2.4蛋白质是生命活动的主要承担者第1课时导学案（含解析）高一上学期生物人教版必修1

2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者（第1课时）
教学目标 核心素养
1.蛋白质结构多样性的原因及蛋白质的功能，理解蛋白质是生命活动的主要承担着。 2.明确氨基酸是组成蛋白质的基本单位、结 构特点和结构通式。 3.理解氨基酸分子脱水缩合形成多肽的过程。 4.掌握氨基酸以及蛋白质的相关计算。 生命观念:蛋白质、的结构多样性决定其功能多样性。 科学思想:归纳概括氨基酸的结构特点，演绎推理蛋白质的合成及有关计算，比较DNA 与RNA的异同。 社会责任:了解蛋白质在人体健康及疾病治疗方面的应用，养成良好的生活习惯。
阅读并思考（带着问题阅读教材，并在教材的相应位置进行标注）
1.为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？
2.蛋白质的功能有哪些？
3.蛋白质的基本组成单位是什么？
4.依据人体细胞能否合成分为哪两大类？
5.氨基酸的结构通式是什么？
6.氨基酸的结构通式有何特点？各氨基酸之间的区别在于何处？
基础知识梳理：
一、蛋白质的结构、功能及相关计算
1．组成蛋白质的氨基酸的元素组成、结构与种类
1.蛋白质是生命活动的主要_________________，也是主要的体现者。
其功能包括： (1)____________，如____________；(2)__________，如______；(3)______，如________________；(4)_______________，如_________；(5)__________，如___________。(P28～29)
2．_______是组成蛋白质的基本单位。在人体中组成蛋白质的氨基酸有___种。其中有___种是人体细胞不能合成的，它们是_______、_______、_______、_______、_______、_______、_______、_______，这些氨基酸_____________________，因此，被称为_______氨基酸。另外13种氨基酸是_____________________，叫作_______氨基酸。(P30“与社会的联系”)
3．氨基酸分子的结构通式是：__________________在结构上具有的特点是：每种氨基酸分子至少都含有一个_____(_____)和一个_____(__________)，并且都有一个_____和一个_____连接在同一个_____上。各种氨基酸之间的区别在于_____的不同。(P29)
自学检测：
一、选择题
1．鸡蛋煎熟后，蛋白质发生变性，这是由于高温破坏了蛋白质的（ ）
A．肽键 B．肽链 C．氨基酸 D．空间结构
2．R基为—C3 H 5 O2的一个谷氨酸分子中，含有C、H、O、N的原子数分别为（ ）
A．5、9、4、1 B．4、8、5、2 C．5、8、4、1 D．4、9、4、1
3．属于构成蛋白质氨基酸的是（ ）
A． B． C． D．
4．两个氨基酸缩合形成二肽，并生成一分子水，这一分子水中的氢来自于（　　）
A．氨基 B．羧基 C．氨基和羧基 D．连在同一个碳原子上的氢
5．下列关于人体内的蛋白质功能的叙述中，错误的是（　　）
A．有些蛋白质具有运输作用 B．它们是能量的主要来源
C．胰岛素能够调节机体的生命活动 D．某些蛋白质具有免疫功能
6．二硫键“—S—S—”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，下列相关叙述正确的是（　　）
A．该蛋白质至少有280个氨基
B．形成该蛋白质的过程中脱去了280个水分子
C．该蛋白质至少有2个游离的羧基
D．该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类和排列顺序三方面决定
7．近年来随着肥胖人数增多，减肥药受到追捧。2021年美国肥胖症周大会上公布了肥胖症新药Wegovy（一种多肽）。数据显示：接受Wegovy治疗的成人患者，在2年研究期间实现了显著和持续的体重减轻。下列叙述正确的是（ ）
