1、第4节蛋白质是生命活动的主要承担者课标要求核心素养1阐明在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。2说明氨基酸的结构特点，氨基酸形成蛋白质过程。3阐明蛋白质是生命活动的主要承担者。1生命观念通过对蛋白质的学习，建立生命的物质性的观点从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性。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。知识导图学霸记忆1氨基酸是组成蛋白质的基本单位。2蛋白质在组成细胞和生物体、催化、运输、调节和免疫等方面具有重要作用。蛋白质是生命活动的主要承担者。3氨基酸通过脱水缩合的方式形成蛋
2、白质或多肽。4蛋白质多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的数目及其形成的空间结构不同。必备知识夯实双基一、蛋白质的功能1一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要_承担者_。2蛋白质功能举例功能举例构成_细胞和生物体_羽毛、肌肉、蛛丝、头发等_催化_作用绝大多数的酶运输作用_血红蛋白_(能运输氧气)_信息传递(调节)_作用胰岛素等蛋白质类激素免疫作用_抗体_(可抵御抗原的侵害)二、氨基酸的特点及其种类1氨基酸的结构(1)结构通式：_CH2NHRCOOH_。(2)结构特点数量上：至少含有一个_氨基(NH2)_和一个_羧基(COOH)_。位置上：都有一个氨基和一个
3、羧基连在_同一个碳原子_上。2种类(1)分类依据：能否在人体内_合成_。(2)种类三、蛋白质的结构层次与脱水缩合1蛋白质的结构层次 _盘曲、折叠_2脱水缩合过程 (1)反应原理：一个氨基酸分子的_羧基_与另一个氨基酸分子_氨基_相连接，同时脱去_一分子水_。(2)过程名称：_脱水缩合_。(3)物质名称：_二肽_。四、蛋白质结构多样性的原因1不同蛋白质含有的氨基酸_种类_、_数目_、_排列顺序_不同。2肽链的盘曲、折叠方式及其形成的_空间结构_不同。活学巧练_(1)每种蛋白质中都含有21种氨基酸。()(2)非必需氨基酸是人体不需要的氨基酸。()(3)不同氨基酸的化学性质和物理性质不同，是由于R基
4、不同。()(4)组成生物体中蛋白质的氨基酸只含有一个氨基和一个羧基。()(5)多肽就是蛋白质。()(6)氨基酸种类和数目相同的蛋白质是同一种蛋白质。()(7)蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质分子的空间结构更复杂。()(8)高温能使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。()思考：1为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？提示：蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能；人体内有数万种不同的蛋白质，能够承担多种多样的功能，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。2某化合物中只要有氨基和羧基就一定是构成蛋白质的氨基酸吗？
5、为什么？提示：不一定，构成蛋白质的氨基酸不仅有氨基和羧基，而且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。3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？如何解释“至少”？提示：大多数氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，而且都连接在同一个碳原子上，部分氨基酸分子中含有两个氨基、一个羧基或者两个羧基、一个氨基，多出来的氨基或羧基属于R基。“至少”是指组成蛋白质的氨基酸分子中至少含有一个氨基和一个羧基且连接在同一个碳原子上。4蛋白质至少含有哪些元素？如果还有其他元素，则分布在什么部位？提示：C、H、O、NR基5蛋白质变性是怎样的过程？提示：高温、强酸、强碱、重金属盐、某些化学物质等可以使蛋
6、白质的空间结构发生改变而凝聚，进而从溶液中析出，这种作用叫作变性。变性过程可使蛋白质的空间结构发生改变，无法复原，但肽键没有被破坏，还能与双缩脲试剂产生紫色反应。课内探究名师点睛知识点蛋白质的功能蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等功能。其功能多样性表现如下：(1)结构蛋白：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，如羽毛、肌肉蛛丝、毛发等。(2)催化作用：有些蛋白质能催化细胞内的化学反应，如绝大多数酶。(3)运输功能：有些蛋白质具有运输的功能，如红细胞中的血红蛋白等。(4)调节功能：有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素、生长激
