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第二章 组成细胞的分子
2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者
复习旧知
组成细胞的有机物中，含量最多的是
想一想:哪些食品富含蛋白质
蛋白质
哪些食物含有丰富的蛋白质？具有什么功能？
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？
问题探讨
从某些动物的组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术一段时间后，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。
1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
这种缝合线要变为小分子物质才能被吸收
初中学的食物中的蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收，因此说蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。
一、蛋白质的功能
1结构
4调节
（信息传递）
5免疫
3运输
2催化
蛋白质是生命活动的主要承担者
一、蛋白质的功能
许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。
例如：肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质(图为肌肉纤维)。
1.结构蛋白
一、蛋白质的功能
2.催化
细胞内的化学反应离不开酶的催化，
绝大多数酶都是蛋白质。
一、蛋白质的功能
3.运输
血红蛋白运输氧气
血液运输
一、蛋白质的功能
4.调节（信息传递）
糖尿病患者注射胰岛素
胰岛素发挥作用的原理图
一、蛋白质的功能
5.免疫（防御）
免疫细胞吞噬入侵者
有些蛋白质有免疫功能，人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
1 结构蛋白: 构成细胞和生物体的重要物质
2 催化作用:如绝大多数酶
3 运输作用:如血红蛋白、细胞膜上的载体
4 调节作用 (信息传递) : 胰岛素和生长激素等
5 免疫 (防御) 作用: 抗体
小结：
一、蛋白质的功能
蛋白质是生命活动的主要承担者
人体内的数万种蛋白质来自于哪里呢
思考:为什么蛋白质能承担如此多的功能呢
与蛋白质的多样性有关。
人体内有数万种不同的蛋白质，据估计，生物界的蛋白质种类多大1010-1012种。
食物
食物中的蛋白质能否被人体直接吸收？
1.氨基酸的种类
二、蛋白质的基本单位——氨基酸
非必需氨基酸：
必需氨基酸：
组成人体蛋白质的21种氨基酸
甲硫氨酸，赖氨酸，缬氨酸，异亮氨酸
苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，苏氨酸
共13种，人体可自身合成的氨基酸
共8种，人体不能自身合成的氨基酸
（婴儿9种，组氨酸）
（甲 来 借 一 本 亮 色 书）
二、蛋白质的基本单位——氨基酸
任务二：
阅读教材P29 思考·讨论 与最后一段文字，回答下列问题：
1.组成四种氨基酸的元素是什么？
2.氨基和羧基的书写方式是怎样的？
3.图中四个氨基酸有何共同点？
4.图中四个氨基酸有何不同点？
2.氨基酸的结构
2. 氨基酸的结构
一定有C、H、O、N有的含有
（1）组成元素：
S
二、蛋白质的基本单位——氨基酸
二、蛋白质的基本单位——氨基酸
3.相同点：
4.不同点：
一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH）连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接了一个氢原子和一个侧链基团。
侧链基团不同。
二、蛋白质的基本单位——氨基酸
侧链基团
R
C
H
C
H2N
OH
O
氨基
羧基
（2）结构通式：
氨基酸的共同点：
一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH）连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接了一个氢原子和一个侧链基团。
二、基本组成单位：氨基酸
（2）结构通式：
R
C
H
C
H2N
OH
O
氨基
羧基
侧链基团
COOH
NH2
H
R
二、基本组成单位：氨基酸
（2）结构通式：
R
C
H
C
H2N
OH
O
氨基
羧基
侧链基团
氨基：
羧基：
R基：
H2N
NH2
N
H
H
C
OH
O
COOH
H
CH3
（甘氨酸）
（丙氨酸）
C
H
H
H
R基决定氨基酸的种类及理化性质
二、基本组成单位：氨基酸
（2）结构通式：
R
C
H
C
H2N
OH
O
氨基
羧基
侧链基团
那为什么说一个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基？
二、基本组成单位：氨基酸
（2）结构通式：
R
C
H
C
H2N
OH
O
氨基
羧基
侧链基团
（3）结构特点：
① 至少含有一个氨基和一个羧基
② 都有1个氨基和1个羧基连在同一个碳原子上
③ 该碳原子还含有一个H和一个侧链基团（R基）
二、基本组成单位：氨基酸
下列哪些是组成蛋白质的氨基酸？
√
√
√
√
R基中也可以有氨基和羧基
谷氨酸的R基为－C3H5O2，在一个谷氨酸分子中，含有碳和氧的原子数分别是( )
A.4、4 B.5、4 C.4、5 D.5、5
