2019-2020学年高中生物第2章第2节第2课时蛋白质的结构和功能教案苏教版必修1.pdf

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1、第 2 课时 蛋白质的结构和功能第 2 课时 蛋白质的结构和功能 学 习 目 标核 心 素 养 阐明蛋白质通常由 20 种氨基酸分 子组成， 它的功能取决于氨基酸序 列及其形成的空间结构， 细胞的功 能主要由蛋白质完成。 1.从结构与功能相适应的视角，理解蛋白质的结构与功能。 2.通过对不同氨基酸结构的比较，说出氨基酸的结构特点。 3.关注蛋白质研究的新进展，增强爱国主义情感。 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 S。 2基本单位：氨基酸，约 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。

2、二、蛋白质的形成 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：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物 多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，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)过程 这种结合方式缩合形成的化合物称为二肽。 产物 H2O 的原子来源 氨基酸（R1）的羧基提供H、O 氨基酸（R2）的氨基提供H) 产物的虚线框内的结构是肽键，表示为。 由三个或三个以上的氨基酸经以上过程形成的产物称为多肽。

3、 3蛋白质结构多样性的原因 (1)氨基酸方面 种类不同 数目不同 排列顺序不同) (2)肽链方面 数目不同 形成空间结构不同) 4蛋白质的功能(连线) 功能 实例 催化 a抗体 运输 b大多数酶 运动 c脂蛋白 结构 d细胞膜成分 防御 e某些激素 调控 f肌肉 答案：b c f d a e 1蛋白质的多样性不仅取决于氨基酸，还与肽链数目及形成的空间结构有关。( ) 2若甲、乙蛋白质分子中氨基酸种类、数目及排列顺序相同，则甲、乙为同一种蛋白质。 ( ) 3所有蛋白质分子均含 20 种氨基酸。( ) 4分子式中只要有氨基和羧基，就一定是构成生物体蛋白质的氨基酸。( ) 5每种氨基酸分子都含有一个

4、氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。( ) 6蛋白质的结构具有多样性，功能也具有多样性。( ) 答案 1. 2 提示：蛋白质的多样性原因还有肽链形成的空间结构不同。 3 提示：构成蛋白质的氨基酸有 20 种，但不是每种蛋白质都含 20 种氨基酸。 4 提示：构成生物体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且必须有一个 氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 5 提示：每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧 基连在同一个碳原子上。 6 氨基酸的结构及其种类 问题探究 观察下列几种氨基酸的结构。 1这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 提示：每个氨基酸都有氨基和羧基，

5、并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子 上。 2“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？ 提示：“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分氨基和羧基。 讲解归纳 1氨基酸的结构通式 2结构通式分析 (1)数量：至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)， “至少”的原因是在 R 基中也 可能含有氨基和羧基，如： (2)位置：必须有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)连在同一个碳原子上，如： 氨基与羧基未连接在同一个碳原子上，不是构成生物体蛋白质的氨基酸。 (3)R 基分析。 R 基的判断：排除法，即找出氨基酸的共同体(连接在同一碳原子上的NH2、COOH 和 H)，剩下的部

6、分为 R 基。 决定氨基酸的种类和理化性质。 决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数量：除了连接在同一个碳原子上的氨基和羧基外， 多余的氨基和羧基一定位于 R 基中。 决定氨基酸的组成元素：氨基酸结构通式中含有 C、H、O、N 四种元素，若含有其他元 素则一定位于 R 基中。 1以下是四种构成蛋白质的氨基酸的结构式，下列叙述错误的是( ) A构成上述氨基酸分子的基本元素是 C、H、O、N B上述四种氨基酸的 R 基依次是H、CH3、CH2OH、CH2COOH CR 基中可以有氨基或羧基 D只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸 D 构成四种氨基酸的基本元素是 C、H、O、N，A 项正确；题

7、干中四种氨基酸的 R 基依 次是H、CH3、CH2OH、CH2COOH，B 项正确；构成蛋白质的氨基酸中至少有一个氨基 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，其结构通式为： ，R 基中可以有氨基或羧基，C 项正确、D 项错误。 2谷氨酸的 R 基为C3H5O2，1 分子谷氨酸含有的 C、H、O、N 原子数依次是( ) A5、9、4、1 B4、8、5、1 C5、8、4、1 D4、9、4、1 A 根据组成蛋白质的氨基酸的结构通式 ：， 知道了 R 基为C3H5O2， 就可以求出谷氨酸的分子中含碳原子 235(个)， 氢原子 459(个)， 氧原子 224(个)， 氮原子 1 个