7、素等是调节生物体生命活动的蛋白质类激素。(5)免疫功能：参与机体的防御，如动物和人体的抗体能清除入侵的抗原物质。知识贴士蛋白质功能的简化记忆法狗催运面条：蛋白质有参与组成细胞结构的功能、催化功能、运输功能、免疫功能、调节功能。典例剖析_典例1下列有关蛋白质和其功能不相符的是(C)A肌肉主要成分生物体的结构蛋白B酶催化细胞内的化学反应C抗体调节机体的生命活动D血红蛋白运输氧气解析：调节机体的生命活动的是部分蛋白质类激素，抗体具有免疫功能，负责抵御病菌和病毒等的侵害，故C项蛋白质与其功能不符。变式训练_1(2020北京高一期末)有关人体内蛋白质的功能，下列叙述错误的是(D)A有些蛋白质具有运输作用
8、B有些蛋白质具有催化作用C许多蛋白质是构成细胞结构的重要物质D有些蛋白质是细胞代谢的主要能源物质解析：细胞代谢的主要能源物质是糖类，D错误。知识点蛋白质的基本组成单位氨基酸1氨基酸的结构(1)氨基酸是组成蛋白质的基本单位，在人体内组成蛋白质的氨基酸有21种，主要由C、H、O、N四种元素组成，有的还含有S等。(2)结构通式：拓展在自然界中，分子中同时含有氨基和羧基的化合物都称为氨基酸。氨基和羧基连接在同一个碳原子上的氨基酸是构成蛋白质的氨基酸，称为氨基酸；除氨基酸以外的氨基酸均不能构成蛋白质。2氨基酸的种类在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，分为必需氨基酸和非必需氨基酸。(1)必需氨基酸：人体
9、细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共有8种，它们是缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸，婴儿还有组氨酸。(2)非必需氨基酸：人体细胞能够合成的氨基酸，共有13种。知识贴士必需氨基酸的记忆口诀甲携来一本亮色书(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)。典例剖析_典例2(2021郑州一中高一月考)下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是(D)ABC D解析：每个氨基酸分子至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，题中只有D项能正确表示构成蛋白质的氨基酸分
10、子。A项只有氨基，没有羧基；B项只有羧基，没有氨基；C项的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上。变式训练_2(不定项)(2021广州质检)下列关于生物体内氨基酸的叙述不正确的是(ACD)A氨基酸是蛋白质分子的单体，由氨基和羧基组成B组成蛋白质的氨基酸共有的结构是C每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素D组成人体的氨基酸都能在人体内合成解析：组成蛋白质的氨基酸的结构通式为，不同氨基酸的R基不同，因此其共有的结构为；甲硫氨酸中含有C、H、O、N、S五种元素；必需氨基酸不能在人体内合成，必须从食物中获得。知识点蛋白质的结构及其多样性1氨基酸脱水缩合形成肽链一个氨基酸分子的羧基(COOH)和另一个氨
11、基酸分子的氨基(NH2)相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物叫作二肽。知识拓展：(1)氨基酸脱水缩合过程中脱下的水，其中的氧来自COOH；其中的氢一个来自COOH，另一个来自NH2。(2)参与脱水缩合的氨基和羧基是与各自所在氨基酸的中心碳原子相连的，而不是R基上的氨基和羧基。(3)一条肽链上至少含有一个游离的NH2和一个游离的COOH，并分别位于肽链的两端。2多肽及蛋白质的形成(1)多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。(2)肽链：多肽通常呈链状结构，叫作肽链。(3)蛋白质的形成：一条
