1、生 物必修 人教版新课标导学新课标导学第二章组成细胞的分子第2节 生命活动的主要承担者蛋白质学 习 目 标课 程 标 准1.了解蛋白质的组成元素和基本单位。2理解并掌握氨基酸的结构特点及蛋白质合成过程。(重、难点)3举例说明蛋白质的功能。4进行与蛋白质有关的计算。(难点)概述蛋白质的结构和功能。1自主学习2新知解读3指点迷津4核心素养7训练巩固8课 时 作 业5问题释疑6知识构建自 主 学 习2氨基酸的结构：20人体细胞合成(1)写出图中结构名称：a_；b、d：_；c：_。(2)比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：_。(3)氨基酸的结构特点：数量关系：至少都含有_和_。位置关系：都有
2、_连接在_上。各种氨基酸之间的区别在于_的不同。氨基R基羧基一个氨基(NH2)一个羧基(COOH)一个氨基和一个羧基同一个碳原子R基二、蛋白质的结构及其多样性1氨基酸的脱水缩合：(1)此生理过程的名称是_。(2)写出字母代表的结构或名称：a._，b._。(3)判断产物H2O中原子的来源：脱水缩合肽键二肽羧基氨基羧基3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。脱水缩合多肽种类数目排列顺序空间结构三、蛋白质的功能 功能 实例结构a血红蛋白催化b胰岛素等蛋白质类激素运输c抗体信息传递、调节d绝大多数酶免疫e肌肉蛋白运动f羽毛、肌肉
3、、头发等新 知 解 读1结构通式知识点1 氨基酸及其种类2结构特点(1)判断是否是氨基酸的标准：构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。(2)R基的相关问题：决定氨基酸种类和性质的是R基。构成氨基酸通式中的元素有C、H、O、N四种，若有其他元素如S，则位于R基上。R基上可能含有氨基和羧基，但不参与脱水缩合反应。并不是含有氨基和羧基的有机物就属于构成蛋白质的氨基酸，如H2NCH2CH2COOH。R基在形成蛋白质时并不是都不参与反应，如R基中的SH会参与形成蛋白质不同多肽链之间的SS。知识贴士典题 1B变式训练1谷氨酸的R基为C3H5O2,1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数
4、依次是()A5、9、4、1B4、8、5、1C5、8、4、1D4、9、4、1A1蛋白质的分子结构及氨基酸脱水缩合过程分析过程图示分析知识点2 蛋白质的结构及其多样性1条肽链至少含有1个游离的NH2和1个游离的COOH，分别位于肽链的两端。环状肽中可能不含游离的NH2和游离的COOH。肽键有以下几种写法：CONH或NHCO或CONH(需注意的是，不管哪一种写法，两端均需要留有短线)。氨基酸脱水缩合时，每形成一个肽键，就脱去一分子水。形成肽键时，相应的COOH失去OH，相应的NH2失去H，形成一分子H2O。R基上的氨基和羧基一般不参与脱水缩合。知识贴士2相关概念(1)脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基(
5、COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(NH2)相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式就叫脱水缩合。(2)肽键：连接两个氨基酸分子的化学结构叫肽键，结构简式为CONH或NHCO。(3)肽：由两个氨基酸分子经脱水缩合而成的、含有一个肽键的化合物叫二肽；由三个氨基酸分子经脱水缩合而成的、含有两个肽键的化合物叫三肽；由多个氨基酸分子经脱水缩合而成的、含有多个肽键的化合物叫多肽。(4)肽链：多肽通常呈链状结构，称为肽链。3蛋白质多样性原因的分析其中蛋白质的空间结构是最为重要的结构，没有特定的空间结构，蛋白质就会失去其功能。蛋白质结构多样性的原因蛋白质分子可由一条或几条肽链组成，不同的蛋白质分子所含的肤链条
6、数不同，因此肽链的数目也是蛋白质具有多样性的原因。各肽链之间可通过一定的化学键(不是肽键)相连，如二硫键(SS)。高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽键盘曲折叠形成的空间结构。知识贴士形成蛋白质分子的结构层次，从小到大依次是()氨基酸C、H、O、N等元素氨基酸脱水缩合 一条或几条多肽链连接在一起 多肽 蛋白质ABCD解 析 分 析 蛋 白 质 分 子 的 结 构，其 结 构 层 次 从 小 到 大 依 次 是，。典题 2D变式训练2 蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质()A相对分子质量更大 B含有的氨基酸数目更多C空间结构更复杂D氨基酸的排列顺序变化更多解析蛋白质和多肽
7、都是由氨基酸组成的，蛋白质是由多肽链折叠形成的，与多肽相比具有更为复杂的空间结构。C蛋白质分子结构复杂、种类繁多，这是蛋白质分子具有多种重要功能的基础。下面略举几例，说明其功能的多样性。1结构作用许多蛋白质是构成细胞和生物体的成分。如构成人和动物肌肉的肌动蛋白和肌球蛋白，构成生物膜的蛋白质。2催化作用生物体各种新陈代谢活动几乎都是由酶催化进行的，而酶几乎都是蛋白质。知识点3 蛋白质的功能3调节作用蛋白质类的激素，如胰岛素和生长激素等，能够调节人体的新陈代谢和生长发育。调节生理活动的许多激素是蛋白质。从化学本质上看，人体和动物的激素可以分为四类：氨基酸衍生物激素(如甲状腺激素、肾上腺素、血清血管
