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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
素养目标
1.通过比较不同氨基酸的结构式,归纳得出氨基酸的结构通式与特点。
(科学思维)
2.通过模拟活动和模型建构等活动,说明肽键的形成过程,阐明蛋白质的基本组成单位是氨基酸。(生命观念、科学思维)
3.通过讨论蛋白质空间结构的层次,利用结构与功能观,理解蛋白质的结构与其功能相适应。(生命观念)
4.通过讨论“手术缝合线”等议题,认同蛋白质与人体的营养、健康存在紧密联系。(社会责任)
学习任务一　蛋白质的功能
自主学习
阅读教材P28正文第一段内容和“蛋白质的功能”图例, 完成以下填空:
活动：蛋白质的主要功能示例
新知学习过程
类别 功能 举例
结构蛋白 许多蛋白质是_____________________ 的重要物质 肌动蛋白、肌球蛋白等
功 能 蛋 白 _____ 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
_____ 细胞中的化学反应离不开酶的作用 大多数酶等
运输 有些蛋白质具有_____的功能 _________等
免疫 能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质 _____等
构成细胞和生物体结构
调节
催化
运输
血红蛋白
抗体
小组交流
活动2：认识蛋白质功能的实现方式
由三个胶原蛋白分子构成的某种胶原蛋白聚集体
手术缝合线
1.手术缝合线应该具有哪些特性
提示:纤细、强韧、可吸收等。
2.我国科学家首创利用某种动物组织中提取的胶原蛋白制成了可被人体吸收的手术缝合线。研究表明,胶原蛋白聚集体结构的改变,会直接影响其功能。这说明了什么问题
提示:每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的结构。
1.判断正误:
(1)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能。 ( )
提示:蛋白质不具有遗传功能。
(2)蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。( )
2.下列各种蛋白质的功能,错误的组合是 (　　)
A.抗体——免疫 B.唾液淀粉酶——催化
C.载体蛋白——运输 D.血红蛋白——调节
【解析】抗体是具有免疫功能的蛋白质;酶是起催化作用的物质;载体蛋白具有运输物质的功能;血红蛋白是运输氧气的载体,具有运输功能。
小题快练
D
×
√
学习任务二　 蛋白质的基本组成单位——氨基酸
自主学习
阅读教材P29“思考·讨论”以及“蛋白质的基本组成单位”相关内容,完成以下问题。
活动：理解氨基酸的结构特点
人体内组成蛋白质的21种氨基酸
1.氨基酸的种类:
(1)在人体中,组成蛋白质的氨基酸有___种。
(2)分为___________(8种)和_____________(13种)。
2.主要组成元素:_____________,(有些含S)。
3.氨基酸的结构特点:
(1)数量上:每种氨基酸分子至少含有一个_____(—NH2)和一个_____(—COOH)。
(2)位置上:每种氨基酸分子中都有一个_____和一个_____连接在同一个碳原子上,
该碳原子还连接一个_______和一个侧链基团,这个侧链基团用__表示。各种氨基酸
的区别在于____的不同。
(3)氨基酸的分子结构通式:_____________。
21
必需氨基酸
非必需氨基酸
C、H、O、N
氨基
羧基
氨基
羧基
氢原子
R
R基
下图是构成蛋白质的4种氨基酸的结构简式。
讨论:
1.比较四种氨基酸的结构简式,在图中用虚线框标出不同氨基酸相同的部分。
2.根据问题1标注的部分,你能得出组成蛋白质的氨基酸有何共同特点吗
提示:至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和羧基连在同一个碳原子上。
3.如果不同氨基酸不同部分用R表示,归纳出氨基酸的结构通式。
提示:
4.同为组成生物体蛋白质的氨基酸,酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异的产生是由何种基团决定的
提示:R基。R基具有可变性,R基的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨基酸的结构与性质的差异性。
1.指出下列式子中的错误并改正。
氨基:NH2、羧基:COOH。
提示:正确的书写:—NH2、—COOH(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。
小组交流
2.判断下列能组成生物体蛋白质的氨基酸的是　　　　。
提示:①③④⑥
3.请一位学生上讲台,伸开双手,两脚并拢,面向同学。你能否把这一姿势与氨基酸的结构通式联系起来