12、或多条肽链经盘曲、折叠，形成具有一定空间结构、能行使一定功能的蛋白质。3蛋白质的空间结构(1)蛋白质的结构层次C、H、O、N等元素氨基酸肽链蛋白质(2)蛋白质分子结构多样性的原因氨基酸的种类不同，构成的肽链不同(如下图)(、分别代表不同种类的氨基酸)氨基酸的数目不同，构成的肽链不同(如下图)氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同(如下图)(、分别代表不同种类的氨基酸)肽链的数目不同，盘曲、折叠的方式和空间结构不同，构成的蛋白质不同(见下图)特别提醒：两个蛋白质分子的结构不同，则这两个蛋白质不是同种蛋白质。不是同时具备以上四点才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中一点，这两个蛋白质分子的
13、结构就不同。典例剖析_典例3蛋白质是生命活动的主要承担者，在组成细胞的有机物中含量最多。下图为有关蛋白质的简要概念图，下列对图示分析正确的是 (C)Aa肯定含有PB多肽中b的数目等于c的数目C过程有水生成Dd表示氨基酸的多样性解析：组成蛋白质的元素肯定有C、H、O、N，只有部分蛋白质含有S和P；b表示氨基酸，c表示肽键，氨基酸的数目减去肽链的数目等于肽键的数目，因此b的数目不等于c的数目；d表示蛋白质功能的多样性；过程表示脱水缩合，有水生成。变式训练_3(2020重庆一中高一上期中)有关蛋白质结构与功能的叙述，正确的是(B)A盐析后的蛋白质肽键断裂，不可恢复B5个不同的氨基酸可以组成不同的肽链
14、C变性的蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应D氨基酸序列相同的肽链折叠成的空间结构一定相同解析：盐析不会破坏蛋白质的肽键，A错误；肽链的种类与氨基酸的种类、数目和排列顺序有关，因此5个不同的氨基酸可以组成不同的肽链，B正确；变性的蛋白质空间结构被破坏，但是肽键没有被破坏，仍然能与双缩脲试剂发生反应，C错误；氨基酸序列相同的肽链折叠成的空间结构不一定相同，D错误。规律总结：蛋白质的盐析和变性的区别(1)盐析：鸡蛋清中加入食盐溶液看到白色絮状物，加水后白色絮状物消失。盐析属于物理变化。(2)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。变性属于化学变化。指点迷津
15、拨云见日一、蛋白质的形成过程及结构层次1多肽的形成：2涉及多肽结构图的解题方法根据肽键数，确定图中共有多少个氨基酸及每个氨基酸的R基，尤其注意R基上有无氨基、羧基及S，最后审清题目，按要求解答。典例4(2018江苏高考)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。两者结构简式如下图，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是(D)A两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物B氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基C肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关D两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同解析：两种激素的环状结构由6个氨基
16、酸构成，不能称为八肽环，A项错误；氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的两个氢分别来自氨基和羧基，B项错误；肽链中游离的氨基数与参与构成肽链的氨基酸的种类有密切关系，若某氨基酸中有两个氨基，则将影响形成的肽链中的游离的氨基数，C项错误；两种激素的功能不同，与参与其形成的氨基酸种类有关，D项正确。二、蛋白质合成(水解)过程中的相关计算1链状多肽基团数和相对分子质量的计算：(1)肽键数脱去水分子数氨基酸数肽链数。(2)氨基数肽链数R基中含有的氨基数各氨基酸中氨基总数肽键数。(3)羧基数肽链数R基中含有的羧基数各氨基酸中羧基总数肽键数。(4)蛋白质相对分子质量氨基酸数各氨基酸平均相对分子质量脱去水分子数
17、18。2链状多肽中各原子数的计算：(1)碳原子数氨基酸数2R基上的碳原子数。(2)氢原子数各氨基酸中氢原子的总数脱去水分子数2二硫键数2。(3)氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去水分子数肽键数2肽链数R基上的氧原子数。(4)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。3一条或多条肽链的蛋白质的相关计算：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1n1n1至少1个至少1个na18(n1)mnmnm至少m个至少n个na18(nm)4脱水缩合计算提醒：(1)环状多肽：氨基酸数肽键数脱去水分
