2022-2023學(xué)年蘇教版（2019）必修一 1.3　第1課時　細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成 學(xué)案

第三節(jié)細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和核酸第1課時細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接1．闡明在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)通常由常見的20種氨基酸分子組成。2．明確蛋白質(zhì)的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)。3．闡明細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成。1．生命觀念——通過對蛋白質(zhì)的學(xué)習(xí)，建立生命的物質(zhì)性的觀點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)與功能觀角度理解蛋白質(zhì)的多樣性。2．科學(xué)思維——從氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)理解氨基酸脫水縮合的過程，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型解答與蛋白質(zhì)有關(guān)的計算問題。3．社會責(zé)任——從蛋白質(zhì)功能多樣性角度明確蛋白質(zhì)與人體健康的關(guān)系。一、蛋白質(zhì)的組成元素和基本單位1．組成元素：除含有C、H、O、N外，大多數(shù)蛋白質(zhì)還含有S。2．基本單位(1)蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸。(2)種類：自然界中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的氨基酸有幾百種，而在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)通常由常見的20種氨基酸分子組成。(3)結(jié)構(gòu)①寫出圖中結(jié)構(gòu)名稱a．氨基；b、d.R基；c.羧基。②比較圖中兩種氨基酸，寫出氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式：。③氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)量關(guān)系：至少都含有一個氨基和一個羧基。位置關(guān)系：都有一個氨基和一個羧基連接在同一碳原子上。各種氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同。二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性1．氨基酸的脫水縮合(1)此生理過程的名稱是脫水縮合。(2)寫出字母代表的結(jié)構(gòu)或名稱：a.肽鍵，b.二肽。(3)判斷產(chǎn)物H2O中原子的來源eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(H：來自R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的氨基。,O：來自R1所在氨基酸的羧基。))(4)多肽中氨基或羧基的含量：至少一個。2．蛋白質(zhì)的形成過程元素：C、H、O、N等↓氨基酸：蛋白質(zhì)的基本組成單位↓脫水縮合二肽：由兩個氨基酸分子脫水縮合而成的物質(zhì)↓多肽(鏈)：由n個氨基酸分子以肽鍵彼此相連形成的物質(zhì)，通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)↓蛋白質(zhì)：具有一定的空間結(jié)構(gòu)3．蛋白質(zhì)種類繁多的原因組成肽鏈的氨基酸在種類、數(shù)量、排列順序上的不同，以及構(gòu)成蛋白質(zhì)的肽鏈在數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)上的千差萬別，決定了細(xì)胞中的蛋白質(zhì)是多種多樣的。三、蛋白質(zhì)的功能1．眾多的蛋白質(zhì)參與組成細(xì)胞和生物體的各種結(jié)構(gòu)，并具有特定的生理功能。2．人體內(nèi)蛋白質(zhì)部分生理功能舉例生理功能 實(shí)例①催化 a．抗體②運(yùn)輸 b．大多數(shù)酶③運(yùn)動 c．脂蛋白④結(jié)構(gòu) d．細(xì)胞質(zhì)膜成分⑤防御 e．某些激素⑥調(diào)控 f．肌肉[答案]①—b②—c③—f④—d⑤—a⑥—e判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．蛋白質(zhì)的多樣性不僅取決于氨基酸，還與肽鏈數(shù)量及形成的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。 ()2．