2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

第2章 组成细胞的分子 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 答案精解P [课标要求]1.举例说明蛋白质的功能(生命观念)。 2.理解并掌握氢基酸的结构特点及种类 (生命观念)。 3.理解蛋白质的结构及其多样性(科学思维)。 4.会进行与蛋白质有关的计算(科 学思维)。 教材梳理·新知全解 ...................................... ..................................... 蛋白质的功能 知识点1 含义:人体细胞不能合成,必须从外 必需氛 1.细胞核中的遗传信息,往往要表达成蛋白质才 基酸 界环境中直接获取的氢基酸 种类: 种 能起作用,蛋白质是生命活动的主要 ② 含义: 人体细胞能合成的 非必需氛基酸 氛基酸 2.将下列蛋白质的功能与实例连线 种类: 功能 实例 种 ①结构 a.血红素 [思考] ②催化 b.岛素等蛋白质类激素 组成蛋白质的氢基酸分子中只含有一个氛基和 ③运输 c.抗体 ①调节 一个叛基吗?若有一个以上的氢基或炭基,多出 d.绝大多数丽 免疫 e.羽毛、肌肉、头发等 来的氛基或秘基分布在哪里? 知识点3 蛋白质的结构及其多样性 1.氛基酸的脱水缩合 [提醒] 红细胞中的血红素具有运输O.的作用 H ........... H 细胞膜上的通道蛋白也具有运输物质的作用。 。 H R2 知识点2 蛋白质的基本组成单位--氢基酸 1.氢基酸的作用:组成 的基本单位。 H 2.氛基酸 H (1)结构通式(如右图) R OHR ①写出字母所代表的 结构: 侧键耳团 (1)此生理过程的名称是 R0 ;b. $ . (2)写出字母代表的结构或名称:a. ②氢基酸的种类、性质不 b. 。 同取决于 不同。 (3)判断产物H0)中原子的来源 复基般分子结构诵式 ①H:来自R所在氛基酸的 (2)氢基酸的种类及分类 和 ①种类:在人体中,组成蛋白质的氢基酸约有 R。所在氛基酸的 种。 ②O:来自R所在氢基酸的 .25· 生物学 必修1 课堂学案 2.蛋白质的结构层次 链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不 C.H、O和N等元素 元素 >氛基酸 同,这就决定了蛋白质分子的结构多样性 盘曲,折叠 →蛋白质 4.结构与功能的关系 (1)关系:蛋白质的结构多样性决定了其。 3.结构多样性 # ,每一种蛋白质分子都有与它所承担 功能相适应的独特结构,如果 改变 氛基酸的工不同, /蛋白质 氛基酸的②不同. 构成的跃链不同 构成的达链不同 或 结构的 改变,就可能影响其 多样性 功能。 □□。 _~ -□□-□ #372 (2)举例:人正常血红素某一处的谷氢酸被。 氛基酸的③] 不 欣链的盘曲折叠方式及 同,构成的链不同 形成的④ 取代,就可能形成异常的血红素,使其 同,构成的蛋白质不同 参与组成的红细胞扭曲成 都不 表现:每种蛋白质含有的氢基酸 ,从而导致 多种多样,肤 同,不同种类氛基酸的 镰状细胞贫血。 关键能力·合作探究 I教材边角l 探究点1 蛋白质的功能 (教材P。“与社会的联系”拓展)蛋白质的变性 功能 举例 是指在热,酸,碱,重金属盐,紫外线等作用下 构成细胞和 蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来,这种 结构 肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分 生物体结构 凝结是不可逆的,即不能再恢复成原来的蛋白 蛋白 主要是蛋白质 的重要物质 质。