18、子数。(2)若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑每形成1个二硫键要脱去2个H。(3)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。典例5二硫键“SS”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)A该蛋白质至少有2个游离的羧基B形成该蛋白质的过程中脱去了277个水分子C该蛋白质至少有280个氨基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解析：从图中可知，该蛋白质含两条肽链和一个环状肽，每条肽链的两端一个是氨基，一个是羧基，所以该蛋白质至少有2个游离的羧基，2个游离
19、的氨基，A正确，C错误；该蛋白质是由280个氨基酸组成的，含两条肽链和一个环状肽，所以形成该蛋白质的过程中脱去了278个水分子，B错误；该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序和蛋白质的空间结构四个方面决定，D错误。解疑答惑问题探讨P281提示：这种缝合线植入人体组织后，能被人体降解，进而被人体组织吸收。2提示：胶原蛋白被水解为氨基酸可被人体吸收。蛋白质的基本组成单位是氨基酸。思考讨论P291提示：每个氨基酸都有氨基和羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。2提示：“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分氨基和羧基。思考讨论P311提示：氨基酸、二肽、三肽多肽、一条肽链盘曲、
20、折叠形成蛋白质或几条肽链盘曲、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：2110条。练习与应用P32一、概念检测1(1)(2)氨基酸仅通过脱水缩合形成的是肽链。形成蛋白质的过程还包括肽链的盘曲折叠等形成复杂的空间结构。(3)蛋白质可以分布在细胞内和细胞外(4)2A烧牛肉含有的蛋白质最多，烤甘薯、馒头和米饭中含有的糖类最多。3AB中无羧基，C中的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上
21、，D中无氨基。4B二、拓展应用1提示：可以从两个方面回答，赞同的观点是消化后又能合成自身的相应成分；不赞成的观点是食物消化后不能以原来的形式进入人体。2(1)544(2)略(3)不会。蛋白质的结构决定功能，当其氨基酸顺序发生了变化，其结构就不同了，会导致其功能的不同。3略训练巩固课堂达标1同为组成蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于(C)A两者的结构完全不同B酪氨酸的氨基多C两者的R基不同D精氨酸的羧基多解析：组成蛋白质的氨基酸的结构中至少含有一个氨基和一个羧基，且这个氨基和羧基连接在同一个碳原子上，故酪氨酸和精氨酸的结构并非完全不同，A错误；根据题中信息不
22、能判断精氨酸和酪氨酸中的氨基和羧基数量，B、D错误；酪氨酸与精氨酸的区别在于酪氨酸和精氨酸的R基不同，酪氨酸几乎不溶于水，精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于R基的不同，C正确。2两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，同时生成一分子水，该水分子中的氧来自(B)A氨基B羧基C氨基和羧基 D连在碳原子上的H解析：两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，一个氨基酸分子的羧基(COOH)提供氧原子和氢原子，另一个氨基酸分子的氨基(NH2)提供氢原子，生成一分子水，因此水分子中的氧只能来自羧基。3如图甲是血红蛋白的空间结构模式图，其含有两条肽链，两条肽链(肽链和肽链不同)。图乙表示肽链一端的氨基酸排列顺序，请回答下列
23、问题：(1)图乙中的名称是_氨基_。(2)图乙所示的一段肽链由_3_种氨基酸脱水缩合而成。(3)据两图可知一条肽链至少含有_3_个羧基，若两条肽链完全相同，则一个血红蛋白分子至少含有_8_个羧基。(4)从两图可以得出，蛋白质多样性的原因是_氨基酸的数目、种类、排列顺序、多肽链的条数和空间结构等不同_。解析：(1)图乙中的是氨基，都是R基。(2)图乙所示的一段肽链中有3种R基，故此段肽链由3种氨基酸脱水缩合而成。(3)含有羧基，主链上含有一个羧基，所以一条肽链至少含有3个羧基，两条肽链至少含有6个羧基，两条肽链至少含有2个羧基，故此蛋白质分子至少含有8个羧基。(4)蛋白质具有多样性的原因是氨基酸的数目、种类、排列顺序、多肽链的条数和空间结构等不同。