8、。 氨基酸的脱水缩合及相关计算 问题探究 结合“氨基酸脱水缩合示意图” ，思考并探讨： (1)氨基酸脱水缩合过程中参与“脱水”的结构是哪部分？R 基中的氨基或羧基参与脱水 缩合吗？ _ _ _ (2)试在上图多肽中用虚线框标出所含肽键。形成 1 个肽键的同时脱掉 1 分子 H2O，H2O 中 的 H 和 O 来源相同吗？为什么？ _ _ _ (3)探讨该多肽中氨基和羧基的数量和位置 至少含有氨基和羧基的数量：_。 这些氨基和羧基分布于肽链的位置：_。 (1)提示：相邻氨基酸，其中一个氨基酸中与中心碳原子相连的COOH(羧基)与另一个氨 基酸中与中心碳原子相连的NH2(氨基)。R 基中的氨基或羧

9、基不参与脱水缩合。 (2)提示：多肽中的肽键： 不完全相同。H 来源于氨基和羧基，O 只来源于羧基。 (3)提示：一个 分别分布于肽链的两端 讲解归纳 (1)蛋白质的结构层次 C、H、O、N 等元素氨基酸二肽三肽多肽蛋白质 1条或多条 盘曲、折叠 (2)脱水缩合过程图解 该反应过程：第一个氨基酸分子的羧基和第二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。具有以下特点： R 基团未参与反应。 第一个氨基酸分子的羧基(基团)脱去OH，第二个氨基酸分子的氨基(基团)脱去H， 两氨基酸脱去部分结合形成水。两个氨基酸之间新形成的化学键称作肽键，表示为CO NH。形成的化合物叫做

10、二肽。 若不考虑 R 基，该二肽分子中还含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽 链的两端。 蛋白质分子的形成 氨基酸多肽蛋白质。 脱水缩合 折叠 (3)氨基酸脱水缩合的相关计算规律 假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成 1 条肽链或m条肽链，有以 下数量关系： 形成肽链数形成肽键数 脱去水分子 数 氨基数目羧基数目 多肽相对分子质 量 1n1n1至少 1 个至少 1 个na18(n1) mnmnm至少m个至少m个na18(nm) 1下图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列说法正确的是( ) A该脑啡肽由 4 个氨基酸脱水缩合而成，称为四肽，含有 4 个肽键 B该脑啡肽中含

11、 1 个游离的氨基，2 个游离的羧基 C高温、X 射线、强酸等会引起蛋白质的空间结构遭到破坏而变性 D形成该脑啡肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自氨基 C 图示为脑啡肽的结构简式，图中该分子有 4 个肽键，所以是由 5 个氨基酸分子脱水 缩合形成的，称为五肽，A 项错误；该脑啡肽中含有 1 个游离的氨基(最左边)和 1 个游离的羧 基(最右边)，B 项错误；高温、X 射线、强酸等会破坏蛋白质的空间结构，从而引起蛋白质变 性，C 项正确；脱去的水中的氢来自氨基和羧基，D 项错误。 (1)该脑啡肽由几种氨基酸构成？ 提示：因为结构简式中 R 基共有 4 种，所以构成该脑啡肽的氨基酸有 4 种。

12、(2)该脑啡肽水解时需要多少个水分子？ 提示：因为形成该脑啡肽时脱去 4 分子水， 故水解时需要 4 个水分子。 2如图依次为丙氨酸、甘氨酸和天冬氨酸的结构，由这三个氨基酸脱水缩合所得到的肽 链中，含有的氨基、羧基和肽键的数目分别是( ) A1、1、3 B3、3、2 C1、1、2 D1、2、2 D 由题中氨基酸的结构可知，丙氨酸含一个氨基和一个羧基，甘氨酸含一个氨基和一 个羧基， 天冬氨酸含一个氨基和两个羧基。 1 条肽链上的肽键数氨基酸数1、 氨基数1R 基上的氨基数、羧基数1R 基上的羧基数。由这三个氨基酸脱水缩合形成三肽，该三肽中 的氨基数1、羧基数2、肽键数2。 特别提醒： 1氨基酸结

13、构通式的两个误写提醒： (1)不要将氨基错写为 NH2或NH3。 (2)不要将羧基误写为或 COOH。 2有关蛋白质计算的易错点： (1)R 基所含有的氨基与羧基不参与脱水缩合，所以计算肽链中氨基或羧基数目时，应关 注 R 基是否也含有氨基或羧基。 (2)蛋白质相对分子质量的计算中，若肽链间有SS(二硫键)时，则蛋白质的相对分 子质量na18(nm)2k(n为氨基酸个数，a为氨基酸平均相对分子质量，m为肽链条数，k 为SS的个数)，因为SS是由两个SH 脱去两个 H 连接而成的。 蛋白质结构的多样性和蛋白质的功能 问题探究 分析并说明以下图示分别表示蛋白质结构多样性的原因。(图示中：代表氨基酸

