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(共56张PPT)
第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者
人教(2019)生物高考复习
课标考情——知考向 核心素养——提考能 课标 要求 阐明蛋白质由氨基酸分子组成，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 生命观念 通过学习蛋白质的结构和功能，明确蛋白质在细胞生命活动中的重要性
科学思维 归纳总结蛋白质的形成过程，分析蛋白质功能多样性的原因，培养科学思维的能力
社会责任 结合一些与蛋白质结构和功能异常的疾病，了解蛋白质在个体发育中的重要性
自 主 学 习 · 巩 固 基 础
[自主学习]
知识点一　组成蛋白质的氨基酸结构及种类
1．组成蛋白质的氨基酸的结构
【答案】C、H、O、N　羧基　同一个
【答案】(2)外界环境中获取　8　人体细胞能够合成　13
　谐音法巧记8种必需氨基酸
一(异亮氨酸)家(甲硫氨酸)人来(赖氨酸)写(缬氨酸)两(亮氨酸)三(色氨酸)本(苯丙氨酸)书(苏氨酸)。
[自主检测]
1．思考判断
(1)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。 (　　)
(2)蛋白质由C、H、O、N四种元素组成。 (　　)
(3)组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—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。 (　　)
(4)评价蛋白质食品营养价值的依据之一是其必需氨基酸的种类和含量。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)√
2．热图导析
分析下列氨基酸结构并回答问题。
(1)元素组成：除__________________外，有的还有S等。
(2)比较上述三种氨基酸，写出氨基酸的结构通式：_____________ _____________。
(3)氨基酸理化性质的不同取决于__________的不同，图中三种氨基酸的R基依次是__________________________。
(4)在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的____________部位。
【答案】(1)C、H、O、N　(2)略　(3)R基　—(CH2)2—COOH、—(CH2)4—NH2、—CH2—SH　(4)①
[自主学习]
知识点二　蛋白质的结构及其多样性
1．二肽的形成
(1)过程①的名称是____________，发生场所是__________。
(2)物质②的名称是_________。
(3)结构③的名称是________。
(4)脱去的H2O中H的来源：______________________________。
(5)多个氨基酸发生该反应，产物名称为________。
脱水缩合　
核糖体　
二肽　
肽键　
一个来自氨基，一个来自羧基　
多肽　
　蛋白质形成的四个“一”
2．完善蛋白质的结构多样性和功能多样性图示
【答案】种类　数目　排列顺序　空间　胰岛素　催化　运输　免疫
[自主检测]
1．思考判断
(1)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。 (　　)
(2)蛋白质是生物体主要的能源物质。 (　　)
(3)某些蛋白质是染色体的组成成分。 (　　)
(4)蛋白质在核糖体上合成后已具有正常生理功能。 (　　)
(5)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2．深挖教材
(1)蛋白酶可以使肽键断裂，从而将蛋白质水解成多肽或氨基酸。从蛋白质的空间结构的角度分析，为什么煮熟的鸡蛋更容易被消化？
_____________________________________________________。
(2)从血液中提取抗体常用盐析法，检测尿中是否有蛋白质常用沸水浴加热法。这两种处理方法对蛋白质的影响有何不同？
_______________________________________________________。
【答案】(1)提示：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，蛋白酶更容易与肽键结合起水解作用　(2)提示：盐析过程中蛋白质的空间结构和生理功能都没有发生变化，蛋白质将保持其活性；沸水浴加热后蛋白质变性，蛋白质的空间结构发生不可逆改变，构成蛋白质的肽链会充分伸展，蛋白质丧失其生物活性，但肽键一般不断裂
3．热图导析
图甲表示有关蛋白质分子的简要概念图；图乙中的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质，图丙为酶、激素、抗体、载体蛋白与蛋白质、脂质的关系概念图。请分析回答下列问题。
(1)图甲中a的元素一定有哪些？可能还会有哪些？
______________________________________________________。
(2)真核细胞中进行图甲中②过程的场所有哪些？
______________________________________________________。
(3)图乙中①②③分别体现了蛋白质怎样的功能？
______________________________________________________。
(4)请写出图丙中a～f对应的物质依次为____________________ ________________________________________________。
【答案】(1)提示：一定有C、H、O、N，可能还会有S等　(2)提示：内质网、高尔基体　(3)提示：催化功能、运输功能、免疫功能　(4)提示：脂质、激素、抗体(或载体蛋白)、蛋白质、载体蛋白(或抗体)、酶
重 难 探 究 · 素 养 达 标
蛋白质的结构和功能
1．蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
[深度讲解]
2．常考蛋白质的分布和功能
　载体与受体的区别