豆腐制作利用的就是盐(石育和盐南等) 使蛋白质变性的作用。在豆浆中加入氢化钱 催化化学反应的酸绝大多数是蛋 催化 或 酸,豆浆在70C以上即可凝固;84消毒 白质 液、过氧乙酸消毒的机理也是使蛋白质变性 功能 运输 红细胞中的血红素能够运输氧 据此回答有关问题; 蛋白 调节 (1)煮熟的鸡蛋和肉类更容易消化,请分析其 岛素能够降低血糖浓度 中的原因。 人体内的抗体可以帮助人体抵御 免疫 病菌和病毒等抗原的侵害 【例1】蛋白质是生命活动的主要承担者。下列属 于血红素生理功能的是 ( ) (2)人畜误食铜盐、示盐、铅盐等重金属盐中 A.作为细胞内的储能物质 毒,你认为应采用怎样的措施解毒,为什么? B.调节机体的生命活动 C.运输某些物质 D.催化细胞内的化学反应 【例2】(2023·6月浙江)我国科学家在世界上首 次人工合成的结晶牛岛素,其化学结构和 . 26· 第2章 组成细胞的分子 生物活性与天然岛素完全相同。结晶牛 除了连接在同一碳原子上的氢基和梭基外,多 ( 岛素的化学本质是 _ 余的氢基和较基一定位于R基中 A.糖类 B.脂质 (2)决定氢基酸的组成元素:氛基酸结构通式 C.蛋白质 D.核酸 中含有C、H、O、N四种元素,若含有其他元素 探究点2 蛋白质的基本组成单位-氛基酸 则一定位于R基中。 1.氢基酸的结构通式 【例3】下列四个结构式中,属于构成蛋白质的氛 ( 基酸分子的是 B:决定 不变部分 R叫变部分 基酸的种类 A. 及理化性质 .CoOH. +拨基 # N H NH. (1)类比推理法理解氛基酸的结构 H COOH C. HoOC-C-C-H ①类比,把氛基酸分子比喻成人,两只手分别 D.H-C-C-H H NH. 代表氛基和浚基,两条腿代表氢,头代表R基, 躯干代表中心碳原子。 |方法技巧 ②图示 “二看法”判断组成蛋白质的氢基酸 决定氛基酸的种类(可变) 至少有一个-NH。和一个-COOH。下列物 R其 质不属干构成蛋白质的氧基酸 HOOC- NH (短) (基) a.HN-CH-CHOH→缺乏浚基(-COOH 曲曲 COOH b. HOOC-CH-CH-COOH→缺乏氛基 (2)氢基、浚基、R基的书写 过- (-NH) ①正确的格式,-NH、一COOH-R(千万不 必须有一个一NH。和一个-COOH连在同一 要忘记在原子团前面加“-”)。 [ 个碳原子上。下列物质不属于构成蛋白质的 ②避免两种错误格式 氛基酸: a.写成NH、COOH.R NH。 b.写成NH、-NH、HCOOH等。 H.N-CH-(CH)-COOH→氢基与炭 ③结构通式及氛基和移基不同表达形式 基未连在同一个碳原子上 R 【例4】下列关于人体内氢基酸的叙述,不正确 结构 的是 ) H A.每种氛基酸都至少含有一个氛基和一个 H 炭基 -NH. →H-N -CO0H -C-OH 氛基 基 B.非必需氛基酸在人体内不能合成 2.氢基酸的决定关键--R基 C. 人体内的部分氢基酸可以相互转化 (1)决定氛基酸中所含有氢基和羚基的数目; D.不同氛基酸的R基一定不同 .27. 生物学 必修1 课堂学案 探究点3 蛋白质的结构及其多样性 )# ## C-COOH 1.氛基酸脱水缩合过程图解 H盲 H 相邻的氛基酸,一个 的氛基脱去一II,另一 A.如图所示肤链肯定由5种氢基酸脱水缩合 个的俊基脱去-0l 而成 H.N-CH-C-0H+H]-N-CH-coOH一 ##. B.在肤P的作用下,经过脱水可以形成三 脱水缩合:脱 {0 条肤链 1-分子水^ C. 肤梅P可以催化①处的化学键断裂 默键 D.该肤链中含有游离的氢基和梭基各1个 基不参与】 (脱水缩合的 【例6】如图是由”个氛基酸组成的蛋白质的结构 过程。 