14、； “”代表肽键) 提示：(1)氨基酸的种类不同 (2)氨基酸的数目不同 (3)氨基酸的排列顺序不同 (4) 肽链形成的空间结构不同 讲解归纳 图解蛋白质结构多样性的四个原因和五种功能 1哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。 两者结构简式如下图，各氨基酸残基用 3 个字母缩写表示。下列叙述正确的是( ) A两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物 B氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基 C肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关 D两种激素间因 2 个氨基酸种类不同导致生理功能不同 D 两种激素都是由九个氨基酸脱水缩合形成的链状

15、肽，A 错误；氨基酸之间脱水缩合形 成的水分子中的氢分别来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，B 错误；肽链中游离的 氨基酸数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关，C 错误；根据以上分析可知，两种激素有两 个氨基酸种类不同，进而导致两者的功能不同，D 正确。 2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蛋白质的空间结构有关 B数量相同的 5 种氨基酸可以组成不同的多肽链 C将抗体溶于 NaCl 溶液中会造成其生物活性的丧失 D氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构 C 生物体的结构决定其功能，因此蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关，氨基 酸序列相同的多肽链可折

16、叠成不同的空间结构；数量相同的 5 种氨基酸可以有多种组合方式； 抗体的化学本质是蛋白质，蛋白质溶于 NaCl 溶液中，会发生盐析现象，但不会造成其生物活 性的丧失。 课堂小结 知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳 1.氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 2.构成生物体的氨基酸约有 20 种，20 种氨基酸 的差异是 R 基不同。 3.每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧 基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原 子上。 4.蛋白质是生物大分子，是由许多氨基酸脱水缩 合形成肽键(CONH)相连而成。 5.蛋白质多样性的原因是：组成蛋白质的氨基酸 的种类、数目、排列顺序不同，多肽链形成的

17、空 间结构不同。 6.蛋白质的结构多样性决定了功能的多样性。 7.蛋白质与双缩脲试剂反应呈现紫色。 1下列不符合构成蛋白质的氨基酸的结构通式的是( ) B A、C、D 项都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子还连有一 个氢原子和一个可变的侧链基团，符合组成蛋白质的氨基酸的结构通式；B 项的氨基和羧基没 有连接在同一个碳原子上，不符合组成蛋白质的氨基酸的结构通式。 2某链状多肽由 22 个氨基酸缩合而成。在某种情况下该多肽被水解成 1 个四肽，2 个三 肽，2 个六肽，则这些短肽的游离氨基总数的最小值、肽键总数及水解成这些短肽所需的水分 子总数分别为( ) A6、18、22 B

18、5、18、17 C17、17、22 D5、17、4 D 该多肽被水解成 5 条短肽，故至少有 5 个游离的氨基；肽键总数氨基酸总数肽 链数22517；该多肽被水解为 5 个短肽时有 4 个肽键断裂，即需要 4 个水分子。 3下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法，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 C 蛋白质多样性与肽链形成的空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关

19、，故 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，故 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，故 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， 故 D 错误。 4根据下列化学结构简式回答问题： (1)A 表示_，D 表示_。 (2)该化合物是由_个氨基酸分子失去_个水分子而形成的，这种反应叫做 _。 (3)图中表示 R 基的字母是_，表示肽键的字母是_。 (4)图中有_个肽

20、键，有_个氨基和_个羧基。 (5)该化合物由_种氨基酸组成。 (6)该化合物水解成氨基酸的过程中需要_个水分子。 解析 本题考查肽链的结构。分析肽链中氨基酸的组成，首先找到 E、F 共两个肽键， 因此该肽链由 3 个氨基酸脱水缩合而成，再依据 B、C、G 三个 R 基确定氨基酸种类。 答案 (1)氨基 羧基 (2)3 2 脱水缩合 (3)B、C、G E、F (4)2 1 2 (5)2 (6)2 教材课后习题答案(教师用书独具) 评价指南(P22) 一、选择题 5D 6.B 二、技能增进题 (1)人体要获得更多蛋白质时，食用黄豆比食用绿豆获得的蛋白质多。 (2)这样的解释不对，蛋白质含量多不一定更符合人体的需求。 (3)不能说明。也许豆油中含有的蛋白质很少，没有检测出。 第二章 综合评价指南(P26) 4(1)氨基 羧基 (2)3 2 36 (3) (4)2 1 2 (5)2 2