B
人体中氨基酸常见的21种，蛋白质为1010~1012种。
氨基酸：21种
蛋白质：
1010～1012
思考：氨基酸是如何变为蛋白质的呢？
怎样形成
自主学习：请阅读P30，思考下列问题：
①氨基酸如何连接在一起构成蛋白质？
②什么是肽键、二肽、多肽、多肽链？
③氨基酸形成蛋白质过程中，形成一个肽键，脱去几分子水？④多肽与蛋白质有何区别？
三、蛋白质的结构
（一）氨基酸
肽链
C
H
R1
NH2
OH
C
O
H2O
C
H
COOH
R2
H
N
H
肽键
（1）方式：脱水缩合
（2）肽键：
（3）二肽：
由两个氨基酸脱水缩合形成
（4）生成一个肽键，脱去 水。
二肽
脱水缩合
注：H2O中的氧来自羧基，氢来自羧基和氨基
连接两个氨基酸分子的化学键
-HN-CO-或-CO-NH-
一分子
三、蛋白质的结构
（一）氨基酸
肽链
（5）三肽：
H2O
肽键
C
H
COOH
R3
H
N
OH
H
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
二肽
H2O
肽键
三肽
由三个氨基酸脱水缩合形成
脱水缩合
三、蛋白质的结构
（6）多肽：
由3个或3个以上的氨基酸分子脱水缩合而成。
多肽通常呈链状结构，也叫肽链
（一）氨基酸
肽链
……
H2O
H2O
H2O
H2O
肽键
肽键
肽键
肽键
脱水缩合
由几个氨基酸形成的就叫几肽（有几个R基就有几个氨基酸)
三、蛋白质的结构
有的是环状，首尾两端的氨基、羧基也脱水缩合连接起来，成为环状多肽。
三肽、四肽……
统称为
多肽
肽链
呈链状
1条或多条
盘曲折叠
蛋白质
氨基酸脱水缩合形成的多肽链，就是蛋白质吗？
由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
盘曲折叠
肽链
蛋白质
（二）肽链
（一）氨基酸
肽链
脱水缩合
盘曲折叠
具有复杂空间结构的蛋白质
—SH
—SH
+
—S—S—
+
2H
许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。
二硫键
两条肽链
再有
注意：二硫键可以形成在肽链内，也可以形成在肽链间
氨基酸之间脱水缩合形成肽链
一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠
这条肽链进一步盘绕形成一定的空间结构
四条肽链聚集在一起形成复杂空间结构
由氨基酸形成血红蛋白的示意图
蛋白质必须具备复杂的空间结构才具备生物活性
肽键
氢键等
二硫键等化学键
肽链→蛋白质
任务四：思考完成下列问题
氨基酸脱水缩合形成多肽，
一条多肽链通过氢键等按照一定形态折叠、盘曲成空间结构；
多条肽链通过二硫键等构成更为复杂的空间结构。
1. 从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次
思考讨论 P31
2.进入人体消化道的蛋白质食物，要经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸 这些氨基酸进入人体细胞后，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质 人体中的蛋白质和食物中的蛋白质会一样吗
食物蛋白
胃、胰、肠蛋白酶
多肽
肠肽酶
氨基酸
吸收
合成
人体的蛋白质
人体内氨基酸
3.如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出由10个氨基酸组成的长链，可以写出多少条互不相同的长链 试着说出蛋白质种类多种多样的原因(提示:一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸)。
2110
由n个氨基酸所构成的肽链的种类数是21n种
思考讨论 P31
种类
数量
排列顺序
空间结构
结构多样
种类繁多
氨基酸
肽链：
功能多样
决 定
功能蛋白
结构蛋白
(组成细胞和生物体)
________
(蛋白质类激素)
________
(大多数酶)
________
(载体蛋白)
________
(抗体)
调节
催化
运输
免疫
结构决定功能
四、蛋白质的多样性
蛋白质的结构异常
单个氨基酸
改变
蛋白质结构
异常
红细胞形态
异常
镰刀型细胞
贫血症
蛋白质的功能
空间结构
一级结构
四、蛋白质的变性
蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。
（2）变性不可恢复
（1）变性的本质是空间结构破坏，肽键并未断裂
（3）变性后蛋白质更易被蛋白酶水解
会发生紫色反应
蛋白质在盐溶液中溶解度降低，析出的白色絮状物就是蛋白质。
空间结构不发生改变，活性不变。（可逆的）
肽键断裂，使多肽分解为氨基酸。
水解
盐析
蛋白质的盐析、水解和变性
组成 元素
C、H、O、N、（S、Fe）
氨基酸
种类：
通式：
C
H
C
H2N
OH
O
R
特点：
脱水缩合
多肽
组成蛋白质的氨基酸种类不同
氨基酸的数目不同
氨基酸排列顺序不同
多肽的空间结构不同
折叠盘旋
蛋白质
结构多样性
功能多样性
构成生物体，如结构蛋白
运输作用，如血红蛋白
催化作用，如酶
调节作用，如胰岛素
免疫作用，如抗体
组成
基本单位：
形成
导致
21种
至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上
核糖体
课堂小结
练习
—C
NH2
H
H
—C—
O
N—
H
C—
H
H
COOH
—C—
O
N—
H
C—
H
CH2
C
O
NH2
—C—
O
N—
H
H
CH2
C
COOH