8、收缩素)；肽和蛋白质类激素(如脑垂体激素、胰岛素、甲状旁腺素、生长激素和促肾上腺皮质激素)；类固醇激素(如肾上腺皮质激素、性激素)；脂肪酸衍生物激素(如前列腺素)。肽和蛋白质类激素，包括许多种激素。下面重点介绍胰岛素、生长激素和促肾上腺皮质激素。(1)胰岛素胰岛素是胰腺内的胰岛B细胞所产生的一种激素。胰岛素是一种相对分子质量较小的蛋白质，在有锌和其他金属离子存在时，胰岛素分子可以围绕这些离子形成聚合体。在调节糖类、脂肪和蛋白质的代谢中具有十分重要的作用。(2)生长激素生长激素是由垂体的腺垂体部分的嗜酸细胞分泌的激素之一。它是一种多肽，能促进骨骼、肌肉、结缔组织和内脏的生长，使生物体长得高大，可
9、以使氨基酸进入细胞的速度加快，促进DNA和RNA的合成，又能促进蛋白质的合成。(3)促肾上腺皮质激素它也是腺垂体分泌的激素之一，也是一种多肽，能促进肾上腺皮质细胞的增殖，刺激肾上腺皮质激素的合成和分泌。4运输作用红细胞中的血红蛋白是运输O2的工具。此外生物膜上的蛋白质对某些物质透过细胞膜或细胞内的膜结构有重要作用，如生物膜上的载体。5免疫作用对侵入动物和人体内的细菌和病毒有抵抗作用，从而消除其危害，起到免疫作用的是一种叫做抗体的蛋白质。此外，蛋白质分子在血液凝固、高等动物的记忆、识别等方面也都起着重要的作用。因此，有人把蛋白质称为功能大分子。蛋白质是生物体一切生命活动的体现者，蛋白质结构的多样
10、性决定了蛋白质功能的多样性。知识贴士生长激素和胰岛素都是人体内对生命活动起着重要调节作用的激素，但是功能不同，与此无关的是()A氨基酸的数目、种类和排列顺序B构成蛋白质的多肽链的数目C构成蛋白质的多肽链的空间结构D氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基解析蛋白质功能不同的原因在于结构不同，结构多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序及多肽链的数目和空间结构不同。典题 3D变式训练3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()AA代表的元素是C、H、O、N、PB用两个不同的B可以合成两种二肽C每种蛋白质一定由20种B组成D每个B只含有一个氨基和一个羧基B解析由图可知，A
11、是组成氨基酸的元素，包括C、H、O、N等，不含P，A项错误；B表示构成蛋白质的基本单位氨基酸，两个不同的氨基酸的排列顺序不同可以合成两种二肽，B项正确；每种蛋白质不一定都由20种氨基酸组成，C项错误；每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，R基中也可能含有氨基或羧基，D项错误。指 点 迷 津1利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律注：设氨基酸的平均相对分子质量为a。肽链数目氨基酸数目肽键数目脱去水分子数多肽的相对分子质量氨基数目羧基数目1条mm1m1ma18(m1)至少1个至少1个n条mmnmnma18(mn)至少n个至少n个有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(SS)时(二硫键
12、由SH和SH脱去2个H后构成)，要再减去2(即两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。若为环状多肽(肽链两端的氨基和羧基脱水后会形成环状多肽)，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。知识贴士下图为某蛋白质的结构示意图，其中“SS”为由两个“SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两条相邻肽链。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()Am,18mB(m4)，18(m4)C(m3)，18(m3)4D(m2)，18(m2)4典题 4D解析由图可知，该蛋白质分子有两条肽链和一个环状多肽，故形成该蛋白质分子时失去水分子数为氨基酸数链状
13、多肽数，即(m2)，由于有2个二硫键，而形成一个二硫键失去2个“H”，所以形成该蛋白质分子时减少的相对分子质量为18(m2)4。2利用原子守恒法完成蛋白质的计算在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。氨基酸在脱水缩合形成多肽(无特殊说明时，通常指链状多肽)时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。(1)C原子数氨基酸分子数2R基上的C原子数。(2)H原子数各氨基酸中H原子的总数脱去的水分子数2。(3)O原子数各氨基酸中O原子的总数脱去的水分子数。(4)N原子数肽键数肽链数R基上的N原子数各氨基酸中N原子的总数。(5)由于R基上的碳原子
