2.4蛋白质是生命活动的主要承担者第2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2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。
问题思考：(带着问题阅读教材，并在教材相应位置标注)
1.氨基酸的脱水缩合过程是怎样的？
2.复杂的蛋白质如何形成的？（教师）
3.蛋白质的相关计算？（教师）
4.蛋白质分子结构多样性的原因？
5.蛋白质的盐析与变性的有何区别？
基础知识梳理：
一、蛋白质的结构、功能及相关计算
1．蛋白质的合成及结构层次
(1)氨基酸脱水缩合成二肽的过程
(2)蛋白质的结构层次
2．蛋白质的多样性
1．由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作_____。多肽通常呈链状结构，叫作_____。肽链能盘曲、折叠，形成有一定__________的蛋白质分子。(P30)
2．蛋白质种类繁多的原因是组成蛋白质的氨基酸的_______________不同以及_____________________________________________千差万别。(P31)
3.蛋白质经高温后变性失活，这是因为高温破坏了蛋白质的_________，但未破坏_________。______________________________________________________，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。(P32“与社会的联系”)
自学检测：
一、选择题
1．在组成生物体蛋白质的氨基酸中，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于
A．两者的R基不同 B．酪氨酸的氨基多 C．两者的结构完全不同 D．精氨酸的羧基多
2．下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是（ ）
A． B． C． D．
3．下图为某多肽分子，下列相关叙述中不正确的是（ ）
A．该多肽形成场所为核糖体，形成时失去4个水分子
B．该多肽分子中只有一个氨基和一个羧基
C．该多肽分子由4种氨基酸构成
D．该多肽不能与双缩脲试剂反应产生紫色
4．烫发时，先用还原剂使头发角蛋白的二硫键断裂，再用卷发器将头发固定形状，最后用氧化剂使角蛋白在新的位置形成二硫键。这一过程改变了角蛋白的（　　）
A．空间结构 B．氨基酸种类 C．氨基酸 D．氨基酸排列顺序
5．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是（ ）
A．n个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸缩合成的一条多肽中的氨基数为 m-n+1
B．酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的
C．蛋白质高温处理之后，结构破坏导致变性失活，不能再与双缩脲试剂发生紫色反应
D．甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则甜味肽是由两个氨基酸连接而成
6．下面是三个氨基酸的结构式，由这三个氨基酸按顺序脱水缩合所形成的三肽化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是（ ）
A．1，1，2 B．1，2，2 C．2，2，2 D．1，1，3
7．两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，同时生成一分子水，该水分子中的氧来自 （　　）
A．氨基 B．羧基 C．氨基和羧基 D．连在碳原子上的H
8．某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成，该蛋白质至少有氧原子和氮原子的个数分别是
A．n-m，n B．n+m，n C．n-m， m D．n+m， m
9．下列有关蛋白质的作用，正确的是
①催化　②运动　③运输物质　④储存遗传信息　⑤免疫　⑥主要的能源物质　⑦信息传递　⑧构成生物体和细胞的主要物质
A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②③⑤⑦⑧ C．①②③⑤⑥⑦ D．②③⑤⑥⑦⑧
