2019-2020年高中生物 第二章 细胞的化学组成 2.2.2 蛋白质的结构和功能学案 新人教版必修1.doc

2019-2020年高中生物 第二章 细胞的化学组成 2.2.2 蛋白质的结构和功能学案 新人教版必修1目标导航1.结合教材P17，简述氨基酸的结构特点。2.结合教材P18及图212，理解脱水缩合过程及相关计算。3.结合教材P1819，阐述蛋白质结构多样性的原因，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。4.结合教材P19边做边学，尝试检测组织中的蛋白质。一、蛋白质的组成元素和基本单位(阅读P17)1.组成元素：C、H、O、N，大多数蛋白质还含S。2.基本单位：氨基酸，约20种。(1)通式(2)共性：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。(3)种类：由R基决定。二、蛋白质的形成(阅读P1718)蛋白质是生物大分子，由许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键相连而成。1.过程氨基酸,脱水缩合二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈链状盘曲、折叠蛋白质：具有复杂的空间结构2.脱水缩合(1)概念：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的结合方式，叫做脱水缩合。(2)形成的化学键：肽键，表示为CONH。3.蛋白质的结构多样性的原因由于组成肽链的氨基酸在种类、数目、排列顺序上的不同，以及构成蛋白质的肽链在数目和空间结构上的不同，所以蛋白质具有多样性。三、蛋白质的功能(阅读P19)把下面内容连线四、鉴定蛋白质(阅读P19)在碱性溶液(NaOH)中，肽键能与Cu2作用，形成紫色的络合物。一、蛋白质的基本组成单位氨基酸1.元素组成氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素，可能含有P和S元素，还可能含有Fe等微量元素，如血红蛋白。2.结构通式3.结构特点(1)NH2和COOH的数目：每种氨基酸都至少含有一个NH2和一个COOH，也可以是几个(因为R基中可能含有氨基或羧基)(见下图)。(2)NH2和COOH的位置：构成蛋白质的氨基酸都有一个NH2和一个COOH连接在同一个碳原子上，否则就不是构成蛋白质的氨基酸。反例：缺羧基：NH2CH2CH2OHCOOH缺氨基：氨基与羧基不连接在同一个“C”上：1.氨基酸的通式(不包括R基)中分别含有多少个C、H、O、N原子？氨基酸的通式(不包括R基)的分子量是多少？答案2421742.蛋白质为什么不能被人体直接吸收？答案蛋白质的分子量一般很大，不能被直接吸收，只有被消化成小分子的氨基酸才能被人体吸收。3.观察下列二种氨基酸的分子结构，说出其特点。答案谷氨酸R基中有COOH，赖氨酸R基中有NH2。4.观察下列几种氨基酸的结构图，说出各种氨基酸共有的元素有哪些？若还有其他元素位于何处？答案各种氨基酸都含有的元素是C、H、O、N，若还有其他元素，则位于R基上，如半胱氨酸的R基上还含有S元素。1.下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸()问题导析(1)氨基酸中应含有氨基和羧基。(2)氨基酸都有一个氨基和一个羧基应连在同一个C原子上。答案B一题多变(1)分别写出上述构成蛋白质的氨基酸的R基_。(2)判断正误：分子式中只要有氨基和羧基，就可以判断为构成生物体的氨基酸。()R基中也可能存在氨基和羧基。()氨基酸的组成元素是C、H、O、N、P。()答案(1)A.CH2NH2C.CH2CH2COOHD.CH2COOH(2)二、蛋白质的形成1.脱水缩合过程图解该反应过程：第一个氨基酸分子的羧基和第二个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的结合方式，叫做脱水缩合。具有以下特点：(1)R基团未参与反应。(2)第一个氨基酸分子的羧基(基团)脱去羟基，第二个氨基酸分子的氨基(基团)脱去H，两氨基酸脱去部分结合形成水。两个氨基酸之间新形成的化学键称作肽键，表示为CONH。形成的化合物叫做二肽。