A．Wegovy既可以口服也可以注射
B．组成Wegovy的基本单位是甘油和脂肪酸
C．Wegovy加热后和双缩脲试剂不能发生紫色反应
D．Wegovy分子中有“-N-C-C-N-C-C-…”的重复结构
8．下图所示为某多肽化合物，关于其组成数目的判断，错误的是（ ）
A．1个氨基 B．2个羧基 C．2个肽键 D．称为二肽
9．如图表示胰岛素分子的一条多肽链，其中有3个甘氨酸且分别位于第8、20、23位，现设法除去图中的3个甘氨酸。下列相关叙述中错误的是（　　）
A．该多肽链形成时要脱去29个水分子
B．除去3个甘氨酸后，能形成5个多肽
C．除去3个甘氨酸时需要消耗6个水分子
D．胰岛素的功能与该肽链的空间结构有关
10．如图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是（ ）
A．结构④在生物体内约有21种
B．氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自②和③
C．结构④中含有的氨基或羧基全部都参与脱水缩合
D．符合图示结构式的分子均可与双缩脲试剂呈现紫色
11．下列有关蛋白质与其功能不相符的是（ ）
A．肌肉—生物体的结构蛋白 B．消化酶——催化功能
C．抗体—调节机体的生命活动 D．血红蛋白——运输氧气
12．我国科学家在世界上首次人工合成了具有生物活性的蛋白质即结晶牛胰岛素。胰岛素的基本组成单位是（ ）
A．甘油和脂肪酸 B．磷酸 C．氨基酸 D．葡萄糖
13．对构成蛋白质的氨基酸结构的描述，不正确的是（ ）
A．人体中21种氨基酸的不同在于R基不同
B．每种氨基酸都含有一个氨基和一个羧基
C．在氨基酸中，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
D．氨基酸是小分子化合物
14．下列有关原因的表述错误的是（ ）
A．科学研究中经常运用完全归纳法，因为由不完全归纳法得出的结论一般是不可信的
B．因为不同食物中营养物质种类和含量有很大差别，我们在日常膳食中要做到不同食物的合理搭配，满足机体的营养需求
C．人类很难消化纤维素，但是因为纤维素可以促进肠道的蠕动和排空，一些科学家将纤维素等其他糖类称为人类的“第七类营养素”
D．因为必需氨基酸是人体细胞不能合成的氨基酸，所以评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们注重其中的必需氨基酸的种类和含量
15．已知一种氨基酸的R基是，在这种氨基酸分子中，含有C、H、O的原子数分别是（ ）
A．3、4、7 B．3、7、2 C．7、1、4 D．4、3、7
16．（不定项选择）蚕丝被贴身暖和、轻盈透气，是“健康绿色睡眠”的首选。下列关于组成“蚕丝”主要成分的叙述，正确的是（ ）
A．蚕丝的形成过程中没有水产生 B．蚕丝的基本组成单位的通式为
C．蚕丝的基本组成单位是核苷酸
D．蚕丝一定含有的化学元素是C、H、O、N、P、S
17．（不定项选择）下列关于蛋白质和氨基酸的叙述，正确的是（　　）
A．所有蛋白质都具有催化作用 B．高等动物能合成生命活动所需的20种氨基酸
C．蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的 D．所有蛋白质都含有C，H，O，N四种元素
18．（不定项选择）看这样几则广告语，其中错误的有（ ）
A．这种食品由纯天然谷物制成，不含任何糖类
B．这种饮料含有多种无机盐，能有效补充人体运动时消耗的能量
C．这种营养品含有的蛋白质可以直接被人体细胞吸收
D．这种口服液含有丰富的铁、锌等微量元素
19．（不定项选择）下列有关蛋白质结构和功能的叙述中，正确的是（　　）
A．催产素和血管舒张素均为九肽，但它们的功能差异很大，完全取决于构成两者的氨基酸种类
B．由三个不同种类的氨基酸构成的三肽最多有6种
C．熟鸡蛋容易消化是因为高温改变了蛋白质的空间结构，使肽链变得伸展松散，容易与蛋白酶结合
D．蛋白质功能多样性的根本原因是蛋白质结构具有多样性
20．（不定项选择）下列关于蛋白质的结构和功能的叙述，不正确的是（ ）
