第2章 学案8 蛋白质的相关计算-【智学校本学案】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版）

学案8蛋白 学可住多 1.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。 2.掌握与蛋白质的合成和水解过程相关的计算。 ●课堂活动◆ 活动一 蛋白质的相对分子质量、氨基 (羧基)数、肽键数和脱水数的 计算 新知导学 请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模 式图分析： R- R HN-C-CONH-C-CONH--C-CONH-C-COOH H (1)氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关 系是什么？ (2)肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果 有，它们位于哪里？ (3)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n 个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子 质量是多少？若形成m条肽链呢？ 新知生成 1.链状肽的计算规律 (1)氨基酸脱水缩合时脱去的水分子数=肽键 数=氨基酸数一肽链条数。 (2)蛋白质中游离的氨（羧）基数=肽链条数十R 蛋白质的相关计算 学案8 听 质的相关计算 课笔 基上的氨（羧）基数=各氨基酸中氨（羧）基的总数 一肽键数。 (3)蛋白质的相对分子质量=氨基酸总相对分子质： 量（氨基酸个数×氨基酸平均相对分子质量）一脱 去的水分子总相对分子质量（脱去的水分子数×： 18)。若肽链上出现二硫键（一S-S一，由2个 一SH脱去2个H形成)，要再减去形成二硫键时 脱去的氢原子的相对原子质量（二硫键的个数 ×2)。 2.环状肽的相关计算 aa 根据图示可知，肽键数=脱去的水分子数=氨基 酸数（环状肽首尾氨基酸相连，故形成一个环状肽 时，比形成一条链状肽要多脱去一个水分子)。 3.归纳如表 类型 一条肽链 m条肽链 环状多肽 氨基酸平均相对 e e 分子质量 氨基酸数目 之 之 肽键数目 n-1 n-m 脱去水分子数目 n-1 n-m n na-18n 多肽或蛋白质相 na-18× na-18X 对分子质量 (n-1) 学 (n-m) n(a-18) 游离氨基数目 至少为1 至少为m 最少为0 游离羧基数目 至少为1 至少为m 最少为0 新知应用 1.(山东省济南第一中学2024一2025学年高一上 学期12月月考)下图甲是某种环肽的分子结构！ 3510 人教版生物学必修1 听 式，图乙为某种单体。据图分析，下列说法错误 的是 ( CH,OH 记 HC-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CHz-C-CH NH CH CO OH CO NH HC-NH-CO-CH H CH-CH, CH2 HN-CO-CH-NH-CO CH HO-CH CH,CH, CH, R一CH一COOH NH2 乙 A.该环肽基本单位可用乙表示 B.由乙脱水缩合形成甲时，失去水分子的总质 量为80 C.如果乙中的R为一CH,则有3个乙参与形 成该环肽 D.该环肽分子没有游离的氨基，共含有5种氨 基酸 2.(山西省太原市第十二中学2023~2024学年高 一上学期12月月考)胰岛素是由51个氨基酸 组成的分泌蛋白。二硫键（一S一S一）是由两 个一SH脱去两个H形成的，胰岛素中含3个 二硫键。下图表示胰岛素的合成经历了一系列 复杂的过程。