(3)若不考虑R基，该二肽分子中还含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端。2.蛋白质分子的形成氨基酸多肽蛋白质。3.计算规律(1)若是m个氨基酸形成n条链，会脱去mn分子水，形成mn个肽键。(2)假设氨基酸的平均分子量为a，则m个氨基酸形成n条链时，所形成肽链的分子量为ma18(mn)。(3)一条肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基；m个氨基酸脱水缩合形成n条链构成的蛋白质中，至少含有n个游离的氨基和n个游离的羧基。1.若R基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R基中氨基或羧基是否参与了反应？生成的肽链中氨基或羧基位于何处？答案R基中氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端和R基中。2.下列是某位同学对氨基、羧基及肽键的错误写法和多肽的错误命名，请改正。3.丙氨酸的R基为CH3，谷氨酸的R基为CH2CH2COOH，它们脱水缩合形成的二肽分子中，C、H、O原子的比例、游离氨基和羧基的个数分别是什么？答案由氨基酸的结构通式可以写出丙氨酸和谷氨酸的分子式分别为C3H7O2N、C5H9O4N，二者脱水缩合后，失掉一分子H2O，得到的二肽的分子式是C8H14O5N2，所以答案是8145；1个游离氨基，2个游离羧基。2.根据下图所示化合物的结构分析回答：(1)该化合物中，表示_，表示_。(2)该化合物由_个氨基酸失去_个水分子而形成，这种反应叫做_。(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由_决定的，其编号是_。(4)该化合物称为_，含_个肽键，编号是_。(5)该化合物含有_个游离的氨基和_个游离的羧基。问题导析(1)先找到题图中肽键的位置及个数，确定链的“主干”。(2)确定为肽键，为氨基，羧基。(3)是R基。(4)该化合物为四肽，是由4个氨基酸脱去3个水分子形成的。(5)氨基酸种类不同，是由R基决定的，而该化合物含有游离的氨基(羧基)数等于肽链数与R基中氨基(羧基)数之和。答案(1)氨基羧基(2)43脱水缩合(3)R基(4)四肽3(5)22一题多变(1)上述化合物由几种氨基酸形成？如果数量足够多，这几种氨基酸最多可形成多少种五肽？_。(2)若上述化合物中与反应则会形成环状肽，则该环状肽中含有几个肽键？几个氨基？几个羧基？_。答案(1)4451 024(2)4、1、1三、蛋白质结构多样性和功能多样性的关系1.两种蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序都一样，但两者的功能相差很大，为什么？答案蛋白质的种类取决于氨基酸的种类、数量、排列顺序以及构成蛋白质的肽链在数目和空间结构上的不同。蛋白质的种类决定蛋白质的功能。2.下面是日常生活中的一些常识，你知道为什么吗？(1)加酶的洗衣粉不宜用开水溶解。(2)含丰富蛋白质的食物最好煮熟后再食用。答案(1)绝大多数酶的成分为蛋白质，蛋白质在高温时会变性，失去酶的功能。(2)加热以后，具备一定空间结构的蛋白质分子链会松开，这是蛋白质的变性，蛋白质在变性后更加容易消化和吸收。3.生物体内的蛋白质千差万别，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量不同C.氨基酸排列顺序不同D.蛋白质的空间结构不同问题导析(1)蛋白质的种类取决于氨基酸的种类、数量、排列顺序以及构成蛋白质的肽链在数目和空间结构上的不同。(2)组成肽键的化学元素都是C、H、O、N。答案A一题多变人体的肌肉主要由蛋白质组成。同样是肌肉，心肌具有自动收缩的特性，平滑肌有较强的舒张性，骨骼肌能够强有力的收缩，这些区别说明构成他们的蛋白质有区别，这些区别可能是_造成的。答案所含氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的数目和空间结构不同四、鉴定蛋白质1.实验原理鉴定生物组织中是否含有蛋白质时，常用的是双缩脲试剂。双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液。