提示: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。
学习任务三　 蛋白质的结构及其多样性
自主学习
阅读教材P30“蛋白质的结构及其多样性”内容以及图2—10,完成以下问题和探究:
活动1：掌握脱水缩合的过程
1.过程①名称:_________。
2.物质②名称:_____。
3.结构③名称:_____——连接两个氨基酸分子
(残基)的化学键。
4.多肽:_________________________的化合物,
叫作多肽,因呈链状,又称为_____。
脱水缩合
二肽
肽键
由多个氨基酸脱水缩合形成
肽链
1.模拟氨基酸脱水缩合形成多肽的过程。
【角色扮演1】2名同学(代表氨基酸)在讲台前并排站立,面向全班同学。举起右手(表示氨基),举起左手(表示羧基),摇摇头(代表R基)。学生从右向左依次手握手(表示脱水缩合),形成1个二肽。
小组交流
思考:
(1)参与脱水缩合的部位:一个氨基酸氨基中的____和另一个氨基酸羧基中
的______。
(2)H2O中H和O的来源:H来自_____和_____,O来自_____。
(3)—NH2和—COOH的数量和位置:一条肽链中至少含有一个游离的—NH2
和一个游离的—COOH,分别位于肽链的两端,其余的—NH2和—COOH位于
____中。
(4)如果两位同学互换位置,二肽的种类有没有变化
提示:有变化,二肽的种类与氨基酸的排列顺序有关。
—H
—OH
氨基
羧基
羧基
R基
2.探究脱水缩合过程中的数量变化规律。
【角色扮演2】请多名同学(代表氨基酸)在讲台前站成一排,面向全班同学。举起右手(表示氨基),举起左手(表示羧基),摇摇头(代表R基)。学生从右向左依次手握手(表示脱水缩合),形成1条多肽。
思考:
(1)完成下表中数学模型的构建。
氨基酸个数 形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 至少含有氨基(或羧基)数
8 1 __ __ __
n 1 ___ ___ __
15 2 ___ ___ __
n 2 ___ ___ __
…… …… …… …… ……
n m ____ ____ __
7
7
1
n-1
n-1
1
13
13
2
n-2
n-2
2
n-m
n-m
m
(2)三个不同种氨基酸可形成多少种三肽 若21种氨基酸组成含1 000个氨基酸的大分子蛋白质,有多少种可能
提示:6种;211 000种。
—COOH
—COOH
H2N—
H2N—
1.两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽,生成的水分子中的氧来自氨基酸
的(　　)
A.氨基 B.羧基
C.R基 D.氨基和羧基
【解析】两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽时,一个氨基酸上的氨基和另一
个氨基酸上的羧基通过脱水缩合的方式形成肽键,同时氨基上的“—H”和羧
基上的“—OH”结合生成水,所以水分子中的氢来自氨基和羧基,氧来自羧
基。故选B。
小题快练
B
2.两种氨基酸结构式如图,它们在形成二肽化合物时,最可能发生缩合的基
团是 (　　)
A.①与③ B.②与④
C.②与⑥ D.③与④
【解析】①与④均为氨基,②与⑤均为羧基,③与⑥均在R基中。图示的两
种氨基酸分子通过脱水缩合形成二肽,而脱水缩合是指一个氨基酸分子的
羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接,同时脱去一分子水,因此最可能发
生缩合的基团是①与⑤或②与④,选B。
B
自主学习
阅读教材P30最后一段内容和P31相关内容，完成以下问题和探究：
活动2：认识蛋白质的结构层次
氨基酸
↓
二肽
多肽
蛋白质
↓
脱水缩合
↓
盘曲、折叠
概念：一个氨基酸分子的 与另一个氨基酸分子的 相连接，同时脱去一分子的水
羧基
氨基
：由 缩合而成的化合物
：由 缩合而成的，含有多个肽键的化合物，通常呈 结构
两个氨基酸
多个氨基酸
链状
空间结构
(原因：由于氨基酸之间能形成 等)
氢键
：具有一定的_______________
肽链盘曲折叠形成具有空间结构的蛋白质
特定的R基（巯基—SH）间形成二硫键等，将多条肽链结合起来
纤长
强韧
蛋白质的结构
氨基酸的种类、数目、排列顺序多样
肽链盘曲、折叠形成的空间结构多样
1.请归纳蛋白质的结构层次。
提示:
C、H、O、N等氨基酸等 氨基酸 多肽 蛋白质。
2.观察教材P30图2-11,讨论回答下列问题。
(1)有些蛋白质含有多条多肽链,不同肽链之间依靠一定的作用维系在一
起。胰岛素是由___条肽链组成的,其中含有___________________等化学键。
(2)多肽就是蛋白质吗 为什么
提示:多肽不一定是蛋白质。多肽需要经过盘曲、折叠等过程,才能形成具
有一定生物活性的蛋白质。
肽键、氢键、二硫键
2
活动3：理解蛋白质结构与功能相适应
小组交流
请同学们4人一组,利用自己搜集的穿孔塑料珠和细铁丝进行探究活动。
1.请同学们随意串珠,不同小组比较串珠的区别,并分析有哪些因素导致串珠的差异。