下列相关叙述错误的是( A链 -COOH C肽 C肽 A链 A链 B链 -COOH -COOH 胰岛素 > H.N H,N 信号肽B链 B链 前胰岛素原 胰岛索原 C肽 胰岛素的合成示意图 A.胰岛素的形成过程中有二硫键的生成 B.切除信号肽和C肽的过程中需要破坏3个 肽键 C.胰岛素含有2条多肽链，其中共含有49 个肽键 D.一分子胰岛素水解后的全部氨基酸分子量 会增加882 1136 活动二蛋白质中各原子数与多肽种类 的计算 新知导学 1.某多肽长链分子式为C2HsN1O。,它彻底水 解后只得到如图3种氨基酸，则此多肽中含有 多少个赖氨酸？ CH,COOH CH2一CH-COOH NH2 NH2 甘氨酸 苯丙氨酸 H2N-(CH2)-CH-COOH NH2 赖氨酸 2.如果有足量的三种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则 它们能形成的三肽种类以及包含三种氨基酸的 三肽种类最多是 新知生成 1.如图所示为三肽化合物 H H NH2 C-N- -C-N-C-COOH 计算公式： (1)氧原子数=肽键数十肽链数×2+R基上的氧 原子数=各氨基酸中氧原子总数一脱去水分 子数。 (2)氮原子数=肽键数十肽链数十R基上的氨原 子数=各氨基酸中氨原子的总数。 (3)含2个氨基的氨基酸数=氨原子数一肽键数 一肽链数。 (4)含2个羧基的氨基酸数=（氧原子数一肽键 数-2×肽链数)/2。 汇小提醒]由于R基上的碳原子数不好确定， :且氢原子数较多，因此以氨原子数或氧原子数的 计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个 数最为间1使0 2.氨基酸排列与多肽种类计算 (1)每种氨基酸数目无限多的情况 有A、B、C、D四种氨基酸，可形成的链状多肽的 种类如下： ①形成链状三肽的种类：(43=64)。 444 ②形成链状四肽的种类：(44=256)。 4444 (2)每种氨基酸只有一个的情况 有A、B、C、D四种氨基酸，可形成的链状多肽的 种类： ①形成链状三肽的种类：(4×3×2=24)。 432 ②形成链状四肽的种类：(4×3×2×1=24)。 4321 >新知应用 1.(福建省邵武第一中学2024一2025学年高一上 学期期中)如图，某三十九肽中共有4个丙氨酸 (CH,NO2),现去掉其中的丙氨酸得到4条长 短不等的多肽，这4条多肽与原三十九肽比较， 以下说法正确的是 () -39 19 -26 -17 28 -38 A.氨基和羧基数各增加3个 B.C原子数减少11个 C.O原子数减少4个 D.肽键数减少4个 2.某蛋白质有M条肽链，其中有Z条是环状多 肽，已知构成该蛋白质的氨基酸有Y个。据此 分析，下列叙述正确的是 （) A.该蛋白质分子至少含有游离的氨基和游离 的羧基数均为(Y一M+Z) B.该蛋白质分子完全水解为氨基酸，至少需要 (Y+M-Z)个水分子 蛋白质的相关计算学案8 C.该蛋白质分子中至少含有(Y+M一Z)个氧 听 原子和Y个氮原子 D.构成该蛋白质的化学元素一定包括C、H、 记 O、N、P等 课堂达标 1.（重庆市南开中学2023一2024学年高一上学期 期未)某蛋白质由A条肽链、B个氨基酸组成， 该蛋白质至少有氧原子的个数是 )· A.B-A B.B-2A C.B+A D.B+2A 2.(黑龙江省哈尔滨市第七十三中学2024一2025！ 学年高一上学期第一次月考)下列关于氨基酸： 和蛋白质的叙述，不正确的是 () A.n个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸形} 成的一条多肽链中肽键的数目为m一n B.酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水， 这种差异是由R基的不同引起的 C.