在碱性溶液(NaOH)中，肽键能与Cu2作用，形成紫色或紫红色的络合物，这个反应叫做双缩脲反应。由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的“肽键”，因此，蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应，从而用来鉴定蛋白质是否存在。2.实验目的：学会鉴定生物组织中的蛋白质。3.实验过程4.实验注意事项(1)鉴定时，应先加质量分数为0.1 g/mL的NaOH溶液造成碱性环境，再加质量分数为0.01 g/mL的CuSO4溶液。后者不能多加，否则会有蓝色的Cu(OH)2生成，遮盖颜色反应的真实结果。(2)若使用鸡卵清蛋白，必须稀释。如果蛋白液稀释不够，与鉴定试剂发生反应后会粘在试管的内壁上，使反应不易进行彻底，并且试管也不容易刷洗干净。1.与斐林试剂相比，双缩脲试剂与其共有的成分是什么？又有何特别之处？答案双缩脲试剂与斐林试剂均由NaOH溶液和CuSO4溶液构成。只是CuSO4溶液的浓度不同。斐林试剂为0.05 g/mL，双缩脲试剂为0.01 g/mL。2.在使用程序上斐林试剂与双缩脲试剂有何不同？答案斐林试剂的两种溶液应混合后使用，双缩脲试剂应先加NaOH溶液，再加少量CuSO4溶液。3.双缩脲试剂使用时需要加热吗？答案不需要。4.检测蛋白质时，向待测液中滴加的NaOH溶液是2 mL，而滴加的CuSO4溶液仅仅是34滴，试分析原因？答案CuSO4中的Cu2是蓝色，滴加过多时，会掩盖颜色反应。5.双缩脲试剂可以检测多肽化合物吗？答案可以。双缩脲试剂可以与含有两个以上肽键的多肽发生紫色反应。4.下列有关生物体中有关化合物的检测实验中，不正确的是()选项鉴定对象试剂颜色水浴加热生物材料A淀粉碘液蓝色不需要脱色的材料B还原性糖斐林试剂砖红色需要含糖量高的白色植物组织C蛋白质双缩脲试剂紫色需要豆浆、牛奶、鸡蛋清D脂肪苏丹染色液橘黄色不需要花生种子问题导析(1)淀粉遇碘变蓝色。(2)脂肪被苏丹染色液染成橘黄色。(3)蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。(4)还原性糖(如葡萄糖、果糖等)与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。在以上四个颜色反应中，只有还原性糖的鉴定需要加热。答案C一题多变常温下进行下列处理，没有颜色变化的是()A.用苏丹染色液处理动物的皮下脂肪B.用碘液处理淀粉溶液C.在豆浆中加入双缩脲试剂D.在葡萄糖溶液中加入斐林试剂答案D1.氨基酸通式中的R基不同，决定了()A.生物的不同种类B.氨基酸的不同种类C.蛋白质的不同种类D.肽键的数目不同答案B2.在血红蛋白的结构中，连接两个氨基酸分子的化学键是()A.NHCOB.NOCHC.NOCOD.NHCH答案A解析肽键是由一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基经脱水缩合形成的化学键。3.下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法中，正确的是()A.蛋白质的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关B.已知某化合物含有C、H、O、N等元素，可以推断此物质为蛋白质C.不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性D.蛋白质空间结构发生改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，但这种改变一般是可逆的答案C解析蛋白质多样性与肽链空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关，所以不选A。含有C、H、O、N等元素的化合物较多，不一定是蛋白质，如氨基酸等，所以不选B。蛋白质分子中的肽键都是CONH，组成元素都是C、H、O、N四种，无差异性。蛋白质的空间结构是决定蛋白质性质的因素之一，过酸、过碱或高温都会使蛋白质的空间结构发生改变，这种改变往往是不可逆的，如酶的活性在高温下失活后即使再降低温度也不会恢复。4.