第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
学习目标
1.概述蛋白质的功能,认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
2.归纳氨基酸的结构通式和特点。
3.说出氨基酸形成蛋白质的过程。
4.学会氨基酸形成蛋白质过程中相关公式的推导。
5.阐述蛋白质结构多样性的原因,认同生物体结构和功能相适应的观点。
学习过程
情境导学:
出示医院医生给病人做手术的缝合线的图片,创设真实课堂情境,教师有目的地启发引导学生进行思考,调动学生的积极性,使学生快速进入蛋白质的相关学习。
自主、合作、探究:
探究一、蛋白质的功能
[自主学习]
1.阅读教材中的P28图2-8“蛋白质的功能举例”完成表格
序号
举例
功能
1
头发、肌肉、羽毛等的成分
2
绝大多数的酶
3
血红蛋白
4
某些激素(如胰岛素)
5
抗体
2.总结:一切生命活动离不开 , 是生命活动的主要承担者。?
3.思考:蛋白质功能的多样性与蛋白质结构的多样性的关系是 。?
探究二、氨基酸的特点及其种类
[合作探究]
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、羧基;用红笔圈出四种氨基酸中不同的部分。观察并总结这四种氨基酸的共同点。
3.“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗?
4.总结并写出氨基酸的结构通式。
5.总结氨基酸结构的相同点:都含有 ,并且都有 ,并且一个氨基和一个羧基同时连接在 。不同点:不同的氨基酸的 各不相同。?
6.从氨基酸的结构通式看,蛋白质的主要组成元素有哪些?
7.练习: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)。
1
2
3
5
4
8.组成人体的氨基酸有两类:
能在人体内合成的叫 ,必须从食物中获得的叫 。?
有些食品中要添加某些氨基酸,这些氨基酸属于哪一类? 。?
探究三、氨基酸形成蛋白质的过程
[自主学习]
1.观察教材中P30图2-10氨基酸脱水缩合示意图,思考并回答下列问题。
(1)两个氨基酸之间的结合方式是什么?形成的产物是什么?
(2)连接两个氨基酸分子的化学键叫什么?这个化学键是怎样形成的?
2.(1)写出两个氨基酸脱水缩合的反应式
(2)脱去的水分子中的H和O分别来自于 、 。?
(3)肽的名称取决于 的个数。?
3.什么时三肽?多肽?肽链?
4.阅读教材P30最后一段和图2-11,回答:有哪些化学键参与氨基酸形成蛋白质的过程?
5.多肽链和蛋白质有什么关系?
6.观察教材P31图2-12,请学生总结从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次?
探究四、氨基酸形成蛋白质过程中相关公式的推导
[合作探究]
1.由n分子氨基酸形成一条肽链的情况:
氨基酸分子数(个)
生成的水分子数(个)
肽键数目(个)
2
1
1
3
2
2
4
3
3
5
4
4
6
5
5
n
n—1
n—1
总结:①6个氨基酸形成一条肽链时,形成 个肽键,脱掉 个水分子。?
②n个氨基酸形成一条肽链时,形成 个肽键,脱掉 个水分子。?
③一条肽链中至少含有 个氨基, 个羧基。?
2.由n分子氨基酸形成两条肽链的情况:
氨基酸分子数(个)
形成的水分子数(个)
肽键数目(个)
4
2
2
6
4
4
8
6
6
10
8
8
n
n-2
n-2
总结:①6个氨基酸形成两条肽链时,形成 个肽键,脱掉 个水分子。?
②n个氨基酸形成两条肽链时,形成 个肽键,脱掉 个水分子。?
③两条肽链中至少含有 个氨基, 个羧基?
3.结论:(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?
(3)n条肽链中至少含有的氨基数和羧基数有什么规律?
4.n个氨基酸发生脱水缩合形成m条肽链时,形成蛋白质的相对分子质量分别是多少?
5.练习巩固:以课本P30血红蛋白为例,四条肽链574个氨基酸,进行相关计算的练习
探究五、蛋白质的结构多样性
[自主学习]
1.如果以ABCD代表不同的氨基酸,则下列几种情况由氨基酸构成的肽链是否相同?并说明理由。
(1)AAAA,AAAAA,AAAAAA (2)AAAA,BBBB,CCCC (3)ABCD,BDAC,CBDA
2.氨基酸的种类,数目,排列顺序都一样,形成的蛋白质一定一样吗?