10．鸡蛋煮熟后容易消化，是因为蛋白质受热后，氢键等断裂，原有特定有序的空间结构变的松散伸展。下面实例，不属于蛋白质变性的是（ ）
A．胃蛋白酶加热到60～100℃时，其消化蛋白质的能力丧失
B．人体汞中毒时，早期可以服用大量乳制品或鸡蛋清，使蛋白质在消化道中与汞盐结合成不溶解物，以阻止有毒的汞离子进入人体
C．豆腐是大豆蛋白质在煮沸和加盐条件下形成的凝固体
D．与纤维蛋白相比，球蛋白的表面富有亲水基团，因此能溶于水
11．如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽（图中箭头表示zx 切点）后，可转变成由A、B两条肽链构成的有活性的胰岛素（图中数字表示氨基酸序号）。下列说法正确的是（　　）
A．胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水
B．胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基
C．胰岛素合成过程中脱去的水中的氢来自羧基和R基 D．切去C肽不需要破坏二硫键
12．下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是（　　）
A．抗体是一种蛋白质，可以帮助人体抵御抗原的侵害
B．肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C．蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输
D．细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
13．请判断下列几则广告用语，有几条在科学性上存在明显的错误（ ）
①这种食品由纯天然谷物制成，不含任何糖类，糖尿病患者也可放心大量食用 ②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 ③“XX牌”鱼肝油，含有丰富的维生素D，有助于宝宝骨骼健康 ④这种营养品含有人体所需的全部21种必需氨基酸
A．1条 B．2条 C．3条 D．4条
14．4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱搭载着在太空生活了183天的三名宇航员——翟志刚、王亚平、叶光富顺利返回地球。天舟三号货运飞船运送的必要食物保证了航天员生命活动的正常进行。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．瘦肉中含有的蛋白质经煮熟后，其空间结构发生了不可逆的变化
B．蔬菜中含有纤维素，需经人体自身消化为二糖或单糖后，才能被吸收利用
C．在太空中，宇航员每日可通过锻炼和补充钙片的方式预防骨质疏松
D．若宇航员没有及时进食，糖代谢发生障碍，引起供能不足时，脂肪会转化为糖类
15．鸡蛋不仅含有丰富的蛋白质，还可以作为天然酶制剂的提取原料，如鸡蛋清中含有的溶菌酶是一种对人体安全无毒，具有抗菌、抗病毒功效的蛋白质，在食品和医药等方面有重要的应用价值，下面与此相关的叙述正确的是（ ）
A．溶菌酶的N元素主要存在于氨基中 B．吃鸡蛋清可直接为人体补充溶菌酶，利于人体健康
C．煮熟的鸡蛋因蛋白质水解而无法发育成小鸡 D．鸡蛋中的溶菌酶对人体无害，可作为食品防腐剂
16．（不定项选择）下列关于蛋白质的说法，错误的是（ ）
A．变性后的蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色颜色反应
B．将抗体溶于NaCl溶液中不会造成其生物活性的丧失
C．哺乳动物成熟红细胞的膜蛋白在不断更新
D．一般情况下，食物中的蛋白质分解成氨基酸才能被人体吸收
17．（不定项选择）在活细胞中，蛋白质的作用有（ ）
A．染色质的重要成分 B．性激素的主要成分 C．主要的能源物质 D．加快化学反应速率
18．（不定项选择）胰岛素和绝大多数酶都是蛋白质，但是功能不同，这是因为（　　）
A．氨基酸的种类不同 B．氨基酸的数目不同
C．氨基酸的排列顺序不同 D．蛋白质的空间结构不同
19．（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，不正确的是（ ）
A．它的基本组成单位的结构通式为—CO－NH—
B．它的形成过程中没有水产生
C．它的基本组成单位是氨基酸
D．它一定含有的化学元素是C、H、O、N、P、Fe
