2018_2019高中生物第二章细胞的化学组成第二节细胞中的生物大分子（第2课时）学案苏教版.docx

第二节细胞中的生物大分子第2课时蛋白质的结构和功能学习导航1.结合教材P17，简述氨基酸的结构特点。2.结合教材P18及图212，理解脱水缩合过程及相关计算。3.结合教材P1819，阐述蛋白质结构多样性的原因，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。重难点击1.氨基酸的结构通式。2.脱水缩合过程及相关计算。方式一当我们购买食品时，包装上常附有成分说明，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到蛋白质中含有某些氨基酸的介绍。氨基酸和蛋白质之间有什么关系呢？方式二展示“大头娃娃”的相关图片，由蛋白质的重要功能导入新课。一、蛋白质的组成元素和基本单位1组成元素：C、H、O、N，大多数蛋白质还含有S。2基本组成单位：氨基酸，生物体内约有20种。(1)通式(2)共性：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。(3)种类：由R基决定。下图是几种氨基酸的结构图，请分析回答下列问题：半胱氨酸赖氨酸天冬氨酸1半胱氨酸的组成元素有哪些？答案C、H、O、N、S。2赖氨酸和天冬氨酸的R基分别是什么？答案赖氨酸的R基：(CH2)4NH2；天冬氨酸的R基：CH2COOH。3结合上图分析：一个氨基酸中是否都只含有一个NH2和一个COOH?答案不是。赖氨酸含有两个NH2，天冬氨酸含有两个COOH。4下图化合物是不是构成蛋白质的氨基酸？为什么？答案不是。氨基和羧基不连在同一个碳原子上。1下列有关氨基酸的描述，正确的是()A氨基酸是构成蛋白质的基本单位，由氨基和羧基组成B每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基C人体内的氨基酸必须从食物中获取D每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素答案B解析氨基酸可由体内细胞合成；除含有C、H、O、N四种元素外，有的还含有S等。2下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸()ABCD答案B解析每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且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，这个侧链基团用R表示，各种氨基酸的不同就在于R基的不同。方法点拨“一查二看法”判断氨基酸一查是否有氨基和羧基；二看氨基和羧基是否连接在同一个碳原子上。二、蛋白质的形成及功能蛋白质是生物大分子，由许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键相连而成。1过程氨基酸脱水缩合二肽：由2个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物多肽：由多个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物，通常呈链状盘曲、折叠蛋白质：具有复杂的空间结构2脱水缩合(1)概念：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的结合方式，叫做脱水缩合。(2)形成的化学键：肽键，表示为CONH。3蛋白质的结构多样性的原因由于组成肽链的氨基酸在种类、数目、排列顺序上的不同，以及构成蛋白质的肽链在数目和空间结构上的不同，所以蛋白质具有多样性。4蛋白质功能的多样性(连线)下图是氨基酸形成蛋白质的过程图解，请分析回答下列问题：1若R基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R基中的氨基或羧基是否参与反应？生成的肽链中氨基或羧基位于何处？答案R基中的氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端和R基中。2多肽通常被称为肽链，肽链构成蛋白质的过程中主要变化是什么？答案1条或者几条肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。3分析氨基酸形成蛋白质过程中的有关计算规律：(1) 若4个氨基酸形成1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链的名称是什么？答案会脱去3分子水，形成3个肽键，该多肽称为四肽。(2)若m个氨基酸形成1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链至少有几个氨基和几个羧基？答案会脱去(m1)个水分子，形成(m1)个肽键，至少含有1个氨基和1个羧基。(3)若m个氨基酸形成了n条肽链，上述问题的答案又分别是什么？答案脱去(mn)个水分子，形成(mn)个肽键，至少含有n个氨基和n个羧基。(4) 若m个氨基酸形成1条环状的多肽，如右图。则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？答案脱去水分子m个，形成m个肽键。(5)若氨基酸的平均分子量为120，则20个氨基酸形成1条肽链时，所形成肽链的分子量是多少？答案1202018(201)2058。