（1）该化合物由 个氨基酸分子失去 个水分子而形成，这种反应叫 反应。
例：
（2）该化合物含有 个肽键，该图所示化合物的名称是 ____，基本单位是____________。
（3）该图中所示的氨基酸种类不同，是由 决定的，图中具有的R基是_________________，说明有 种氨基酸。
4
3
脱水缩合
3
四肽（多肽）
氨基酸
R基
3
(4) H2O中H来源于 ；O来源于 。
氨基和羧基
羧基
3.某种脑啡肽具有镇痛作用,可以作为药物来使用,它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽结构式。回答下列问题。
(1)构成一个脑啡肽分子的氨基酸数目是_____;有_____种氨基酸参与脱水缩合反应;生成的水分子数目是______。
(2)若在含脑啡肽的溶液中加入双缩脲试剂A液并摇匀,溶液呈____色,随后再将双缩脲试剂B加入溶液________后,溶液呈现___色。
(3)脑啡肽作为药物______(填“可以”或“不可以”)口服,理由是____。
(4)如果上图中的氨基酸顺序发生了改变,它还会具有脑啡肽的功能吗_____ 为什么 __________________________
5
4
4
无
摇匀
紫
不可以
多肽会在消化道中被水解从而失去作用
不会
蛋白质的功能是由结构决定的
C
H
H2N
O
R1
C
H
H2N
COOH
R2
C
OH
H2O
C
H
H2N
O
R1
C
H
N
COOH
R2
C
H
＋
＋
①H2O中H来源于 ；O来源于 。
②三个氨基酸脱水缩合得到 ，产生 分子水，形成 个肽键。
③n个氨基酸脱水缩合形成一条肽链得到 ，产生 分子水（肽键）。
氨基和羧基
羧基
三肽
n肽
2
n-1
n个氨基酸脱水缩合形成m条肽链产生 分子水（肽键）
n-m
2
四、蛋白质相关计算
氨基酸数和肽链条数 肽键数 脱水数
n个氨基酸形成一条肽链
n个氨基酸形成m条肽链
3-1
3-1
2-1
2-1
n-1
n-1
8-2
8-2
n-m
n-m
★规律1：肽键数 =脱水数=氨基酸数-肽链数
1.肽键数、脱水数的计算
n个氨基酸形成环状多肽
n
n
四、蛋白质相关计算
某种蛋白质是由10个氨基酸脱水缩合形成的1条多肽链构成的，若每个氨基酸分子质量平均是120，则该蛋白质的相对分子量是？
蛋白质分子量
＝氨基酸分子总质量
—
脱去的水的 分子总质量
＝120×10
(10-1) ×18
—
假设有n个氨基酸形成m条肽链，每个氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为
四、蛋白质相关计算
2.蛋白质相对分子质量的计算
氨基酸数 氨基酸的平均分子质量 肽链条数 蛋白质相对分子质量X
n a 1条肽链
m条肽链
环状肽链
X=an-18(n-1)
X=an-18(n-m)
X=an-18n
★规律2：蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均分子质量－18×脱去水分子数。
四、蛋白质相关计算
★特别提醒：计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程。
如肽链上二硫键(-S-S-)的形成，一个-S-S-是有两个-SH脱去两个H原子连接而成的，
即“-SH”+“-SH”→“-S-S-”+2H。
所以当有k个二硫键时，
蛋白质的相对分子质量= 。
na-18(n-m)-2k
四、蛋白质相关计算
3.游离的氨基或羧基数目的计算
①每个氨基酸分子中至少含有 个氨基， 个羧基。其他的氨基和羧基来自 。
②一条多肽链中至少含有 个氨基， 羧基。其他的氨基和羧基来自 。
③n条多肽链中至少含有有 个氨基， 羧基。其他的氨基和羧基来自 。
1
1
R基
1
1
R基
n
n
R基
四、蛋白质相关计算
★规律3：
(1)肽链中至少含游离的氨基数或羧基数= 。
(2)肽链中含游离的氨基数或羧基数 =
(3)环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目
肽链条数
肽链条数+R基中的氨基或羧基=各氨基酸中氨基或羧基总数-肽键数
练习1：n个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸脱水缩合形成的一条多肽中的氨基是 个。
练习2：现有100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨基，这些氨基酸脱水缩合形成6条多肽链时共含有
个氨基， 个羧基。
1+m-n
12
22
4.N、O原子数的计算
—C
NH2
H
R1
—C—
O
N—
H
C—
H
R2
—C—
O
N—
H
C
H
R3
COOH
（1）N原子数
（2）O原子数
=肽链数+肽键数+R基上的N原子数
=各氨基酸中N原子的总数
=肽链数.2+肽键数+R基上的O原子数
=各氨基酸中O原子的总数-脱水分子数
四、蛋白质相关计算
练习3：某蛋白质有m条肽链、n个氨基酸组成，则该蛋白质至少含有氧原子的个数为 。
n+m
练习4：分子式为C63H105O45N17S2的多肽化合物中，最多的肽键数是 个。
练习5：甜味肽的分子式为C13H16O5N2 , 则甜味肽一定是一种
肽。
（3）利用N原子个数求氨基酸的个数
16
二
氨基酸通式中N的数目最少，一般只出现在氨基中，若氨基酸R基中没有氨基，则N原子数=氨基酸数；若R基中含1个氨基，则氨基酸个数=N原子个数-1。
4.N、O原子数的计算
四、蛋白质相关计算
组成元素
C、H、O、N（S）等
导致
氨基酸
种类：21种
必需氨基酸：8种
非必需氨基酸：13种
结构通式：
C
H
C
H2N
