2018版高中生物必修1學(xué)案：2-2-2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

1、第二課時(shí)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能學(xué)習(xí)目標(biāo)1簡(jiǎn)述氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(重點(diǎn))。2說出脫水縮合過程(重難點(diǎn))。3闡述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因，認(rèn)同蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。伽自主舸II基礎(chǔ)知識(shí)|一、蛋白質(zhì)的組成和基本單位1.組成元素 除含有C、H、0、N外，大多數(shù)蛋白質(zhì)還含有2.基本單位氨基酸。(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)每種氨基酸分子中至少有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基。都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上(3)種類：組成蛋白質(zhì)的氨基酸大約有20種，不同氨基酸的區(qū)別在于R基的不同。二、蛋白質(zhì)的形成 蛋白質(zhì)是生物大分子，由許多氨基酸分子通過脫水縮合形成肽鍵相連而成。1.結(jié)構(gòu)層次氨基酸脫水縮合*二肽：由兩個(gè)氨基酸分子縮合而成

2、的化合物多肽：由多個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物，通常呈鏈狀盤曲、折疊Vs。(1)通式:氯基蛋白質(zhì)：具有復(fù)雜的空2形成過程脫水縮合HHI _ IH.N-C-C-N i-C-C-OH+H.O I II Ill! R/ O H；R. O(1)這種結(jié)合方式稱脫水縮合，形成的化合物稱為二肽。_(2)產(chǎn)物H2O的原子來源氨基酸iRi的羧基提供OH氨基酸R2的氨基提供H(3)產(chǎn)物的虛線框內(nèi)的結(jié)構(gòu)是肽鍵，表示為NHCO。(4)由三個(gè)或三個(gè)以上的氨基酸經(jīng)以上過程形成的產(chǎn)物稱為多肽。3.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因種類不同(1)氨基酸方面數(shù)目不同一排列順序不同數(shù)目不同(2)肽鏈方面*宀”叨十口空間結(jié)構(gòu)不同三、蛋白質(zhì)的功

3、能(連線)功龍實(shí)例催此/富抗體運(yùn)動(dòng)、/-( (1一細(xì)胞成并肪御/謂控、肌肉四、鑒定1.原理 在堿性溶液(NaOH)中，肽鍵能與Cu2+作用，形成紫色的復(fù)雜化合物。2.試劑組成0.1 g/mL NaOH溶液和0.01 g/ mL CuSO溶液。3.鑒定程序先向盛有蛋白質(zhì)溶液的試管中加人也兇 溶液搖勻后觀痙T再向試管加入滴CuSOi溶液搖勻觀察呈莖色悔H()()H HI II .- I |ELNCC+ NCC(X)HI自查自糾|判斷正誤:(1)蛋白質(zhì)的多樣性不僅取決于氨基酸，還與肽鏈數(shù)目及空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。( 若甲、乙蛋白質(zhì)分子中氨基酸種類、數(shù)目及排列順序相同，則甲、乙為同一種蛋白質(zhì)。(3)所有蛋白質(zhì)

4、分子均含20種氨基酸。( )(4)脫水縮合過程中脫掉一分子水，形成一個(gè)新的化學(xué)鍵。( )(5)每種氨基酸分子都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，且都連在冋一個(gè)碳原子上。(6)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多樣性，功能也具有多樣性。( )( )答案 V(2) X (3) X V(5) X (6)V|圖解圖說|-C- -匚眾ffl電刖在礴里7、咼基 m5陥基氨基酸的種類由R基決定味傅_ 臥悌II II II爹肽-一、.-找一找巧記蛋白質(zhì)形成的四個(gè)豪曲科至少有ri亍特離前観基迤雙縮脲試劑先加A液，后加B液，不需加熱-想一想玉米中含有豐富的谷氨酸，谷氨酸的分子中含有兩個(gè)（COOH），它們?cè)诜肿咏Y(jié)構(gòu)中的位置如何？提示：其中一個(gè)