4营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，从蛋白质的功能分析，其原因是什么？答案营养不良导致蛋白质的摄入量不足，影响血红蛋白和抗体的生成，出现贫血和免疫力下降。3下图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“、”等表示不同种类的氨基酸，图中甲链由21个氨基酸组成，乙链由19个氨基酸组成，图中“SS”是在蛋白质加工过程中由两个“SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中，错误的是()A形成该蛋白质分子时脱去38分子的水B该蛋白质分子中至少含有两个羧基C图中“”表示肽键，可简写为CONHD形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了686答案C解析在形成该蛋白质分子的过程中脱去38分子的水，同时形成一个二硫键，失去2个H，相对分子质量减少38182686，A、D正确；通过分析肽链分子的结构，不难发现每条多肽链至少含有一个羧基(COOH)和一个氨基(NH2)，B正确；图中“”代表肽键，可表示为CONH，C错误。方法技巧蛋白质相关计算方法规律(1)已知形成某蛋白质的氨基酸个数为m，肽链数为n，氨基酸的平均相对分子量为a，则该蛋白质：肽键数mn脱去的水分子数mn平均相对分子量ma18(mn)氨基数n羧基数nN原子数mO原子数mn(2)环肽的脱水数目和氨基酸数目相等。(3)二硫键“SS”是由两个“SH”脱下2个H形成的，计算分子量时需要考虑。4根据下图所示化合物的结构分析回答下列问题：(1)该化合物中，表示_，表示_。(2)该化合物由_个氨基酸失去_个水分子而形成，这种反应叫做_。(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由_决定的，其编号是_。(4)该化合物称为_，含_个肽键，编号是_。(5)该化合物含有_个游离的氨基和_个游离的羧基。(6)该化合物水解时被破坏的是_。答案(1)氨基羧基(2)43脱水缩合(3)R基(4)四肽3(5)22(6)肽键方法点拨根据多肽结构来判断氨基酸的个数和种类的方法解答时可以按照以下步骤进行：找到所有的肽键(CONH)用长竖线将肽键分开，将多肽分成多个部分，每一部分是一个氨基酸残基得出氨基酸数目，有几个氨基酸就是几肽找出氨基酸的R基，确定氨基酸的种类。1下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。(1)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上()(2)酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同()(3)人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质都具有一定的空间结构()(4)39个氨基酸脱去38个水分子形成三十九肽()(5)如果有足量的三种氨基酸甲、乙、丙，则它们能形成三肽的种类最多有6种()(6)蛋白质的合成过程中产生水，水解过程需要水()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组排列顺序是()氨基酸C、H、O、N等元素氨基酸分子相互结合多肽形成一定的空间结构ABCD答案C解析蛋白质分子由简到繁的结构层次是C、H、O、N等元素氨基酸氨基酸分子相互结合多肽形成一定的空间结构。3某药物H3Z是一种多肽类的激素，能使人对陌生人产生信赖感，有助于治疗孤独症等病症。下列有关叙述正确的是()AH3Z的基本组成元素是C、H、OB合成H3Z时生成的水中的H原子只来自氨基C孤独症患者直接口服少量H3Z就可以有效地缓解症状D若H3Z被水解成1个2肽，3个4肽，5个6肽，则这些短肽肽键总数是35答案D解析药物H3Z是一种多肽类的激素，其基本组成元素是C、H、O、N，A错误；氨基酸脱水缩合时，生成的水中的H原子来自氨基和羧基，B错误；孤独症患者直接口服少量H3Z不会有效，因其会被胃蛋白酶消化分解，C错误；若H3Z被水解成1个2肽，3个4肽，5个6肽，则这些短肽肽键总数是(21)3(41)5(61)35，D正确。4已知丙氨酸的R基是CH3，则下列关于5个丙氨酸脱水缩合形成多肽的过程的叙述，正确的是()A产物中含有4个肽键(NHCO)称为四肽B产物多肽的相对分子质量相对于反应物减少了90C产物多肽的分子式为C15H27O6N5，含有5个氨基(NH2)和5个羧基(COOH)D产物水中的H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基答案D解析形成的产物称为五肽；形成五肽时脱去4分子水，相对分子质量减少了72；丙氨酸R基中不含有氨基和羧基，故由5个丙氨酸脱水缩合形成的五肽中只含有1个氨基和1个羧基。5如图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图回答下列问题：(1)它们结构的差别在于_的不同。(2)7种氨基酸通过_的方式形成一条肽链，此过程可形成_个肽键，脱去_个水分子，相对分子质量减少了_。(3)如果上述肽链原长度不变，改变其中的_，就可改变该肽链的性质。(4)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？原因是什么？_。