A．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式结合
B．组成每种蛋白质的氨基酸都有21种
C．有些结构不同的蛋白质可能具有相似的功能
D．蛋白质结构的多种多样决定了其功能的多种多样
二、填空题
21．下图表示有关蛋白质分子的简要概念图 ，分析图示回答下列问题：
(1)图甲中B分子结构通式为_______，C 代表______________。过程①代表_______。
(2)图乙中含有与图甲C相同的结构有_______。(填序号)
(3)图乙中化合物含有游离的氨基_______个和羧基有_______个，该化合物中的R基是_______（填写序号）。
22（附加题）．甲图表示有关蛋白质分子的简要概念图；乙图表示某三十九肽中共有丙氨酸（R基为—CH3）4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽。据图回答下列问题：
(1)甲图中A的元素组成为__________。
(2)蛋白质的结构具有多样性，从蛋白质自身分析，原因有氨基酸的______________不同，以及蛋白质的空间结构千变万化。
(3)高温加热后，该蛋白质____________（填“具有”或“不具有”）生物活性，_________（填“能”或“不能”）和双缩脲试剂发生颜色反应。
(4)某蛋白质分子中的一条肽链为156肽，其分子式为CxHyNzOwS（z>156，w>157），并且是由下列五种氨基酸组成的：
那么，将该156肽彻底水解后将会得到_____个赖氨酸，_____个天冬氨酸（结果可含分子式中的未知数）
第2章 第4节 蛋白质是生命活动的承担者（第1课时） 答案
自学检测：
1．D 【分析】蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素的作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
2．A 【详解】谷氨酸是组成蛋白质的氨基酸，而组成蛋白质的氨基酸的结构通式为：都至少含有一个氨基和一 一个羧基，并都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，这个碳原子上还连接一个H和一个侧链基团R，据此，谷氨酸分子的R基为一C3H5O2，则其分子式为C5H9O4N，可知一个谷氨酸分子中含C、H、O、N的原子数分别是5、9、4、 1。综上所述、A正确、BCD错误。故选A。
3．C 【详解】ABD、图中虽然既含氨基又含羧基，但氨基和羧基不连接在同一个碳原子上，不属于构成蛋白质的氨基酸，ABD错误；图中既含氨基又含羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，属于构成蛋白质的氨基酸，C正确。
4．C 【详解】两个氨基酸分子脱水缩合成二肽时，一个氨基酸分子中的羧基（－COOH）脱去（－OH）和另一个氨基酸分子中的氨基（－NH2）脱去（－H），形成一分子水并形成一个（－NH－CO－），故这个水分子中的氢来自氨基和羧基。C正确，ABD错误。故选C。
5．B 【详解】有些蛋白质如血红蛋白具有运输氧的功能，A正确；糖类是主要的能源物质，B错误；有些蛋白质可以调节机体的生命活动，比如胰岛素，C正确；某些蛋白质具有免疫功能，如抗体。故选B。
6．C 【详解】AC、该蛋白质是由280个氨基酸组成的2条链状肽和1条环状肽，一条肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此该蛋白质至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基，A错误，C正确；B、形成该蛋白质的过程中共形成280-2=278(个)肽键，即脱去了278个水分子，B错误；D、该蛋白质的功能是由氨基酸的数量、种类、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构决定的，D错误。
