2024年高中生物新教材同步必修第一冊(cè)講義第2章 第4節(jié)　蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者

2024年高中生物新教材同步必修第一冊(cè)講義第2章第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.概述蛋白質(zhì)的主要功能。2.說(shuō)明氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其種類。3.描述氨基酸脫水縮合形成蛋白質(zhì)的過(guò)程。4.闡明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其多樣性。一、蛋白質(zhì)的功能及其基本組成單位——氨基酸1．蛋白質(zhì)的功能(1)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的__________。(2)2．蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸(1)氨基酸的種類組成蛋白質(zhì)的氨基酸有____種，其中8種是人體細(xì)胞不能合成的，稱為_(kāi)_____氨基酸，這些氨基酸必須從外界環(huán)境中獲取；另外____種氨基酸是人體細(xì)胞能夠合成的，稱為_(kāi)_____氨基酸。(2)氨基酸的元素組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①組成氨基酸的共有元素是____________，有的氨基酸還含有____等元素。②氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)a．每種氨基酸分子至少含有一個(gè)______(—NH2)和一個(gè)______(—COOH)。b．每種氨基酸分子中都有一個(gè)______和一個(gè)______連接在同一個(gè)碳原子上，該碳原子還連接一個(gè)________和一個(gè)側(cè)鏈基團(tuán)，這個(gè)側(cè)鏈基團(tuán)用____表示。各種氨基酸的區(qū)別在于____基的不同。③氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：____________________________________________________________________________________________________________________________。特別提醒(1)類比推理法理解氨基酸的結(jié)構(gòu)①類比：把氨基酸分子比喻成人，兩只手分別代表氨基和羧基，兩條腿代表氫，頭代表R基，軀干代表中心碳原子。②圖示(如圖)(2)氨基、羧基、R基的書寫①正確的格式：—NH2、—COOH、—R(千萬(wàn)不要忘記在原子團(tuán)前面加“—”)。②避免兩種錯(cuò)誤格式a．寫成NH2、COOH、R。b．寫成NH3、—NH3、HCOOH等。③結(jié)構(gòu)通式及氨基和羧基不同表達(dá)形式的辨別判斷正誤(1)蛋白質(zhì)具有催化、免疫、遺傳、調(diào)節(jié)等各種功能()(2)蛋白質(zhì)是目前已知的結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、功能最多樣的分子()(3)氨基酸分子的氨基和羧基都連在同一個(gè)碳原子上()(4)非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸()任務(wù)一：分析氨基酸的結(jié)構(gòu)觀察下列四種氨基酸的結(jié)構(gòu)，探究以下問(wèn)題：(1)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸共有的部分是________________________________________。(2)這四種氨基酸分子的R基分別是________________________________________________________________________。(3)“氨基酸”這一名詞與其分子結(jié)構(gòu)有怎樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系？________________________________________________________________________(4)組成蛋白質(zhì)的氨基酸分子中都只含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基嗎？若有一個(gè)以上的氨基或羧基，多出來(lái)的氨基或羧基分布在哪里？________________________________________________________________________1．下列化合物中，屬于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的是()A．①②③④ B．①②③C．①② D．②④2．纈氨酸的R基為—C3H7，則一分子纈氨酸含有的C、H、O、N原子數(shù)依次為()A．2、4、2、1 B．5、11、2、1C．5、9、4、1 D．5、8、2、1二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性1．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次氨基酸↓脫水縮合eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(概念：一個(gè)氨基酸分子的,與另一個(gè)氨基酸分子的,相連接，同時(shí)脫去一分子的水))二肽：由__________縮合而成的化合物↓多肽：由__________縮合而成的，含有多個(gè)肽鍵的化合物，通常呈____結(jié)構(gòu)↓盤曲、折疊(原因：氨基酸之間能形成____等)蛋白質(zhì)：具有一定的________2．