2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者（课件PPT）-【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）

组成细胞的分子 第2章 第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者 返回目录 生物学　必修1 　 教材梳理·新知全解 关键能力·合作探究 随堂检测·要点速记 课时作业(六) 目 录 Contents 教材梳理·新知全解 知识点1　蛋白质的功能 承担者 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 知识点2　蛋白质的基本组成单位——氨基酸 蛋白质 氨基 羧基 R基 返回目录 生物学　必修1 　 21 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 知识点3　蛋白质的结构及其多样性 返回目录 生物学　必修1 　 脱水缩合 肽键 二肽 羧基 氨基 羧基 返回目录 生物学　必修1 　 脱水缩合 多肽 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 种类和数目 排列顺序 返回目录 生物学　必修1 　 功能多样性 氨基酸序列 蛋白质的空间结构 缬氨酸 镰刀状 返回目录 生物学　必修1 　 关键能力·合作探究 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点1　蛋白质的功能 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点2　蛋白质的基本组成单位——氨基酸 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点3　蛋白质的结构及其多样性 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 随堂检测·要点速记 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 [课标要求] 1.举例说明蛋白质的功能(生命观念)。　2.理解并掌握氨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)。 1．细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用，蛋白质是生命活动的主要__________。 2．将下列蛋白质的功能与实例连线 [提醒]　红细胞中的血红素具有运输O2的作用，细胞膜上的通道蛋白也具有运输物质的作用。 1．氨基酸的作用：组成__________的基本单位。 2．氨基酸 (1)结构通式(如右图) ①写出字母所代表的结构： a．________；b.________。 ②氨基酸的种类、性质不同取决于________不同。 (2)氨基酸的种类及分类 ①种类：在人体中，组成蛋白质的氨基酸约有________种。 组成蛋白质的氨基酸分子中只含有一个氨基和一个羧基吗？若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？ 提示　每种氨基酸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。部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基位于R基上。 1．氨基酸的脱水缩合 (1)此生理过程的名称是____________。 (2)写出字母代表的结构或名称：a.________，b.________。 (3)判断产物H2O中原子的来源 ①H：来自R1所在氨基酸的________和R2所在氨基酸的________。 ②O: 来自R1所在氨基酸的________。 2．蛋白质的结构层次 元素氨基酸_______ 蛋白质 3．结构多样性 表现：每种蛋白质含有的氨基酸______________都不同，不同种类氨基酸的____________多种多样，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同，这就决定了蛋白质分子的结构多样性。 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______________，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______________改变或____________________改变，就可能影响其功能。 (2)举例：人正常血红素某一处的谷氨酸被__________取代，就可能形成异常的血红素，使其参与组成的红细胞扭曲成__________，从而导致镰状细胞贫血。 (教材P32“与社会的联系”拓展)蛋白质的变性是指在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来，这种凝结是不可逆的，即不能再恢复成原来的蛋白质。豆腐制作利用的就是盐(石膏和盐卤等)使蛋白质变性的作用。在豆浆中加入氯化镁或硫酸钙，豆浆在70 ℃以上即可凝固；84消毒液、过氧乙酸消毒的机理也是使蛋白质变性。据此回答有关问题： (1)煮熟的鸡蛋和肉类更容易消化，请分析其中的原因。 (2)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐中毒，你认为应采用怎样的措施解毒，为什么？ 提示　(1)高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。 (2)服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质，它们与重金属盐迅速发生反应，从而保护人畜。 功能 举例 结构 蛋白 构成细胞和生物体结构的重要物质 肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质 功能 蛋白 催化 催化化学反应的酶绝大多数是蛋白质 运输 红细胞中的血红素能够运输氧 调节 胰岛素能够降低血糖浓度 免疫 人体内的抗体可以帮助人体抵御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(　　) A．作为细胞内的储能物质 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 答案　C 解析　血红素不能作为细胞内的储能物质，A项错误；调节机体的生命活动是激素等(如胰岛素)的作用，B项错误；血红素可以运输氧气，C项正确；酶具有催化作用，血红素不是酶，不能催化细胞内的化学反应，D项错误。 【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胰岛素，其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同。结晶牛胰岛素的化学本质是(　　) A．糖类 B．脂质 C．蛋白质 D．核酸 答案　C 解析　胰岛素是胰岛B细胞合成并分泌的唯一的一个能降低血糖的激素，其化学本质是蛋白质，而我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素，其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同，因此，结晶牛胰岛素的化学本质是蛋白质，C项正确。 1．氨基酸的结构通式 (1)类比推理法理解氨基酸的结构 ①类比：把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子。 ②图示 (2)氨基、羧基、R 基的书写 ①正确的格式：—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。 ②避免两种错误格式 a．写成 NH2、COOH、R。 b．写成NH3、—NH3、HCOOH等。 ③结构通式及氨基和羧基不同表达形式 2．氨基酸的决定关键——R基 (1)决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目：除了连接在同一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。 (2)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。 