2023年人教版高中生物必修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

第4节蛋白质是生命活动的主要承担者

课程标准

阐明蛋白质由21种氨基酸组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细

胞的功能主要由蛋白质完成。

素养达成

能通过遂辑推理.

蛋白质变性等观基

纳

法分嚣«

的

构

能运用结构与功点主动关注蛋白质

结

1蛋

白

型

能观,说明蛋白明的均衡摄入,为

说

功

能

结

质的结构和功旋和家人的靛康饮食

量

的

的多样性系提供合理方案

生命观念科学思维科学探究社会责任

设疑激发学习兴趣

当我们购买食品时，包装上常附有成分说明，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分,

有时你还会看到蛋白质中含有某些氨基酸的介绍。氨基酸和蛋白质之间有什么关系呢？

夯基提能•分层突破［互动,智图・探时

探究点一蛋白质的功能及其基本组成单位一氨基酸

任务1阅读教材P28-29页，总结归纳蛋白质的功能，完成下列问题:

图3图4

(1)羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。这说明：许多蛋白质是构成细

胞和生物体结构的.......，称为.........。

(2)人的身体就像一座复杂的化工厂，一切生理代谢、化学反应都是由酶参与完成的，

而酶绝大多数是具有生物催化作用的蛋白质，如胃蛋白酶等消化酶(如图1)。这说明蛋白

质具有..........作用。

(3)红细胞内的血红蛋白(如图2)具有运输氧的功能，说明有些蛋白质具有.......的

功能。

(4)动物体内还存在着另一种活性物质一激素，如胰岛素(如图3)等大多数也属

于蛋白质，他们通过向靶细胞传达信息，起到能够调节机体生命活动的作用。这说明有些蛋

白质具有........和........功能。

(5)人体内的抗体(如图4)是蛋白质。抗体是活跃在血液中的一支“突击队”，具有

保卫机体免受病菌和病毒的侵害，提高机体抵抗力的作用。说明蛋白质具有........功能。

(6)营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，从蛋白质的功能分析，其原因是什么？

任务2观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题:

HOHO

IIIIII

H2N—C—C—OHH2N—C—C—OH

II

HCH

甘氨酸/\

H3CCH3

凝氨酸

H()H()

IIIIII

H2N—C—C—OHH2N—C——C—OH

CH3

丙氨酸

(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？

任务3下列哪些是构成蛋白质的氨基酸

CH—SH

…I2

①HN—C—COOH

2I

H

COOHH

——

—

②HC

2

C-——I

HH

HHH

——

——IC()()H

C/

C—

C———

——IC—H

HHH\

NH2

HHH

④HN—C—C—C—COOH

2III

HHH

任务4组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个竣基吗？若有一个以上

的氨基或竣基，多出来的氨基或竣基分布在哪里？

肌肉纤维

酶活性中心的示意图

异亮氨酸

不内3酸

SH

半胱氨酸

7o

I/

H,N+—C—C

I'

0_

谷氨酰胺

H

o

—

〃/

r

」

C-—\

O

CH—

Y

CH—

C

H2

/八

天冬氨酸HO2

氨

酸

O谷-

Hf

+I〃(

+

H3N—c—C

产I\(

SeH

硒代半胱氨酸

1.蛋白质的功能

功能举例

结构许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重

肌动蛋白、肌球蛋白等

蛋白要物质

调节对细胞和生物体的生命活动有重要的调节

胰岛素、生长激素等

作用作用

催化

催化细胞内的各种化学反应大多数酶等

作用

运输

有些蛋白质具有运输功能血红蛋白等

作用

免疫能结合侵入人体或高等动物体内的抗原物

抗体等

作用质

2.氨基酸结构通式的分析

氨基：与相邻氨基酸的

一COOH脱水缩合形

成肽键

R共同

基部分:

：决定

决

是否

定

氨是构

基成生

酸

物体

的

种蛋白

类质的

氨基

酸

装基：与相邻氨基酸的

-NH2脱水缩合形成肽键

.“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸

个

2和一

一NH

有一个

'至少

OHo

—CO

白

构成蛋

不属于

物质

下列

酸：

氨基

一质的

看

H

CHO

CH—

N—

数<a.H

2

2

量2

OH)

(一CO

叛基

缺乏

H

C(X)