脫水縮合的過(guò)程(1)過(guò)程①名稱：________。(2)物質(zhì)②名稱：________。(3)結(jié)構(gòu)③名稱：________。3．蛋白質(zhì)種類多樣性的原因在細(xì)胞內(nèi)，組成一種蛋白質(zhì)的氨基酸______可能成千上萬(wàn)，氨基酸形成肽鏈時(shí)，不同種類氨基酸的__________千變?nèi)f化，肽鏈的______________________________千差萬(wàn)別，因此，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)極其多樣。4．蛋白質(zhì)的變性(1)概念：蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些__________因素作用下其特定的________被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性______的現(xiàn)象。(2)應(yīng)用：①雞蛋、肉類煮熟后由于高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，容易被__________水解，因而易于消化。②經(jīng)過(guò)加熱、加酸、加酒精等引起細(xì)菌和病毒的____________________，可以達(dá)到消毒、滅菌的目的。判斷正誤(1)含有兩個(gè)肽鍵的化合物叫作二肽()(2)蛋白質(zhì)變性是由于肽鍵的斷裂造成的()(3)變性的蛋白質(zhì)也能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)()(4)蛋白質(zhì)變性是可逆的化學(xué)反應(yīng)()任務(wù)二：分析氨基酸脫水縮合形成肽鏈的過(guò)程請(qǐng)結(jié)合脫水縮合過(guò)程，并參考如下多肽鏈的模式圖分析：(1)肽鏈形成過(guò)程中，失去的水分子中氫和氧元素的來(lái)源分別是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)氨基酸、肽鏈、形成的水分子、肽鍵的數(shù)量關(guān)系是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)肽鏈中還有沒(méi)有游離的氨基和羧基？如果有，它們位于哪里？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)假設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a，由n個(gè)氨基酸形成1條肽鏈，則該多肽的相對(duì)分子質(zhì)量是多少？若形成m條肽鏈呢？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．兩種氨基酸結(jié)構(gòu)式如圖，它們?cè)谛纬啥幕衔飼r(shí)，最可能相互縮合的基團(tuán)是()A．①與③ B．②與④C．②與⑥ D．③與④4．血紅蛋白分子含有兩條α肽鏈和兩條β肽鏈，其空間結(jié)構(gòu)如圖甲所示；圖乙表示β肽鏈一端的部分氨基酸序列。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)圖乙所示結(jié)構(gòu)含有________種氨基酸，①的名稱是________。(2)血紅蛋白是由574個(gè)氨基酸組成的，氨基酸經(jīng)過(guò)________過(guò)程形成4條多肽鏈，該過(guò)程中形成________個(gè)肽鍵。(3)若兩條β肽鏈完全相同，則圖甲所示的血紅蛋白至少含有________個(gè)羧基。(4)據(jù)圖分析，蛋白質(zhì)分子的多樣性是由______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________不同導(dǎo)致的。(5)若圖甲血紅蛋白某一處的谷氨酸被纈氨酸取代，就可能形成聚合成纖維狀的異常血紅蛋白，則由其參與組成的紅細(xì)胞運(yùn)輸氧的能力將________(填“不變”“減弱”或“失去”)。由此能得到什么結(jié)論？____________________________________________________________________________________________________________________________。(6)圖丙為血紅蛋白變性和水解的示意圖，總結(jié)兩者的區(qū)別：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第5節(jié)核酸是遺傳信息的攜帶者[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.說(shuō)出核酸的種類及其在細(xì)胞中的分布。2.簡(jiǎn)述核酸的結(jié)構(gòu)和功能。3.說(shuō)明生物大分子以碳鏈為基本骨架。一、核酸的種類、分布及其組成1．種類：一類是脫氧核糖核酸，簡(jiǎn)稱________；另一類是____________，簡(jiǎn)稱RNA。2．分布：真核細(xì)胞的DNA主要分布在______中，______________內(nèi)也含有少量的DNA。RNA主要分布在________中。3．核酸是由核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈(1)核酸的基本組成單位——核苷酸①組成②種類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(分類依據(jù)：的不同,類別：脫氧核苷酸和))a．脫氧核苷酸：構(gòu)成______的基本單位。b．核糖核苷酸：構(gòu)成______的基本單位。(2)DNA和RNA的區(qū)別①分子組成的不同a．DNA的五碳糖是________，而RNA特有的則是核糖。