OH
O
R
特点：至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上
脱水缩合
多肽
组成蛋白质的氨基酸种类不同
氨基酸的数目不同
氨基酸排列顺序不同
多肽的空间结构不同
折叠盘旋
蛋白质
结构多样性
功能多样性
构成生物体，如结构蛋白
运输作用，如血红蛋白
催化作用，如酶
调节作用，如胰岛素
免疫作用，如抗体
组成
导致
脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数=n—m
m条肽链构成的蛋白质，至少m个氨基，至少m个羧基
M（pro）=na—（n—m）18
课堂小结
计算中小学教育资源及组卷应用平台
2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 课时练习
【基础练习】
1.下列不属于生物体内蛋白质功能的是 ( )
A.是构成肌肉、蛛丝、头发等的主要成分
B.催化细胞内化学反应
C.调节机体的生命活动
D.是细胞代谢的主要能源物质
2.蛋白质是生命活动的主要承担者,下列关于蛋白质功能的叙述及举例正确的是 ( )
A.调节机体生命活动,如性激素促进生殖器官发育
B.构成细胞和生物体,如组成肌细胞的肌动蛋白
C.有些蛋白质有免疫功能,如胃蛋白酶能催化蛋白质的水解
D.有些蛋白质能进行物质的运输,如胆固醇参与血液中脂质的运输
3.(经典题)在下列物质中,有的属于构成蛋白质的氨基酸,有的不属于,其中属于构成蛋白质的氨基酸的是 ( )
① ②
③
④
⑤
A.①②③ B.②③⑤ C.①②③⑤ D.②④
4.硒代半胱氨酸是被发现的人体第21种氨基酸。已知硒代半胱氨酸的分子式为C3H7NO2Se,该氨基酸的R基是 ( )
A.—CH2Se B.—CH3Se C.—CH3 D.—CH3OSe
5.下列关于人体必需氨基酸和非必需氨基酸的说法中,正确的是 ( )
A.必需氨基酸是指必须在人体内合成的氨基酸
B.非必需氨基酸只能在细胞内合成
C.评价食物中蛋白质成分的营养价值时,常以必需氨基酸的种类和含量为标准
D.非必需氨基酸不能组成人体蛋白质,只有必需氨基酸才能被人体吸收利用
6.关于组成人体蛋白质的氨基酸分子结构的描述正确的是 ( )
A.氨基酸的不同种类由②决定
B.结构④中不含氨基或者羧基
C.n个氨基酸分子形成一条多肽链脱去n-1个H2O
D.氨基酸脱水缩合产生的水中的氢来自②和③
7.两种氨基酸结构式如图,它们在形成二肽时,最可能相互缩合的基团是 ( )
A.①与③ B.②与④或①与⑤ C.②与⑥ D.③与④
8.用氨基酸自动分析仪测定两种肽类化合物的氨基酸数目,发现均为34个,但其生理功能截然不同。下列解释错误的是 ( )
A.多肽形成的空间结构不同 B.脱水缩合形成多肽的方式不同
C.氨基酸种类不同 D.氨基酸的排列顺序不同
9.已知蛋白质受热、酸碱、重金属盐、某些有机物(乙醇、甲醛等)、紫外线等作用时,空间结构发生破坏,这种情况称为蛋白质变性。蛋白尿是诊断肾炎的重要依据,也是评定肾炎治疗效果的重要指标之一,鉴定尿中是否有蛋白质常用加热法来检验。以下说法正确的是 ( )
A.加热使蛋白质的肽链充分伸展并断裂
B.加热使蛋白质发生变性,其原理与水解相同
C.加热后的蛋白质仍然可与双缩脲试剂发生作用并产生紫色反应
D.蛋白质加热后,肽链的盘曲和折叠被解开,其特定功能并未发生改变
10.如图是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程。请回答下列问题。
(1)从氨基酸到蛋白质的形成过程为氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定 的蛋白质。
(2)两个相邻氨基酸,一个氨基酸的 和另一个氨基酸的 发生反应失去一分子水,这个过程称为 ,形成的化合物称为 。
(3)不同的蛋白质分子结构不同,体现在组成蛋白质的氨基酸的 不同和蛋白质的 不同等方面。
(4)血红蛋白分子是由574个氨基酸脱水形成4条肽链后,盘曲、折叠而成的,则在形成过程中生成了 个肽键。
11.下图是某物质的结构图,下列有关分析不正确的是 ( )
A.该物质中含有2个肽键
B.组成该物质的单体数量是3
C.该物质中只含有一个氨基
D.该物质合成时脱去2个水分子
12.一条由39个氨基酸形成的环状多肽,其中有4个谷氨酸(R基为—CH2—CH2—COOH),则该多肽 ( )
A.有38个肽键 B.至少有5个游离羧基
C.至多有36种氨基酸 D.可能没有游离氨基
13.(经典题)有关图中蛋白质的叙述正确的是( )
A.此蛋白质共有2条肽链
B.共有95个肽键
C.此蛋白质的R基中共含有22个氨基
D.99个氨基酸形成此蛋白质时,共减少的相对分子质量为1 764
【能力提升】
1.HSP是机体细胞受高温刺激后合成的一类热休克蛋白。该蛋白质可发挥如图所示的作用,以保护机体细胞不受破坏。图示HSP所起的作用是 ( )
A.促进肽键的形成
B.抑制氨基酸脱水缩合
C.维持蛋白质结构的稳定性
D.促使肽链形成空间结构
2.如图为有关蛋白质分子的简要概念图,下列对图示分析正确的是 ( )
A.a中肯定含有S
B.多肽中b的数目等于c的数目
C.①过程产生的水分子数目等于c的数目
D.蛋白质功能的多样性导致细胞内蛋白质种类繁多
3.脑啡肽具有镇痛作用,可以作为药物来使用,脑啡肽的结构式如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.脑啡肽由5种氨基酸脱水缩合而成
B.脑啡肽合成过程中生成了4分子的水
C.脑啡肽中含有5个游离的氨基和5个游离的羧基
D.氨基酸的排列顺序改变不会影响脑啡肽的功能