5、氨基一個(gè)羧基連在同一個(gè)碳原子上，另一個(gè)羧基在R基上。醫(yī)SS霾麴靈瞳魏麗獅生S劫畳洪同探究探究點(diǎn)一 氨基酸的結(jié)構(gòu)及其種類1下列是組成蛋白質(zhì)的幾種氨基酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，觀察比較它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有什么相同點(diǎn)和不 同點(diǎn)？nIHOOCTHgYCOOHNH3提示：（1）相同點(diǎn)：在這些氨基酸分子中，都有一個(gè)氨基（一NH2）和一個(gè)羧基（COOH）與同一個(gè)碳原子相連，而且這個(gè)碳原子還分別與一個(gè)氫原子、一個(gè)可變的R基相連。不同點(diǎn)：各種氨基酸的區(qū)別在于R基的不同。2如果一個(gè)有機(jī)酸分子中既含有氨基也含有羧基，則此分子一定是構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸嗎？嘗試總結(jié)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸必須具備的條件有哪些？提示：（1）不一定。必須有一

6、個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。（2）構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸必須具備兩個(gè)條件：至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基；都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。3.所有氨基酸分子均只含1個(gè)氨基和1個(gè)羧基嗎？提示：每個(gè)氨基酸分子至少含1個(gè)氨基和1個(gè)羧基。除此之外氨基酸分子若還有氨基或羧基， 則它們位于R基中。4同為組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸，酪氨酸幾乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，這種差異的產(chǎn)生是由何種基團(tuán)決定的？提示：所有氨基酸均含有中心碳原子和與中心碳原子相連的氨基、羧基、H原子、R基。R基具有可變性，R基的可變性決定了氨基酸的種類和不同種類氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的差異性。5.谷氨酸的R基為一C3H5O2,

7、探討在一個(gè)谷氨酸中，碳和氧的原子數(shù)分別是多少？提示：已知R基為一C3H5O2，根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可以寫出谷氨酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:HIHcCOOHI甘氨酸HIH3ccCOOHI丙氨酸天各氨酸5 匕 6I - I .)1川，則碳和氧的原子數(shù)分別是5和4。H|歸納提升|1.從三個(gè)角度掌握組成蛋白質(zhì)的氨基酸除Fl、O、人外有的if含&1 :H.N-6-COOH:R:廠 L 至少有一個(gè)氨蘋和一牛竄基 都有一個(gè)氨基和竣基連在同一個(gè) 碳原子上(種類2.決定氨基酸的關(guān)鍵：R基(1)決定氨基酸的種類和理化性質(zhì)。(2)決定氨基酸中所含有氨基和羧基的數(shù)目：除了連接在同一碳原子上的氨基和羧基外，另外的氨基和羧基一

8、定位于R基中。(3)決定氨基酸的組成元素：氨基酸結(jié)構(gòu)通式中含有C、H、0、N四種元素，若含有其他元素則一定位于R基中。3.除R基以外的氨基和羧基位置交換并不是改變氨基酸的種類，因?yàn)榘被釋?shí)際上是立體結(jié)構(gòu)?！纠?】如圖是四個(gè)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，下列敘述錯(cuò)誤的是A.構(gòu)成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、0、NB.上述四種氨基酸的R基依次是 一H、一CH3、一CH2OH、一CH2C00HC.R基中可以有氨基或羧基D只要含有氨基和羧基的化合物就是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸嘗試解答_解析 首先根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可以看出各種氨基酸都含有的元素是HI甲；HNCY00HHCH3丙*H3NcCOOH嚴(yán)乙；I

9、對(duì)NCCOOHHCH2COOHT：H2NCCOOHHC、H、0、N四種,A正確。在甲、乙、丙、丁四種氨基酸中先找出連接在同一個(gè)碳原子上的一NH2和COOH，以及一H，則剩下的就是R基，B正確。氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基，C正確。只由含氨基和羧基不能判斷是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，只有同時(shí)具備一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上才能確定，D錯(cuò)誤。答案D|歸納提升|氨基酸分子的判斷(1)兩個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)：1一個(gè)數(shù)目標(biāo)準(zhǔn)：至少含有一個(gè)氨基(一NH2)和一個(gè)羧基(一COOH)。2一個(gè)位置標(biāo)準(zhǔn)：都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上，且這個(gè)碳原子上還連接一個(gè)氫原子(一H)和一個(gè)R基。(2)一個(gè)決定關(guān)鍵

