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2.4.2 蛋白质是生命活动的主要承担者（第2课时）
导学案
2026—2027学年高一上学期 生物 人教版（2019）必修1《分子与细胞》
班级：____________ 姓名：____________ 学号：____________ 小组：____________
一、学习目标
1. 概述蛋白质的结构层次，说明蛋白质分子结构多样性的原因，形成“结构与功能相适应”的生命观念。
2. 举例说明蛋白质在细胞和生物体中的主要功能，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
3. 建立氨基酸脱水缩合过程中的数量关系模型，能熟练进行肽键数、脱去水分子数、游离氨基（羧基）数及蛋白质相对分子质量的计算。
二、学习重难点
重点：蛋白质结构多样性的原因；蛋白质的主要功能。
难点：蛋白质合成过程中的相关计算；蛋白质变性与肽键断裂的区别。
三、预习案（自主学习·回归教材P28—P32）
（一）从氨基酸到蛋白质的结构层次
1. 氨基酸分子相互结合的方式是：一个氨基酸的__________和另一个氨基酸的__________相连接，同时脱去一分子__________，这种结合方式叫做__________。连接两个氨基酸分子的化学键（__________）叫做__________。
2. 由两个氨基酸缩合而成的化合物叫做__________；由多个氨基酸缩合而成，含有多个肽键的化合物叫做__________，因其通常呈链状结构，又称为__________。
3. 多肽链能盘曲、折叠，形成有一定__________的蛋白质分子；多条肽链通过一定的__________（如二硫键）相互结合，形成更为复杂的__________。
（二）蛋白质分子结构多样性的原因
1. 组成蛋白质的氨基酸__________不同。
2. 组成蛋白质的氨基酸__________成百上千。
3. 组成蛋白质的氨基酸形成肽链时，__________千变万化。
4. 肽链盘曲、折叠方式及其形成的__________千差万别。
（三）蛋白质的功能
功能类型 功能描述 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、蛛丝等中的蛋白质
催化功能 催化细胞内的化学反应 绝大多数酶
运输功能 运输某些物质 细胞膜上的载体蛋白；红细胞中的血红蛋白运输氧气
调节功能 调节机体的生命活动 胰岛素、生长激素等蛋白质类激素
免疫（防御）功能 帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害 抗体
结论：一切生命活动都离不开__________，它是生命活动的__________。
四、探究案（合作学习·突破重难点）
探究点一：蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
【思考讨论】用两件上衣类比：同样是由布片缝制，为什么会有衬衫、T恤、羽绒服等千差万别的衣服？蛋白质分子为什么也会如此多样？
1. 如果用21种氨基酸排成一条由10个氨基酸组成的肽链，理论上最多能形成多少种不同的肽链？（列式计算）
2. 假设某蛋白质由n个氨基酸、m条肽链组成，请填写下表：
项目 计算公式（n个氨基酸，m条肽链）
脱去的水分子数 ＝____________________
形成的肽键数 ＝____________________
至少含有的游离氨基（—NH ）数 ＝____________________
至少含有的游离羧基（—COOH）数 ＝____________________
3. 若氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量＝____________________。
4. 如果这m条肽链之间还形成了2个二硫键（—S—S—），每个二硫键形成时脱去2个H，则该蛋白质的相对分子质量还要再减去________。
探究点二：蛋白质变性
【实例分析】鸡蛋煮熟后，蛋白质发生变性，鸡蛋清由液态变为固态；临床上用酒精、紫外线或高温消毒灭菌，其原理是什么？
1. 变性的本质：蛋白质在某些物理或化学因素（__________、__________、__________、__________、乙醇等）作用下，其特定的__________被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失。