答案(1)R基(2)脱水缩合66108(3)氨基酸的排列顺序(4)不一定相同。因为分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两种蛋白质分子解析构成天然蛋白质的氨基酸约有20种，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。蛋白质的空间结构不仅跟氨基酸的数目、种类和排列顺序有关，还与肽链的盘曲折叠方式有关，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。基础过关1.下列关于生物体内的氨基酸的叙述正确的是()A如图所示分子是构成生物体的氨基酸B不同氨基酸的R基一定不同C只有必需氨基酸是生物体所必需的D氨基酸是生命活动的主要承担者答案B解析分析图形可知，图示分子不是构成生物体的氨基酸，A错误；必需氨基酸和非必需氨基酸都是生物体生命活动所必需的，但只有必需氨基酸是生物体内无法合成的，只能从食物中获取，C错误；氨基酸是组成蛋白质的结构单位，蛋白质才是生命活动的主要承担者，D错误。2蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。下面有关蛋白质的叙述，正确的是()A蛋白质具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构不同B每一种蛋白质中都含有20种氨基酸C蛋白质不能为生命活动提供能量D酶都是蛋白质，激素也都是蛋白质答案A解析蛋白质具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构不同；在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种，一种蛋白质中的氨基酸不一定有20种；蛋白质蕴含着丰富的能量，也能为生命活动提供能量；酶大多数是蛋白质，少数为RNA，有的激素的化学本质不是蛋白质，如性激素为固醇。3在活细胞中，蛋白质的作用有()染色体的组成成分各种膜结构的重要成分主要的能源物质催化作用性激素的主要成分调节细胞代谢ABCD答案D解析染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA，正确；各种生物膜的主要组成成分是蛋白质和磷脂，正确；细胞的主要能源物质是糖类，不是蛋白质，错误；具有催化作用的是酶，绝大多数酶的本质是蛋白质，正确；性激素的本质是脂质中的固醇类物质，不是蛋白质，错误；有些蛋白质对于进行细胞间信息传递，调节细胞代谢具有重要功能，如蛋白质类的激素，正确。4现有100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨基，这些氨基酸缩合成6条多肽链时共含有NH2的个数是()A6B12C22D100答案B解析由“100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨基”可知，这100个氨基酸的R基中共含有16个羧基和6个氨基，在脱水缩合过程中，R基和处于每条多肽链两端的氨基和羧基不参加反应，故共含有12个NH2。5经分析某条多肽链中有O原子p个，N原子q个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为()半胱氨酸丙氨酸赖氨酸苯丙氨酸ApqBqpCpq1Dqp1答案D解析分析四种氨基酸的特点可知，赖氨酸含有两个氮原子；根据氧原子数目可以判断该多肽所含氨基酸数为(p1)个，因此该多肽含有的赖氨酸数q(p1)qp1，D项正确。6下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法中，正确的是()A蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关B已知某化合物含有C、H、O、N等元素，可以推断此物质为蛋白质C不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性D蛋白质空间结构改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，但这种改变一般是可逆的答案C解析氨基酸不具有空间结构，A错误；含有C、H、O、N等元素的化合物较多，不一定是蛋白质，如氨基酸等，B错误；蛋白质分子中的肽键都是CONH，组成元素都是C、H、O、N四种，无差异性，C正确；蛋白质的空间结构是决定蛋白质性质的因素之一，过酸、过碱或高温都会使蛋白质的空间结构发生改变，这种改变往往是不可逆的，如酶在高温下失活后即使再降低温度其活性也不会恢复，D错误。能力提升7赖氨酸的分子式为C6H14N2O2，谷氨酸的R基为C3H5O2，1分子赖氨酸和1分子谷氨酸形成的二肽化合物中C、H、O、N原子数依次是()A11、23、6、3B9、19、4、3C11、21、5、3D9、17、3、3答案C解析由氨基酸的结构通式可以推知谷氨酸的分子式为C5H9O4N，一分子赖氨酸和一分子谷氨酸生成二肽的同时失去一分子水(H2O)，故C原子个数为5611，H原子个数为149221，O原子个数为4215，N原子个数为123，故C正确。