7．D 【详解】Wegovy是一种多肽，口服后被水解，故只能注射不能口服，A错误；Wegovy（一种多肽）的基本单位是氨基酸，B错误；肽链加热后，肽键正常，可以和双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；根据氨基酸的结构和脱水缩合的过程可知，多肽分子中含有“-N-C-C-N-C-C-…”的重复结构，D正确。
8．D 【详解】A、构成该多肽的三个氨基酸的R基中均无氨基（-NH2），因此故该化合物中的氨基数=肽链数=1，A正确；B、构成该多肽的三个氨基酸的R基中共有一个羧基（-COOH），因此该化合物中的羧基数=肽链数+R基中的羧基数=1+1=2，B正确；C、该化合物是由3个氨基酸脱水缩合形成的，含有2个肽键，C正确；D、该化合物是由3个氨基酸脱水缩合形成的，称为三肽，D错误。故选D。
9．B 【详解】A、图中表示胰岛素分子的一条多肽链，含有30个氨基酸，脱水缩合形成29分子水，A正确；B、除去3个甘氨酸后，形成三个多肽和一个二肽，二肽不属于多肽，B错误；C、除去图中的3个甘氨酸，要断裂6个肽键，需6个水分子，C正确；D、蛋白质功能多样性是由蛋白质结构多样性决定的，与蛋白质的空间结构有关，D正确。故选B。
10．A 【详解】A、④是R基，氨基酸的种类由R基决定，氨基酸的种类约有21种，所以结构④在生物体内约有21种；B、氨基酸脱水缩合脱去的水中的氢来自羧基和氨基，①是氨基，③是羧基，B错误；C、④是R基，R基中含有的氨基或羧基不参与脱水缩合反应，C错误；D、与双缩脲试剂发生紫色反应的是含有两个以上肽键的化合物，所以符合图示结构式的分子不可与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。故选A。
11．C 【详解】A、肌肉中的蛋白质，是肌细胞结构的重要组成成分，属于生物体的结构蛋白，A正确；B、消化酶的化学本质是蛋白质，消化酶具有催化功能，B正确；C、抗体体现了蛋白质的免疫功能，C错误；D、血红蛋白具有运输氧气的功能，D正确。
12．C 【详解】胰岛素的本质是蛋白质，蛋白质的基本组成单位是氨基酸，C正确。
13．B 【详解】组成人体蛋白质的氨基酸根据R基不同分为21种，A正确；每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基，B错误；组成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上，C正确；氨基酸是蛋白质的基本单位，是小分子化合物，D正确。
14．A 【详解】A、根据上述分析重的完全归纳法或不完全归纳法的定义可以看出，科学研究中经常运用完全归纳法，因为与不完全归纳法不同，用完全归纳法得出的结论是可靠的，A错误；B、因为不同食物中营养物质种类和含量有很大差别，我们在日常膳食中要做到不同食物的合理搭配，满足机体的营养需求，B正确；C、人类肠道内缺乏消化水解纤维素的酶，所以很难消化纤维素，但是因为纤维素可以促进肠道的蠕动和排空，一些科学家将纤维素等其他糖类称为人类的“第七类营养素”，C正确；D、必需氨基酸是指人体细胞不能合成，必需从食物获取的氨基酸，所以评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们更注重其中的必需氨基酸的种类和含量，D正确。
15．B 【详解】氨基酸的结构通式为：C2H4O2NR，已知某种氨基酸的R基是-CH3，将其代入氨基酸的结构通式中的R基即可写出该氨基酸的分子式为C3H7O2N。所以该氨基酸含有C、H、O、的原子数分别是3、7、2，故B符合题意。
16．B 【详解】A、蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质是由肽链盘曲折叠形成的，肽链是通过氨基酸的脱水缩合形成的，因此蛋白质形成过程中有水产生，A错误；B、蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质的基本组成单位是氨基酸，氨基酸的结构通式为，B正确；C、蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质的基本组成单位是氨基酸，C错误；D、蚕丝的主要成分是蛋白质，元素组成为CHON，有的还有S，D错误。