20．如图表示氨基酸分子结构通式。下列选项中，正确的是
A．①是侧链基团 B．②是硝基
C．③是羧基 D．④是氢气
二、填空题
21.如图表示人体内几种化学元素和化合物的相互关系，其中a表示有机小分子物质。请据图分析回答：
(1)图中的X代表什么元素？________。
(2)a的结构通式为______________，由a→A的过程中，有下列数量关系：失去的水分子数＝__________分子数－________数目。
(3)A具有多样性，其原因从a分析是：①________________________；②________________________；③________________________。
22.附加题：“瘦素”是最近由英国研究人员发现的人体中一种重要激素，本质是蛋白质，它能控制人的食欲。注射“瘦素”后，人的食欲会下降，从而对人体是否发胖起到至关重要的作用。请回答下列问题：
(1)在“5·12汶川大地震”后期的救援中，从废墟下救出的生还者女性较男性多。其原因在于女性皮下脂肪厚，在没有食物和饮水的条件下，女性的生存期限会比男性长。请从脂肪的元素组成及主要作用角度分析出现上述现象的原因__________________________。
(2)“瘦素”与胰岛素的功能不同，原因是____________________导致二者的结构不同。
(3)某校生物兴趣小组想利用以下材料，设计实验探究“瘦素”能否控制动物的食欲以及能否起到减肥作用，请帮他们完成下列实验设计。
材料用具：大鼠若干只、普通饲料、一定剂量的“瘦素”溶液、生理盐水，其他所需条件均满足。
实验步骤：
第一步：选取__________________的大鼠若干只随机平均分为两组，编为甲组（实验组）和乙组（对照组）。
第二步：____________________。
第三步：在正常饲养的基础下，在相同且适宜的条件下饲养一段时间。
第四步：一段时间后，观察大鼠的食欲状况，称量并统计各组大鼠的体重。
2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者（第二课时）答案
1 A 【详解】构成蛋白质的基本单位是氨基酸，其结构通式是 。即每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，氨基酸的不同在于R基的不同，构成蛋白质的氨基酸有21种。由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知，酪氨酸与精氨酸的区别在于酪氨酸和精氨酸的R基不同，A正确。
2.D 【详解】A中所示化合物不具有羧基，不属于构成生物体蛋白质的氨基酸，A不符合题意；B中所示化合物不具有氨基，不属于构成生物体蛋白质的氨基酸，B不符合题意；C中所示化合物具有一个氨基和一个羧基，但该氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上，不属于构成生物体蛋白质的氨基酸，C不符合题意；D中所示化合物具有一个氨基和一个羧基，且该氨基和羧基连接在同一个碳原子上，属于构成生物体蛋白质的氨基酸，D符合题意。
3.D 【详解】A、氨基酸脱水缩合形成蛋白质的场所是核糖体，该化合物是五肽，形成时失去4分子水，A正确；B、该多肽的氨基酸的R基没有氨基和羧基，因此该多肽分子中只有一个氨基和一个羧基，B正确；C、该多肽的氨基酸的R基第二个和第三个相同，均为-H，其余不相同，因此该多肽分子由5个共4种氨基酸构成，C正确；D、双缩脲试剂是检测肽键的，该多肽含有两个以上肽键，可以与双缩脲试剂反应产生紫色，D错误。
4.A 【详解】A、烫发时，头发角蛋白的二硫键断裂，在新的位置形成二硫键。故这一过程改变了角蛋白的空间结构，A正确；B、该过程中，肽键没有断裂，氨基酸种类没有增多或减少，B错误；C、该过程中，氨基酸数目和结构均未改变，C错误；D、该过程中，只是二硫键断裂，蛋白质的空间结构改变，故氨基酸排列顺序没有改变，D错误。
5.C 【详解】n个氨基酸共有m个氨基，则R基中含有m-n个氨基，这些氨基酸缩合成的一个多肽中的氨基数为 m-n+1，A正确；酪氨酸和精氨酸的区别在于R基团不一样，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的，B正确；蛋白质高温处理之后，结构破坏导致变性失活，但蛋白中的肽键并没有破坏，仍然能再与双缩脲试剂发生紫色反应，C错；甜味肽的分子式为C13H16O5N2，它的N原子个数只有2个，意味只有一个肽键，甜味肽是由两个氨基酸连接而成，D正确。