赖氨酸的分子式是CsH4O2N2,则它的R基 是一C4HoN D.甜味肽的分子式为C13H16ON2,则甜味肽 一定是一种二肽 3.(浙江省杭州市卓越联盟2024一2025学年高一 上学期12月阶段性联考)如图表示胰岛素原分 子切去C肽（图中箭头表示切点），转变成由两！ 条肽链构成的成熟的胰岛素（图中数字表示氨 基酸序号，二硫键是由2个一SH连接而成)， 下列叙述错误的是 ( A链 COOH NH, 21 16n S-S 胰岛素 os-S S B链 30 A.成熟的胰岛素至少含有2个游离的氨基 B.切掉的C肽能与双缩脲试剂发生紫色反应 C.若氨基酸的平均相对分子质量是128，则成 熟胰岛素的相对分子质量为5640 D.已知胰岛素分子中有5个游离的羧基，那么 组成胰岛素的氨基酸中有4个氨基酸的R 基中含有羧基 3710 人教版生物学必修1 听 4.(湖南省常德市临澧县第一中学2024一2025学 年高一上学期第三次阶段性考)若蛋白酶1作 笔 用于苯丙氨酸(C,H1NO2)羧基端的肽键，蛋白 记 酶2作用于赖氨酸(CH14N2O2)两侧的肽键， 某四十九肽经酶1和酶2作用后如图，下列叙 述正确的是 ( HN COOH 11617303148 2224 A C D A.此多肽含2个赖氨酸 B.苯丙氨酸位于四十九肽的17、31、49位 C.该蛋白质变性后仍可与双缩脲试剂发生 反应 D.适宜条件下酶1和酶2同时作用于此多肽， 可形成4条短肽和1个氨基酸 5.(安徽省江南十校2024一2025学年高一上学期 12月分科诊断联考)已知一环状肽，其分子式 是C,H,O36N2o,将它彻底水解后只能得到下列 四种氨基酸，分别是甘氨酸C2HNO2,丙氨酸 CgH,NO2,苯丙氨酸C HI NO2,谷氨酸 CH,NO4,其结构式如图所示，请据图回答下 列问题。 CH2 COOH CH.CHCOOH NH2 NH2 甘氨酸 丙氨酸 课后反思 1138 CH CHCOOH NH2 苯丙氨酸 H CH2 CH2-C-COOH COOH NH2 谷氨酸 (1)该多肽是 肽化合物，氨基酸形成该化 合物的过程中，相对分子质量减少了 (2)谷氨酸的R基为 ,该多肽水解后 可得到 个谷氨酸，该多肽有 个游离的羧基。 (3)图中苯丙氨酸在人体细胞不能合成，只能从 外界环境中获取，因此是 氨基酸。营 养学家认为，最好的饮食就是平衡膳食。五谷 杂粮、肉类等要均衡，请从氨基酸的角度分析平 衡膳食的依据是 (4)若将图中四种氨基酸不限数量混合后，在适 宜条件下形成一条多肽链，其有九个肽键，则最 多有 种。 (5)此环状肽构成的蛋白质发生变性后 (填“能”或“不能”)与双缩脲试剂发生作用，产生 颜色反应。定功能，因此蛋白质的功能多样与其复杂的结构有关，C正 确；如果红细胞中血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代， 则血红蛋白会因为氨基酸的种类和排列顺序的改变导致结 构改变，则功能也会改变，因此会导致红细胞运输氧气的能 力被削弱，D正确。故选B。] 学案8蛋白质的相关计算 课堂活动 活动一蛋白质的相对分子质量、氨基 (羧基)数、肽键数和脱水数的 计算 新知导学 (1)提示：氨基酸数一肽链数=形成的水分子数=肽键数。 (2)提示：有游离的氨基和羧基。位于肽链的两端，R基中也 可能有。 (3)提示：na-18(n-1);na-18(n-m)。 新知应用 1.B[该环肽的基本单位可用乙氨基酸表示，A正确；由图甲 可知，该环肽由7个氨基酸脱去7个水分子形成，失去水分子 质量为7×18=126，B错误；分析图甲可知，该化合物中有3 个R基都是一CH?,如果乙中的R为一CH3,则有3个乙参 与形成该环肽，C正确；由图甲可知，该环肽分子没有游离的 氨基，该化合物中有3个R基都是一CH3,其余4个都不相 同，所以组成该化合物的氨基酸有5种，D正确。