶)一般结构两条核苷酸链一条核苷酸链分布主要在中，、____内也少量含有主要在细胞质中2.比较真核生物、原核生物及病毒的核酸类型，并完成表格。项目核酸遗传物质类型核苷酸种类碱基种类类型核苷酸种类碱基种类细胞生物真核生物DNA和RNADNA44原核生物DNA和RNA85非细胞生物(病毒)DNA病毒DNA44RNA病毒RNARNA443.DNA、RNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？请完善表格。物质初步水解的产物彻底水解的产物DNA脱氧核糖、磷酸、4种碱基(A、T、C、G)RNA核糖核苷酸1．如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是()A．DNA与RNA的不同点只体现在②处B．若②为核糖，则③可以是胸腺嘧啶C．在人类免疫缺陷病毒中核苷酸共有8种D．人体内的③有5种，②有2种2．如图为某种核苷酸(已知图甲的右上角部分为腺嘌呤)和某核苷酸链(图乙)示意图，请据图回答问题：(1)图甲中该核苷酸的名称为____________________________，该核苷酸是构成哪一种核酸的基本原料？______________________________________________________________。(2)请指出图甲中哪一位置上的氧去掉后便可成为合成细菌遗传物质的基本原料：________(填序号)。(3)图乙中1、2、3的中文名称分别是________、________、________。(4)通常由图乙中________条图示的核苷酸链构成一个________分子。(5)在豌豆的叶肉细胞中，由A、C、T、U4种碱基参与构成的核苷酸共有________种。二、生物大分子以碳链为骨架1．单体和多聚体生物大分子是由许多基本单位连接而成的，这些基本单位称为______，这些生物大分子又称为单体的多聚体。单体(基本单位)多聚体(生物大分子)单糖多糖氨基酸蛋白质核苷酸核酸2.生物大分子以碳链为基本骨架的原因：每一个单体都以__________________________为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。3．碳的重要作用：____是生命的核心元素。4．细胞是由化学元素和化合物构成的(1)以碳链为骨架的________________等生物大分子，构成细胞生命大厦的基本框架。(2)________提供了生命活动的重要能源。(3)____________与其他物质一起，共同承担着构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。(4)细胞中的化合物，________________处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。特别提醒脂肪不属于生物大分子的原因：脂肪类化合物是由甘油和脂肪酸结合而成的，而且脂肪的分子量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多，一般不称其为生物大分子。判断正误(1)构成生物大分子的单体在排列顺序上并不都具有多样性()(2)由基本单位葡萄糖组成的生物大分子都是植物细胞壁的主要成分()(3)多聚体最终水解的产物不一定是单体()任务二：辨析细胞中的有机物1．请根据元素组成判断细胞内的有机物种类。(1)只含C、H、O→______________。(2)除C、H、O、N外，有的还含有S→_____________________________________。(3)只含有C、H、O、N、P→____________。2．组成细胞的化合物，具有物种特异性的物质有哪些？3．如图表示细胞内不同化学元素所组成的化合物。以下说法错误的是()A．若图中①为某种多聚体，则①可具有传递信息的作用B．若②分布于内脏器官周围，则②可具有缓冲和减压作用C．若③为某种多聚体，则③一定是DNAD．若④存在于昆虫的外骨骼中，则④可能是几丁质4．生命科学常用图示表示微观物质的结构，图1～3分别表示植物细胞中常见的三种有机物，则图1～3可分别表示()A．多肽、RNA、淀粉B．DNA、RNA、纤维素C．DNA、蛋白质、糖原D．蛋白质、核酸、糖原与蛋白质的合成和水解过程相关的计算一、蛋白质的相对分子质量、氨基(羧基)数、肽键数和脱水数的计算1．链状肽可以用如下的模式图表示：(1)肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。(2)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－脱去水分子数×18(若有p个二硫键生成，则还应减去2p)。(3)肽链中游离氨基或羧基的计算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＝肽链数＋R基中含有的氨基数或羧基数。注：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条链状多肽或m条链状多肽。肽链数目氨基酸数肽键数目脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽(蛋白质)的相对分子质量1条nn－1n－1至少1个至少1个na－18(n－1)m条nn－mn－m至少m个至少m个na－18(n－m)注意：若肽链间含有二硫键(—S—S—)，则蛋白质的相对分子质量＝na－18(n－m)－2k(k为二硫键的个数，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)。2．如图表示的是环状肽，相关数量关系如下表：项目氨基酸的平均相对分子质量氨基酸数肽键数目脱水数氨基最少数目羧基最少数目一条环肽annn00m条环肽annn00注意：(1)环状肽的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基中的氨基和羧基数目。(2)若出现环状多肽，可将肽链条数看作0，再进行计算。例1如图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是()A．牛胰岛素含有50个肽键B．牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOHC．牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882例2如图表示某蛋白质(无环状肽)中氨基酸和相关基团的数目。下列有关叙述错误的是()A．共有2条肽链B．共有124个肽键C．形成此蛋白质时，相对分子质量减少2250D．R基中共含有15个氨基例3如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为()A．(m－3)，18(m－3)＋4B．(m－4)，18(m－4)C．(m－2)，18(m－2)＋4D．m,18m二、蛋白质中各原子数的计算观察如图所示的三肽化合物计算依据：1．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注意脱掉的氢原子与氧原子。2．游离的氨基中含一个氮原子，游离的羧基中含两个氧原子。计算公式：1．碳原子数＝R基中碳原子数＋氨基酸个数×2。2．氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去水分子数×2＝R基中氢原子数＋(氨基酸个数＋肽链数)×2。3．氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去水分子数＝R基上的氧原子数＋氨基酸个数＋肽链数。4．氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数＝R基上的氮原子数＋肽键数＋肽链数。特别提醒由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。例4某多肽化合物M可被水解成1个五肽、2个三肽、3个四肽、4个二肽，下列有关分析错误的是()A．这些短肽中至少共含有10个氨基B．这些短肽中共含有21个肽键C．这些短肽中至少共含有62个氧原子D．多肽化合物M中共含有31个氨基酸例5某多肽长链分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到如图3种氨基酸，则此多肽中含有赖氨酸的个数为()A．2个B．3个C．5个D．8个三、氨基酸的排列与多肽种类的计算1．假若有n种氨基酸(数量不限)形成一个三肽，那么形成三肽的种类有n3种。2．假若n种氨基酸(数量不限)形成一个m肽，