载体是协助物质运输的蛋白质，如血红蛋白是运输氧的载体，细胞膜上有运输葡萄糖、Na＋、K＋等的载体蛋白；受体是接受信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子受体，其主要作用是实现细胞间信息交流。
3．蛋白质的盐析、变性和水解的辨析
(1)盐析：由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。
(2)变性：由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，蛋白质丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。
(3)水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。
(一)氨基酸的结构分析与判断(素养目标：科学思维)
1．下列关于氨基酸结构的叙述，错误的是 (　　)
A．每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，并且都连接在同一个碳原子上
B．生物体组成蛋白质的氨基酸有21种，其结构上的不同在于R基的不同
C．亮氨酸的R基为—C4H9，则它的分子式为C6H13O2N
D．半胱氨酸和甲硫氨酸均含有S，S一定位于R基中
[考向预测]
【答案】A　
【解析】组成蛋白质的氨基酸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，而不是全部的氨基和羧基都连接在同一个碳原子上，如果还有氨基和羧基，一定是在R基上，A错误。组成生物体的氨基酸有21种，决定氨基酸种类的是氨基酸的R基，B正确。氨基酸共有的部分为C2H4O2N，亮氨酸的R基为—C4H9，则它的分子式为C6H13O2N，C正确。氨基酸共有的部分只含有C、H、O、N四种元素，如果某种氨基酸含有S元素，则S元素一定位于R基上，D正确。
(二)考查蛋白质分子的结构和功能(素养目标：科学思维)
2．(2021年广东佛山一中月考)有关蛋白质结构和功能多样性的说法，正确的是 (　　)
A．蛋白质结构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，且具有催化作用，可以推断此物质是蛋白质
C．有些蛋白质具有免疫功能，如抗体；有些蛋白质具有接受信息的功能，如受体。抗体和受体都具有专一性
D．一条刚刚从核糖体上合成的肽链，其氨基酸的种类、数目及排列顺序便已确定，因此具有生物活性
【答案】C　
【解析】蛋白质结构的多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序及蛋白质的空间结构有关，A错误。具有催化功能的物质可能是蛋白质或RNA，两者都含C、H、O、N等元素B错误。有的蛋白质有免疫功能，如抗体；有些蛋白质具有接受信息的功能，如受体。抗体和受体都具有特异性，C正确。在核糖体上经过脱水缩合形成的肽链还不具有生物活性，经过加工形成具有一定空间结构的蛋白质才具有生物活性，D错误。
多肽形成过程中的相关数量计算方法
1．蛋白质相对分子质量、氨基酸数目、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
(1)肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数目－肽链数。
(2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。(不考虑形成二硫键)
[深度讲解]
注：氨基酸平均分子质量为a。
肽链 数 氨基 酸数目 肽键 数 脱去水 分子数 多肽链相 对分子质量 氨基 数目 羧基
数目
1条 m m－1 m－1 am－ 18(m－1) 至少 1个 至少
1个
n条 m m－n m－n am－ 18(m－n) 至少 n个 至少
n个
(3)环状肽如图所示：
根据图示可知：肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数(由于环肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环肽时，比形成一条直链肽要多生成一个水分子)。
(4)在多肽相对分子质量计算时，还要考虑一些其他化学变化过程，如二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，故相对分子质量减2。
2．蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
(1)至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链数。
(2)游离氨基数或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基数或羧基数。
3．蛋白质中原子数的计算
在一个氨基酸中，不考虑R基，至少含有2个C原子、2个O原子、4个H原子，通常以N原子或O原子为突破口。
肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数目－肽链数。
(1)C原子数＝氨基酸数目×2＋R基上的C原子数。
(2)H原子数＝各氨基酸H原子的总数－脱去的水分子数×2。
(3)O原子数＝各氨基酸O原子的总数－脱去的水分子数＝肽键数＋肽链数×2＋R基上的O原子数。
(4)N原子数＝各氨基酸N原子的总数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数。
4．氨基酸的排列与多肽种类的计算
(1)假若有n种氨基酸形成一个三肽，那么形成三肽的种类：
即n3种。
(2)假若有n种氨基酸形成一个m肽，则形成多肽的种类为nm种。
n n n
(3)假若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类：
即n×(n－1)×(n－2)种。
(4)假若有n种氨基酸形成一个n肽，且每种氨基酸只有一个，则形成n肽的种类：n×(n－1)×(n－2)×…×1＝n！。
n n－1 n－2
(一)利用氨基酸的结构特点进行相关计算(素养目标：科学思维)
1．某直链多肽的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列3种氨基酸，相关叙述正确的是 (　　)
[考向预测]
A．合成1分子该物质将产生6个水分子