3.蛋白质结构多样性的原因是 。?
4.了解课本P32蛋白质变性知识
(1) 或 的改变会影响蛋白质的功能;?
(2)蛋白质变性特点: ;蛋白质变性的条件 ?
核心素养专练
1.下列四种氨基酸中,哪项不是构成蛋白质的氨基酸
( )
A.
B.
C.
D.
2.谷氨酸的R基为—C3H5O2,则一分子谷氨酸所含有的C、H、O、N原子个数依次是( )
A.5、9、4、1
B.4、8、5、1
C.5、8、4、1
D.4、9、4、1
3.下列依次为丙氨酸、丝氨酸和天门冬氨酸的结构式。含有这三种氨基酸的一分子三肽中,氨基、羧基和肽键的个数依次是( )
A.1、1、3
B.3、3、2
C.1、1、2
D.1、2、2
4.临床通过检验尿液中含氮量的变化,可以粗略估计下列哪一营养物质在人体内的氧化分解量( )
A.蛋白质
B.脂肪
C.糖
D.维生素D
5.蛋白质在生物体内具有重要作用,下列叙述正确的是( )
A.蛋白质中的氮元素主要存在于氨基中
B.二肽中含有两个肽键
C.蛋白质化学结构的差异只是由于R基的不同
D.蛋白质的结构多样性决定了蛋白质的功能多样性
6.一条肽链中共有109个肽键,则它含有的氨基和羧基的数目至少各有多少个( )
A.110和110
B.109和109
C.9和9
D.1和1
7.已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128。由两条肽链构成的某蛋白质中共有98个肽键,则该蛋白质的相对分子质量最接近于( )
A.1
280
B.12
544
C.11
036
D.12
288
8.牛胰岛素中共有51个氨基酸,构成牛胰岛素的两条肽链间通过二硫键结合起来,则一分子牛胰岛素中共含有肽键( )
A.49个
B.50个
C.51个
D.52个
9.催产素、加压素、血管舒张素中的氨基酸数量相同,其生理功能各不相同的主要原因是( )
A.蛋白质作用对象不同
B.蛋白质合成场所不同
C.蛋白质合成时期不同
D.蛋白质分子结构不同
10.下列有关蛋白质和氨基酸的说法中,正确的是( )
A.组成蛋白质的氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基,连在不同碳原子上
B.合成蛋白质所必需的氨基酸称为必需氨基酸
C.在有丝分裂的间期,肽键数量会增加
D.蛋白质都是构成细胞和生物体结构的重要物质
11.(不定项选择)下列关于蛋白质的叙述正确的是
( )
A.各种蛋白质的基本组成单位都是氨基酸
B.一切生命活动都离不开蛋白质
C.蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质
D.组成每种蛋白质的氨基酸都有21种
12.(不定项选择)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.蛋白质的空间结构不同
C.氨基酸排列顺序不同
D.氨基酸脱水缩合的方式不同
13.(不定项选择)蛋白质的结构和功能是多种多样的。下列叙述中正确的是( )
A.高温可使蛋白质的空间结构发生不可逆转的变化
B.低温不会破坏蛋白质的空间结构,也不会使蛋白质变性
C.蛋白质功能的多样性是由蛋白质结构的多样性决定的
D.蛋白质结构的多样性只与组成蛋白质的氨基酸的空间结构的多样性有关
14.据图回答下列问题。
(1)图中A表示 ,D表示 。?
(2)该化合物是由 个氨基酸分子失去 分子水而形成的,该化合物称为 。形成该化合物的反应叫作 。在这个过程中,相对分子质量减少了 。?
(3)图中表示R基的字母是 ,含有肽键的字母是 。?
(4)图中有 个肽键,有 个氨基和 个羧基。?
(5)该化合物是由 种氨基酸组成的。?
(6)该化合物水解成氨基酸的过程中需要 分子的水。?
15.用氨基酸自动分析仪测定几种肽类化合物的氨基酸数目如下:
肽类化合物名称
氨基酸数
①催产素
9个
②牛加血压素
9个
③血管舒张素
9个
④平滑肌舒张素
10个
⑤猪促黑色素细胞激素
13个
⑥人促黑色素细胞激素
22个
(1)表中①②③的氨基酸数目虽然相同,但其生理作用彼此不同,这是因为它们的 不同。?