10、：R基。1決定氨基酸的種類和理化性質(zhì)。2決定氨基酸中所含有氨基和羧基的數(shù)目；除了連接在同一碳原子上的氨基和羧基外，多余的氨基和羧基一定位于R基中。(3)決定氨基酸的組成元素：氨基酸結(jié)構(gòu)通式中含有C、H、O、N四種元素，若含有其他元素則一定位于R基中?！靖櫽?xùn)練】1.已知苯丙氨酸的分子式是C9H11O2N，那么該氨基酸的R基是( ) A.C7H7OB. C7H7C. C7H7ND. C7H7NO解析 氨基酸的通用分子式為C2H11O2NR，所以去除共同部分即是苯丙氨酸的R基。答案B探究點(diǎn)二脫水縮合及相關(guān)計(jì)算1.結(jié)合“氨基酸脫水縮合示意圖”，思考并探討：HC!OH H : -N C COOH II

11、 I IOH RH辛 +H.N -CC一N C一COOHI II I I R, O H R.Hicf RAH.I - IIfaH課一C COOH+生十HNCCOOH+汁比NE-CQOH咤h_H% kkHHHI1IH.N-C匚一N CCNC-COOH+(w-)H.OIIIiIIIIIR.OHR,OHR(1)氨基酸脫水縮合過程中參與“脫水”的結(jié)構(gòu)是哪部分？R基中的氨基或羧基參與脫水縮合嗎？提示：相鄰氨基酸，其中一個(gè)氨基酸中與中心碳原子相連的COOH(羧基)與另一個(gè)氨基酸中與中心碳原子相連的NH2(氨基)。R基中的氨基和羧基不參與脫水縮合。試在上圖多肽中用虛線框標(biāo)出所含肽鍵。形成1個(gè)肽鍵的同時(shí)脫掉1

12、分子H2O,H2O中的H和O來源相同嗎？為什么？提示：多肽中的肽鍵：HHH丄I1H.N-C-冷一Ni(j：C NC-COOHR,：O H：R30 HRR、_ 1 1 1111_ J不完全相同。H來源于氨基和羧基，O只來源于羧基。(3)探討該多肽中氨基和羧基的數(shù)量和位置1至少含有氨基和羧基的數(shù)量： _。2這些氨基和羧基分布于肽鏈的位置： _。提示：一個(gè)分別分布于肽鏈的兩端2. (1)當(dāng)參與上述過程的氨基酸數(shù)為2或3時(shí)，試結(jié)合表格探討：氨基酸數(shù)脫去水分子數(shù)形成肽鍵數(shù)211322(2)當(dāng)參與上述過程的氨基酸數(shù)為n,形成3條肽鏈時(shí)：13條肽鏈中所含的肽鍵數(shù)=n。2該過程脫去的水分子數(shù)=n3。3若氨基酸

13、的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a,則該3條肽鏈的總相對(duì)分子質(zhì)量=na18(n3)。|歸納提升|1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次1條或多條C、H、O、N等兀素T氨基酸T二肽T三肽T多肽蛋白質(zhì)盤曲、折疊2.氨基酸脫水縮合的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)脫水的結(jié)構(gòu)：參與脫水縮合的分別是相鄰氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基，基不參與脫水縮合。(2)縮合的產(chǎn)物：H20和二肽(或多肽)。產(chǎn)物不能直接說是蛋白質(zhì)，因蛋白質(zhì)需要由肽鏈進(jìn) 步盤曲、折疊才能形成。3.氨基酸脫水縮合的相關(guān)計(jì)算規(guī)律假設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a,由n個(gè)氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈，有以下數(shù)量關(guān)系：形成肽鏈數(shù)形成肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目多肽相對(duì)分子質(zhì)量

