内蒙古杭锦后旗奋斗中学2015-2016学年高中生物 课时4 生命活动的主要承担者-蛋白质导学案 新人教版必修1

必修1课时4 生命活动的主要承担者蛋白质班级:_姓名:_设计人_日期_课前预习 预习案【学习目标】1说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。2概述蛋白质的结构和功能。3认同蛋白质是生命活动的主要承担者。4关注蛋白质研究的新进展【自主梳理】1氨基酸的结构特点：观察图中两种氨基酸的结构，回答问题。(1)数量关系：至少都含有一个_和一个_。(2)位置关系：都有_连接在_上。2氨基酸的结构通式：_。3不同氨基酸的区别：_。4氨基酸的种类：种类来源种数必需氨基酸非必需氨基酸5蛋白质的结构层次：氨基酸：6蛋白质种类多样性的原因7蛋白质的功能(连线)：结构蛋白 a.血红蛋白催化作用 b.胰岛素等蛋白质类激素运输作用 c.抗体信息传递作用 d.绝大多数酶免疫功能 e.羽毛、肌肉、头发等通过上述，可以看出一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的_。8【提醒】蛋白质的功能多种多样，功能的实现要以蛋白质分子结构的完整性为基础，即结构与功能是相适应的。【预习小测】1判断正误：不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。2判断正误：有些氨基酸不能在人体细胞内合成。3判断正误：氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键。4判断正误：蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生变化。5判断正误：蛋白质的结构多样性仅与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序有关。6思考问题：组成氨基酸的元素有哪些？7思考问题：氨基酸共有的结构是什么？如何判断某种化合物是否属于组成蛋白质的氨基酸？知识拓展 探究案【探究一组成蛋白质的氨基酸】组成蛋白质的氨基酸：分析图中的几种化合物，回答有关问题。(1)这些化合物是否均为组成蛋白质的氨基酸？为什么？(2)不同氨基酸分子的区别在哪儿？(3)天冬氨酸分子的R基为C2H4ON，请确定一个天冬氨酸分子中含有的C、H、O、N的原子数，并说明理由。【典例精析】1下图是四种构成蛋白质的氨基酸的结构式，下列叙述错误的是A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB.上述四种氨基酸的R基依次是H 、CH3、OH 、CH2COOHC.R基中可以有氨基或羧基D.只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸2下列分子结构中，与构成蛋白质的氨基酸结构通式不相符的是【变式训练】同为组成生物体蛋白质的氨基酸，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A.两者R基组成的不同B.两者的结构完全不同C.酪氨酸的氨基多D.精氨酸的羧基多【探究二蛋白质的结构及其多样性】2多肽链中氨基和羧基的个数：根据下图回答下列问题。(1)图中a的名称是什么？ a是如何形成的？(2)该图二肽和三肽中至少含有几个氨基和几个羧基？ 分布于肽链的什么位置？(3)一条肽链中至少含有一个氨基和一个羧基，那么两条肽链中至少含有几个氨基和几个羧基？n条肽链呢？3有关脱水缩合的计算(1)总结氨基酸形成肽链时，所形成的肽键数和脱去的水分子数。氨基酸数肽链数肽键数脱去水分子数2131n1na(2)若氨基酸的平均相对分子质量为a，则由10个氨基酸形成的3条肽链的相对分子质量是多少？4蛋白质的多样性：分析下列蛋白质多样性的原因。(图示中：、代表氨基酸；代表肽键)图示1 ：A链 B链原因：_。图示2：A链B链原因：_。图示3：A链B链原因：_。图示4：A链B链原因：_。【典例精析】3下图是某蛋白质肽链结构的示意图(图甲，其中数字为氨基酸序号)及部分肽链放大图(图乙)，请据图判断下列叙述不正确的是A.该蛋白质中含有2条肽链，49个肽键B.图乙中含有的R基是C.从图乙可推知该蛋白质至少含有4个游离的羧基D.该蛋白质的相对分子质量比参与缩合的氨基酸的相对分子质量总和减少8884下图为蛋白质结构与功能的概念图， 对图示分析正确的是A.a中一定不含SB.过程中一定有水生成C.多肽中b的数目等于c的数目D.d表示蛋白质空间结构的多样性5由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n条肽链，其中z条为环状，这个蛋白质分子完全水解共需要的水分子个数为A.m-n+zB.m-n-zC.m-z+nD.m+z+n6下列叙述能对蛋白质的功能进行高度概括的是A.构成细胞和生物体的重要结构物质B.生命活动的主要承担者C.调节新陈代谢的重要物质D.