6.B 【详解】据图，3个氨基酸分子R基团中都不含氨基，因此，由这三个氨基酸脱水缩合所形成的化合物中只含有1个氨基；第三个氨基酸的R基团中含有1个羧基。由这三个氨基酸脱水缩合所形成的化合物中含有的羧基数=1+1=2个；肽键个数=氨基酸个数-肽链条数=3-1=2个。综上所述，B正确。
7.B 【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－），故这个水分子中的氧来自羧基。即B正确，ACD错误。
8.B 【详解】根据分析中的公式，肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数一肽链数=n-m，至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数，不考虑R基，蛋白质中至少的氧原子数＝肽键数+2×肽链数=n-m+2m=n+m，至少氮原子数＝肽键数+肽链数=n-m+m=n，因此B正确，ACD错误。
9.B 【详解】①催化是蛋白质类酶的功能，①正确；②肌肉细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白具有运动功能，②正确；③血红蛋白和载体具有运输功能，运输功能是蛋白质的功能之一，③正确；④储存遗传信息是核酸的功能，不是蛋白质的功能，④错误；⑤抗体的化学本质是蛋白质，抗体与免疫有关，免疫功能是蛋白质的功能之一，⑤正确；⑥主要的能源物质是糖类，不是蛋白质，⑥错误；⑦信息传递是蛋白质的功能之一，比如细胞膜上的糖蛋白具有信息交流功能，⑦正确；⑧蛋白质是构成细胞和生物体的主要物质，⑧正确。总之①②③⑤⑦⑧正确，B正确，ACD错误。
10.D 【详解】A、胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，加热到60～100℃时，其消化蛋白质的能力丧失，是因为温度过高导致蛋白质变性所致，与题意不符，A错误；B、人体汞中毒时，早期可以服用大量乳制品或鸡蛋清，其目的是利用汞盐可以导致蛋白质变性的原理，以便使蛋白质在消化道中与汞盐结合成不溶解物，从而阻止有毒的汞离子进入人体，与题意不符，B错误；C、大豆蛋白质在高温和加盐条件会发生结构变化，进而由液态转变为固态，与题意不符，C错误；D、水不会引起蛋白质结构的改变，不会导致蛋白质变性，与题意相符，D正确。
11．D 【详解】A、胰岛素分子共两条肽链，含51个氨基酸，则具有51-2=49(个)肽键，合成过程中脱去49分子水，A错误；B、胰岛素分子含有2条肽链，至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基，B错误；C、胰岛素合成时脱去的水中的氢来自羧基和氨基，C错误；D、由题图可知，切去C肽需要破坏肽键，不需要破坏二硫键，D正确。
12．C 【详解】A、抗体是一种蛋白质，可以帮助人体抵御抗原的侵害，参与免疫，与抗原结合，A正确；B、肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程，比如肌动蛋白，B正确；C、蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2运输，C错误；D、染色体由DNA和蛋白质组成，细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分，D正确。
13．C 【详解】①谷物的主要成分是淀粉，淀粉属于多糖，淀粉在人体内会被水解为葡萄糖，故糖尿病病人需要按照医嘱食用，①错误；②无机盐不能为细胞生命活动提供能量，②错误；③服用鱼肝油(富含维生素D)，能够促进肠道对钙和磷的吸收，故有助于您的宝宝骨骼健康，促进骨骼发育，③正确；④21种氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基酸，并非21种氨基酸都是必需氨基酸，④错误。综上所述，①②④说法错误，共3条，ABD错误，C正确。
14．B 【详解】瘦肉中的蛋白质经煮熟后，高温使空间结构被破坏，这种变化使不可逆的，A正确；蔬菜中的纤维素属于多糖，但人体不能产生分解纤维素的酶，因此蔬菜中的纤维素不能被人体利用，B错误；宇航员的食物中应富含钙等无机盐，宇航员每日可通过锻炼和补充钙片的方式预防骨质疏松，C正确；若宇航员没有及时进食，糖代谢发生障碍，供能不足时，脂肪会转化为糖类供能，D正确。
