2.4蛋白质是生命活动的主要承担者学案（无答案） 高一上学期生物人教版（2019）必修1

2.4 蛋白质生命活动的主要承担者
课标要求 概念1 细胞是生物体结构与生命活动的基本单位 1.1 细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子 1.1.6 阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成
学习目标 1.通过比较不同氨基酸的结构，求同归纳得出氨基酸的结构通式与特点（科学思维）。 2.通过模拟活动和模型建构等活动，说明肽键的形成过程，阐明蛋白质的基本组成单位氨基酸（模型与建模）。 3.通过讨论蛋白质多样性与功能多样性的关系，尝试解释蛋白质的结构与功能相适应，认同细胞的主要功能由蛋白质完成（结构与功能观）。 4.通过讨论“手术缝合线”“大头娃娃”等议题，认同蛋白质与人体的营养、健康等存在紧密联系（社会责任）。
重点与难点 重点：1、3 难点：2、4
问题探讨
从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。
讨论
1．为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
2．这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？这对你认识蛋白质的化学组成有什么启示？
一、蛋白质的功能
分析与思考相关生物学事实，概述细胞中蛋白质在生命活动中的作用，理解蛋白质是生命活动的主要承担者。
【生物学事实1】蛋白质是生命的物质基础，机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。蛋白质约占人体总质量的18 %。人体的每个组织：毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经等都是由蛋白质组成。在中国，80 %老年人都可能缺乏蛋白质，一旦缺乏蛋白质，身体就会出现掉头发、指甲断裂、肌肉减少、免疫力低下、水肿甚至脏器功能受损等情况。
【生物学事实2】人体的消化系统中各类消化腺可以分泌各种消化酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等蛋白质，它们可以催化相应的物质水解成单体。如淀粉被淀粉酶水解成葡萄糖，脂肪被脂肪酶水解成甘油和脂肪酸，蛋白酶水解蛋白质生成氨基酸。凝血酶（凝血因子Ⅱ）是人体凝血过程中最重要的酶，通常以酶原的形式存在于血液循环中。在所有的凝血过程当中，无论是外源性凝血途径或者内源性凝血途径，都会激活凝血酶，参与凝血的催化作用。如果体内缺少这种酶类，会造成身体出血时，血液无法凝固而流血不止。
【生物学事实3】脊椎动物的红细胞主要由血红蛋白组成，血液的红色是由血红蛋白中血红素铁离子的光谱特性引起的。血红蛋白是一种含有血红素基团的复合金属蛋白，它负责体内超过98 %的氧气输送（剩余的氧气被溶解在血浆当中）。除此之外，还有些蛋白质也具有运输的功能。例如细胞膜上的载体蛋白、通道蛋白可以运输相应的小分子物质进出细胞。
【生物学事实4】有些蛋白质能够调节机体的生命活动，例如胰岛素、生长激素等蛋白质类激素。人体胰岛细胞分泌的胰岛素能够调节机体的血糖浓度平衡，防止血糖浓度的升高，降低饭后的血糖浓度。此外，细胞内各种不同的生化反应途径都是由一系列不同的蛋白质参与的，执行着不同的生理生化功能。
【生物学事实5】人体血浆中有丰富的抗体蛋白，所有抗体的化学基础都是免疫球蛋白，这种免疫球蛋白可以帮助人体抵抗病菌和病毒等抗原的侵害，具有免疫功能。
【生物学事实6】细胞膜上有许多糖蛋白，糖蛋白是含糖的蛋白质，由寡糖链与肽链中的一定氨基酸残基以糖苷键共价连接而成。它们可以识别自己和非己成分，在细胞的通信和信息传递中起重要作用。如卵子受精时需要细胞膜上相应的糖蛋白的识别。
总结与概括蛋白质的主要功能
证据或事实 功能
头发、肌肉、羽毛等的成分
绝大多数的酶
血红蛋白
某些激素(如胰岛素、生长激素)
抗体
小结：一切生命活动离不开　 　　　,　 　是生命活动的主要承担者。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
仔细观察下面的四种氨基酸,分析它们的异同。
阅读教材P29文本内容、“思考与讨论”及氨基酸分子结构通式图,回答下列问题。
（1）蛋白质的基本结构单位是　 　　　,其大约有　　 　种。
（2）在图中用蓝笔圈出氨基、黑笔圈出羧基;用红笔圈出四种氨基酸中不同的部分。
（3）总结氨基酸结构的相同点:至少都含有　 　　和　　 　　,并且都有一个氨基和一个羧基连接在　 　　　。
不同点:不同的氨基酸的　 　　各不相同。
总结并写出氨基酸的结构通式。