14、数不好确定，且氢原子数较多，所以以氮原子数或氧原子数为突破口，计算氨基酸的分子数。经分析某个多肽中有O原子p个，N原子q个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。经分析推算可知，1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为()ApqBqpCpq1 Dqp1典题 5D解析根据观察可知，四种氨基酸的R基中都不含O原子，只有赖氨酸的R基中含有1个N原子。多肽中O原子数各氨基酸中的O原子总数脱去水分子数，由于R基中都不含O原子，所以O原子数氨基酸数1，N原子数各氨基酸中N原子数氨基酸数R基中N原子数，故根据O原子数计算出多肽中的氨基酸数为p1，多肽中含有的赖氨酸数N原子数氨基酸数q(p1)qp1。核 心 素 养探
15、究点 确定实验中的实验变量蛋白质的检测方法健康人的尿液中含有极微量的蛋白质，若尿液中蛋白质总量过高，则称为蛋白尿。除了肾脏疾病和涉及肾脏的其他疾病会引起蛋白尿外，健康人在剧烈运动后也会出现暂时性蛋白尿。临床上常用双缩脲试剂定性检测尿液中的蛋白质。请完成下面的实验，探究你在某次剧烈运动后是否出现了蛋白尿。(1)材料用具：试管、量筒、剧烈运动前后的尿液、双缩脲试剂A液(质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液)、双缩脲试剂B液(质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液)。案 例(2)实验原理：_。(3)实验步骤：取两支试管，分别编号为A、B。A中加入自己运动前的尿液2 mL，B中加入自己剧烈运
16、动后的尿液2 mL。先向A、B两支试管中分别加入_，再向两支试管中分别加入_。对比观察两支试管中溶液的颜色变化。蛋白质与双缩脲试剂发生反应呈紫色1 mL双缩脲试剂A液并摇匀；4滴双缩脲试剂B液并摇匀(4)预期结果及相应结论：预期结果相应结论A、B两支试管中溶液均为浅蓝色_剧烈运动后，尿液中出现了蛋白质剧烈运动后，尿液中无蛋白质出现A试管中溶液为浅蓝色B试管中溶液为紫色方法警示1.得分要点：(3)必须体现“1 mL、A液”“4滴、B液”2错因案例：(3)答为“双缩脲试剂A液”、“双缩脲试剂B液”。(错因：未体现对这两种试剂剂量的要求)技法提炼(1)双缩脲试剂检测蛋白质的原理：蛋白质与双缩脲试剂可
17、发生颜色反应。双缩脲试剂由两种溶液组成，一种是NaOH溶液，另一种是CuSO4溶液。实验时需先向待测液中加入NaOH溶液，使待测液呈碱性，然后再加入CuSO4溶液。若待测液中含有蛋白质则呈现紫色，若不含蛋白质，则呈现双缩脲试剂本身的颜色浅蓝色。(2)如何确定本实验的变量：题干中给出的信息是“健康人在剧烈运动后也会出现暂时性的蛋白尿”，而且本实验的目的是探究“在某次剧烈运动后是否出现了蛋白尿”，因此可判断该实验的单一变量是正常人剧烈运动前后的尿液成分。为了使实验结果更具有说服力，需要把运动前的尿液设置为对照组。(3)如何推断结果和结论：因为测定的是正常人运动前后尿液的成分，所以可以把正常人运动前
18、尿液含有的极微量的蛋白质忽略不计，即正常人运动前的尿液和双缩脲试剂混合不出现紫色反应，只呈现双缩脲试剂本身的浅蓝色。正常人运动后的尿液成分可能有两种情况：不含蛋白质和含有蛋白质，根据检测时呈现的颜色可作出判断。问 题 释 疑(一)问题探讨1提示：富含蛋白质的食品有大豆制品，如豆浆、豆腐、腐竹；奶类制品，如奶粉、酸奶、袋装奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋等。2提示：有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分，如结构蛋白；有些蛋白质能够调节生命活动，如胰岛素；有些蛋白质有催化作用，如绝大多数酶都是蛋白质；有些蛋白质具有运输载体的功能，如红细胞中的血红蛋白；有些蛋白质有免疫能力，如人体内的抗体。
19、3提示：因为氨基酸是构成蛋白质的基本单位，在人体内约有20种氨基酸，其中有8种是人体需要而不能自己合成的，必须从外界环境中获得，如赖氨酸、苯丙氨酸等，它们被称为必需氨基酸。所以有些食品中要添加赖氨酸或苯丙氨酸等人体必需的氨基酸。(二)思考与讨论11每个氨基酸都有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。2“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分氨基和羧基。(三)思考与讨论21提示：氨基酸二肽三肽多肽，一条多肽链盘曲折叠形成蛋白质，或几条多肽链折叠形成蛋白质。2提示：食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入细胞后，要形成二肽、三肽到多肽，由多肽构成人体的蛋白质。人体的蛋白质与食物中的蛋白质不一样，具有完成人体生命活动的结构和功能。3提示：10个氨基酸能够组成2010条互不相同的长链。氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质空间结构的不同是蛋白质多种多样的原因。(四)旁栏思考题n个氨基酸形成一条肽链时，脱掉n1个水分子，形成n1个肽键。如果，n个氨基酸形成m条肽链时，脱掉nm个水分子，形成nm个肽键。知 识 构 建蛋白质训 练 巩 固课 时 作 业
