第2章 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高一生物必修第一册同步学案（人教版2019）

第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者 课标要求 素养要求 1.说明氨基酸的结构特点及其种类。 2.描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。 3.阐明蛋白质结构及其多样性。 4.概述蛋白质的主要功能。 1.生命观念：认同蛋白质是生命活动的主要承担者，形成结构与功能相适应的观点。 2.科学思维：通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养归纳与推理的能力。 一、蛋白质的主要功能 1．蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最强大的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。 2．主要功能及举例 类别 功能 举例 结构蛋白 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质 肌动蛋白、肌球蛋白等 功能蛋白 调节作用 对细胞和生物体的生命活动有重要的调节作用 胰岛素、生长激素等 催化作用 催化细胞内的多种化学反应 大多数酶等 运输作用 有些蛋白质具有运输的功能 血红蛋白等 免疫作用 能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质 抗体等 【正误判断】 　(1)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能(　　) (2)血液中O2的运输不能体现蛋白质的功能(　　) (3)抗体抵抗病毒的入侵体现蛋白质的调节功能(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)× 【拓展提升】 　酶、激素、抗体与蛋白质的关系 (1)并非所有酶的本质都是蛋白质，只是大多数酶的本质是蛋白质。 (2)并非所有激素的本质都是蛋白质，如性激素的本质不是蛋白质，而是固醇。 (3)抗体的本质都是蛋白质。 【深化探究】 1．每克蛋白质在体内氧化分解可产生17.15 kJ(4.3 kcal)能量。一般成人每日约有18%的能量来自蛋白质，但糖与脂肪可以代替蛋白质提供能量。这说明蛋白质还具有什么功能？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：为生命活动提供能量。 2．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：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 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。 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1．氨基酸的种类：组成蛋白质的氨基酸有21种，其中8种是人体细胞不能合成的，称为必需氨基酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取；另外，13种氨基酸是人体细胞能够合成的，称为非必需氨基酸。 【巧记】　8种必需氨基酸 　甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)—(异亮氨酸) 　本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸) 2．氨基酸的元素组成及结构特点 (1)组成氨基酸的共有元素是C、H、O、N，有的氨基酸含有S等元素。 (2)氨基酸的结构特点：观察教材中四种氨基酸的化学结构式，可以发现： ①每种氨基酸分子至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。 ②每种氨基酸分子中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，该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。各种氨基酸的区别在于R基的不同。 ③写出氨基酸的结构通式：。 【特别提醒】 　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 ①写成NH2、COOH、R。 ②写成NH3、—NH3、HCOOH等。 (3)结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别 【正误判断】 　(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)蛋白质的组成元素只有C、H、O、N(　　) (4)只要含有一个氨基、一个羧基的化合物均是生物体内的氨基酸(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 【深化探究】 　观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题： (1)构成蛋白质的氨基酸共有的部分是________，这四种氨基酸分子不同的R基分别是：________________________________________________________________________。 答案：　—CH3、 —CH2—SH、　—(CH2)4—NH2、 —CH2—COOH (2)组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗？如何解释“至少”？ 答：________________________________________________________________________ 答案：大多数氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，而且都连接在同一个碳原子上，部分氨基酸分子中含有两个氨基、一个羧基或者两个羧基、一个氨基，多出来的氨基或羧基属于R基。“至少”是指组成蛋白质的氨基酸分子中至少含有一个氨基和一个羧基且连接在同一个碳原子上。 【归纳总结】 1．氨基酸的结构通式 2．对氨基酸结构特点的理解 (1)“氨基酸”字面含义：“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基(碱性)和羧基(酸性)。 (2)氨基酸的元素组成：由氨基酸的结构通式得知，氨基酸的组成元素都有C、H、O、N。另外大多数蛋白质还含有少量S元素，有些蛋白质含有P、Fe、I等元素。 (3)“至少”的含义：每个氨基酸都至少含有一个—NH2和一个—COOH，也可有多个，多的应位于R基上。 3．几个注意的问题 (1)氨基酸中的氨基或羧基不一定只含一个，可能含有几个，原因是R基中可能含有氨基或羧基。 (2)氨基、羧基、R基书写时一定要写上游离的键“－”，如“—NH2”“—COOH”“—R”(不要忘记前面要有短线“—”)。 (3)氨基酸的分子式可记为C2H4O2NR。 三、蛋白质的结构及其多样性 1．氨基酸的脱水缩合 (1)此生理过程的名称是脱水缩合。 (2)写出字母代表的结构或名称：a.肽键b.二肽。 (3)判断产物H2O中原子的来源。 ①H：来自R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的氨基。 ②O：来自R1所在氨基酸的羧基。 (4)多肽中氨基或羧基的含量：至少一个。 2．蛋白质的结构层次 C、H、O、N等元素 　↓ 氨基酸 　↓ 　↓ 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，通常呈链状结构盘曲折叠 　↓ 蛋白质：具有一定的空间结构 3．蛋白质种类多样性的原因 在细胞中，氨基酸的数目成千上万，氨基酸形成肽链时，其排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。 【正误判断】 　(1)蛋白质的合成过程中产生水，水解过程不需要水(　　) (2)蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化(　　) (3)氨基酸脱水缩合形成的水中的氢一个来自氨基，一个来自羧基(　　) (4)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(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√ 【深化探究】 1．若m个氨基酸形成1条肽链，会脱去______分子水，形成________个肽键，产物是多肽。若m个氨基酸形成n条肽链，会脱去______分子水，形成________个肽键。 答案：m－1　m－1　m－n　m－n 2．蛋白质分子是具有特定空间结构的多肽化合物，那么多肽是蛋白质吗？ 答：________________________________________________________________________ 答案：多肽不是蛋白质。蛋白质是多肽链经过盘曲、折叠等形成的具有一定空间结构的分子，具有生物活性；多肽与蛋白质最重要的区别是多肽无复杂的空间结构，往往无生物活性。 3．谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸三个分子通过缩合反应形成的三肽化合物，从三种氨基酸排列顺序的角度分析，可形成________种不同的三肽。 答案：6 【拓展】　蛋白质的有关计算 1．在一条肽链主链的两端 —COOH和—NH2，侧链R基中—COOH和—NH2不参与脱水缩合过程，所以多肽的氨基(或羧基)数目＝R基中的氨基(或羧基)数目＋肽链数。 2．有关蛋白质的计算规律 一条肽链 n条肽链 氨基酸相对分子质量 a a 氨基酸数目 m m 肽键数目 m－1 m－n 脱去水分子数目 m－1 m－n 肽链相对分子质量 ma－18(m－1) ma－18(m－n) 氨基数目 至少1个 至少n个 羧基数目 至少1个 至少n个 【学习小结】 1．下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸的是(　　) A．①②③④　　　　　　 B．①②③ C．①② D．②④ B　①、②、③中的化合物中都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接在同一个碳原子上，都是组成蛋白质的氨基酸，①、②、③正确；④中化合物的氨基和羧基不连接在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸，④错误。故选B。 2．能正确表示蛋白质分子由简到繁结构层次的一组数字是(　　) ①氨基酸分子　②C、H、O、N等元素　③氨基酸分子相互结合　④多肽　⑤具有一定空间结构的蛋白质 A．①②③④⑤　　　　 B．②①④③⑤ C．②①③⑤④ D．②①③④⑤ 答案：D 3．某多肽分子结构如下，该多肽分子中的肽键数为(　　) A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 答案：B 4．蛋白质是目前已知结构最复杂，功能最多样的分子。下列有关蛋白质的叙述，不正确的是(　　) A．生物体的很多结构，如肌肉、头发、羽毛等的主要成分都是蛋白质 B．血红蛋白能够运输氧气，说明蛋白质具有运输的功能 C．在新冠肺炎自愈者的体内，发现了抗体的存在，说明蛋白质具有免疫功能 D．总体来说，蛋白质具有催化、免疫、运输、遗传等功能 D　蛋白质不具有遗传功能，D错误。 5．下列有关如图所示多肽的叙述中，正确的是(　　) A．该化合物叫三肽 B．有游离的氨基和羧基各1个 C．有4种不同的R基 D．形成过程中失去了3分子水 D　图中多肽有三个肽键(—CO—NH—)，由4个氨基酸组成，称为四肽，A项错误；由于该化合物中R基上也含有一个羧基，因此该多肽有两个游离的羧基和一个游离的氨基，B项错误；图中氨基酸的R基分别为—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，即有3种不同的R基，C项错误；四个氨基酸脱水缩合过程中要失去3分子的水，D项正确。 6．肉毒梭菌产生的肉毒类毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素，该毒素是由两条肽链盘曲折叠而成的一种生物大分子。下面是肉毒类毒素的局部结构简式，请据此回答： (1)上图所示的片段中，共有__________个肽键，________种氨基酸组成；从左向右数，第三个氨基酸不同于其他氨基酸的基团是________(填化学式)。 (2)肉毒类毒素是在细胞中由氨基酸经过________过程形成的；一分子肉毒类毒素至少含有________个氨基。 (3)1 g肉毒类毒素可毒死20亿只小鼠，但煮沸1 min或75 ℃下加热5～10 min，就能使其完全丧失活性。高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是高温使其________。 (4)肉毒类毒素可用________试剂鉴定，该试剂使用方法是____________________________________，在煮沸后的肉毒类毒素溶液(无色)中加入该试剂，其溶液颜色将变为________。 答案：(1)4　5　—CH3 (2)脱水缩合　2 (3)空间结构遭到破坏 (4)双缩脲　先加A液，摇匀后再加B液　紫色 学科网（北京）股份有限公司 $$