故选B。] 2.D[由题图可知，胰岛素的形成过程中有二硫键的形成，A 正确。切除信号肽破坏一个肽键，切除C肽破坏两个肽键，B 正确。胰岛素含有2条多肽链，其中共含有49个肽键(51一2 =49),C正确。51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量比 原来51个氨基酸的总分子量减少了51一2=49个水分子的 质量，并且还减少了6个氢原子（形成一个二硫键脱去两个 氢)的质量，即共减少了49×18十6×1=888。将胰岛素水解 后相对分子质量会增加888，D错误。故选D。] 活动二蛋白质中各原子数与多肽种类 的计算 新知导学 1.提示：3个。 2.27种、6种 新知应用 1.A[至少含有的氨基或羧基数=肽链数，由1条肽链变为4 条肽链，每条肽链两端各增加1个氨基和羧基，因此这4条多 肽与原三十九肽比较，氨基和羧基数各增加3个，A正确；1 个丙氨酸含3个C原子，去掉4个丙氨酸，因此这4条多肽与 原三十九肽比较，C原子减少12个，B错误；在三十九肽中， 第8、18、27、39个氨基酸是丙氨酸，去除4个丙氨酸将水解7 个肽键，需要7个水分子（含7个氧），但同时脱去了4个丙氨 酸（每个丙氨酸含有2个氧），减少了8个氧原子，因此这4条 多肽与原三十九肽比较，O原子数目减少1个，C错误；根据 多肽的形成过程，肽键数目=氨基酸数目一肽链条数，可知 去掉丙氨酸之前含肽键数目=39一1=38个，去掉4个丙氨 酸后，肽键数目=35一4=31个，因此这4条多肽与原三十九 肽比较，肽键数减少7个，D错误。故选A。] 2.C[由于一条肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离 的羧基，环状肽至少含游离的氨基和游离的羧基数均为0，M 条多肽中有Z条环状肽，所以该蛋白质分子中至少含有游离 的氨基和游离的羧基数均为(M一Z)个，A错误；链状时，肽健 数=脱去水分子数=氨基酸数一肽链数，环状时，肽键数= 脱去水分子数=氨基酸数，因此将该蛋白质完全水解为氨基 8 酸，至少需要(Y一M十Z)个水分子，B错误；由于每个氨基酸 至少含有一个羧基，因此Y个氨基酸至少有氧原子2Y个，脱 水缩合后脱去水分子数=肽键数=Y一M十Z=失去氧原子 数，则该蛋白质至少含有2Y-(Y-M十Z)=(Y十M一Z)个 氧原子，由于每个氨基酸至少含有一个氨基，因此Y个氨基 酸至少含有氨原子Y个，C正确；构成该蛋白质的化学元素 一定包括C、H、O、N,可能含有S,D错误。故选C。] 课堂达标 1.C[每个氨基酸分子至少含有一个羧基（一COOH),所以B 个氨基酸共至少有2B个氧原子，氨基酸之间通过脱水缩合 反应形成肽链，每形成一分子水就失去一个氧，A条肽链、B 个氨基酸就失去B一A个水，也就是B一A个氧，所以该蛋白 质至少含有2B一(B一A)=B+A个氧。C正确，A、B、D错 误。故选C。] 2.A[肽键数=氨基酸数一肽链数，n个氨基酸共有m个氨 基，则这些氨基酸形成的一条多肽链中肽键的数目为n一1， A错误：组成蛋白质的氨基酸不同是由于氨基酸的R基不 同，因此酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异 是R基不同引起的，B正确；氨基酸的结构通式是 C2H4O2NR,赖氨酸的分子式是C6H14O2N2,则它的R基是 C4H。N,C正确；甜味肽的分子式为C3H1BO,N2,因为每个 氨基酸分子至少含有1个N原子，所以根据N原子数可推知 该甜味肽是一种二肽，D正确。故选A。] 