2023年人教版高中生物必修1第2章組成細(xì)胞的分子第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者

第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者

課程標(biāo)準(zhǔn)

闡明蛋白質(zhì)由21種氨基酸組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)

胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成。

素養(yǎng)達(dá)成

能通過(guò)遂輯推理.

蛋白質(zhì)變性等觀基

納

法分囂?

的

構(gòu)

能運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功點(diǎn)主動(dòng)關(guān)注蛋白質(zhì)

結(jié)

1蛋

白

型

能觀,說(shuō)明蛋白明的均衡攝入,為

說(shuō)

功

能

結(jié)

質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功旋和家人的靛康飲食

量

的

的多樣性系提供合理方案

生命觀念科學(xué)思維科學(xué)探究社會(huì)責(zé)任

設(shè)疑激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

當(dāng)我們購(gòu)買食品時(shí)，包裝上常附有成分說(shuō)明，你會(huì)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)是許多食品的重要成分,

有時(shí)你還會(huì)看到蛋白質(zhì)中含有某些氨基酸的介紹。氨基酸和蛋白質(zhì)之間有什么關(guān)系呢？

夯基提能?分層突破［互動(dòng),智圖?探時(shí)

探究點(diǎn)一蛋白質(zhì)的功能及其基本組成單位一氨基酸

任務(wù)1閱讀教材P28-29頁(yè)，總結(jié)歸納蛋白質(zhì)的功能，完成下列問(wèn)題:

圖3圖4

(1)羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲等的成分主要是蛋白質(zhì)。這說(shuō)明：許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)

胞和生物體結(jié)構(gòu)的.......，稱為.........。

(2)人的身體就像一座復(fù)雜的化工廠，一切生理代謝、化學(xué)反應(yīng)都是由酶參與完成的，

而酶絕大多數(shù)是具有生物催化作用的蛋白質(zhì)，如胃蛋白酶等消化酶(如圖1)。這說(shuō)明蛋白

質(zhì)具有..........作用。

(3)紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白(如圖2)具有運(yùn)輸氧的功能，說(shuō)明有些蛋白質(zhì)具有.......的

功能。

(4)動(dòng)物體內(nèi)還存在著另一種活性物質(zhì)一激素，如胰島素(如圖3)等大多數(shù)也屬

于蛋白質(zhì)，他們通過(guò)向靶細(xì)胞傳達(dá)信息，起到能夠調(diào)節(jié)機(jī)體生命活動(dòng)的作用。這說(shuō)明有些蛋

白質(zhì)具有........和........功能。

(5)人體內(nèi)的抗體(如圖4)是蛋白質(zhì)?？贵w是活躍在血液中的一支“突擊隊(duì)”，具有

保衛(wèi)機(jī)體免受病菌和病毒的侵害，提高機(jī)體抵抗力的作用。說(shuō)明蛋白質(zhì)具有........功能。

(6)營(yíng)養(yǎng)不良會(huì)出現(xiàn)貧血和免疫力下降等現(xiàn)象，從蛋白質(zhì)的功能分析，其原因是什么？

任務(wù)2觀察下列四種氨基酸的結(jié)構(gòu)，探究以下問(wèn)題:

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)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸共有的部分是

(2)這四種氨基酸分子的R基分別是

(3)“氨基酸”這一名詞與其分子結(jié)構(gòu)有怎樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系？

任務(wù)3下列哪些是構(gòu)成蛋白質(zhì)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

任務(wù)4組成蛋白質(zhì)的氨基酸分子中都只含有一個(gè)氨基和一個(gè)竣基嗎？若有一個(gè)以上

的氨基或竣基，多出來(lái)的氨基或竣基分布在哪里？

肌肉纖維

酶活性中心的示意圖

異亮氨酸

不內(nèi)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

產(chǎn)I\(

SeH

硒代半胱氨酸

1.蛋白質(zhì)的功能

功能舉例

結(jié)構(gòu)許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重

肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白等

蛋白要物質(zhì)

調(diào)節(jié)對(duì)細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)有重要的調(diào)節(jié)