（5）“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系
（6）从氨基酸的结构通式看,蛋白质的主要组成元素有哪些
R基能决定氨基酸的？
【例1】判断下表物质是否是氨基酸 若是,请指出它的R基(用红笔圈出)。
（8）组成人体的氨基酸的分类:
能在人体内合成的叫　 　,必须从食物中获得的叫　 　　，有 种。
有些食品中要添加某些氨基酸,这些氨基酸属于哪一类 　　　　。
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸形成多肽的过程——脱水缩合
（1）该图表示生理过程是 ，发生的场所是 。
（2）写出字母代表的结构或名称：a为 ，b为 。
（3）判断产物H2O中原子的来源：H来自R1所在氨基酸的 和R2所在氨基酸的 ；O来自R1所在氨基酸的 。
（4）一条肽链中至少含有 个游离的氨基和 个游离的羧基，分别位于肽链的 ，其余的位于
【思考】
①什么是三肽 多肽 肽链
②分析图例
③每种蛋白质都含有21种氨基酸吗？
2.由n分子氨基酸形成肽链的相关计算
形成过程中消耗氨基酸分子数(个) 形成肽链数（条） 生成的水分子数(个) 肽键数目(个) 肽链中至少含有羧基（个） 肽链中至少含有氨基（个） 肽链中至少含有氧原子（个） 肽链中至少含有氮原子（个）
2 1
3 1
4 1
n 1
n 2
n m
①在脱水缩合过程中,产生的水分子数与形成的肽键数有什么关系
②肽键数、氨基酸数与肽链数,三者间又有什么关系 若为环肽呢？
③n条肽链中至少含有的氨基数和羧基数有什么规律
④某蛋白质含有m条肽链，由n个氨基酸脱水缩合形成。构成该蛋白质的氨基酸平均相对分子质量为a，若不考虑其他因素，则该蛋白质的相对分子质量为_________________。
3.蛋白质结构的多样性
（1）下图中“□”或者“○”代表不同的氨基酸，分析各图代表的含义，探究蛋白质结构多样性的原因。
①图甲说明：______________________________________不同，构成的肽链不同。
②图乙说明：______________________________________不同，构成的肽链不同。
③图丙说明：______________________________________不同，构成的肽链不同。
④图丁说明：______________________________________不同，构成的蛋白质不同。
（2）肽链经盘曲折叠形成特定空间结构
①分析右图，请尝试解释含一条肽链的蛋白质维持一定空间结构的因素是什么？
②分析一下胰岛素的分子结构，维持不同肽链之间结构稳定的因素是什么？
③那么二硫键是不是在肽链上的任意氨基酸都能形成二硫键呢？
④根据下图简要归纳从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次
4.蛋白质的结构和功能的关系
（1）变性：①煮熟的鸡蛋和烤串中的蛋白质还具备其功能吗？为什么？煮熟和烧烤过程中蛋白质的肽键断裂了吗？
②变性的蛋白质还能恢复原来的结构吗？导致蛋白质变性的因素还有那些？蛋白质变性的原理有何应用？
③为什么吃熟鸡蛋、熟肉容易消化？
④蛋白质变性后，是否变成氨基酸？变性后的蛋白质仍会与双缩脲试剂发生紫色反应吗？
(2)盐析：在鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色的絮状物，这是在食盐的作用下析出的蛋白质。兑水稀释后，你会发现絮状物消失。盐析改变的是蛋白质的什么性质？盐析后蛋白质丧失功能了吗？
（3）人正常红细胞的血红蛋白的空间结构呈球状，红细胞呈两面凹的圆盘状，而如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白。这样的血红蛋白可聚合成纤维状，红细胞就会扭曲成镰刀状，运输氧的能力大为削弱。你如何解释此现象？
举例说出由于人体细胞内肽链的折叠错误引起的疾病
5.蛋白质与社会责任
（1）合理膳食：有些同学有“偏食”的习惯，请从氨基酸的种类的角度分析这种习惯好不好？
（2）食品安全：蛋白质中的含氮量通常占其总质量的16%左右(12%～19%),因此，通过测定物质中的含氮量便可估算出物质中的总蛋白质含量(假设测定物质中的氮全来自蛋白质)，即: 蛋白质含量=含氮量/16%。——凯氏定氮法。曾有不法商贩向奶粉中添加三聚氰胺，这样的奶粉虽然检测到含氮量达标，但对婴儿却是有害的。为什么测定含氮量在一定程度上可以反映蛋白质含量？通过以上事件你有什么评价？
（3）朊病毒 朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc。PrPsc是由PrPc转变形成的，它们的比较如下表所示：
　　　朊病毒蛋白 项目　　　　　 PrPc PrPsc
空间结构 螺旋为主 折叠为主
溶解度 高 低
致病性 不致病 致病