B．合成1分子该物质需要1个谷氨酸和1个丙氨酸
C．该多肽分子中含1个氨基和1个羧基
D．每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸
【答案】D　
【解析】题中3种氨基酸都只含有1个N原子，而题中多肽含有6个N原子，说明该多肽是由6个氨基酸脱去5个水分子合成的。由于甘氨酸、丙氨酸中都含有一个羧基，而每个谷氨酸中有两个羧基，合成有机物后R基上还有2个O原子，O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数，即13＝5＋2×1＋2×谷氨酸数，故每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸；该多肽分子含1个游离氨基和4个游离羧基。
(二)考查蛋白质合成过程的相关计算(素养目标：科学思维)
2．(2021年安徽芜湖期末)生长抑素(SS)是一种含14个氨基酸的环状多肽，由下丘脑合成释放，构成SS的基本单位的平均相对分子质量为m。下列说法错误的是 (　　)
A．在核糖体上合成1分子SS可产生13分子H2O
B．1分子SS的相对分子质量可以表示为14m－252
C．SS分泌到胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装
D．SS可与双缩脲试剂发生紫色反应
【答案】A　
【解析】根据题意可知，生长抑素(SS)是一种含14个氨基酸的环状多肽，环状多肽首尾相接，因此在核糖体上合成1分子SS可产生14分子H2O，A错误；由于脱去14分子的水，因此1分子SS的相对分子质量＝14m－18×14＝14m－252，B正确；SS分泌到胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装，C正确；SS中含有肽键，可与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。
典 题 演 练 · 破 解 高 考
1．(2021年湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。
下列叙述错误的是 (　　)
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
【答案】B　
【解析】通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息可知，进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
解题关键
分析图形，在信号的刺激下，蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白质，使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去磷酸化的蛋白质，从而使蛋白质空间结构的恢复。
2．(2020年江苏卷)下列关于细胞中生物大分子的叙述，错误的是 (　　)
A．碳链是各种生物大分子的结构基础
B．糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子
C．细胞利用种类较少的小分子脱水合成种类繁多的生物大分子
D．细胞中生物大分子的合成需要酶来催化
【答案】B　
【解析】生物大分子都是以碳链为基本骨架，A正确；糖类中的单糖、二糖和脂质不属于生物大分子，B错误；细胞中利用种类较少的小分子(单体)脱水缩合成种类繁多的生物大分子(多聚体)，如许多氨基酸分子脱水缩合后通过肽键相连形成蛋白质，C正确；生物大分子的合成过程一般需要酶催化，D正确。
易错探因
细胞中的大分子物质包括蛋白质、核酸和多糖，但脂肪不属于大分子物质，大分子物质都是小分子物质(单体)通过聚合反应形成的，聚合反应中要产生水，而大分子物质的水解要补充水，水解反应中水分子数量与聚合反应中脱去的水分子数量相等。
3．(2020年天津卷)组成下列多聚体的单体的种类最多的是 (　　)
A．血红蛋白 B．DNA
C．淀粉 D．纤维素
【答案】A　
【解析】血红蛋白属于蛋白质，它的单体是氨基酸，在生物体中组成蛋白质的氨基酸有21种；组成DNA的单体是脱氧核苷酸，有4种；组成淀粉和纤维素的单体是葡萄糖，所以单体种类最多的是血红蛋白。
4．(2019年北京模拟)下列关于人体的磷脂和氨基酸的叙述，正确的是 (　　)
A．脂肪酸是磷脂的组成成分之一，使磷脂分子具有疏水性
B．线粒体和核糖体都含有磷脂
C．必需氨基酸是机体必须自身合成的氨基酸
D．所有氨基酸都参与蛋白质的合成
【答案】A　
【解析】磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸头部是亲水性的，脂肪酸尾部是疏水性的，A正确；线粒体有两层膜，所以含有磷脂；核糖体是由蛋白质和rRNA组成的无膜结构的细胞器，所以不含磷脂，B错误；必需氨基酸是机体必须从外界环境中直接获取的氨基酸，人体不能合成，C错误；在生物体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，并不是所有氨基酸都参与蛋白质的合成，D错误。
5．(2018年全国Ⅱ卷)下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是 (　　)
A．浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原
B．肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C．蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参与O2运输
D．细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
【答案】C　
【解析】浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原，A正确；肌肉细胞中的某些蛋白质(如肌动蛋白等)参与肌肉收缩的过程，B正确；蛋白质结合Fe2＋形成的血红蛋白参与O2的运输，C错误；染色体是细胞核的结构之一，染色体主要由DNA和蛋白质组成，D正确。

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