我国中科院上海生化所于1982年5月合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物脑啡肽，下面是它的结构简式。请根据此化合物的结构分析回答下面的问题。(1)该化合物有_个氨基和_个羧基。(2)该化合物是由_个氨基酸失去_分子水而形成的，这样的反应叫做_，该化合物叫_肽。(3)该化合物有_种氨基酸构成，造成氨基酸种类不同的原因是_。答案(1)11(2)54脱水缩合五(多)(3)四R基不同解析解决的关键是对肽键的识别。基础巩固1.根据氨基酸的结构通式判断，下列物质中属于构成蛋白质的氨基酸的是()A.H2NCH2COOHB.H2NCH2CH2OH答案A解析构成蛋白质的氨基酸具有以下两方面的特点：(1)从氨基和羧基的数量上看，每个氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基，但R基中可以含有数量不等的氨基和羧基。(2)从氨基和羧基的位置看，每个氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，但并非所有的氨基和羧基都连在同一个碳原子上。A项符合氨基酸的结构特点，故正确答案为A。2.有人将氨基酸结构通式和人体结构进行了如下类比，说法错误的是()A.图中氨基酸结构通式的中心C原子可以类比成人体的躯干部分B.图中人有一只左手，一只右手，就如每个氨基酸也仅有一个羧基和一个氨基C.氨基酸种类的不同取决于R基的不同，就如我们每个人的脸孔各不相同一样D.氨基酸脱水缩合形成多肽链的过程可以类比成人与人手拉手排成队的过程答案B解析每个氨基酸至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，因此人的一只左手和一只右手只能相当于一个氨基酸分子中与中心C原子直接相连的氨基和羧基。3.血红蛋白分子有574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键数分别是()A.573和573 B.573和570C.570和573 D.570和570答案D解析依据脱下的水分子数肽键数目氨基酸数肽链条数，直接得到答案。4.下列关于组成蛋白质的氨基酸概念的叙述，正确的是()A.氨基酸是蛋白质的组成单位，由氨基和羧基组成B.每个氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基C.一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成多肽D.氨基酸是酸碱两性化合物，分子中至少含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上答案D解析氨基和羧基只是氨基酸的必要部分，一个完整的氨基酸分子不只含有氨基和羧基，故A项错误；因每个氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，所以B项错误；一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成的是二肽，故C项错误；D项为氨基酸的概念，所以D项正确。5.下图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是()A.这条肽链中的肽键数是2B.构成该肽链的氨基酸数目是2C.该条肽链可称为多肽D.在合成该肽链时形成2个水分子答案B解析这一肽链是由三个氨基酸经脱水缩合形成的，含有两个肽键，反应时形成2个水分子。6.下列各项与蛋白质结构多样性无关的是()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.氨基酸至少含一个氨基和一个羧基答案D解析构成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序不同，蛋白质则不同；构成蛋白质的多肽链条数不同，蛋白质的结构也不同；多肽链的空间结构不同，蛋白质也不同。因此，A、B、C三项都是蛋白质结构多样性的原因，只有D项不是。巩固提升7.已知淀粉酶的成分为蛋白质，可将淀粉分解为葡萄糖。分析表格，可推测()溶液双缩脲试剂碘液斐林试剂甲乙甲、乙混合注：“”显色，“”显色更深；“”不显色。A.甲溶液含有淀粉B.乙溶液含有还原性糖C.混合溶液不含淀粉D.