胰島素、生長(zhǎng)激素等

作用作用

催化

催化細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)大多數(shù)酶等

作用

運(yùn)輸

有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸功能血紅蛋白等

作用

免疫能結(jié)合侵入人體或高等動(dòng)物體內(nèi)的抗原物

抗體等

作用質(zhì)

2.氨基酸結(jié)構(gòu)通式的分析

氨基：與相鄰氨基酸的

一COOH脫水縮合形

成肽鍵

R共同

基部分:

：決定

決

是否

定

氨是構(gòu)

基成生

酸

物體

的

種蛋白

類質(zhì)的

氨基

酸

裝基：與相鄰氨基酸的

-NH2脫水縮合形成肽鍵

.“兩看法”判斷組成蛋白質(zhì)的氨基酸

個(gè)

2和一

一NH

有一個(gè)

'至少

OHo

—CO

白

構(gòu)成蛋

不屬于

物質(zhì)

下列

酸：

氨基

一質(zhì)的

看

H

CHO

CH—

N—

數(shù)<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

個(gè)

2和一

一NH

有一個(gè)

，必須

原

一個(gè)碳

連在同

OH

—CO

。

子上

蛋白

于構(gòu)成

質(zhì)不屬

二下列物

看

酸：

氨基

位質(zhì)的

置

嚴(yán)

0

O{

HN—

2

OOH

—C

(CH)

22

一個(gè)

連在同

皎基未

氨基與

子上

'碳原

【重點(diǎn)筆記】

1.蛋白質(zhì)功能巧記憶：狗（構(gòu)）催運(yùn)面（免）條（調(diào)）。

2.有關(guān)“氨基酸”的兩個(gè)誤區(qū)

0

（1）氨基、竣基書寫誤區(qū)：不要將氨基錯(cuò)寫為NH2或一NH3；不要將竣基誤寫為—OH

或COOH,其中的一個(gè)短線代表一個(gè)化學(xué)鍵，不能省略。

（2）氨基酸數(shù)目W氨基酸種類：蛋白質(zhì)分子含有多個(gè)氨基酸，構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨

基酸有21種。

一》過(guò)程評(píng)價(jià)?-

1.（合格考）蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者,但在正常生理活動(dòng)中它不能作為細(xì)胞的（）

A.重要結(jié)構(gòu)物質(zhì)B.重要調(diào)節(jié)物質(zhì)

C.主要能源物質(zhì)D.機(jī)體免疫物質(zhì)

2.（合格考）下列生理活動(dòng)與蛋白質(zhì)功能無(wú)關(guān)的是（）

A.氧氣在血液中的運(yùn)輸

B.細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)

C.催化葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)的氧化分解

D.構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要組成物質(zhì)

3.（合格考）下列物質(zhì)中，屬于構(gòu)成人體蛋白質(zhì)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.（等級(jí)考）下列是四個(gè)構(gòu)成蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）

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.構(gòu)成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N

B.上述四種氨基酸的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構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸

探究點(diǎn)二蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性

任務(wù)1如圖是氨基酸形成蛋白質(zhì)的過(guò)程圖解（見圖文聯(lián)動(dòng)），請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題:

（1）肽鏈形成過(guò)程中，失去的水分子中氫和氧元素的來(lái)源分別是什么？

（2）若R基中含有氨基或竣基，在脫水縮合反應(yīng)中，R基中的氨基或竣基是否參與了

反應(yīng)？生成的肽鏈中氨基或竣基位于何處？

（3）多肽通常被稱為肽鏈，肽鏈構(gòu)成蛋白質(zhì)的過(guò)程中主要變化是什么？

任務(wù)2分析氨基酸形成蛋白質(zhì)過(guò)程中的有關(guān)計(jì)算規(guī)律：

（1）若4個(gè)氨基酸形成一條肽鏈，則該過(guò)程要脫去水分子多少個(gè)？形成多少個(gè)肽鍵?

該多肽鏈的名稱是什么？

（2）若m個(gè)氨基酸形成一條肽鏈，則該過(guò)程要脫去水分子多少個(gè)？形成多少個(gè)肽鍵?