(2)表中③与④或⑤与⑥虽然功能相同,但各具专一性,它们之间的差异取决于 。?
(3)在不知血管舒张素具体结构的情况下,推知这种肽类化合物至少有 个氨基和 个羧基,这些氨基和羧基位于肽类化合物的哪一位置? ?
。?
(4)⑥中常见的氨基酸约有 种。?
(5)假若构成这六类化合物的每一种氨基酸的平均相对分子质量均为m,则⑤的相对分子质量比④的相对分子质量多 。?
参考答案
自主学习探究
探究一、【自主学习】1.细胞和生物体的结构物质 催化作用 运输功能 调节生命活动 免疫功能等。
2.蛋白质 蛋白质
3.蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。
二、【合作探究】1.氨基酸 21种
2.这些氨基酸中,至少都含有一个氨基、一个羧基和一个氢原子,且一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3.“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要部分——氨基和羧基。
4.
5.一个氨基 一个羧基 同一个碳原子上 R基
6.蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成,有些还含有P和S。
7.略
8.非必需氨基酸 必需氨基酸 必需氨基酸
三、1.(1)两个氨基酸之间的结合方式是脱水缩合。由两个氨基酸缩合的产物是二肽和水。
(2)连接两个氨基酸之间的化学键叫肽键,肽键是由一个氨基酸的羧基(—COOH)和另一个氨基酸的氨基(—NH2)间脱去一分子水形成的。
2.(1)++H2O
(2)氨基和羧基,羧基
(3)氨基酸
3.由三个氨基酸缩合成的化合物叫三肽;由多个氨基酸缩合而成的含有多个肽键的化合物叫多肽。多肽通常呈链状结构,叫作肽链。
4.氢键、二硫键等
5.一条或多条多肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
6.氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→蛋白质。
四、1.①5,5 ②n-1,n-1 ③1,1
2.①4,4 ②n-2,n-2 ③2,2
3.(1)水分子数与肽键数相等。
(2)脱水失去的水分子数=肽键数=氨基酸数(n)-肽链数(m)。
(3)n条肽链中至少含有n个氨基和n个羧基。
4.蛋白质的相对分子质量=氨基酸数(n)×氨基酸的平均相对分子质量-失去的水分子数×水的相对分子质量(脱水失去的水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数)。
五、1.(1)氨基酸数目不同 (2)氨基酸种类不同 (3)氨基酸排列顺序不同,肽链不同。
2.不一定,因为肽链盘曲折叠的方式可能不同,会导致蛋白质的空间结构不同。
3.组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,蛋白质的空间结构不同,导致蛋白质分子的结构具有多样性。
4.(1)氨基酸序列改变 蛋白质的空间结构改变
(2)空间结构改变,肽键未破坏 加热,加酸,加酒精等
核心素养专练
1.A 2.A 3.D 4.A 5.D 6.D 7.C 8.A
9.D 10.C 11.ABC 12.AD 13.ABC
14.(1)氨基 羧基 (2)3 2 三肽 脱水缩合 36 (3)B、C、G E、F (4)2 1 2 (5)2 (6)2
15.(1)氨基酸种类和排列顺序 (2)氨基酸种类、数量和排列顺序的不同 (3)1 1分别位于肽链的两端 (4)21 (5)3m-3×18第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
一、氨基酸及其种类
学生阅读教材P29,思考并总结以下问题。
1.(1)氨基酸是一种小分子有机物,氨基酸是蛋白质的 。?
(2)它的分子中同时含有 和 。?
(3)生物体中组成蛋白质的氨基酸约有 种。?
2.(1)请阅读教材P29“思考与讨论”,把4种氨基酸的相同部分用矩形画出来。不同部分用圆圈画出来。
(2)如果将4种氨基酸的不同部分用R基代替,请在下边方框中写出它们的结构通式。
(3)不同氨基酸的差异主要取决于 ?
(4)氨基酸的元素组成:都含有 元素。部分蛋白质还含有 等其他元素。?
(5)氨基酸的结构特点:每种氨基酸分子至少都含有 ,并且都有一个氨基和一个羧基连接在 。?
(6)氨基酸的分类:能在人体内合成的被称作 ;人体细胞不能合成的被称作 。有些食品中要添加某些氨基酸,这些氨基酸属于 。?