图,其中二梳键“-S-S-”是一种连接蛋白 (1)该反应过程:第一个氢基酸分子的发基和 质两条肤链的化学键(-SH十-SH→-S- 第二个氢基酸分子的氛基相连接,同时脱去一 $一+2H),则 ( ) 分子水的结合方式,叫作脱水缩合,上图中脱 ### 水缩合形成的化合物叫作二肤。 (2)若不考虑R基,该二肤分子中还含有一个 游离的氢基和一个游离的梭基,分别位于肤链 的两端。 A.该蛋白质至少含有n一2个氧原子 【例5】肤链能被肤醇降解,至于哪一个肤键断裂 B.合成该蛋白质时生成n-2个水 则取决于肤梅的类型。脉藤P能断裂带有侧 链R 的氢基酸和相邻氛基酸的梭基基团之 C. 该蛋白质至少含有n十2个浚基 间的肤键。下列说法正确的是 C D.该蛋白质水解产物增加2一4个氢原子 随堂检测·要点速记 1.某化合物含C、H、O、N等元素,下列哪项最不 D.在链状肤中,一个十肤分子比一个八肤分子 ) 可能是它的功能 多一个肤键 A.构成羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分 3.(2023·海甫)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白 B.催化作用 的基因导人家蚕,使其表达出一种特殊的复合 C. 免疫功能 纤维蛋白,该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕 D.作为细胞内主要的能源物质 丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述,正 2.下列关于肤键的说法;正确的是 确的是 A.在形成多肤的过程中,形成的肤键数目一定 A.该蛋白的基本组成单位与天然蝴蛛丝蛋白 等于所脱去的水分子数 的不同 B.肤键可以表示为CO-NH或NH-CO B. 该蛋白的肤链由氛基酸通过肤键连接而成 C.几条肤链在形成蛋白质的过程中也通过肤 C.该蛋白彻底水解的产物可与双缩脉试剂发 键连接起来 生作用,产生紫色反应 . 28. 第2章 组成细胞的分子 D.高温可改变该蛋白的化学组成,从而改变其 (3)在一个CH。O.N分子中,存在 韧性 个游离的氛基。 4.如图为一条肤链的分子结构简式,下列有关分 (4)如果该多肤链的长度不变,组成它的氛基 ( 析不正确的是 酸的种类和数目均不变,改变其中的 H H一 H 就可以改变其性质。 N--co R OHR:OHR 要点速记 1.蛋白质是生命活动的物质基础,是构成细 A.这条肤链中的肤键数是2个 胞的基本有机物,是生命活动的主要承担 B.构成肤链的氢基酸数目是2个 者和体现者。 C.合成蛋白质的生理过程称为脱水缩合 2.蛋白质的功能包括结构成分,催化、运输。 D.在合成该脉链时形成2个水分子 调节、免疫等功能成分。 5.一条多肤链的分子式为C。HO。N.其水解 3.氢基酸是组成蛋白质的基本单位,在生物 后共产生了下列三种氢基酸: 体中组成蛋白质的氛基酸约有21种,包 H. 括必需氮基酸(8种)和非必需氮基酸。 CH-COOH CH CH-C0OH 4.每种氛基酸至少含有一个氛基和一个骏 CH-CH-COOH NH NH. CH-COOH 基,且都有一个氢基和一个拨基连在同一 甘氢酸(C.H.NO.)丙氢酸(C.H.NO.) 谷氢酸(CH.NO) 个碳原子上。 ,它的基 (1)C。HON.的化学名称是 5.蛋白质结构多样性由氢基酸的种类、数 本组成单位的结构特点是 目、排列顺序及多脉链盘曲、折叠形成的 空间结构的多样化共同决定。 6.链状肤中,肤键数一脱水分子数一氢基酸 (2)该多肤水解可产生 个氢基酸,其 数一肤链数。 中谷氛酸有 个,共需要消耗 个水分子。 