4.甲状腺素视黄质运载蛋白(TTR)是存在于血液中的一种球状蛋白质,由4条多肽链组成,每条多肽链均含127个氨基酸,其功能是运输甲状腺激素和维生素A。下列叙述不正确的是 ( )
A.合成TTR的过程中,共脱去了504个水分子
B.4条多肽链之间通过一定的化学键相互结合在一起
C.参与组成TTR的氨基酸一共有21种,均由体细胞合成
D.若TTR的4条肽链的盘曲、折叠方式改变,其运输能力可能降低
5.如图所示,该蛋白质共由67个氨基酸构成,包括两条多肽链和一个环状肽。数字代表两条多肽链上氨基酸的起止数字,该蛋白质由二硫键(两个—SH形成—S—S—)相连,假设氨基酸的平均相对分子质量为a,下列说法错误的是 ( )
A.该蛋白质分子至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基
B.该蛋白质分子至少含有氧原子67个
C.该蛋白质分子含有肽键65个
D.该蛋白质的相对分子质量为67a-1 174
6.(多选题)硒代半胱氨酸是人类发现组成蛋白质的第21种氨基酸,含硒代半胱氨酸的蛋白质被称为硒蛋白。硒蛋白多是具有生物活性的酶类,如谷胱甘肽过氧化物酶、铁氧还蛋白还原酶等,这些酶具有抗氧化、抗癌等功能。下列说法不正确的是 ( )
A.硒是人体内的大量元素,参与细胞内许多化合物的组成
B.硒存在于硒代半胱氨酸的侧链基团上
C.双缩脲试剂可与硒代半胱氨酸产生紫色反应
D.硒蛋白变性使肽键断裂,导致蛋白质降解
7.血管紧张素是由肝脏分泌的前体物质——血管紧张素原(一种蛋白质)水解形成的一种多肽类激素,具有升高血压的功能。在临床应用上,人工合成的血管紧张素可作为药物改善低血压症。下列叙述正确的是 ( )
A.血管紧张素原能与双缩脲试剂产生紫色反应,血管紧张素则不能
B.血管紧张素原水解生成血管紧张素的过程中有肽键的断裂和水的生成
C.血管紧张素具有升血压功能与其空间结构密切相关
D.可以通过静脉注射或口服血管紧张素来改善低血压症
8.内皮素是由21个氨基酸组成的链状多肽,其中第1位和15位、第3位和11位的半胱氨酸之间通过二硫键连接。内皮素能与黑色素细胞膜上的受体结合,刺激黑色素细胞增殖分化,产生大量黑色素,这是造成色斑的主要原因。内皮素拮抗剂进入皮肤后可竞争性地与内皮素受体结合。下列叙述正确的是 ( )
A.合成1分子内皮素相对分子质量减少360
B.内皮素拮抗剂与内皮素结合使内皮素失去作用
C.内皮素分子不含有游离的氨基和游离的羧基
D.内皮素拮抗剂与内皮素的结构可能相同
9.牛胰核糖核酸酶由一条多肽链构成,包含8个带巯基(—SH)的半胱氨酸,脱氢后形成4对二硫键(—S—S—)。形成下图所示结构时,该酶具有生物活性。图中圆圈表示氨基酸,序号表示氨基酸的个数,半胱氨酸缩写为“半胱”,其他氨基酸的标注略。
(1)牛胰核糖核酸酶可与 试剂产生 色反应。
(2)在细胞中氨基酸经 方式合成多肽牛胰核糖核酸酶,连接两个氨基酸分子的化学键是 ,该过程中脱掉的水分子为 个。
(3)科学家发现β-巯基乙醇可破坏该酶的二硫键,尿素可破坏该酶的氢键。若用β-巯基乙醇和尿素同时处理该酶,会使其失去活性。若去除β-巯基乙醇只保留尿素时,该酶活性仅恢复到1%左右,若去除尿素只保留β-巯基乙醇时,可以重新形成氢键,该酶活性能恢复到90%左右,说明在维持该酶空间结构的因素中,氢键比二硫键的作用 。
(4)从蛋白质多样性角度分析, 决定了蛋白质分子中氢键和二硫键的位置,使蛋白质具有特定的空间结构,进而决定其生物活性。
2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 课时练习答案
【基础练习】
1.D 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,如构成肌肉、蛛丝、头发等;部分蛋白质具有催化功能,如酶;部分蛋白质具有调节机体生命活动的作用,如胰岛素;细胞代谢的主要能源物质是糖类,不是蛋白质。
2.B 性激素、胆固醇属于脂质,不属于蛋白质,A、D错误;有些蛋白质具有免疫功能,如抗体可帮助人体抵御抗原的侵害,胃蛋白酶催化蛋白质的水解体现的是催化功能,C错误。
3.B 构成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并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原子和一个侧链基团,因此除了①④外,其余都属于构成蛋白质的氨基酸分子,B正确。
4.B 硒代半胱氨酸的分子式为C3H7NO2Se,去掉—COOH(羧基)、—NH2(氨基)、—H、一个中心碳原子,剩下的为R基,则R基为—CH3Se,故选B。
5.C 必需氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界获取的氨基酸;非必需氨基酸既可在细胞内合成,也可来自食物,A、B错误。非必需氨基酸参与组成人体的蛋白质,必需氨基酸和非必需氨基酸都能被人体吸收利用,D错误。
6.C 根据氨基酸的结构通式可知,①为氨基,②为连在中心碳原子上的H,③为羧基,④为R基。氨基酸的种类因R基的不同而不同,A错误;R基中可含氨基或羧基,B错误;氨基酸脱水缩合形成蛋白质时,脱去的水分子数=形成的肽键数=氨基酸数-肽链数,故n个氨基酸形成一条多肽链脱去n-1个H2O,C正确;氨基酸脱水缩合产生的水中的氢来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基,不是来自同一个氨基酸的氨基和羧基,也不是来自图中的②和③,D错误。
7.B 根据题意和图示分析可知:①④表示连接着中心碳原子的氨基,②⑤表示连接着中心碳原子的羧基,③表示R基上的羧基,⑥表示R基上的氨基,故最可能缩合的基团是②与④或①与⑤。