3.D[成熟的胰岛素分子含有两条肽链，至少含有2个游离的 氨基，A正确；切掉的C肽含有肽键，能与双缩脲试剂发生紫 色反应，B正确；若氨基酸的平均相对分子质量是128，则成 熟胰岛素的相对分子质量为128×51一49×18一2×3= 5640,C正确；已知成熟的胰岛素中有5个游离的羧基，由于 胰岛素有两条肽链，因此有3个羧基位于氨基酸的R基中，D 错误。故选D。」 4.C[蛋白酶2作用于赖氨酸(CsH14N2O2)两侧的肽键，由题图 中蛋白酶2作用后的肽链情况可知，赖氨酸位于第23位，即此 多肽含有1个赖氨酸（位于第23位），A错误；蛋白酶1作用于 苯丙氨酸(C,H1,NO2)羧基端的肽键，由题图中酶1作用后 的肽链情况可知，苯丙氨酸位于第16、30、48位，B错误；该蛋 白质变性后肽键未断裂，仍可与双缩脲试剂发生反应，C正 确；适宜条件下酶1和酶2同时作用于此多肽，可得到四条短 肽（分别由第1一16、17一22、24一30、31一48位氨基酸形成） 和2个氨基酸（分别是第23位、49位氨基酸)，D错误。故 选C。] 5.解析：(1)四种氨基酸分子中都只含有一个氩原子，因此根据 氦原子的数目可知该环肽是由20个氨基酸脱水缩合形成的 二十肽化合物。由于该化合物是环肽，所以一共失去了20个 水分子，相对分子质量减少了18×20=360。(2)由氨基酸的 结构通式可推知谷氨酸的R基为一CH2CH2COOH。多肽中 游离的羧基数目=肽链数十R基中的羧基数目，该化合物为 环肽，游离的羧基数=谷氨酸的数目，四个氨基酸分子中只 有谷氨酸含有2个羧基，假设谷氨酸分子数为N,则多肽链中 的氧原子数目=(20-N)×2+4N一20=36，计算可知N=8 个，故含有8个游离羧基。(3)在人体细胞不能合成，只能从 外界环境中获取的氨基酸是必需氨基酸。组成人体蛋白质 的氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基酸两类，平衡膳食可保 证人体对必需氨基酸的摄入，有利于身体健康。(4)一条链状 化合物中含有九个肽键，是10个氨基酸形成的十肽化合物， 每个氨基酸的位置都有4种可能，化合物最多有4°种。 (5)多肽中含有肽键，可以与双缩脲试剂反应呈现紫色，因此 可以用双缩脲试剂鉴定。变性后的蛋白质仍然含有肽键，可 用双编脲试剂鉴定，颜色能变为紫色。 答案：(1)二十360 (2)-CH,CH,COOH 88 (3)必需平衡膳食可保证人体对必需氨基酸的摄入，有利 于身体健康 (4)410 (5)能 学案9核酸是遗传信息的携带者 课堂活动 活动一核酸的种类、分布及其组成 新知导学 1.提示：DNA是遗传物质，携带有遗传信息，不同个体的遗传信 息一般都有区别，因此，DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息。 2.提示：亲子鉴定；辩认遇难者身份；用于研究人类的起源、不 同生物的亲缘关系。 新知生成 【知识梳理】 1.(1)DNA核糖核酸(2)细胞核线粒体、叶绿体细胞质 2.核苷酸(2)磷酸含氮的碱基(3)五碳糖核糖核苷酸 DNA磷酸A、T、C、G脱氧核糖RNA磷酸A、U、 C、G核糖 [微思考] 提示：2、8、5。 3.(2)脱氧核糖 ,胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)脱氧核苷酸两 核糖核苷酸 (3)DNA分子DNA的脱氧核苷酸序列 4.(1)4排列顺序(2)遗传信息 5.(1)遗传信息(2)遗传、变异蛋白质的生物合成 [判正误] (1)×(2)/ (3)×(4)×(5)× 【合作探讨】 1.(1)细胞核线粒体细胞质(2)环细胞质(3)不同。 酵母菌细胞核内的DNA与蛋白质结合成染色体；蓝细菌拟 核的DNA不与蛋白质结合 2.