完成P:课时作业(六) . 29·③中分别富含糖类、脂肪和蛋白质，所以青少年均衡摄入① 环肽的羧基数目可能为0，C项错误。该蛋白质水解，所含 ②和③，这有利于身体的发有，C项正确：蛋白质、脂肪和糖 肽键需要与m一2个水分子反应，增加氢原子2(1一2)个，此 类都属于储存能量的有机物，因而都可供能，D项正确。 外，一SH重新形成，2个—SS一需增加4个氨原子，因此增 第4节蛋白质是生命活动的主要承担者 加的氢原子总数为2(1-2)十4=2.D项错误。 随堂检测·要点速记 教材梳理·新知全解 1.D解析该化合物含C、H,O,N等元素，可能为蛋白质。细 知识点1 胞内的主要能源物质是糖类，只含有C,HO三种元素。 L.承担者 2.A解析氯基酸之间通过腻水缩合形成肽键，因此在形成多 2.①-e②—d③-a④-b⑤—c 肽的过程中，形成的肤键数日一定等于所脱去的水分子数， 知识点2 A项正确：肽键可以表示为CO一NH一或一NH一CO一中 1.蛋白质 间的“”，B项错误：几条肽链在形成蛋白质的过程中往往 2.(1)①氨基拔基②R基(2)①21②813 通过二硫键连接起来，C项错误：在链状肽中，一个十肽分子 [思考]提示每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并 含有9个肽键，一个八肽分子含有7个肽键，D项错误 且都有一个氯基和一个羧基连接在同一个碳原子上。部分 3.B解析该蛋白的基本组成单位是氨基酸，与天然蜘蛛丝蛋 氨氢基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基 白的基本单位相同，A项错误：氨基酸是组成蛋白质的基本 或羧基位于R基上」 单位，该蛋白的肽链由氨基酸经过脱水缩合反应通过肽健连 知识点3 接而成，B项正确：该蛋白彻底水解的产物为氨基酸，不能与 1.(1)脱水缩合(2)肽键二肽(3)①羧基氨基 ②废基 双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，C项错误：高温可改变 2.脱水缩合多肽 该蛋白的空间结构，从而改变其韧性，但不会改变其化学组 3.□种类回数目 回排列顺序回空间结构种类和数 成，D项错误 目排列顺序 4.B解析由图示结构可知，该肽链中含有肽键2个，说明该 4.(1)功能多样性 氨基酸序列蛋白质的空间结构 (2)瓶 多肽由3个氨基酸脱水第合形成，在此过程中形成了2分 氨酸镰刀状 子水 关键能力·合作探究 5.解析(1)由题中氯基酸的结构简式可知，三种氢基酸的分子 教材边角 式中均只含有1个氨基（一NH:),即每个氨基酸只有一个氨 提示(1)高温使蛋白质分子的空间结构变得伟展、松散，容 原子，又因脱水缩合过程中氨原子的数量不变，所以该多肽 易被蛋白晦水解。 的名称是六肽，构成多肽的基本单位是氨基酸。(2)该六肽 (2)服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要舍 水解可得到6个氨基酸，需要断裂5个肽键，共需要消耗5 有蛋白质，它们与重金属盐迅速发生反应，从而保护人畜。 个水分子。假设谷氨酸有a个，根据脱水第合过程中氧原子 探究点1 守恒可知，4a十(6-a)×2=13+5,解得a=3。(3)组成该多 [例1门C解析血红素不能作为细胞内的储能物质，A项错误； 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 调节机体的生命活动是激素等（如胰岛素）的作用，B项错 1个游离的氨基，所以脱水缩合后，肽链只含有1个游离的氨 误：血红素可以运输氧气，C项正确：酶具有催化作用，血红 基。