I

H

OC-C

b.HO

I

H

CCX)

CH—

2

H)

(-N

氨基

缺乏

、

2

个

2和一

一NH

有一个

，必须

原

一个碳

连在同

OH

—CO

。

子上

蛋白

于构成

质不属

二下列物

看

酸：

氨基

位质的

置

严

0

O{

HN—

2

OOH

—C

(CH)

22

一个

连在同

皎基未

氨基与

子上

'碳原

【重点笔记】

1.蛋白质功能巧记忆：狗（构）催运面（免）条（调）。

2.有关“氨基酸”的两个误区

0

（1）氨基、竣基书写误区：不要将氨基错写为NH2或一NH3；不要将竣基误写为—OH

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W氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨

基酸有21种。

一》过程评价©-

1.（合格考）蛋白质是生命活动的体现者,但在正常生理活动中它不能作为细胞的（）

A.重要结构物质B.重要调节物质

C.主要能源物质D.机体免疫物质

2.（合格考）下列生理活动与蛋白质功能无关的是（）

A.氧气在血液中的运输

B.细胞内的遗传物质

C.催化葡萄糖在细胞内的氧化分解

D.构成细胞和生物体的重要组成物质

3.（合格考）下列物质中，属于构成人体蛋白质氨基酸的是（）

①H?N—CH?—COOH

②H?N—CH?—CH2OH

③H2N—CH—CH2—COOH

I

COOH

@HN—CH—CH

2II2

NH2COOH

0H2N—CH—(CH2)4—NH2

I

COOH

A.①③⑤B.①②③

C.②③④D.③④⑤

4.（等级考）下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是（）

HCH3

II

甲：H>N—C—COOH乙：HN—C—COOH

I2I

HH

CH2—OHCH2—C(X)H

II

丙：HN—C—C(X)HT：HN—C—C(X)H

2I2

HH

A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N

B.上述四种氨基酸的R基依次是一H、一CH3、一CH2OH、—CH2COOH

C.R基中可以有氨基或竣基

D.只要含有氨基和竣基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸

探究点二蛋白质的结构及其多样性

任务1如图是氨基酸形成蛋白质的过程图解（见图文联动），请分析回答下列问题:

（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）若R基中含有氨基或竣基，在脱水缩合反应中，R基中的氨基或竣基是否参与了

反应？生成的肽链中氨基或竣基位于何处？

（3）多肽通常被称为肽链，肽链构成蛋白质的过程中主要变化是什么？

任务2分析氨基酸形成蛋白质过程中的有关计算规律：

（1）若4个氨基酸形成一条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键?

该多肽链的名称是什么？

（2）若m个氨基酸形成一条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键?