14、1n1n1至少1個(gè)至少1個(gè)na18(n1)mnmnm至少m個(gè)至少m個(gè)na18( nm)【例2】(2017濟(jì)南高一檢測(cè))根據(jù)下列化合物的結(jié)構(gòu)分析回答。堡_翅.H; o_HI:HH；OH*H| II I；I_：II I i I；I I：I c c j-r-rc HCH.1_1CH., I I亠1；c-o1；COOH:11 NH.(1)該化合物含有 _個(gè)肽鍵，圖中表示肽鍵的編號(hào)有 _。(2)該化合物稱為 _，形成該化合物的化學(xué)反應(yīng)稱為 _。該化合物由 _ 種氨基酸構(gòu)成，各種氨基酸的區(qū)別在于 _不同，圖中表示R基的編號(hào)有_。嘗試解答_解析 圖中化合物含有氨基(一NH2、羧基(COOH)、肽鍵(CONH

15、)(3個(gè))，說明為肽類化合物。因?yàn)橛?個(gè)肽鍵，所以它是由4個(gè)氨基酸經(jīng)脫水縮合形成的，稱為四肽，由于構(gòu)成它的 氨基酸多于3個(gè)，所以又稱多肽。(3)決定氨基酸種類的4個(gè)R基結(jié)構(gòu)各不相同，所以構(gòu)成該化合物的氨基酸有4種。答案(1)3(2)四肽或多肽脫水縮合(3) 4 R基(3技法提煉“兩看”法分析多肽肽龍I找出駄鍛戟輦.就可江確定負(fù)基驗(yàn)的數(shù)目，解決 匸尹貢哥是兒駄的問題【疥孔牛弱晶醱就是幾肽打找出毎牛氫雖酸的R寶、就可說解決氯基醸的種 黑問題.【有孔聆尺如統(tǒng)有兒曲執(zhí)星酸).【跟蹤訓(xùn)練】2.(2017廣州高一檢測(cè))一條肽鏈有145個(gè)肽鍵，形成這條肽鏈的氨基酸分子數(shù)以及它們?cè)?縮合過程中生成的水分子數(shù)分

16、別是( )A.145、144B.145、145C.145、146D.146、145答案D探究點(diǎn)三蛋白質(zhì)的多樣性和鑒定1分析并說明以下圖示分別表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因?！耙弧贝黼逆I)圖示I：A航：a_Bit：oo000球因:氫醴的神梵f：同A ffi：00000-H遴：-Q_Q_Q-原因:氨基漲的扌申列瞬序不同2.與斐林試劑相比，雙縮脲試劑與其共有的成分是什么？又有何特別之處？提示：雙縮脲試劑與斐林試劑均由NaOH溶液和CuS04溶液構(gòu)成。只是CuS04溶液的濃度不同。斐林試劑為0.05 g/mL，雙縮脲試劑為0.01 g/ mL。3在使用程序上斐林試劑與雙縮脲試劑有何不同？雙縮脲試劑使用時(shí)

17、需要加熱嗎？提示：斐林試劑的兩種溶液應(yīng)混合后使用，雙縮脲試劑應(yīng)先加NaOH溶液，再加少量CuSO4溶液。不需要。|歸納提升|1.圖解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的四個(gè)原因和五種功能科英F同I:；邂絕人參數(shù)醯墜生血紅議白、脂蚩白 世蟲蛋門服覽激盍 竺亠抗體和淋巴兇了-2.辨析氨基酸脫水縮合的三個(gè)易誤點(diǎn)(1)脫水縮合產(chǎn)生的H2O中的H來自于一COOH和一NH2,而氧則只來自于 一COOH。(2)一條肽鏈上至少有一個(gè)游離的氨基和一個(gè)游離的羧基，并分別位于肽鏈的兩端。R基中的一NH2或一COOH不參與主鏈中肽鍵的形成， 故多余的一NH2或一COOH位于R(圖示中：O代表氨基酸;H示I: Afii:嵌白結(jié)構(gòu)歩門肌閔