二、蛋白质的结构及其多样性
1.阅读课本氨基酸形成蛋白质的过程并观看多媒体动画,分析以下问题。
(1)氨基酸形成蛋白质的方式叫什么?连接两个氨基酸分子的化学键叫什么?脱下的水中的氢和氧分别来自哪里?肽的名称取决于谁的个数?
(2)两分子氨基酸脱水缩合的产物是什么?三个氨基酸,n个氨基酸呢?
(3)蛋白质形成过程中脱去的水分子数与形成的肽键数有什么关系?
(4)形成的一条多肽链中至少有多少个氨基和羧基?
(5)举例说明多肽链形成蛋白质过程中形成哪些化学键?。
(6)由氨基酸形成蛋白质大致有哪些结构层次?蛋白质与多肽链有什么关系?
(7)由21种氨基酸组成十肽,理论上这条肽链有多少种不同的可能?
2.学生角色表演
安排八名同学代表八种氨基酸进行角色表演,展示多肽的形成、蛋白质结构具有多样性的原因、相关计算公式的推导。
(1)n个氨基酸脱水缩合形式
1条肽链时,形成的肽键数和脱去的水分子数都是 ?
2条肽链时,形成的肽键数和脱去的水分子数都是 ?
m条肽链时,形成的肽键数、脱水数和氨基酸数、肽链数的关系 ?
总结规律1: ?
(2)一条肽链中至少有 个游离的氨基、 个游离的羧基;?
两条肽链中至少有 个游离的氨基、 个游离的羧基;?
n条肽链中至少有 个游离的氨基、 个游离的羧基。?
总结规律2: ?
(3)蛋白质的分子量公式 ?
(设:n个氨基酸,m条肽链,氨基酸的平均分子量是a)
总结规律3: ?
三、蛋白质的功能
1.模型制作
(1)思考:
①各组制作的珠链中,珠子的种类和数目一样时,珠链一样吗?若不同,原因是什么?
。?
②将串珠按自己的设想做成不同的造型并进行比较,形状是否相同?说明了什么?
。?
总结:蛋白质多样性的直接原因 。?
2.讨论交流:阅读教材“蛋白质的功能”的相关内容,完成表格:
序号
功能
举例
1
2
3
4
5
总结:
①一切生命活动都离不开 ,蛋白质是生命活动的 。?
②蛋白质功能的多样性与蛋白质结构的多样性的关系是 。?
③与社会的联系——蛋白质的变性: 。?
【课堂小结】
【非测试性评价】
1.你喜欢这堂课吗?你最喜欢哪个环节?哪个环节你认为还不足?
。?
2.在这节课上你学到足够多的知识了吗? 。?
3.你参与小组合作探究时积极吗? 。?
4.你对本堂课重难点的突破还有别的创意吗?
。?
参考答案
一、1.(1)基本单位 (2)氨基(—NH2) 羧基(—COOH)
(3)21
2.(1)略
(2)
(3)R基
(4)C、H、O、N, P、S
(5)一个氨基和一个羧基 同一个碳原子上
(6)非必需氨基酸 必需氨基酸 必需氨基酸
二、1.(1)脱水缩合,肽键。氢来自氨基和羧基,氧来自羧基。氨基酸的个数。
(2)二肽和1分子水分子;三肽和2分子水分子;多肽和(n-1)个水分子。
(3)脱水数=肽键数。
(4)一条多肽链至少含有一个氨基和一个羧基。
(5)氢键、二硫键等。
(6)氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→蛋白质;多肽链盘区折叠形成一定的空间结构形成蛋白质
(7)这21种氨基酸能够组成2110种不同的多肽链
2.(1)n-1,n-2,n-m,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸个数-肽链条数(肽键数=脱水数=n-m)
(2)1,1,n,n;n条肽链至少有n个游离的氨基或羧基
(3)蛋白质的分子量=na-18(n-m)
三、(1)①可能不一样,因为珠子的排列数序可能不一样
②制作的的串珠的空间结构会影响串珠的造型。
蛋白质中氨基酸的种类不同、氨基酸的数目不同、氨基酸的排列顺序不同、蛋白质的空间结构不同。
(3)①结构蛋白:即构成生物体的结构成分(如肌肉、头发、蜘蛛丝等);
②催化化学反应(如酶);
③运输载体(如血红蛋白);
④调节生命活动(如激素);
⑤免疫(如抗体)等。
总结:①蛋白质 主要承担者
②蛋白质的结构多样性决定了蛋白质的功能多样性。