8.B 两种肽类化合物的氨基酸数目相同,氨基酸的种类、排列顺序不同,或多肽形成的空间结构不同,均可导致两种肽类化合物的结构不同。由于每一种肽类化合物都有与它所承担功能相适应的独特结构,所以两种肽类化合物的生理功能不同。氨基酸脱水缩合形成多肽的方式是相同的,B错误。
9.C 加热会使蛋白质的空间结构发生改变,导致其功能也发生改变,但其肽键没有断裂,蛋白质仍能与双缩脲试剂发生作用并产生紫色反应,A、D错误,C正确;水解后的蛋白质结构和功能发生变化,肽键被破坏,水解与变性的原理不同,B错误。
易错分析 蛋白质变性,肽链中的肽键没有被破坏,蛋白质遇双缩脲试剂产生紫色反应。蛋白质被蛋白酶水解后,肽键被破坏,不再与双缩脲试剂产生紫色反应。
10.答案 (1)空间结构 (2)羧基(或氨基) 氨基(或羧基) 脱水缩合 二肽 (3)种类、数目和排列顺序 空间结构 (4)570
解析 (3)不同的蛋白质分子结构不同,体现在组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同和蛋白质的空间结构不同等方面。(4)链状多肽中,肽键数=氨基酸数-肽链数,则血红蛋白在形成过程中生成的肽键数为574-4=570。
11.C 由图中可知,图中含有2个肽键,该化合物为三肽,由3分子氨基酸脱掉2分子水形成;该三肽含有的R基未明确具体的结构,R基中可能含有氨基,C错误。
12.D 由39个氨基酸形成的环状多肽中,肽键数为39,A错误;不考虑R基时,环肽不含游离的羧基和氨基,由题意可知,谷氨酸的R基中含有1个羧基,该环肽中含有4个谷氨酸,则该多肽至少有4个游离羧基,可能没有游离的氨基,B错误,D正确;组成蛋白质的氨基酸有21种,该环肽至多有21种氨基酸,C错误。
13.C 此蛋白质含有的肽链数=羧基总数-R基上羧基数目=26-23=3,A错误;此蛋白质中的肽键数=脱水数=氨基酸总数-肽链数=99-3=96,B错误;R基上氨基数目=氨基总数-肽链数=25-3=22,C正确;99个氨基酸形成此蛋白质的过程中,共减少的相对分子质量=脱去水分子的质量=脱水数×18=(99-3)×18=1 728,D错误。
【能力提升】
1.D 由图分析,HSP可以与多肽链结合,使其形成具有一定空间结构的蛋白质,由此可以判断HSP的作用是促使肽链形成一定的空间结构,D正确。
2.C a中肯定含有C、H、O、N,可能含有S,A错误;多肽链中b(氨基酸)的数目=c(肽键)的数目+肽链数,B错误;①脱水缩合过程产生的水分子数与c肽键数相等,C正确;蛋白质结构多样性是其种类繁多的原因,D错误。
3.B 由题图可知,脑啡肽中有4个肽键,脑啡肽由5个氨基酸脱掉4分子水形成,B正确。分析组成脑啡肽的氨基酸的R基,如图所示:
可知脑啡肽中R基有4种,即脑啡肽由4种氨基酸脱水缩合而成,A错误。图示R基中不含氨基、羧基,即脑啡肽含有1个游离的氨基和1个游离的羧基,C错误。氨基酸的排列顺序改变会影响脑啡肽的功能,D错误。
4.C 甲状腺素视黄质运载蛋白(TTR)由4条多肽链组成,每条多肽链均含127个氨基酸,形成过程中脱去(127-1)×4=504(个)水分子,A正确;不同肽链之间通过一定的化学键相互结合在一起,B正确;可以组成蛋白质的氨基酸一共有21种,组成TTR的氨基酸不一定是21种,且必需氨基酸必须从外界环境中获取,C错误;蛋白质的结构决定其功能,若TTR的肽链的盘曲、折叠方式发生改变,其空间结构发生变化,则运输能力可能降低,D正确。
5.B 题述蛋白质分子由2条肽链和1个环状肽组成,环状肽可能没有游离的氨基和羧基,所以该蛋白质至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基,A正确;题述蛋白质分子由两条多肽链(共32个氨基酸)和一个环状肽(35个氨基酸)组成,至少含有氧原子(18-1+2)+(14-1+2)+35=69(个),共有肽键(32-2)+35=65(个),相对分子质量为67a-(65×18+2×2)=67a-1 174,B错误,C、D正确。
6.ACD 硒不是人体内的大量元素,A错误;根据氨基酸的结构通式可知,硒存在于硒代半胱氨酸的R基上,B正确;双缩脲试剂与蛋白质发生紫色反应,氨基酸不能与双缩脲试剂产生紫色反应,C错误;硒蛋白变性是空间结构发生改变,但肽键不断裂,蛋白质也未降解,D错误。
7.C 血管紧张素原是一种蛋白质,血管紧张素是一种多肽类激素,都能与双缩脲试剂产生紫色反应,A错误;血管紧张素原水解生成血管紧张素的过程中可能会发生肽键的断裂,肽键断裂会消耗水,B错误;蛋白质的结构与其功能相适应,血管紧张素的升血压功能与其空间结构密切相关,C正确;血管紧张素是一种多肽类激素,口服会使其被水解,从而丧失活性,D错误。
8.D 内皮素是由21个氨基酸组成的链状多肽,则合成1分子内皮素能形成20个肽键;内皮素第1位和15位、第3位和11位的半胱氨酸之间通过二硫键连接,则合成1分子内皮素能形成2个二硫键。根据以上分析,形成1分子内皮素相对分子质量减少20×18+2×2=364,A错误;内皮素拮抗剂进入皮肤后可竞争性地与内皮素受体结合,并不是与内皮素结合,推测内皮素拮抗剂与内皮素的结构可能相同,B错误,D正确;内皮素是由氨基酸组成的链状多肽,至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基,C错误。
9.答案 (1)双缩脲 紫 (2)脱水缩合 肽键 123 (3)强 (4)氨基酸的(种类、数量)排列顺序
解析 (1)牛胰核糖核酸酶是蛋白质,可与双缩脲试剂产生紫色反应。(2)分析题图可知该牛胰核糖核酸酶的化学本质是蛋白质,是由124个氨基酸形成的,含有一条肽链,则其中肽键数=氨基酸数-肽链数=124-1=123。(3)β-巯基乙醇可破坏该酶的二硫键,尿素可破坏该酶的氢键。根据以下分析可知,在维持该酶空间结构的因素中,氢键比二硫键的作用强。