18、.芯發(fā)中的蚩口質(zhì)脈處肚詁的寶回綃她冋基中。3.在堿性溶液（NaOH）中，肽鍵能與Cu2+作用，形成紫色的復(fù)雜化合物。由于蛋白質(zhì)分子中含有很多肽鍵，因此，蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，從而用來鑒定蛋白質(zhì)的存在與否?！纠?】 下圖表示有關(guān)蛋白質(zhì)分子的簡(jiǎn)要概念圖，下列對(duì)圖示分析正確的是（ ）精構(gòu)歲蟄樣性I j魏書稱A.甲中一定含有S元素B.過程中有H20生成C.多肽中乙的數(shù)目等于丙的數(shù)目D具有催化作用的酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)嘗試解答_解析 甲中肯定含有C、H、0、N，不一定含S,丙（肽鍵）數(shù)目應(yīng)為乙的數(shù)目去掉肽鏈數(shù)；氨基酸縮合過程中可產(chǎn)生H2O;具催化作用的酶未必是蛋白質(zhì)。答案B【跟蹤訓(xùn)練】3如

19、圖為某二肽分子結(jié)構(gòu)示意圖，已形成肽鍵和可能形成肽鍵的一NH2分別是H 0 H HI II I IH3NCHzCCHy YTNCTHgCCNH,I丨 丨 丨丨NH3A.B.C.D.解析 參與脫水縮合形成肽鍵的氨基是氨基酸中與羧基連接在同一個(gè)中心碳原子上的氨基，氨基酸的R基中的氨基或羧基不參與肽鍵的形成。分析該二肽分子結(jié)構(gòu)示意圖可知，4為參與形成肽鍵的氨基，為左側(cè)氨基酸分子中與羧基同連在中心碳原子上的氨基,可能參與肽鍵形成， 分別為形成此二肽的兩個(gè)氨基酸的R基中的氨基，不參與肽鍵的形成。答案CIINH2HI I1.氨基酸通式中的R基不同，決定了( )A.生物的不同種類B.氨基酸的不同種類C.蛋白質(zhì)

20、的不同種類D.肽鍵的數(shù)目不同答案B2.下列有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能多樣性的說法正確的是( )A.蛋白質(zhì)的多樣性與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目和空間結(jié)構(gòu)有關(guān)B.已知某化合物含有C、H、0、N等元素，可以推斷此物質(zhì)為蛋白質(zhì)C.不同蛋白質(zhì)分子中組成肽鍵的化學(xué)元素?zé)o差異性D.蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變，可能會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)失去生物活性，但這種改變一般是可逆的解析 蛋白質(zhì)多樣性與肽鏈空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，與氨基酸的空間結(jié)構(gòu)無關(guān)，故A錯(cuò)誤。含有C、知識(shí)脈絡(luò)H M-C-CQOHFl Il：， - .!., Ktll-工和1電的忡乩訶監(jiān)urifii燃.融辛一韻，折由千差萬別 銀捌創(chuàng)i壞空方式刖不剛詡堂述和要點(diǎn)晨背1.蛋白質(zhì)是細(xì)胞的

21、結(jié)構(gòu)與功能物質(zhì)，細(xì)胞中絕大多數(shù)的酶、細(xì)胞中 許多重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和某些激素 都是蛋白質(zhì)。2.蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，每個(gè)氨基酸都有一個(gè)氨基和一 個(gè)羧基與同一個(gè)碳原子相連，并且 這個(gè)碳原子還分別與一個(gè)氫原子、 一個(gè)可變的R基相連。3.蛋白質(zhì)是生物大分子，由許多氨 基酸通過脫水縮合形成肽鍵(CONH)相連而成。4.由于組成蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸 在種類、數(shù)目和排列順序上的不同 以及構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈在數(shù)目 和空間結(jié)構(gòu)上的不同，因此，細(xì)胞 中的蛋白質(zhì)具有多樣性。:m; mm基本技能；廉堂這標(biāo);ttfi眈.卡少中fl呵里樓蠟和嗖靈戟ii琲的肚tt陽*丄鼠丫時(shí)裁-戰(zhàn) m 費(fèi)如沖凹型吐生收lltfAtirflu.昭如血紅5E白H、0、N等元素的化合物較多，不一定是蛋白質(zhì)，如氨基酸等，故B錯(cuò)誤。蛋白質(zhì)分子中的肽鍵結(jié)構(gòu)都是 一CONH，組成兀素都是C、H、0、N四種，無差異性。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是決定蛋白質(zhì)性