【例3】 下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是(　　) 答案　D 解析　由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知，氨基酸分子至少含有一个氨基(—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，题中只有D项结构式能正确表示构成蛋白质的氨基酸分子。A项结构式只有氨基，没有羧基；B项结构式只有羧基，没有氨基；C项结构式中的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上。 “二看法”判断组成蛋白质的氨基酸 【例4】 下列关于人体内氨基酸的叙述，不正确的是(　　) A．每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基 B．非必需氨基酸在人体内不能合成 C．人体内的部分氨基酸可以相互转化 D．不同氨基酸的R基一定不同 答案　B 解析　非必需氨基酸在人体内能合成，必需氨基酸在人体内不能合成。 1．氨基酸脱水缩合过程图解 (1)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，叫作脱水缩合，上图中脱水缩合形成的化合物叫作二肽。 (2)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。 【例5】 肽链能被肽酶降解，至于哪一个肽键断裂则取决于肽酶的类型。肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键。下列说法正确的是(　　) A．如图所示肽链肯定由5种氨基酸脱水缩合而成 B．在肽酶P的作用下，经过脱水可以形成三条肽链 C．肽酶P可以催化①处的化学键断裂 D．该肽链中含有游离的氨基和羧基各1个 答案　C 解析　如果侧链基团R1、R2、R3、R4、R5中有相同的，则形成该肽链的氨基酸种类数少于5种，A项错误；由“肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键”可知，肽酶P作用于图示多肽时，①处的肽键断裂，则得到1个二肽和1个三肽，B项错误，C项正确；由于不知道图示肽链R基中是否含有游离的氨基或羧基，所以该肽链中至少含有游离的氨基和羧基各1个，D项错误。 【例6】 如图是由n个氨基酸组成的蛋白质的结构图，其中二硫键“—S—S—”是一种连接蛋白质两条肽链的化学键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，则(　　) A．该蛋白质至少含有n－2个氧原子 B．合成该蛋白质时生成n－2个水 C．该蛋白质至少含有n＋2个羧基 D．该蛋白质水解产物增加2n－4个氢原子 答案　B 解析　该蛋白质由1个环肽和2条链状肽组成，其中环肽的肽键数＝氨基酸数，链状肽的肽键数＝氨基酸数－肽链数，综上，该蛋白质肽键数目为n－2。脱去的水分子数等于肽键数，B项正确。n个氨基酸至少含有2n个氧原子，脱去n－2个水分子后，氧原子数至少为2n－(n－2)＝n＋2，A项错误。两条链状多肽至少含有2个游离的羧基，环肽的羧基数目可能为0，C项错误。该蛋白质水解，所含肽键需要与n－2个水分子反应，增加氢原子2(n－2)个，此外，—SH重新形成，2个—S—S—需增加4个氢原子，因此增加的氢原子总数为2(n－2)＋4＝2n，D项错误。 1．某化合物含C、H、O、N等元素，下列哪项最不可能是它的功能(　　) A．构成羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分 B．催化作用 C．免疫功能 D．作为细胞内主要的能源物质 答案　D 解析　该化合物含C、H、O、N等元素，可能为蛋白质。细胞内的主要能源物质是糖类，只含有C、H、O三种元素。 2．下列关于肽键的说法，正确的是(　　) A．在形成多肽的过程中，形成的肽键数目一定等于所脱去的水分子数 B．肽键可以表示为CO—NH或NH—CO C．几条肽链在形成蛋白质的过程中也通过肽键连接起来 D．在链状肽中，一个十肽分子比一个八肽分子多一个肽键 答案　A 解析　氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键，因此在形成多肽的过程中，形成的肽键数目一定等于所脱去的水分子数，A项正确；肽键可以表示为—CO—NH—或—NH—CO—中间的“—”，B项错误；几条肽链在形成蛋白质的过程中往往通过二硫键连接起来，C项错误；在链状肽中，一个十肽分子含有9个肽键，一个八肽分子含有7个肽键，D项错误。 3．(2023·海南)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕，使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白，该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述，正确的是(　　) A．该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同 B．该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成 C．该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 D．高温可改变该蛋白的化学组成，从而改变其韧性 答案　B 解析　该蛋白的基本组成单位是氨基酸，与天然蜘蛛丝蛋白的基本单位相同，A项错误；氨基酸是组成蛋白质的基本单位，该蛋白的肽链由氨基酸经过脱水缩合反应通过肽键连接而成，B项正确；该蛋白彻底水解的产物为氨基酸，不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，C项错误；高温可改变该蛋白的空间结构，从而改变其韧性，但不会改变其化学组成，D项错误。 4．如图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是(　　) A．这条肽链中的肽键数是2个 B．构成肽链的氨基酸数目是2个 C．合成蛋白质的生理过程称为脱水缩合 D．在合成该肽链时形成2个水分子 答案　B 解析　由图示结构可知，该肽链中含有肽键2个，说明该多肽由3个氨基酸脱水缩合形成，在此过程中形成了2分子水。 5．一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： (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)如果该多肽链的长度不变，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。 解析 (1)由题中氨基酸的结构简式可知，三种氨基酸的分子式中均只含有1个氨基(—NH2)，即每个氨基酸只有一个氮原子，又因脱水缩合过程中氮原子的数量不变，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)该六肽水解可得到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＋(6－a)×2＝13＋5，解得a＝3。(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个游离的氨基，所以脱水缩合后，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。 答案 (1)六肽或多肽　至少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)6　3　5　(3)1　(4)氨基酸的排列顺序 要点速记 1．蛋白质是生命活动的物质基础，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者和体现者。 2．蛋白质的功能包括结构成分，催化、运输、调节、免疫等功能成分。 3．氨基酸是组成蛋白质的基本单位，在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有21种，包括必需氨基酸(8种)和非必需氨基酸。 4．每种氨基酸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。 5．蛋白质结构多样性由氨基酸的种类、数目、排列顺序及多肽链盘曲、折叠形成的空间结构的多样化共同决定。 6．链状肽中，肽键数＝脱水分子数＝氨基酸数－肽链数。 $$