b．DNA特有的堿基是__________，而RNA特有的則是________________。②分子結(jié)構(gòu)的不同DNA是由__________連接而成的，一般由____條鏈構(gòu)成，RNA則是由__________連接而成的，由____條鏈構(gòu)成。(3)通過(guò)DNA指紋獲得遺傳信息的根本原因生物的遺傳信息儲(chǔ)存在________中，而且每個(gè)個(gè)體的____________________各有特點(diǎn)(特異性)。(4)核酸的多樣性及功能①多樣性的原因：核苷酸______不同和________多樣。②功能a．核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶________的物質(zhì)。b．核酸在生物體的__________和____________中具有極其重要的作用。判斷正誤(1)真核細(xì)胞的RNA只分布在細(xì)胞質(zhì)中()(2)真、原核細(xì)胞內(nèi)均有兩種核酸()(3)核酸分子中，五碳糖∶磷酸∶含氮堿基＝1∶1∶1()(4)構(gòu)成DNA的脫氧核苷酸有4種，構(gòu)成RNA的核糖核苷酸有4種()(5)DNA中遺傳信息的多樣性主要取決于脫氧核苷酸的種類()任務(wù)一：整理歸納核酸的結(jié)構(gòu)、分布和水解產(chǎn)物1．整理歸納核酸的結(jié)構(gòu)層次、分布。比較項(xiàng)目脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)組成元素C、H、O、N、P基本單位名稱_________(4種)核糖核苷酸(4種)結(jié)構(gòu)圖組成無(wú)機(jī)酸磷酸五碳糖核糖含氮堿基A(腺嘌呤)、C()、G(鳥(niǎo)嘌呤)T()(尿嘧啶)一般結(jié)構(gòu)兩條核苷酸鏈一條核苷酸鏈分布主要在中，、____內(nèi)也少量含有主要在細(xì)胞質(zhì)中2.比較真核生物、原核生物及病毒的核酸類型，并完成表格。項(xiàng)目核酸遺傳物質(zhì)類型核苷酸種類堿基種類類型核苷酸種類堿基種類細(xì)胞生物真核生物DNA和RNADNA44原核生物DNA和RNA85非細(xì)胞生物(病毒)DNA病毒DNA44RNA病毒RNARNA443.DNA、RNA初步水解的產(chǎn)物和徹底水解的產(chǎn)物分別是什么？請(qǐng)完善表格。物質(zhì)初步水解的產(chǎn)物徹底水解的產(chǎn)物DNA脫氧核糖、磷酸、4種堿基(A、T、C、G)RNA核糖核苷酸1．如圖為核苷酸的模式圖，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()A．DNA與RNA的不同點(diǎn)只體現(xiàn)在②處B．若②為核糖，則③可以是胸腺嘧啶C．在人類免疫缺陷病毒中核苷酸共有8種D．人體內(nèi)的③有5種，②有2種2．如圖為某種核苷酸(已知圖甲的右上角部分為腺嘌呤)和某核苷酸鏈(圖乙)示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)圖甲中該核苷酸的名稱為_(kāi)___________________________，該核苷酸是構(gòu)成哪一種核酸的基本原料？______________________________________________________________。(2)請(qǐng)指出圖甲中哪一位置上的氧去掉后便可成為合成細(xì)菌遺傳物質(zhì)的基本原料：________(填序號(hào))。(3)圖乙中1、2、3的中文名稱分別是________、________、________。(4)通常由圖乙中________條圖示的核苷酸鏈構(gòu)成一個(gè)________分子。(5)在豌豆的葉肉細(xì)胞中，由A、C、T、U4種堿基參與構(gòu)成的核苷酸共有________種。二、生物大分子以碳鏈為骨架1．單體和多聚體生物大分子是由許多基本單位連接而成的，這些基本單位稱為_(kāi)_____，這些生物大分子又稱為單體的多聚體。單體(基本單位)多聚體(生物大分子)單糖多糖氨基酸蛋白質(zhì)核苷酸核酸2.生物大分子以碳鏈為基本骨架的原因：每一個(gè)單體都以__________________________為基本骨架，由許多單體連接成多聚體。3．碳的重要作用：____是生命的核心元素。4．細(xì)胞是由化學(xué)元素和化合物構(gòu)成的(1)以碳鏈為骨架的________________等生物大分子，構(gòu)成細(xì)胞生命大廈的基本框架。(2)________提供了生命活動(dòng)的重要能源。(3)____________與其他物質(zhì)一起，共同承擔(dān)著構(gòu)建細(xì)胞、參與細(xì)胞生命活動(dòng)等重要功能。(4)細(xì)胞中的化合物，________________處在不斷變化之中，但又保持相對(duì)穩(wěn)定，以保證細(xì)胞生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。特別提醒脂肪不屬于生物大分子的原因：脂肪類化合物是由甘油和脂肪酸結(jié)合而成的，而且脂肪的分子量與蛋白質(zhì)、核酸、多糖相比小很多，一般不稱其為生物大分子。判斷正誤(1)構(gòu)成生物大分子的單體在排列順序上并不都具有多樣性()(2)由基本單位葡萄糖組成的生物大分子都是植物細(xì)胞壁的主要成分()(3)多聚體最終水解的產(chǎn)物不一定是單體()任務(wù)二：辨析細(xì)胞中的有機(jī)物1．請(qǐng)根據(jù)元素組成判斷細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物種類。(1)只含C、H、O→______________。(2)除C、H、O、N外，有的還含有S→_____________________________________。(3)只含有C、H、O、N、P→____________。2．組成細(xì)胞的化合物，具有物種特異性的物質(zhì)有哪些？3．