若甲、乙蛋白質(zhì)分子中氨基酸種類、數(shù)量及排列順序相同，則甲、乙為同一種蛋白質(zhì)。 ()3．所有蛋白質(zhì)分子均含20種氨基酸。 ()4．分子式中只要有氨基和羧基，就一定是構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸。 ()5．每種氨基酸分子都含有一個氨基和一個羧基，且都連在同一個碳原子上。 ()6．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多樣性，功能也具有多樣性。 ()提示：1.√2．×蛋白質(zhì)的多樣性原因還有肽鏈形成的空間結(jié)構(gòu)不同。3．×構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸通常有20種，但不是每種蛋白質(zhì)都含20種氨基酸。4．×構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸至少含有一個氨基和一個羧基，且必須有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。5．×每種氨基酸分子都至少含有一個氨基和一個羧基，且有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。6．√蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸1．氨基酸的結(jié)構(gòu)通式2．結(jié)構(gòu)通式分析(1)數(shù)量：至少含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)，“至少”的原因是在R基中也可能含有氨基和羧基，如：(2)位置：必須有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)連在同一個碳原子上，如：氨基與羧基未連接在同一個碳原子上，不是構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸。(3)R基分析①R基的判斷：排除法，即找出氨基酸的共同體(連接在同一碳原子上的—NH2、—COOH和—H)，剩下的部分為R基。②決定氨基酸的種類和理化性質(zhì)。③決定氨基酸中所含氨基和羧基的數(shù)量：除了連接在同一個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。④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。3．氨基與羧基的書寫方法項目完整的寫法空間位置不同的寫法省略一些化學(xué)鍵的寫法氨基—NH2羧基—COOH提示：千萬不要忘記在基團(tuán)前面加“—”。1．以下是四種構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)式，下列敘述錯誤的是()A．構(gòu)成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB．上述四種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2—COOHC．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D[構(gòu)成四種氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N，A項正確；題干中四種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2—COOH，B項正確；構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸中至少有一個氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，其結(jié)構(gòu)通式為，R基中可以有氨基或羧基，C項正確、D項錯誤。]2．谷氨酸的R基為—C3H5O2，1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子數(shù)依次是()A．5、9、4、1 B．4、8、5、1C．5、8、4、1 D．4、9、4、1A[根據(jù)組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：，已知R基為—C3H5O2，可以求出谷氨酸的分子中含碳原子2＋3＝5(個)，氫原子4＋5＝9(個)，氧原子2＋2＝4(個)，氮原子1個。]蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性1．多肽中氨基數(shù)、羧基數(shù)、氨基酸數(shù)、肽鍵數(shù)和脫水?dāng)?shù)的計算氨基酸平均相對分子質(zhì)量氨基酸數(shù)目肽鍵數(shù)目脫去水分子數(shù)目多肽或蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量氨基數(shù)目羧基數(shù)目一條肽鏈ann－1n－1na－18×(n－1)至少1個至少1個m條肽鏈ann－mn－mna－18×(n－m)至少m個至少m個環(huán)狀多肽annnna－18n最少為0最少為0(1)蛋白質(zhì)的水解可看作蛋白質(zhì)合成的逆過程，即合成過程中脫去水分子的數(shù)目，就是水解過程中需加入水分子的數(shù)目。