收缩、运输、免疫等生理活动的物质基础【随堂自测】1下列选项中，不是构成蛋白质的氨基酸的是A.B.C.D.2用18O标记的氨基酸脱水缩合生成蛋白质，同时有H218O产生，那么水中的18O来自氨基酸的A.COOHB.NH2C.RD.COOH和一NH23n个氨基酸组成的2条肽链共有几个肽键A.nB.n-1C.n-2D.n-34下图中多肽片段充分水解后，产生的氨基酸有A.2种B.3种C.4种D.5种5生物体内的蛋白质千差万别，即使像催产素、牛加压素、血管舒张素等由相同数量的氨基酸构成的蛋白质，生理功能差异也很大。其原因不可能是A.组成肽键的化学元素不同B.组成蛋白质的氨基酸种类和数目不同C.组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同D.肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同6下列物质中，有的属于构成蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中能组成蛋白质的氨基酸(每种氨基酸只有1个)均脱水缩合形成1条多肽链，请回答下列问题。H2NCH2 COOH H2NCH2CH2OH H2 NCH2 CH2 COOH(1)该多肽链由_个氨基酸缩合而成，内含_个肽键，叫作_肽。(2)该多肽链中R基共有_种，的R基是_。(3)该多肽链中共有_个氨基和_个羧基。(4)该多肽链的相对分子质量与参与缩合的氨基酸的相对分子质量总和相比，减少了_。(5)由该多肽链盘曲、折叠形成的蛋白质可能具有的功能是_(至少三种)。7如图为氨基酸分子的结构通式，与此相关的叙述正确的是A.只含有一个氨基B.只含有一个羧基C.R基一定不含HD.至少含有一个氨基和一个羧基，并且一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上8蛋白质分子是由C、H、O、N组成的，一条多肽分子中的N肯定存在于羧基 氨基 R基 肽键A.B.C.D.9下图是甲、乙两种氨基酸的结构式，它们在形成二肽化合物时，最可能发生缩合的基团是A.B.C.或D.10某一蛋白质由4条肽链组成，共含有109个肽键，则此蛋白质分子中至少含有的NH2数、COOH数及氨基酸数分别为A.105个，105个，105个B.110个，110个，110个C.4个，4个，113个D.1个，1个，113个11某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶将其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值和肽键总数依次是A.9，42B.2，42C.2，51D.9，5112下列关于蛋白质功能的举例，合理的是A.催化作用抗体B.运输作用唾液淀粉酶C.调节作用胰岛素D.免疫作用血红蛋白13下图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是A.该蛋白质分子中含有198个肽键B.参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基C.由200个氨基酸缩合成该蛋白质时，相对分子质量减少了3 582D.该蛋白质中至少含有3个NH214从某种真核细胞中提取出大量核糖体，放入含下列几种有机物(其中的氮原子已被15N标记)的培养液中，假设培养液中含有核糖体(具有合成蛋白质的功能)完成其功能所需的一切物质和条件。请回答下列问题。NH2 CH2 COOHNH2 CH2 CH2OHNH2CH(COOH)CH2COOHNH2 CH(NH2)CH2COOHNH2 CH (COOH) CH2 SH(1)实验中，核糖体所要完成的功能就是把上述物质中的_(填序号)，通过_方式合成多肽(蛋白质)。(2)若每种氨基酸只有1个，则上述有机物合成的最长多肽链中至少含有_个氨基和_个羧基。(3)实验中，检测到某一多肽链含20个15N，则该多肽链中含有_个肽键。(4)经实验结果分析知，培养液中生成了多种产物，这说明了蛋白质的分子结构具有_。【探究归纳】1教材提炼：2氨基酸结构的分析：结构通式，如图所示。3氨基酸的结构特点：(1)构成蛋白质的氨基酸的特点：至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。若多于一个氨基或羧基，则多的氨基或羧基位于R基上。(2) R基的相关问题决定氨基酸的种类和性质。构成氨基酸的元素一定有C、H、O、N四种。若有其他元素，如S，则位于R基上。4蛋白质多样性不同层次的原因分析：如图所示。5【提醒】：蛋白质的空间结构是维持蛋白质功能的重要因素，一旦其空间结构被破坏，蛋白质就会失去功能。必修1课时4 生命活动的主要承担者蛋白质详细答案课前预习 预习案【自主梳理】1(1)氨基(NH2) 羧基(COOH) (2)一个氨基和一个羧基 同一个碳原子23R基的不同4从外界环境获取 8种(婴儿有9种)人体细胞可以合成12种(婴儿有11种)5羧基 氨基 一分子水 肽键 NHCO 两个氨基酸分子 多个氨基酸分子 链 空间结构6种类不同 数目成百上千 排列顺序千变万化条数不同 盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同7e d a b c 主要承担者【预习小测】1 提示：氨基酸的不同取决于R基的不同。