(4)肽链的多样性取决于氢基酸的种类、数量和排列 素不是酶，不能催化细胞内的化学反应，D项错误。 顺序」 [例2]C解析胰岛素是胰岛B细胞合成并分泌的唯一的一个 答率(1)六肽或多肽至少含有一个氨基和一个羧基，并且 能降低血糖的激素，其化学本质是蛋白质，而我国科学家在 都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上(2)6 世界上首次人工合成的结品牛胰岛素，其化学结构和生物 35(3)1(4)氨基酸的排列顺序 活性与天然胰岛素究全相同，因此，结晶牛胰岛素的化学本 质是蛋白质，C项正确。 素养提升一与蛋白质的合成和水解过程相关计算 探究点2 [例1门(1)23(2)6 [例3]D解析由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知，氨基酸分 [例2]C解析根据题意和图示分析可知，该蛋白质分子含有 子至少含有一个氨基（一NH)和一个羧基（一CH),并且都 两条肽链并且两条肽链间有1个肽键连接，所以肽键数 有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，题中只有 氨基酸数一肽链数十1=200一2+1=199个，A项错误：该 D项结构式能正确表示构成蛋白质的氨基酸分子。A项结 蛋白质的两条肽链之间通过1个肽键连接，说明构成该蛋 构式只有氯基，没有羧基；B项结构式只有羧基，没有氯基： 白质的200个氯基酸的R基中至少含有1个氯基和1个骏 C项结构式中的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上。 基，故这200个氨基酸中至少有的氨基数=氨基酸数十R [例4)B解析非必需氨基酸在人体内能合成，必雾氨基酸在 基中的氢基数=200十1=201个，B项错误；由于该蛋白质 人体内不能合成。 分子共有的肽键数199个，所以合成该蛋白质时相对分子 探究点3 质量减少了199×18=3582，C项正确：该蛋白质中至少舍 [例5]C解析如果侧链基因R、R、R、R、R中有相同的， 有的游离的氨基数一肽链数一2个，D项错误 则形成该肽链的氨基酸种类数少于5种，A项错误：由“肽 [例3]C解扬3种氨基酸都只含有1个氨基，则C2H:O:N 酶P能断裂带有侧链R的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基 是由6个氨基酸脱水缩合而成的，合成该肽链时产生5个 团之间的肽键”可知，肽酶P作用于图示多肽时，①处的肽 水分子，BD项正确；假设谷氨酸有x个，则根据氧原子守 健断裂，则得到1个二肽和1个三肽，B项错误，C项正确： 恒，即13=2x十6×2一5，解得x=3,由此可知，谷气酸有3 由于不知道图示肽链R基中是否含有游离的氨基或羧基，所 个，A项正确；1个CaH:(OaN分子中存在1个游离的氯 以该肽链中至少含有游离的氨基和羧基各1个，D项错误。 基和4个游离的骏基，C项错误。 [例6们B解析该蛋白质由1个环肽和2条链状肽组成，其中 [例4]D解析足量的3种氨基酸构成的三肽有33=27种，包 环肽的肽键致一氨基酸数，链状肽的肽键数=氨基酸数 含了3种氨基酸的三肽种类有3×2×1=6种。 肽链数，综上，该蛋白质肽键数目为”一2。脱去的水分子 跟踪训练 数等于肽键数，B项正确。n个氢基酸至少含有2个氧原 1.C解析根据题干信息分析，已知该蛋白质分子含有2条肽 子，脱去一2个水分子后，氧原子数至少为2m一(n一2)=n 链，在脱水缩合过程中相对分子量减少了900，说明该过程中 十2，A项错误。两条链状多肽至少含有2个游离的羧基， 脱去了900÷18=50分子水，则该蛋白质分子含有的氨基酸 ·189