(2)若肽鏈間有二硫鍵(—S—S—)，則蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量＝na－18(n－m)－2k(k為二硫鍵的個數(shù)，n為氨基酸數(shù)，m為肽鏈數(shù)，a為氨基酸的平均相對分子質(zhì)量)。(3)涉及多肽結(jié)構(gòu)圖的問題，首先，從圖中準(zhǔn)確辨認(rèn)出肽鍵；其次，確定圖中共有多少個氨基酸及每個氨基酸的R基，尤其注意R基上有無氨基、羧基；最后審清題目，按要求解答。2．蛋白質(zhì)中含有N、O原子數(shù)的計算(1)N原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)(肽鏈一端游離的氨基數(shù))＋R基上的N原子數(shù)＝各氨基酸中N原子總數(shù)。(2)O原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋2×肽鏈數(shù)(肽鏈一端游離的羧基數(shù))＋R基上的O原子數(shù)＝各氨基酸中O原子總數(shù)－脫去水分子數(shù)(肽鍵數(shù))。(3)H原子數(shù)＝各氨基酸H原子總數(shù)－2×肽鍵數(shù)(－2×二硫鍵數(shù))。3．氨基酸的排列與多肽種類的關(guān)系若有A、B、C三種氨基酸，則由這三種氨基酸組成肽的情況可分下列兩種情形分析：①每種氨基酸數(shù)目不限的情況下，可形成肽化合物的種類：形成三肽的種類：[33＝27(種)]形成二肽的種類：[32＝9(種)]②每種氨基酸只有一個的情況下，形成肽化合物的種類：形成三肽的種類：[3×2×1＝6(種)]形成二肽的種類：[3×2＝6(種)]深化探究：哺乳動物的催產(chǎn)素具有催產(chǎn)和排乳的作用，加壓素具有升高血壓和減少排尿的作用。兩者結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，其中各氨基酸殘基用3個字母縮寫表示。(1)結(jié)合圖示，分析催產(chǎn)素與加壓素功能不同的原因。(2)依據(jù)催產(chǎn)素的結(jié)構(gòu)簡式圖，某同學(xué)認(rèn)為催產(chǎn)素所含游離氨基數(shù)目與參與構(gòu)成肽鏈的氨基酸種類有關(guān)。你是否同意他的說法？說出你的理由。提示：(1)兩種激素間有2個氨基酸種類不同。(2)同意。不同的氨基酸中游離的氨基數(shù)目不同，所以催產(chǎn)素含游離氨基數(shù)目與參與構(gòu)成肽鏈的氨基酸種類有關(guān)。1．下列有關(guān)如圖所示多肽的敘述中，正確的是()A．由5個氨基酸縮合而成B．有游離的氨基和羧基各1個C．有4種不同的側(cè)鏈基團(tuán)D．形成過程中失去了3分子水D[分析圖解可知，圖中多肽有三個肽鍵(—CO—NH—)，即含有4個氨基酸，A錯誤；圖中多肽有兩個游離的羧基和一個游離的氨基，B錯誤；圖中氨基酸的R分別為—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，即表示有3種不同的側(cè)鏈基團(tuán)，C錯誤；4個氨基酸脫水縮合過程中要失去3分子水，D正確。]2．(多選)已知丙氨酸的R是—CH3，則下列關(guān)于5個丙氨酸形成多肽的過程的敘述中，不正確的是()A．產(chǎn)物中含有4個肽鍵稱為四肽B．產(chǎn)物多肽的相對分子質(zhì)量比反應(yīng)物減少了90C．產(chǎn)物多肽含有5個氨基和5個羧基D．產(chǎn)物水中的H既來自氨基又來自羧基，O只來自羧基ABC[5個丙氨酸脫水縮合形成含有4個肽鍵的化合物稱為五肽，A錯誤；形成該產(chǎn)物的過程中脫去了4分子水，產(chǎn)物多肽的相對分子質(zhì)量比反應(yīng)物減少了18×4＝72，B錯誤；丙氨酸的R中沒有氨基和羧基，因此產(chǎn)物多肽含有1個氨基和1個羧基，C錯誤；氨基酸脫水縮合時，一個氨基酸的氨基脫去1個—H，另一個氨基酸的羧基脫去1個—OH，二者結(jié)合形成水，所以產(chǎn)物水中的H既來自氨基又來自羧基，O只來自羧基，D正確。]3.如圖表示一個由三條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)分子，共含271個氨基酸，圖中每條虛線表示由兩個R基中的巰基(—SH)脫氫形成一個二硫鍵(—S—S—)。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．組成該分子的氨基酸最多有20種B．氨基酸合成該分子后相對分子質(zhì)量減少了4824C．該分子至少含有3個游離的氨基D．該物質(zhì)遇到雙縮脲試劑會發(fā)生紫色反應(yīng)B[組成蛋白質(zhì)的氨基酸最多有20種，A正確；由271個氨基酸合成該蛋白質(zhì)分子時，脫去268個水分子，同時在形成4個二硫鍵時脫去8個氫，即減少的相對分子質(zhì)量為268×18＋8＝4832，B錯誤；該分子由三條多肽鏈組成，至少含有3個游離的氨基，C正確；蛋白質(zhì)遇到雙縮脲試劑會發(fā)生紫色反應(yīng)，D正確。]