该多肽链至少有几个氨基和几个竣基？

（3）若m个氨基酸形成了n条肽链，则（2）题的答案分别是什么？

（4）若m个氨基酸形成1条环状的多肽，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个

肽键？

（5）若氨基酸的平均分子量为120,则20个氨基酸形成1条肽链时，所形成肽链的分

子量是多少？

R

H2N-C-C-OH+H-N-C-COOH

HHH

II

H2O+H2N-C-CO-NH-C-COOH

二肽

•条肽链盘曲折叠形成蛋白质

任务1图示

--oooo-氨基酸之间

脱水缩合形

成肽链

一条肽链的

特定区域进

行有规律的

盘曲、折叠

这条肽链进

一步盘绕形

成一定的空

间结构

四条肽链聚

集在一起形

成复杂的空

间结构

由氨基酸形成血红蛋白

1.过程分析

(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的一H和另一个氨基酸期基中的一0H。

(2)H2O中H和O的来源：H既来自氨基又来自援基，O只来自竣基。

(3)—NH?和一COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的一NH?和一个

游离的一COOH,分别位于肽链的两端，其余的一NH2和一COOH位于R基中。

2.蛋白质的结构层次

,盘曲折叠

(1)C、H、0、N等元素一氨基酸一二肽一多肽----：~＞蛋白质。

(2)多肽和蛋白质的区别

①结构有差异：多肽仅仅是蛋白质的初级结构形式，而蛋白质具有一定的空间结构。蛋

白质是由多肽和其他物质结合而成的，一个蛋白质分子可由一条肽链组成也可由多条肽链通

过一定的化学键(如二硫键、氢键等)连接而成。

②功能有差异：多肽的分子量较小，没有复杂的空间结构，一般无活性；蛋白质的分子

量较大，有复杂的空间结构，有活性(变性后活性下降或消失，活性消失叫做失活)。

3.蛋白质相关计算方法规律

(1)已知形成某蛋白质的氨基酸个数为m,肽链数为n,氨基酸的平均相对分子量为a,

则该蛋白质：

肽维数m-n

脱去的水分子数m-n

平均分子量am—18（m一n）

氨基数>n

莪基数二n

N原子数

()原子数2m+n

(2)环肽的脱水数目和氨基酸数目相等。

(3)二硫键“一S—S—”是由两个“一SH”脱下2个H形成的，计算分子量时需要

考虑。

(4)蛋白质中含有N、0原子数的计算

①N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。

②0原子数=肽键数+2X肽链数+R基上的0原子数=各氨基酸中。原子总数一脱去

的水分子数。

【重点笔记】

解答肽链图试题的一般方法

(1)要先找出肽键，以确定氨基酸的数量。

H0

IIII

——N—C—C—

I

(2)找出R基。如果多肽链较长，要抓住“H”这一主线，排除其他化学

符号的干扰，中间的C原子上所连的必为R基。注意：有时同一肽链中具有相同的R基，

因此回答氨基酸种类时要考虑此种可能。

(3)解答时可以按照以下步骤进行：找到所有的肽键一用长竖线将肽键分开，将多肽

分成多个部分，每一部分是一个氨基酸残基一得出氨基酸数目。有几个氨基酸就是几肽一找

出氨基酸的R基，确定氨基酸的种类。

一》过程评价©-

1.(合格考)下图表示某蛋白质分子结构的一部分，图中①②③④标出了分子中不同位

置的键，当蛋白质发生水解反应时，断裂的键是()

ROR,

IIII

—NH—CH—C—NH—CH—C—..

ttt||一④

①②③0

A.①B.②C.③D.@

2.（等级考）如图是3种氨基酸的结构式，由这3个氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化

合物中，含有的氨基、竣基和肽键的数目依次是（）

HHH

III

NH2—C—C（X）HNH2—C—COOHNH2—C—CH2—（）H

CHCHC（X）H

3I2

ax）H

A.l,2,3B.1,1,3

C.l,2,2D.2,2,2

B链

3.（等级考）如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽（图中箭头表示切点）后，可转

变成由A、B两条肽链构成的有活性的胰岛素（图中数字表示氨基酸序号），下列分析正确

的是（）

A.胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水

B.胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的竣基

C.沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性丧失

D.切去C肽不需要破坏二硫键

4.（等级考）分析多肽E和多肽F（均由一条肽链组成）得到以下结果（单位：个）。

请推算这2种多肽中氨基酸的数目最可能是（）

原子或基团CHON—NH2—COOH

多肽E201348625332

多肽F182294555461

选项ABCD

多肽E1993405851

多肽F1812815349

探究点三蛋白质结构多样性与功能多样性

任务1血红蛋白是由4条多肽链组成的蛋白质。下图展示了血红蛋白的水解和变性过

程，二者有何区别？

任务2哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的

作用。两者结构简式如图所示，其中各氨基酸残基用3个字母缩写表示。

+s—so

i'CysCys—Pro—Leu—Gly—C—NH2

TyrAsn

XHe—Gin催产素

^/S—S、O~

Cys-Pro—Arg—Gly-C-NH2

Tyr^Asn

Phe—Gin加压素

（1）结合图示，分析催产素与加压素功能不同的原因。

（2）依据催产素的结构简式图，某同学认为催产素所含游离氨基数目与参与构成肽链

的氨基酸种类有关。你是否同意他的说法？说出你的理由。

氨基酸

的种类、

数量、

排列顺

序不同

|蛋白质|

空间结

|构不同|

L蛋白质结构多样性与功能多样性的关系

种类

空间结

数示同

构不同

、

盘曲

结构目脱水

白质

丸"蛋

多肽

酸通

的多不氨基

性同

样

顺

决排列

性I

I多样

同

功定序不

，

的能

体

生物

细胞和

：组成

蛋白

多《结构

样性

节

和调

、免疫

运输

化、

白：催

I功能蛋

可发生

质结构

，蛋白

件下

定条

，在特

稳定