上述两种蛋白质表现出不同性质的直接原因是什么？
四、相关类型题
【例2】某蛋白质分子是由4条肽链构成的，共含有600个氨基酸。
①该蛋白质含___________个肽键。
②在形成该蛋白质时，脱去__________个水分子。
③该蛋白质至少含___________个氨基和__________个羧基
④若构成该蛋白质的600个氨基酸中共有610个氨基，605个羧基，则该蛋白质中共含有___________个氨基和___________个羧基。
⑤若21种氨基酸的平均分子量是128，则该蛋白质的相对分子质量是_________。
【例3】某十一肽的分子式为C61H83O20N12，已知它由下列5种氨基酸组成：甘氨酸（C2H5NO2）、丙氨酸（C3H7NO2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）、谷氨酸（C5H9NO4）、赖氨酸（C6H9O2N2），那么该多肽彻底水解可产生谷氨酸和赖氨酸的分子数分别为（ ）
A.4个、2个 B.5个、1个 C.6个、2个 D.4个、1个
【例4】有一条由12个氨基酸组成，分子式为CXHYOWNZS(Z>12，W>13)，这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、赖氨酸(C6H14O2N2)、苯丙氨酸(C9H11O2N)。水解产物中天冬氨酸的数目是(　　)
A.(Y＋12)个 B.(Z＋12)个 C.(W－13)个 D.(W－13)/2个
【例5】某直链多肽的分子式为C22H34O13N6，水解后共产生以下3种氨基酸，下列叙述正确的是
A．合成1分子该物质将产生6个水分子
B．该物质合成过程中相对分子质量减少了108
C．该多肽分子含一个游离氨基和一个游离羧基
D．每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸
【例6】22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则：水解成这些短肽共需要水分子数和这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是（ ）
A.4、6、18 B.5、5、18 C.4、5、17 D.5、6、17
【例7】某50肽中有丙氨酸(R基为-CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图),脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关叙述错误的是（ ）
A.该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子
B.若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列
C.若新生成的4条肽链总共有5个羧基，那么其中必有1个羧基在R基上
D.得到的产物为4条多肽和5个氨基酸
【例8】如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。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 (　　)
A．m,18m B．(m－4)，18(m－4)
C．(m－3)，18(m－3)＋4 D．(m－2)，18(m－2)＋4
【例9】当n种氨基酸缩合成M肽（含m个氨基酸）时，排列方式的计算：
①若氨基酸允许重复，则排列方式有 种②若氨基酸不允许重复，则排列方式有 种
【判断正误】
1.人体需要的氨基酸称为必需氨基酸。（ ）
2.不同氨基酸之间的差异是由R基引起的，21种氨基酸的理化性质是由R基决定的。（ ）
3.每种氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。（ ）
4.氨基、羧基、R基的书写格式分别是NH2、COOH、R。（ ）
5.氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质。（ ）
6.高温会使蛋白质的肽键断裂。（ ）
7.蛋白质的空间结构被破坏后，功能不变。（ ）
8.蛋白质的功能多样性决定了结构多样性。（ ）
3．下图是某多肽结构式，据此判断下列说法正确的是（ ）
A．该多肽是由六种氨基酸组成的六肽
B．该多肽彻底水解后分子量将增加108
C．该多肽在脱水缩合前含有7个氨基和9个羧基
D．向该多肽溶液中加入双缩脲试剂，溶液不会变为紫色
4．下图是某多肽化合物的示意图，下列有关叙述中不正确的是（ ）
A．氨基酸的不同种类主要由②④⑥⑧决定的
B．形成③⑤⑦的过程中产生的H2O中的氧来源于羧基
C．该多肽链游离的羧基数少于氨基数
D．该多肽链在水解过程中，形成的氨基酸数目和种类依次是4、4