（1)提示： OH OH 含氮 0=P-0 CH2 0 0=P-0 CH,0碱基 OH OH H 磷酸 磷酸 OH① OHOH 五碳糖 五碳糖 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 (2)含氮碱基448 3.(1)磷酸五碳糖含氮碱基核苷酸DNA RNA (2)提示： N或yA核酸 e (3)脱氧核糖A、T、G、C核糖A、U、G、C(4)腺嘌呤 胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶 新知应用 1.D[根据核苷酸的组成成分以及结构可知，①是磷酸基团， ②是五碳糖，③是含氨碱基，A正确；若②是核糖，则该核苷 酸是核糖核苷酸，其组成的核酸是单链的，是RNA,B正确； 大肠杆菌和植物细胞中都含有DNA和RNA,故都含有2种 ②（核糖和脱氧核糖）和5种③(A、G、C、T、U),C正确；胸腺 嘧啶是DNA特有的碱基，若③是胸腺嘧啶，则图示核苷酸应 为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，D错误。故选D。] 2.A[能构成一个完整核苷酸的是图中的a,A错误；若该链为 脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T,T是DNA 特有的碱基，B正确；核酸分子中的遗传信息储存在其核苷酸 的排列顺序中，C正确；DNA一般是双链结构，RNA一般是 单链结构，D正确。故选A。] 活动二生物大分子以碳链为骨架 新知导学 提示：蛋白质、DNA、RNA、淀粉、糖原、纤维素。 新知生成 【知识梳理】 1.(1)单体（2)若干个相连的碳原子构成的碳链 2.(1)多糖、蛋白质、核酸(2)糖类和脂质(3)水和无机盐 (4)含量和比例 [微思考] 提示：生物大分子是以碳链为基本骨架的，碳在组成生物大分 子中十分重要。 [判正误] (1)×(2)/(3)/ 【合作探讨】 (1)提示：在植物细胞中的多糖是纤雏素和淀粉，在人体细胞 中的多糖是糖原。 (2)提示：由氨基酸的种类、数目和排列顺序以及肽链的盘 曲、折叠方式及其形成的空间结构决定。 (3)提示：构成多糖的单体没有种类的差异，形成的多聚体没 有顺序性；构成核酸的单体有种类的差异，形成的多聚体有 顺序性。 (4)数目、种类、排列顺序空间结构排列顺序 新知应用 1.B[若该图表示一段肽链的结构模式图，则1表示中心碳原 子，2表示肽键，3(R基)的种类一般是21种，A错误；若该图 表示一段RNA结构模式图，其基本单位为核糖核苷酸，核糖 分别连接磷酸基团和碱基，核糖一磷酸交替成链，则1表示核 糖，2表示磷酸基团，3表示碱基，B正确；若该图表示一段单 链DNA的结构模式图，其基本单位为脱氧核糖核苷酸，脱氧 核糖分别连接磷酸基团和碱基，脱氧核糖一磷酸交替成链， 则1表示脱氧核糖，2表示磷酸基团，3表示碱基，C错误；若 该模式图用来表示多糖的结构，虽然多糖的单体均为葡萄 糖，但淀粉、糖原、纤维素形成的结构是不相同的，D错误。故 选B。] 2.A[生物大分子d具有构成细胞的结构物质、催化等功能， 据此判断为蛋白质，蛋白质高温加热后，肽键没有被破坏，能 与双缩脲试剂产生紫色反应，A错误；生物大分子e由C、H O构成，据此判断为多糖，动物细胞和植物细胞中构成（多 糖)的基本单位都是葡萄糖，B正确；生物大分子f(包括m、n 两种)是遗传信息的携带者，据此判断f为核酸，细胞中的「 有两种，为DNA和RNA,但病毒中的f只有一种，为DNA或 RNA,C正确；叶绿体中含有多种酶（蛋白质）、淀粉（多糖）、 DNA和RNA(核酸)，因此生物大分子d(蛋白质)、e(多糖)和 f(核酸)在叶绿体中均有分布，D正确。故选A。] 课堂达标 1.D[这两类病毒的核酸分别是RNA和DNA,这两种核酸的 9