該多肽鏈至少有幾個(gè)氨基和幾個(gè)竣基？

（3）若m個(gè)氨基酸形成了n條肽鏈，則（2）題的答案分別是什么？

（4）若m個(gè)氨基酸形成1條環(huán)狀的多肽，則該過(guò)程要脫去水分子多少個(gè)？形成多少個(gè)

肽鍵？

（5）若氨基酸的平均分子量為120,則20個(gè)氨基酸形成1條肽鏈時(shí)，所形成肽鏈的分

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

?條肽鏈盤曲折疊形成蛋白質(zhì)

任務(wù)1圖示

--oooo-氨基酸之間

脫水縮合形

成肽鏈

一條肽鏈的

特定區(qū)域進(jìn)

行有規(guī)律的

盤曲、折疊

這條肽鏈進(jìn)

一步盤繞形

成一定的空

間結(jié)構(gòu)

四條肽鏈聚

集在一起形

成復(fù)雜的空

間結(jié)構(gòu)

由氨基酸形成血紅蛋白

1.過(guò)程分析

(1)參與脫水縮合的部位：一個(gè)氨基酸氨基中的一H和另一個(gè)氨基酸期基中的一0H。

(2)H2O中H和O的來(lái)源：H既來(lái)自氨基又來(lái)自援基，O只來(lái)自竣基。

(3)—NH?和一COOH的數(shù)量和位置：一條肽鏈中至少含有一個(gè)游離的一NH?和一個(gè)

游離的一COOH,分別位于肽鏈的兩端，其余的一NH2和一COOH位于R基中。

2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次

,盤曲折疊

(1)C、H、0、N等元素一氨基酸一二肽一多肽----：~＞蛋白質(zhì)。

(2)多肽和蛋白質(zhì)的區(qū)別

①結(jié)構(gòu)有差異：多肽僅僅是蛋白質(zhì)的初級(jí)結(jié)構(gòu)形式，而蛋白質(zhì)具有一定的空間結(jié)構(gòu)。蛋

白質(zhì)是由多肽和其他物質(zhì)結(jié)合而成的，一個(gè)蛋白質(zhì)分子可由一條肽鏈組成也可由多條肽鏈通

過(guò)一定的化學(xué)鍵(如二硫鍵、氫鍵等)連接而成。

②功能有差異：多肽的分子量較小，沒有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，一般無(wú)活性；蛋白質(zhì)的分子

量較大，有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，有活性(變性后活性下降或消失，活性消失叫做失活)。

3.蛋白質(zhì)相關(guān)計(jì)算方法規(guī)律

(1)已知形成某蛋白質(zhì)的氨基酸個(gè)數(shù)為m,肽鏈數(shù)為n,氨基酸的平均相對(duì)分子量為a,

則該蛋白質(zhì)：

肽維數(shù)m-n

脫去的水分子數(shù)m-n

平均分子量am—18（m一n）

氨基數(shù)>n

莪基數(shù)二n

N原子數(shù)

()原子數(shù)2m+n

(2)環(huán)肽的脫水?dāng)?shù)目和氨基酸數(shù)目相等。

(3)二硫鍵“一S—S—”是由兩個(gè)“一SH”脫下2個(gè)H形成的，計(jì)算分子量時(shí)需要

考慮。

(4)蛋白質(zhì)中含有N、0原子數(shù)的計(jì)算

①N原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的N原子數(shù)=各氨基酸中N原子總數(shù)。

②0原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2X肽鏈數(shù)+R基上的0原子數(shù)=各氨基酸中。原子總數(shù)一脫去

的水分子數(shù)。

【重點(diǎn)筆記】

解答肽鏈圖試題的一般方法

(1)要先找出肽鍵，以確定氨基酸的數(shù)量。

H0

IIII

——N—C—C—

I

(2)找出R基。如果多肽鏈較長(zhǎng)，要抓住“H”這一主線，排除其他化學(xué)