17．D 【详解】A、酶具有催化作用，大多数的酶是蛋白质，并不是所有的蛋白质都具有催化作用，如血红蛋白、胰岛素等不具有催化作用，A错误；B、构成蛋白质的20种氨基酸按照能不能在体内合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸，能在体内合成的氨基酸属于非必需氨基酸，不能在体内合成只能从食物中获取的为必需氨基酸，B错误；C、蛋白质是由1条或2条及2条以上多肽链构成的，C错误；D、所有蛋白质都含有C、H、O、N四种元素，D正确。
18．ABC 【详解】谷物中含有淀粉，淀粉属于糖类，A错误；无机盐没有供能的作用，因此不能给人体补充运动时消耗的能量，B错误；蛋白质不能直接被人体细胞吸收，需要经过消化分解为各种氨基酸，才能被吸收和利用，C错误；铁、锌属于微量元素，D正确。
19．BC 【详解】A、催产素和血管舒张素均为九肽，但它们的功能差异很大，完全取决于构成两者的氨基酸的种类、氨基酸的数目、氨基酸的排列顺序，多肽链的盘曲折叠方式的不同，A错误；B、由三个不同种类的氨基酸如a、b、c构成的三肽，分别是abc、acb、cab、cba、bac、bca六种，B正确；C、高温改变了蛋白质的空间结构，使肽链变得伸展松散，吃熟鸡蛋容易消化是因为高温改变了蛋白质的空间结构，使肽链变得伸展松散，容易与蛋白酶结合，C正确；D、蛋白质功能多样性的直接原因是蛋白质结构具有多样性，根本原因是遗传信息具有多样性，D错误。
20．AB 【详解】A、组成蛋白质的氨基酸之间都是以肽键的方式结合，结合方式相同，A错误；B、组成蛋白质的氨基酸共有21种，但组成每种蛋白质的氨基酸不一定含有21种，B错误；C、有些结构不同的蛋白质可能具有相似的功能，如血红蛋白和载体蛋白都有运输功能，但是它们的结构不同，C正确；D、结构决定功能，蛋白质结构的多种多样决定了其功能的多种多样，D正确。
21．(1) 肽键 脱水缩合 (2)③⑤ (3) 2 2 ②④⑥
【分析】图甲分析，A是C、H、O、N等元素，B是氨基酸，C是肽键。图乙分析，①是氨基，②是R基，③是肽键，④是R基，⑤含有肽键，⑥是R基，⑦是羧基。（1）B为氨基酸，其结构通式为；C为肽键。过程①代表氨基酸脱水缩合形成多肽。（2）图甲中C为肽键，图乙中含有肽键的是③和⑤。（3）图乙中，①和②含有游离的氨基，共2个，⑥和⑦含有游离的羧基，共2个。根据氨基酸的结构通式可知，②④⑥为羧基。
22．(1)C、H、O、N (2)种类、数量和排列顺序 (3) 不具有 能 (4) z-156 （w-157）/2
【分析】蛋白质的基本组成元素是C、H、O、N等，其基本组成单位氨基酸，氨基酸通过脱水缩合反应形成肽链，一条或几条肽链盘曲、折叠形成具有一定的空间结构的蛋白质，蛋白质结构的多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构有关；蛋白质结构的多样性决定功能多样性。氨基酸脱水缩合反应过程中，形成的肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数目-肽链数，一条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。分析题图可知，甲图中A是组成元素，B是氨基酸，C是肽键。
（1）B是蛋白质的基本组成单位氨基酸，一定含有C、H、O、N元素，因此甲图中A的元素组成为C、H、O、N。（2）构成蛋白质的氨基酸种类、数量和排列顺序不同，以及蛋白质的空间结构千变万化，形成了多种多样的蛋白质。（3）高温加热后，蛋白质会变性失活，不再具有生物活性，但肽键没有断裂，仍能与双缩脲试剂反应产生紫色。（4）由题意分析可知，构成该156肽的五种氨基酸分子中，只有赖氨酸含有2个N原子，若构成蛋白质的氨基酸中都只有一个N原子，则多肽中N原子数与氨基酸数相同，因此z－156为赖氨酸的数量；构成该156肽的五种氨基酸分子中，只有天冬氨酸含有2个羧基，设天冬氨酸数量为N，根据蛋白质中O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数，w=（156-1）+2×1+2N，解得N=（w-157）/2个。