2 提示：必需氨基酸不能在人体细胞内合成，只能从食物中获取。3 提示：氨基酸通过脱水缩合形成肽键，进而形成多肽。4 提示：蛋白质功能与其结构相适应，结构改变，功能发生变化。5 提示：蛋白质的结构多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的盘曲、折叠方式均有关系。7(1)提示：C、H、O、N (有的还含S等)。(2)提示： ；是否有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)连在同一个碳原子上。知识拓展 探究案【探究一组成蛋白质的氨基酸】(1) 提示：不是，结构中氨基与羧基没有连在同一个碳原子上，不属于组成蛋白质的氨基酸。(2) 提示：R基。(3) 提示：天冬氨酸分子的R基为C2H4ON，加上氨基酸共有结构中的C、H、O、N的原子数，所以一个天冬氨酸分子中含有的C=2+2 = 4、H = 4+2 + l + 1 = 8、O=1+2 = 3、N=1+1 = 2。【典例精析】1D【解析】组成蛋白质的氨基酸结构中至少有一个氨基与一个羧基连接在同一个碳原子上，而D项只说明化合物中含有氨基和羧基，但它们不一定连接在同一个碳原子上。【备注】组成蛋白质的氨基酸必须符合至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上的结构特点，不同氨基酸的区别在于R基的不同。2B【解析】组成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，A、C、D三项均符合，B项中氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上。【备注】【方法规律】识别组成蛋白质的氨基酸的方法(1)结构通式法(如图所示)。(2)结构特点法。 数量标准：至少含有一个NH2和一个COOH。 位置标准：一个NH2和一个COOH连接在同一个碳原子上。【变式训练】A【解析】不同的氨基酸差异之处在于R基的不同，所以R基结构的不同造成了氨基酸的性质不同。【备注】无【探究二蛋白质的结构及其多样性】2(1)提示：a是肽键，它是由一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成的。(2) 提示：二肽和三肽中至少含有一个氨基和一个羧基；分布在肽链的两端。(3) 提示：两条肽链中至少含有两个氨基和两个羧基；n条肽链中至少含有n个氨基和n个羧基。3(1)如下表：氨基酸数肽链数肽键数脱去水分子数21113122n1n-1n-1nan-an-a(2)提示：10a-(10-3)18=l0a-126。4图示1：氨基酸的种类不同图示2：氨基酸的种类和数量不同图示3：氨基酸的排列顺序不同图示4：肽链的数目和盘曲、折叠方式不同【典例精析】3B【解析】由图甲知，该蛋白质由51个氨基酸形成，肽链有2条，应为49个肽键，A项正确。图乙中是氨基， 是R基，B项错误。每条肽链至少含有1个游离的羧基，再加上图乙中上的羧基，故该蛋白质至少含有4个游离的羧基，C项正确。由图甲知，氨基酸脱水缩合形成该蛋白质共失去512 = 49(个)水分子，形成3个SS， 失去32 = 6(个)氢原子，故相对分子质量减少4918+ 6 = 888，D项正确。【备注】脱水缩合过程中的相关计算规律(n个氨基酸，平均相对分子质量为a)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1n-1n-1至少1个至少1个18(n-1)mn-mn-m至少m个至少m个na-18(n-m)4B【解析】选项判断原因分析A蛋白质中常含有S，但并非所有蛋白质都含有S，故a中不一定含有SB氨基酸通过脱水缩合形成多肽C多肽常呈链状结构，其中的氨基酸数=肽键数+肽链数Dd表示蛋白质的功能多样性，蛋白质的功能多样性由其结构多样性来决定【备注】无5A【解析】由题干信息知，构成该蛋白质的肽链中，环状链有z条，则链状链为(n-z)条。设其中有m1个氨基酸构成链状链，则水解需要的水分子数为m1(nz)，构成环状链的氨基酸为(m-m1)个，水解需要的水分子数为(m-m1)个，故该蛋白质水解共需要的水分子数为m1-(n-z)+(mm1)=m-n+z(个)。【备注】【方法规律】氨基酸脱水缩合的相关计算(1) 肽键数=脱水数=氨基酸数一肽链数。若为环状多肽，则肽键数=脱水数=氨基酸数。(2) 至少含有的游离氨基(或羧基)数=肽链条数。(3) 游离氨基(或羧基)数=肽链数+ R基上的氨基(或羧基)数=各氨基酸中氨基(或羧基)的总数一肽键数。(4) 有关蛋白质相对分子质量的计算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-脱水数18。