符號(hào)的干擾，中間的C原子上所連的必為R基。注意：有時(shí)同一肽鏈中具有相同的R基，

因此回答氨基酸種類時(shí)要考慮此種可能。

(3)解答時(shí)可以按照以下步驟進(jìn)行：找到所有的肽鍵一用長(zhǎng)豎線將肽鍵分開，將多肽

分成多個(gè)部分，每一部分是一個(gè)氨基酸殘基一得出氨基酸數(shù)目。有幾個(gè)氨基酸就是幾肽一找

出氨基酸的R基，確定氨基酸的種類。

一》過(guò)程評(píng)價(jià)?-

1.(合格考)下圖表示某蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的一部分，圖中①②③④標(biāo)出了分子中不同位

置的鍵，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)時(shí)，斷裂的鍵是()

ROR,

IIII

—NH—CH—C—NH—CH—C—..

ttt||一④

①②③0

A.①B.②C.③D.@

2.（等級(jí)考）如圖是3種氨基酸的結(jié)構(gòu)式，由這3個(gè)氨基酸按順序脫水縮合所形成的化

合物中，含有的氨基、竣基和肽鍵的數(shù)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鏈

3.（等級(jí)考）如圖所示，一分子的胰島素原切去C肽（圖中箭頭表示切點(diǎn)）后，可轉(zhuǎn)

變成由A、B兩條肽鏈構(gòu)成的有活性的胰島素（圖中數(shù)字表示氨基酸序號(hào)），下列分析正確

的是（）

A.胰島素分子具有50個(gè)肽鍵，合成它的過(guò)程中共脫去50分子水

B.胰島素分子含有一個(gè)游離的氨基和一個(gè)游離的竣基

C.沸水浴時(shí)肽鍵斷裂導(dǎo)致胰島素生物活性喪失

D.切去C肽不需要破壞二硫鍵

4.（等級(jí)考）分析多肽E和多肽F（均由一條肽鏈組成）得到以下結(jié)果（單位：個(gè)）。

請(qǐng)推算這2種多肽中氨基酸的數(shù)目最可能是（）

原子或基團(tuán)CHON—NH2—COOH

多肽E201348625332

多肽F182294555461

選項(xiàng)ABCD

多肽E1993405851

多肽F1812815349

探究點(diǎn)三蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性與功能多樣性

任務(wù)1血紅蛋白是由4條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。下圖展示了血紅蛋白的水解和變性過(guò)

程，二者有何區(qū)別？

任務(wù)2哺乳動(dòng)物的催產(chǎn)素具有催產(chǎn)和排乳的作用，加壓素具有升高血壓和減少排尿的

作用。兩者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示，其中各氨基酸殘基用3個(gè)字母縮寫表示。

+s—so

i'CysCys—Pro—Leu—Gly—C—NH2

TyrAsn

XHe—Gin催產(chǎn)素

^/S—S、O~

Cys-Pro—Arg—Gly-C-NH2

Tyr^Asn

Phe—Gin加壓素

（1）結(jié)合圖示，分析催產(chǎn)素與加壓素功能不同的原因。

（2）依據(jù)催產(chǎn)素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式圖，某同學(xué)認(rèn)為催產(chǎn)素所含游離氨基數(shù)目與參與構(gòu)成肽鏈

的氨基酸種類有關(guān)。你是否同意他的說(shuō)法？說(shuō)出你的理由。

氨基酸

的種類、

數(shù)量、

排列順

序不同

|蛋白質(zhì)|

空間結(jié)

|構(gòu)不同|

L蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性與功能多樣性的關(guān)系

種類

空間結(jié)

數(shù)示同

構(gòu)不同

、

盤曲

結(jié)構(gòu)目脫水

白質(zhì)

丸"蛋

多肽

酸通

的多不氨基

性同

樣

順

決排列

性I

I多樣

同

功定序不

，

的能

體

生物

細(xì)胞和

：組成

蛋白

多《結(jié)構(gòu)

樣性

節(jié)

和調(diào)

、免疫

運(yùn)輸

化、

白：催

I功能蛋

可發(fā)生

質(zhì)結(jié)構(gòu)

，蛋白

件下

定條

，在特

穩(wěn)定