8有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是()A蛋白质的生物活性与肽键的空间结构有关B数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链C某些蛋白质分子在细胞间信息交流中有重要作用D氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构答案A解析蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关，A项错误。9狼体内有a种蛋白质，20种氨基酸；兔体内有b种蛋白质，20种氨基酸。狼捕食兔后，狼体内的一个细胞中含有的蛋白质种类和氨基酸种类最可能是()Aab,40Ba,20C大于a,20D小于a,20答案D解析狼捕食兔后，经过消化吸收，以氨基酸的形式进入狼体内，所以狼体内的蛋白质并不会增加。由于细胞分化，基因有选择性地表达，每个细胞内含有的蛋白质种类会少于狼体内蛋白质种类的总数。每个细胞中有多种蛋白质，需要各种氨基酸，而合成蛋白质的氨基酸约有20种。10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27种C鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，但并未引起蛋白质分子中肽键的断裂D肽键中元素组成的不同也是影响蛋白质结构多样性的原因答案C解析构成催产素和血管舒张素的氨基酸数目相同，但构成两者的氨基酸种类及排列顺序的差异，最终造成了两者功能的差异；由三个不同种类的氨基酸构成的三肽共有3216种；蛋白质的变性过程中不发生肽键的断裂，主要是空间结构的改变；蛋白质中肽键的元素组成是相同的。11(2018河南信阳调研)一条多肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列三种氨基酸：甘氨酸(C2H5NO2)丙氨酸(C3H7NO2)谷氨酸(C5H9NO4)(1)C22H34O13N6的化学名称是_，它的基本组成单位的结构特点是_。(2)该多肽水解可产生_个氨基酸，其中谷氨酸有_个，共需要消耗_个水分子。(3)在一个C22H34O13N6分子中，存在_个游离的氨基。(4)如果该多肽的肽链长度不变，组成它的氨基酸的种类和数目均不变，改变其中的_，就可以改变其性质。答案(1)六肽至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上(2)635(3)1(4)氨基酸的排列顺序解析(1)由题干可知，三种氨基酸的分子式中均各含有一个氨基(NH2)，即每个氨基酸只有一个氮原子，又因为脱水缩合过程中氮原子的数量不改变，所以该多肽的名称是六肽，构成多肽的基本单位是氨基酸。(2)该六肽水解可得6个氨基酸，需要断裂5个肽键，共需要消耗5个水分子。假设谷氨酸有a个，根据脱水缩合过程中氧原子守恒，可知4a(6a)2135，解得a3。(3)组成该多肽链的氨基酸的R基不含有氨基，一条肽链的一端肯定含有1个氨基，另一端肯定含有1个羧基；又因为每种氨基酸只含有一个NH2，所以经过脱水缩合后，肽链只含有1个游离的氨基。(4)肽链的多样性取决于氨基酸的种类、数量和排列顺序。12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，A表示有机大分子物质。请据图分析回答下列问题：(1)图中的X代表什么元素？_。(2)a的结构通式为_，由aA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可分为A1A4，其原因从a分析是：_；_；_。从A分析是因为_。(4)A1是_，它是一类_催化剂；A2是_；A3是_，含有的特殊元素是_，存在于_中。答案(1)N(2)氨基酸肽链(3)a的种类不同a的数目不同a的排列顺序不同多肽链在数目和空间结构上不同(4)酶生物抗体血红蛋白Fe红细胞解析据A1A4的功能判断A为蛋白质，其基本组成元素有C、H、O、N，故X是N。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，其结构通式为。缩合反应中脱下的水分子数氨基酸数肽链数。蛋白质功能多样性是由结构多样性决定的，从a分析是因为氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，从A分析是多肽链在数目和空间结构上不同。具有催化作用的是酶；具有免疫作用的是抗体；能运输O2的是血红蛋白，含Fe元素。13用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目如下表所示，据表回答下列问题：化合物多肽化合物蛋白质催产素牛加压素血管舒缓素平滑肌舒张素猪促黑色素细胞激素人促黑色素细胞激素牛胰岛素人胰岛素免疫球蛋白IgG人血红蛋白氨基酸数目99910132222351660574(1)表中的氨基酸数目虽相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的_不同。(2)表中与、与的功能虽相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于_。(3)在不知平滑肌舒张素的具体结构情况下，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)是由51个氨基酸组成的两条多肽链，共有_个肽键。(5)的生理功能说明蛋白质具有_作用；的生理功能说明蛋白质具有_作用；的生理功能说明蛋白质具有_作用；有4条肽链，在574个氨基酸分子脱水缩合过程中生成_个水分子。(6)这些实例说明蛋白质的分子结构具有_，这种结构