2.请同学们将串珠随意折叠,折成你所喜欢的造型,再比较串珠的区别。
(1)蛋白质多样性的原因是什么
提示:组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,及肽链形成的空间结构不同。
(2)蛋白质的结构具有多样性的意义是什么
提示:蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性,使蛋白质承担多种多样的生命活动。
(3)什么是蛋白质变性 导致蛋白质变性的因素有哪些
提示:蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。导致蛋白质变性的因素有高温、过酸、过碱等。
合作探究
1.(情境应用)人体的肌肉主要由蛋白质构成,但平滑肌和骨骼肌的功能不同,
其主要原因是 (　　)
A.属于不同系统
B.所含蛋白质分子结构不同
C.肌肉细胞的形状不同
D.在人体内的分布不同
【解析】蛋白质结构的多样性决定功能的多样性。人体的肌肉主要由蛋白
质构成,但构成平滑肌和骨骼肌的蛋白质分子结构不同,因此平滑肌和骨骼肌
的功能不同,B正确。
小题快练
B
2.下列关于蛋白质分子的结构与功能的叙述,正确的是 (　　)
A.组成人体蛋白质的非必需氨基酸是人体不能合成的
B.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
C.可通过双缩脲试剂与蛋白质产生紫色反应来区分蛋白质和多肽
D.吃熟鸡蛋易消化的原因是高温使蛋白质的空间结构发生了改变
【解析】必须从外界环境中直接获取,人体不能合成的氨基酸叫作必需氨基酸,A错误;组成蛋白质的氨基酸之间的连接方式相同,都是一个氨基酸分子的羧基与另一个氨基酸分子的氨基发生脱水缩合形成肽键,通过肽键进行连接,B错误;蛋白质和多肽都可以与双缩脲试剂产生紫色反应,因此无法使用双缩脲试剂来区分蛋白质和多肽,C错误;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,所以吃熟鸡蛋容易消化,D正确。
D
1.概念结论速判:基于对氨基酸、蛋白质等的理解,判断下列说法的正误。
(1)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上。 ( )
提示:至少应该有一个碳原子上同时连接一个氨基和一个羧基。而R基上的
氨基和羧基则不一定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)蛋白质变性是肽键的断裂造成的。 ( )
提示:变性只是改变了蛋白质的空间结构,肽键不会断裂,水解肽链才会断裂
肽键。
(4)蛋白质变性是可逆的化学反应。 ( )
提示:蛋白质变性是不可逆的。
五分钟学情评价
×
√
×
×
2.(2022·潍坊高一检测)同为组成生物体蛋白质的氨基酸,苯丙氨酸具有疏水
性,而精氨酸具有亲水性,这种差异的产生取决于 (　　)
A.苯丙氨酸的羧基多
B.两者R基团组成不同
C.精氨酸的氨基多
D.两者的结构完全不同
【解析】组成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子
上,R基不同决定氨基酸的性质不同。
B
3.下列关于生物体内氨基酸的叙述,正确的是 (　　)
A.氨基酸是蛋白质分子的基本单位,由氨基和羧基组成
B.组成蛋白质的氨基酸的共有结构是
　　 H
　　　|
H2N—C—COOH
　　　|
C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
D.组成人体蛋白质的氨基酸都可在人体内合成
B
4.(2022·玉溪高一期中)已知通过氨基酸自动分析仪测得催产素和血管紧张
素两种肽类化合物的氨基酸数目相同,但其生理作用截然不同。下列解释
错误的是 (　　)
A.空间结构不同 B.来源的细胞不同
C.氨基酸的种类不同 D.氨基酸的排列顺序不同
【解析】虽然催产素和血管紧张素两种肽类化合物的氨基酸数目相同,但
由于氨基酸的种类和排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同,使其生理
作用截然不同。A、C、D正确,B错误。
B
5.(教材再开发)教材P31[图2-12]血红蛋白与O2结合或分离的过程并没有涉及氧化反应,因为氧分子和亚铁离子之间隔着肽链。血红蛋白结合氧气的时候,是什么发生了变化
提示:血红蛋白结合氧气的时候,只有亚基形态改变,所以改变的是它的空间结构。
课堂小结
元素
氨基酸
组成
蛋白质
折叠
盘曲
C、H、O、N等
结构的多样性
功能的多样性
C
COOH
H2N
H
R
肽键
含有
结构与功能观
R基不同
差异
必需（8种）
非必需（13种）
种类
氨基酸种类、数目和排列顺序千变万化
蛋白质的空间结构千差万别
原因
结构蛋白、催化、免疫、运输、调节
多肽
脱水
缩合
决定
结构 通式

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