提示：有时也要考虑因其他化学键的形成而导致相对分子质量的减少，如形成二硫键(SS)时，要脱去H。(5) 有关多肽中原子数的计算氧原子数=肽键数+2肽链数+ R基上的氧原子数=各氨基酸中氧原子的总数-脱水数氮原子数=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数= 各氨基酸中氮原子的总数6B【解析】蛋白质的功能包括构成细胞和生物体的结构物质、催化作用、运输作用、调节生命活动、免疫作用等。可以说，一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。【备注】无【随堂自测】1B【解析】构成蛋白质的氨基酸的结构特点是至少有一个氨基和一个羧基且连接在同一个碳原子上，只有B项中氨基酸不具备这一特点。【备注】无2A【解析】两个氨基酸脱水缩合时，一个氨基酸分子的羧基(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，水分子中的OH来自羧基，H来自氨基，即水分子中的18O来自羧基。【备注】无3C【解析】氨基酸脱水缩合形成的肽键数等于氨基酸个数减去肽链数。【备注】无4B【解析】多肽片段含有5个氨基酸，它们的R基从左到右依次是CH3 、H、CH3 、CH2CH3 、H，所以共有3种氨基酸。【备注】无5A【解析】蛋白质多样性的原因为氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。组成肽键的化学元素都是C、H、O、N。【备注】无6(1)4 3 四 (2)4 CH2OH (3)2 2 (4)54(5)构成细胞和生物体结构的重要物质、催化作用、运输作用、调节生命活动、免疫作用等【解析】(1)由组成蛋白质的氨基酸的结构特点可判断出 是组成蛋白质的氨基酸，这4个氨基酸脱水缩合形成多肽链时脱去3分子水，形成3个肽键，形成的化合物为四肽。(2)分析上述4个氨基酸，R基种类均不同，即R基有4种，其中的R基为CH2OH。(3)4种氨基酸分子中，有2个COOH，有2个NH2，R基上的COOH和NH2不参与脱水缩合反应，故该多肽链共有2个氨基和2个羧基。(4)该多肽链在形成时脱去了3分子水，故其相对分子质量与参与缩合的氨基酸的相对分子质量总和相比，减少了54。(5)由题干信息不能确定该多肽链具体形成哪种蛋白质，所以蛋白质具有的功能都可以填写【备注】无7D【解析】氨基酸结构通式中的R基中可能含有氨基或羧基，也可能R基就是H。根据氨基酸的结构通式可知，氨基酸中至少含有一个氨基和一个羧基，并且一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。【备注】无8B【解析】羧基中一定不含有N，R基中可能含有N，也可能不含有N，氨基和肽键中一定含有N。【备注】无9C【解析】氨基酸之间发生脱水缩合时，R基上的氨基和羧基一般不发生脱水缩合反应。图中为R基上的羧基，为R基上的氨基。【备注】无10C【解析】蛋白质分子中游离的氨基数、羧基数至少等于肽链数，而组成蛋白质的氨基酸数=肽链数+肽键数，所以C项正确。【备注】无11A【解析】每条肽链至少含有1个氨基，故氨基总数的最小值=多肽链的条数=1+2+3+3 = 9；肽键总数=1+2(5-1)+3(6-1)+3(7-1)=42或肽键总数=氨基酸的个数一多肽链条数=51-9 = 42。【备注】无12C【解析】生物体内的蛋白质功能很多，如起催化作用的酶； 起调节作用的胰岛素、生长激素；起免疫作用的抗体；起运输作用的血红蛋白等。【备注】无13C【解析】由题图可看出，该蛋白质分子的两条链之间通过肽键相连，故该蛋白质分子中含有的肽键数为200-2+1 = 199(个)，即脱去199个水分子。该蛋白质相对分子质量的减少量是脱去水的相对分子质量，即19918=3582。该蛋白质分子至少含有2个氨基，位于肽链的一端。一个氨基酸分子中至少含有一个氨基，题图中某氨基酸的R基上含有一个氨基，故参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有201个氨基。【备注】无14(1) 脱水缩合 (2)1 2 (3)19 (4)多样性【解析】(1)根据氨基酸的结构特点可判断出属于构成蛋白质的氨基酸，氨基酸之间通过脱水缩合形成多肽。(2)氨基酸中均是只含有1个氨基和1个羧基，氨基酸中含有1个氨基、2个羧基，由这三种氨基酸(每种氨基酸只有1个)合成的最长多肽链中至少含有1个氨基和2个羧基。其中氨基在肽链一端，羧基1个在另一端、1个在R 基上。(3)在发生脱水缩合时，并未脱去N，肽链的一端含有1个氨基，因上述3种氨基酸中均只有1个氨基，故该多肽链其他N位于肽键中，1个肽键中含有1个N。(4)蛋白质的结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的盘曲、折叠方式有关。培养液中有多种产物，说明构成的蛋白质结构有多种。【备注】无照性原则进行分析。15