混合溶液含有淀粉酶答案D解析双缩脲试剂、碘液、斐林试剂分别用于检测蛋白质、淀粉和还原性糖。根据实验结果可知：甲溶液中含有蛋白质，不含淀粉，A错误；乙溶液中含有淀粉，不含还原性糖，B错误；混合溶液遇碘呈蓝色，说明混合溶液中含有淀粉，C错误；甲、乙混合后淀粉含量减少并产生了还原性糖，说明甲溶液中的淀粉酶将淀粉部分水解产生了还原性糖，D正确。8.某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则这些短肽的氨基总数最小值及肽键总数依次是()A.618 B.518C.517 D.617答案C解析每个短肽中至少有一个氨基，即4肽中至少有1个氨基，2个3肽中至少有2个氨基，2个6肽中至少共有2个氨基，所以这些短肽中至少含5个氨基；4肽有3个肽键，3肽有2个肽键，6肽有5个肽键，所以肽键总数为3222517(个)。9.在下列物质中，若将其中能构成人体蛋白质的氨基酸通过脱水缩合而形成蛋白质分子，则此蛋白质分子中所含有的羧基、氨基和肽键的数目依次是()A.3、3、2 B.4、3、3C.3、2、4 D.2、2、2答案C解析由氨基酸的概念和结构通式可知，能构成人体蛋白质的氨基酸有：、，这5个氨基酸可脱水缩合形成多肽。该多肽的羧基除肽链的游离端保留着一个外，在、的R基上还各有一个羧基；氨基除肽链的游离端保留着一个外，在的R基上也有一个。5个氨基酸脱水缩合共形成4个肽键。10.下图是某物质的结构式，请据图回答下面的问题。(1)在结构式中，方框表示的是_，该物质中共有_个所示的基团。方框所表示的是_，该物质中共有_个所示的基团。(2)方框表示的是_，它是由_而形成的。(3)该物质是由_个共_种氨基酸缩合而成的，所以叫_。结构式中的_是各氨基酸的R基。(4)已知构成该分子的氨基酸的分子量之和为477，那么该物质的分子量是_。(5)假如该物质为食物的一种成分，它在消化道中被消化成氨基酸时，需要消耗_个水分子。答案(1)氨基2羧基2(2)肽键一个氨基与一个羧基脱去1分子水(3)44四肽(4)423(5)3解析结构式中为氨基，为肽键，为羧基，为四种氨基酸的R基。该物质中共有氨基2个，羧基2个，肽键3个。计算该物质分子量的方法为477183423。该物质叫四肽，由于形成四肽时脱去了3分子的水，因而将其消化成氨基酸时需要消耗3分子水。11.用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目(如下表)。化合物多肽化合物蛋白质催产素牛加压素血管舒张素平滑肌舒张素猪促黑色素细胞激素人促黑色素细胞激素牛胰蛋白酶人胰岛素免疫球蛋白人血红蛋白氨基酸数目99910132222351660574(1)表中的氨基酸数目虽相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的_不同。(2)表中与、与的功能相似，但各自具有专一性，它们之间的差异主要取决于_。(3)的生理功能说明蛋白质具有_作用；的生理功能说明蛋白质具有_作用；的生理功能说明蛋白质具有_作用；574个氨基酸分子脱水缩合形成4条肽链的过程中生成_分子水。(4)组成上述10种化合物的所有氨基酸所共有的结构是_。(5)这些实例说明蛋白质的分子结构具有_，这种特点决定了_。答案(1)氨基酸的种类和排列顺序(2)氨基酸的种类、数目和排列顺序(3)调控防御运输570(4)(5)多样性蛋白质分子具有多种功能解析注意掌握蛋白质分子多样性的原因。从氨基酸、多肽和空间结构几个方面去区别不同蛋白质。走进高考12.一条由39个氨基酸形成的环状，其中有4个谷氨酸(R基为CH2CH2COOH)，则该多肽()A.有38个肽键B.可能没有游离氨基C.至少有5个游离羧基D.至多有36种氨基酸答案B解析根据题干中的信息可知该多肽是环状，所以应该具有39个肽键；若R基上没有氨基存在的话，该多肽就没有游离氨基；由于该肽中有4个谷氨酸，所以该多肽中至少含有4个游离羧基；至多含有35种氨基酸。13.蛋白质是由氨基酸通过肽键形成的大分子化合物，一个氨基酸分子中的氨基和另一个氨基酸分子中的羧基脱去一个水分子缩合形成肽键。蛋白质分子结构示意图如下：其中用虚线框出的甲、乙、丙的名称依次为()A.氨基、肽键、羧基B.羧基、肽键、氨基C.肽键、氨基、羧基D.氨基、羧基、肽键答案A解析NH2代表氨基，COOH代表羧基，CONH代表肽键。