15．D 【详解】A、氨基酸中的氨基会参与脱水缩合，溶菌酶的N元素主要存在肽键中，A错误；B、吃鸡蛋清会被分解为氨基酸，不能直接为人体补充溶菌酶，B错误；C、煮熟的鸡蛋因蛋白质变性（蛋白质的空间结构发生改变）而无法发育成小鸡，C错误；D、分析题意可知，鸡蛋清中含有的溶菌酶是一种对人体安全无毒，具有抗菌、抗病毒功效的蛋白质，故可作为食品防腐剂，D正确。
16．C 【详解】A、变性后的蛋白质含有肽键，能与双缩脲试剂发生紫色颜色反应，A正确；B、将抗体溶于NaCl溶液中称为盐析，该过程不会造成其生物活性的丧失 ，B正确；C、哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和细胞器，不能合成蛋白质，所以膜蛋白没有更新，C错误；D、食物中的蛋白质属于大分子，人体不能直接吸收，一般需要分解成氨基酸才能被人体吸收 ，D正确。
17．AD 【详解】A、染色体主要由DNA和蛋白质组成，因此蛋白质是染色质的重要成分，A正确；B、性激素是固醇类激素，不是蛋白质，B错误；C、糖类是主要的能源物质，不是蛋白质的作用，C错误；D、酶具有催化作用，能加快化学反应速率，酶绝大多数是蛋白质，D正确。
18．ABCD 【详解】蛋白质结构决定功能，其结构多样性的原因包括氨基酸的种类、数目和排列顺序不同（多种多样），此外还有肽链的盘曲折叠方式和蛋白质的空间结构不同。故选ABCD。
19．ABD 【详解】A、蚕丝的主要成分是蛋白质，其基本单位是氨基酸，其结构通式为：，A错误；B、蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质是通过氨基酸的脱水缩合形成的，形成肽的同时产生水，B错误；C、蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，C正确；D、蚕丝蛋白质中一定含有C、H、O、N，不一定含有P、Fe元素，D错误。
20．AC 【详解】A. ①是侧链基团，即R基，A正确；B、②是氨基，B错误；C、③是羧基，C正确；D、④是氢而不是氢气，D错误。
21.【答案】(1)N（氮） (2) 氨基酸 肽链
(3) 氨基酸的种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸的排列顺序不同
【解析】(1)据A1～A4的功能判断A为蛋白质，a为氨基酸，其基本组成元素有C、H、O、N，故X是N。(2)根据分析可知，a是氨基酸，每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，结构通式为 。氨基酸脱水缩合形成蛋白质时，肽键数=脱去水分子数=氨基酸数一肽链数。(3)蛋白质功能多样性是由结构多样性决定的，从a（氨基酸）分析是因为氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。
22.【答案】(1)脂肪是重要的储能物质，其含氢量高，氧化分解时释放能量多，产生的水多
(2)组成“瘦素”与胰岛素的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，以及肽链折叠形成的空间结构不同
(3)身体健康、生长状况相同的 甲组每天注射一定量的瘦素溶液，乙组注射等量的生理盐水
【解析】本实验的目的是：探究瘦素能否控制动物的食欲以及能否起到减肥作用，该实验的自变量是瘦素的有无，因变量是大鼠的食欲以及体重。(1)女性皮下脂肪厚，而脂肪是重要的储能物质，其含氢量高，氧化分解时释放能量多，产生的水多，因此在没有食物和饮水的条件下，女性的生存期限会比男性长。(2)结构决定功能，“瘦素”与胰岛素的功能不同，原因是组成“瘦素”与胰岛素的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，以及肽链折叠形成的空间结构不同，从而导致二者的结构不同，因此二者的功能不同。(3)本实验的目的是探究“瘦素”能否控制动物的食欲以及能否起到减肥作用，因此自变量为是否加入瘦素，且实验设计要遵循对照原则和单一变量原则，无关变量遵循等量性原则，实验步骤为：第一步：选取身体健康、生长状况基本相同的大鼠若干只，随机平均分为两组，并编号为甲、乙；第二步：甲组每天注射一定剂量的“瘦素”溶液，乙组每天注射等量的生理盐水；第三步：在正常饲养的基础上，在相同且适宜的条件下分别饲养一段时间；第四步：一段时间后，观察大鼠的食欲状况，称量并统计各组大鼠的体重。