4．某條四十肽中有丙氨酸4個(相應(yīng)位置如圖)，現(xiàn)脫掉其中的丙氨酸，得到四條多肽鏈和五個游離氨基酸。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．該四十肽水解得到的產(chǎn)物，比原四十肽增加了4個氧原子B．若水解得到的多肽鏈共有5個羧基，則必有1個羧基在R上C．若將得到的游離氨基酸縮合成五肽，則氨基酸序列有5種可能D．若將得到的四條多肽鏈連接成一條長鏈，則會新生成3個肽鍵A[脫掉這4個丙氨酸需斷開8個肽鍵，每斷開1個肽鍵需要1分子水，因此氧原子數(shù)目增加8個，A錯誤；若不考慮R中的羧基，則4條多肽鏈含有4個羧基，若新生成的4條多肽鏈總共有5個羧基，則其中必有1個羧基在R上，B正確；得到的5個氨基酸中有4個均為丙氨酸，因此將這5個氨基酸縮合成五肽，則有5種不同的氨基酸序列，C正確；將新生成的4條多肽鏈重新連接成一條長鏈，將脫去3個H2O，形成3個肽鍵，D正確。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。2.構(gòu)成生物體的氨基酸約有20種，20種氨基酸的差異是R不同。3.每種氨基酸分子至少含有一個氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。4.蛋白質(zhì)是生物大分子，是由許多氨基酸脫水縮合形成肽鍵相連而成。5.蛋白質(zhì)多樣性的原因是組成肽鏈的氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序不同，構(gòu)成蛋白質(zhì)的肽鏈在數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)上千差萬別。6.眾多的蛋白質(zhì)參與組成細(xì)胞和生物體的各種結(jié)構(gòu)，并具有特定的生理功能(例如：催化、運(yùn)輸、運(yùn)動、防御和調(diào)控等)。1．下列哪項不是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸()B[構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸至少含有一個氨基和一個羧基，且連接在同一個碳原子上，B項中的氨基和羧基沒有連接在同一個碳原子上，因此不是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸。]2．如圖依次為丙氨酸、甘氨酸和天冬氨酸的結(jié)構(gòu)，由這三個氨基酸脫水縮合所得到的肽鏈中，含有的氨基、羧基和肽鍵的數(shù)目分別是()A．1、1、3 B．3、3、2C．1、1、2 D．1、2、2D[由題中氨基酸的結(jié)構(gòu)可知，丙氨酸含一個氨基和一個羧基，甘氨酸含一個氨基和一個羧基，天冬氨酸含一個氨基和兩個羧基。1條肽鏈上的肽鍵數(shù)＝氨基酸數(shù)－1、氨基數(shù)＝1＋R上的氨基數(shù)、羧基數(shù)＝1＋R上的羧基數(shù)。由這三個氨基酸脫水縮合形成三肽，該三肽中的氨基數(shù)＝1、羧基數(shù)＝2、肽鍵數(shù)＝2。]3．下列關(guān)于蛋白質(zhì)功能的敘述中，正確的是()A．蛋白質(zhì)就是一種多肽B．具催化作用的酶都是蛋白質(zhì)C．胰島素具有調(diào)節(jié)作用 D．血紅蛋白具有免疫作用C[蛋白質(zhì)具有空間結(jié)構(gòu)，多肽沒有空間結(jié)構(gòu)；絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)；胰島素具有降低血糖濃度的功能；血紅蛋白具有運(yùn)輸氧的功能。所以C選項正確。]4．(多選)下列各項與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性相關(guān)的是()A．氨基酸的數(shù)量、種類和排列順序B．構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈的數(shù)量C．氨基酸至少含一個氨基和羧基D．構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽形成的空間結(jié)構(gòu)ABD[構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)量、種類、排列順序不同，蛋白質(zhì)則不同；構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈條數(shù)不同，蛋白質(zhì)也不同；構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈形成的空間結(jié)構(gòu)不同，蛋白質(zhì)也不同。因此A、B、D三項都是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因，只有C項不是。]5．根據(jù)下圖所示化合物的結(jié)構(gòu)分析回答下列問題：(1)該化合物中，①表示________，⑦表示________。(2)該化合物由________個氨基酸失去________個水分子而形成，這種反應(yīng)叫作________。(3