处理 结果
β-巯基乙醇和尿素同时处理 二硫键和氢键均被破坏→酶失去活性
去除β-巯基乙醇只保留尿素 重新形成二硫键,未形成氢键→酶活性仅恢复到1%左右
去除尿素只保留β-巯基乙醇 重新形成氢键,未形成二硫键→酶活性能恢复到90%左右
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必修1 分子与细胞
第二章 组成细胞的分子
第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质是组成细胞的有机物中含量最多的。
1、元素组成：C H O N（有的含N、P、S、Fe等）
2、基本单位：氨基酸
氨基酸及其种类
种类：约21种 通式：
（1）必需氨基酸：8种，是人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取。
（2）非必需氨基酸：13种，是人体能够合成的。
【结构要点】：①每种氨基酸都至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH），
②并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
③氨基酸的种类由R基（侧链基团）决定。
蛋白质的形成结构
氨基酸分子相互结合的方式是：脱水缩合
氨基酸脱水缩合：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，这种结合方式叫做脱水缩合。
连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）叫做肽键。
由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽；三个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做三肽；由n（n≥3）个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链。
肽链能盘曲、折叠、形成有一定空间结构的蛋白质分子（氢键、二硫键）。
蛋白质的功能
1. 构成细胞和生物体结构的重要物质（肌肉毛发）
2. 催化细胞内的生理生化反应
3. 运输载体（血红蛋白）
4. 传递信息，调节机体的生命活动（胰岛素）
5. 免疫功能（抗体）
蛋白质分子多样性的原因
构成蛋白质的氨基酸的种类，数目，排列顺序，以及蛋白质的空间结构不同导致蛋白质结构多样性。
蛋白质结构多样性导致蛋白质的功能的多样性。
蛋白质的变性、水解、盐析
1、变性
蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。
注：肽键并未断裂，可以与双缩脲试剂发生紫色反应（不可恢复）
2、水解
肽键断裂，使多肽分解为氨基酸。
3、盐析
蛋白质在盐溶液中溶解度降低，析出的白色絮状物就是蛋白质。空间结构不发生改变，活性不变。（可逆的）
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《蛋白质是生命活动的主要承担者 第二课时》说课
尊敬的领导：
大家上午好，我叫XXX，
今天我说课的题目是《蛋白质是生命活动的主要承担者 第二课时》，我将从说教材、说学生、说教学与手段、说教学程序和说教学效果五方面展开。
一、说教材
1 教材的地位和作用
本节内容位于 新人教版 普通高中课程标准实验教科书 高一生物必修一 《分子与细胞》第二章《组成细胞的分子》第4节的内容。这部分内容不仅是第二章的重点内容，也是整本书的乃至整个高中教学的重点内容之一。蛋白质部分在教材中起到承上启下的作用。它以本章的第1 节细胞中的元素和化合物知识、生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质检测知识为基础。通过学习，使学生明确蛋白质的结构多种多样，在生命活动中承担着多种多样的功能，是非常重要的生物大分子。为第5节学习《核酸是遗传信息的携带者》奠定了学法基础。同时也在为学好必修2基因表达部分打下基础。
2 教学目标
1 ）知识目标：在课程标准的具体内容标准中，与本节内容相对应的条目是“概述蛋白质的结构和功能”，“概述”属于理解水平，首先要理解蛋白质的基本组成单位──氨基酸的结构特点，以及由氨基酸形成蛋白质的过程，要达成新课标的要求，确定本节的知识目标为：
①掌握氨基酸的结构特点
②说出氨基酸形成蛋白质的过程
③概括蛋白质的结构和功能。
2 ）能力目标：教材中并没有直接给出氨基酸的结构通式，而是让学生观察4种氨基酸的结构，通过思考与讨论，找出氨基酸的共同特点，加深对氨基酸结构的理解。这种让学生通过主动探究得出结论的处理方式，是新教材的特点之一，是落实探究性学习课程理念的具体体现。关于蛋白质结构和功能的多样性，将结合图文并茂的教材，拟采用多媒体模拟氨基酸脱水缩合和让课堂小游戏的形式，让学生在获取形象、丰富的信息内容的同时，培养学生分析和处理信息的能力。
①通过氨基酸结构通式的推导，培养学生综合归纳的能力；
②通过探讨氨基酸的缩合过程，培养学生解决问题的能力。
③通过寻找关键词进行蛋白质功能的学习，培养学生寻找关键信息的能力
3）情感目标：考虑到认同生命的物质性对于树立唯物主义观点具有重要意义，而本节内容恰好说明了生命活动的物质基础的重要方面──许多生命活动是靠蛋白质来完成的，因此，在情感态度与价值观方面，就确定了“认同蛋白质是生命活动的主要承担者”。同时科学史话部分，让学生在了解我国科学史的同时，又培养了爱国主义精神，增强民族自信心和自豪感。