2. 思考：变性过程中，肽键是否断裂？__________（填“是”或“否”）。为什么煮熟的鸡蛋更容易被人体消化吸收？
3. 辨析：蛋白质变性一定是不可逆的吗？请举例说明。
探究点三：“结构与功能相适应”的生命观念
【资料分析】镰刀型细胞贫血症患者，血红蛋白分子中仅一个氨基酸发生改变，血红蛋白的空间结构就异常，红细胞由圆饼状变为镰刀状，运输氧气的能力大幅下降，甚至破裂溶血。
讨论：该实例如何说明“蛋白质的结构决定功能”这一观点？这对你理解“结构与功能相适应”有什么启示？
五、训练案（当堂检测·巩固提升）
1. 下列各项中，不属于蛋白质分子结构多样性原因的是（ ）
A. 氨基酸的种类和数目不同
B. 氨基酸的排列顺序不同
C. 肽链盘曲、折叠形成的空间结构不同
D. 氨基酸之间连接方式不同
2. 下列生理活动与蛋白质功能无关的是（ ）
A. 氧气在血液中的运输
B. 维持高等动物和人体的体温
C. 催化细胞内的化学反应
D. 抗体抵御病原体对人体的侵害
3. 蚕丝被轻柔保暖，其主要成分是蚕丝蛋白。下列有关该蛋白质的叙述，错误的是（ ）
A. 基本组成单位是氨基酸
B. 分子中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基
C. 蚕丝被被开水烫过后，其空间结构会发生改变
D. 彻底水解后得到21种氨基酸
4. 某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少含有的氧原子数是（ ）
A. n－m
B. n－2m
C. n＋m
D. n＋2m
5. 下列关于蛋白质变性的叙述，正确的是（ ）
A. 蛋白质变性是由于肽键断裂造成的
B. 变性后的蛋白质仍能与双缩脲试剂产生紫色反应
C. 蛋白质变性后，其空间结构变得更加规整
D. 向牛奶中加入食盐出现絮状物属于蛋白质变性
6.【计算应用题】某蛋白质分子由3条肽链组成，共含有297个氨基酸，假设氨基酸的平均相对分子质量为110。请回答：
（1）该蛋白质分子中含有多少个肽键？脱去多少分子水？
（2）该蛋白质分子中至少含有多少个游离的氨基？多少个游离的羧基？
（3）该蛋白质的相对分子质量约为多少？
六、参考答案
【预习案】
（一）1. 氨基（—NH ）；羧基（—COOH）；水；脱水缩合；—CO—NH—；肽键
2. 二肽；多肽；肽链
3. 空间结构；化学键；空间结构
（二）1. 种类 2. 数目 3. 排列顺序 4. 空间结构
（三）结构蛋白—构成；催化—酶；运输—载体蛋白、血红蛋白；调节—胰岛素；免疫—抗体；蛋白质；主要承担者
【探究案】
探究一：1. 21 种。
2. 脱去水分子数＝肽键数＝n－m；至少游离氨基数＝m；至少游离羧基数＝m。
3. 蛋白质相对分子质量＝n·a－18·(n－m)。
4. 4（每个二硫键脱2个H，2个二硫键共脱去4个H）。
探究二：1. 高温、强酸、强碱、重金属盐；空间结构。
2. 否。煮熟后蛋白质空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此更易被消化吸收。
3. 不一定。如煮沸后的蛋白质变性一般不可逆；但在某些温和条件下（如尿素处理后透析除去变性剂），部分蛋白质可复性。
探究三：氨基酸序列的细微改变即可引起空间结构的显著变化，进而导致功能异常。这说明蛋白质的结构是其功能的基础，结构改变往往伴随功能改变，体现了“结构与功能相适应”的生物学基本观点。
【训练案】
1. D（氨基酸之间均通过肽键连接，连接方式相同）。
2. B（体温维持主要与细胞呼吸释放热能有关，不直接依赖蛋白质的特定功能）。
3. D（蚕丝蛋白不一定含有全部21种氨基酸）。
4. C（氧原子数＝肽键中氧原子(n－m)＋每条肽链游离羧基中氧原子2m＝n－m＋2m＝n＋m）。
5. B（变性仅破坏空间结构，肽键未断裂，仍可与双缩脲试剂产生紫色反应；加食盐析出属于盐析，不是变性）。
6.（1）肽键数＝297－3＝294（个），脱去水分子数＝294（个）。
（2）至少游离氨基数＝3（个），至少游离羧基数＝3（个）。
（3）蛋白质相对分子质量＝297×110－294×18＝32670－5292＝27378。

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