3 重难点
重点：①氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程；②蛋白质的结构与功能
难点：①氨基酸形成蛋白质的过程；②蛋白质多样性的原因。
二、说学生
高一学生还没有学习有机化学，缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识，而细胞的分子组成是微观、抽象的内容。教材考虑到分子水平的内容比较抽象，为了加强学习内容与生活的联系，提高学生的学习兴趣，本节教材编入了联系生活的内容。如：为什么食物中应添加必需氨基酸？为什么吃熟鸡蛋比吃生鸡蛋容易消化？有关这些内容学生都有一定的经验基础，如果利用学生的生活经验展开教学，有助于增加教学内容的亲和力。
三、说教法与手段
由于学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识，细胞的分子组成又是微观的内容，比较抽象，所以在教学时，应注意联系学生的生活经验，利用图解、课件和游戏等加强教学的直观性，加强学生对微观内容的感性认识，使学生在主动获取知识的过程中完成重点、难点知识的学习，提高思维能力，形成相应的观。
2．教学方法：引导学生探究性学习；利用图解、多媒体课件和游戏等直观教学法。
3．教学媒体的选择与运用：利用图解、多媒体课件和游戏等。
四、说教学过程
1．课前预习与准备
因为蛋白质的化学结构和功能，是以往没有接触过的，所以课前布置预习是有必要的。通过预习学生能对这一节的知识有部分了解，同时会遇到一些问题，使他们对进一步认识蛋白质产生兴趣，但是要给出任务，否则学生预的质量不高或者不预习。
任务：以课本P29上给出的四种氨基酸总结出氨基酸的结构通式，P30总结氨基酸形成多肽链的图形。这2个题目比较明确的提出了这一节知识的重点。
2．利用问题探讨引入课题（3min）
先回忆前两节学习的内容
提问：（1）学习含量的时候，含量最多的有机化合物是什么？
然后练习实际，再次提问：（2）同学们知道哪些食品中富含蛋白质？
这些蛋白质可以直接被吸收吗？引出氨基酸！
评价学生回答，引入课题：生命活动的主要承担者──蛋白质（第二课时）。
3. 蛋白质的基本单位——氨基酸（12min）
借着刚刚的问题，展示淀粉在消化道内被酶水解成葡萄糖的图片，通过类比引出氨基酸是蛋白质的基本组成单位。说明蛋白质必需经过消化，成为各种氨基酸才能被人体吸收和利用。
先给3分钟时间，让学生完成书中P29页的思考与讨论。并阅读完本页内容，四人小组进行讨论后，各组代表思考下列问题：
思考 1）．这些氨基酸的结构具有什么共同特点？不同点又在哪？
思考 2）．氨基酸的元素组成是什么？
思考 3）. 氨基酸的结构通式是什么？
并让学生自己通过探究总结出氨基酸的结构通式的特点！
展示：用多媒体课件展示4种氨基酸的平面结构式。并提问：
问题１: 你发现了什么？（来完成思考1、2）
问题２：你能用平面的结构式来概括它们相同的部分吗？请一位学生上台写。（来完成思考3）
问题３：它们不同的部分怎样表示才好呢？
（这部分涉及各部分化学结构的书写，以及立体结构，可由学生展示完，教师课件辅助补充，利用人体的躯干四肢及头部代表各个成分，在利用不同的明星的样子代表头部的R基，更加形象的表示相同与不同，还可调动学生的兴趣）
问题４：根据上面的结构，以及P29页的最后一段文字描述，再次让学生尝试用语言来说明氨基酸的结构式有什么特点？叫学生自己描述。
教师给予必要的补充，注意语言的准确性。
启发引导：生物体中组成蛋白质的氨基酸最多有21种，而据估计，生物界的蛋白质种类多达1010~1012种。氨基酸是怎样形成蛋白质的呢？进入本课时第二大知识点：
4. 蛋白质的结构（15min）
先给3分钟时间让学生阅读P30页全部内容，并找出相关的过程及概念，并画出来。并表示一会儿会提问：
3分钟后，播放幻灯片，展示氨基酸脱水缩合形成二肽的过程，并让学生集中精力，观看总结，提问：
氨基酸形成肽链的过程叫什么？这个过程如何描述？（这个过程非常重要，后面总结规律和做题的时候还会用到，并时刻表示蛋白质这节是会考、高考的重点）
此时脱了几分子水？形成的化学键叫什么？形成的化合物叫什么？
利用同排相邻的两个同学，来模拟脱水缩合的过程，相连接的地方就是这个化学键！
（3）三个同学模拟形成的化合物叫什么？四个呢？多个呢？
启发：两个氨基酸脱水缩合形成的是二肽，三个氨基酸脱水缩合形成的是三肽，以此类推，多个氨基酸脱水缩合形成的是多肽。
请学生尝试说出其变化过程，注意纠正其语言。
并解释脱水缩合以及肽键的含义，解释多肽链和蛋白质的不同！表示多肽链需要盘曲折叠形成具有复杂的空间结构才称得上是有功能的蛋白质。并在课件展示盘曲折叠不同的图片，并总结盘曲折叠期间涉及的化学键！让学生整理笔记。
最后 给2分钟迅速记忆， 然后提问总结 3分钟。
课件上的两个基础题，都是课上学生总结出来的内容。做精确练习。夯实基础。5分钟
板书设计
五、说教学效果预测
本节课中氨基酸的结构特点是重点，氨基酸形成蛋白质的过程及蛋白质的结构和功能是难点。我在教学时结合学生的认知，把人的躯干比作碳原子，两臂比作氨基（一NH2）和基（一COOH），双腿比作氢原子（一H），每个明星的脸比作侧链基团（R基）进行了教学设计，由于侧链基团（R基）的不同从而区分不同的氨基酸，使学生很形象的理解了本节课的重点。又进行了让一排的学生手拉手比作氨基和羧基进行脱水缩合形成多肽的教学设计，很好的突破了本节的教学难点，取得了比较理想的教学效果，完成了教学目的 。
我的说课就到这里，谢谢大家！
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