如圖表示細(xì)胞內(nèi)不同化學(xué)元素所組成的化合物。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．若圖中①為某種多聚體，則①可具有傳遞信息的作用B．若②分布于內(nèi)臟器官周圍，則②可具有緩沖和減壓作用C．若③為某種多聚體，則③一定是DNAD．若④存在于昆蟲(chóng)的外骨骼中，則④可能是幾丁質(zhì)4．生命科學(xué)常用圖示表示微觀物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，圖1～3分別表示植物細(xì)胞中常見(jiàn)的三種有機(jī)物，則圖1～3可分別表示()A．多肽、RNA、淀粉B．DNA、RNA、纖維素C．DNA、蛋白質(zhì)、糖原D．蛋白質(zhì)、核酸、糖原與蛋白質(zhì)的合成和水解過(guò)程相關(guān)的計(jì)算一、蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量、氨基(羧基)數(shù)、肽鍵數(shù)和脫水?dāng)?shù)的計(jì)算1．鏈狀肽可以用如下的模式圖表示：(1)肽鍵數(shù)＝失去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)。(2)蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量＝氨基酸數(shù)×氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量－脫去水分子數(shù)×18(若有p個(gè)二硫鍵生成，則還應(yīng)減去2p)。(3)肽鏈中游離氨基或羧基的計(jì)算①至少含有的游離氨基或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)。②游離氨基或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基中含有的氨基數(shù)或羧基數(shù)。注：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條鏈狀多肽或m條鏈狀多肽。肽鏈數(shù)目氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)目脫去水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目多肽(蛋白質(zhì))的相對(duì)分子質(zhì)量1條nn－1n－1至少1個(gè)至少1個(gè)na－18(n－1)m條nn－mn－m至少m個(gè)至少m個(gè)na－18(n－m)注意：若肽鏈間含有二硫鍵(—S—S—)，則蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量＝na－18(n－m)－2k(k為二硫鍵的個(gè)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(duì)分子質(zhì)量)。2．如圖表示的是環(huán)狀肽，相關(guān)數(shù)量關(guān)系如下表：項(xiàng)目氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)目脫水?dāng)?shù)氨基最少數(shù)目羧基最少數(shù)目一條環(huán)肽annn00m條環(huán)肽annn00注意：(1)環(huán)狀肽的主鏈中無(wú)氨基和羧基，環(huán)狀肽中氨基或羧基數(shù)目取決于構(gòu)成環(huán)狀肽的氨基酸R基中的氨基和羧基數(shù)目。(2)若出現(xiàn)環(huán)狀多肽，可將肽鏈條數(shù)看作0，再進(jìn)行計(jì)算。例1如圖為牛胰島素結(jié)構(gòu)圖，該物質(zhì)中—S—S—是由兩個(gè)—SH脫去兩個(gè)H形成的。下列說(shuō)法正確的是()A．牛胰島素含有50個(gè)肽鍵B．牛胰島素中至少含有2個(gè)—NH2和2個(gè)—COOHC．牛胰島素水解產(chǎn)物含有21種不同的氨基酸D．牛胰島素形成時(shí)，減少的相對(duì)分子質(zhì)量為882例2如圖表示某蛋白質(zhì)(無(wú)環(huán)狀肽)中氨基酸和相關(guān)基團(tuán)的數(shù)目。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．共有2條肽鏈B．共有124個(gè)肽鍵C．形成此蛋白質(zhì)時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量減少2250D．R基中共含有15個(gè)氨基例3如圖為某蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中“—S—S—”為由兩個(gè)“—SH”(巰基)構(gòu)成的二硫鍵，其作用是連接兩相鄰肽鏈。若該蛋白質(zhì)分子共由m個(gè)氨基酸組成，則形成一個(gè)該蛋白質(zhì)分子時(shí)生成的水分子數(shù)和減少的相對(duì)分子質(zhì)量分別為()A．(m－3)，18(m－3)＋4B．(m－4)，18(m－4)C．(m－2)，18(m－2)＋4D．m,18m二、蛋白質(zhì)中各原子數(shù)的計(jì)算觀察如圖所示的三肽化合物計(jì)算依據(jù)：1．碳原子數(shù)、氮原子數(shù)在肽鏈形成前后均不變，而計(jì)算氫原子與氧原子的數(shù)目時(shí)要注意脫掉的氫原子與氧原子。2．游離的氨基中含一個(gè)氮原子，游離的羧基中含兩個(gè)氧原子。計(jì)算公式：1．碳原子數(shù)＝R基中碳原子數(shù)＋氨基酸個(gè)數(shù)×2。2．氫原子數(shù)＝各氨基酸中氫原子的總數(shù)－脫去水分子數(shù)×2＝R基中氫原子數(shù)＋(氨基酸個(gè)數(shù)＋肽鏈數(shù))×2。3．氧原子數(shù)＝各氨基酸中氧原子的總數(shù)－脫去水分子數(shù)＝R基上的氧原子數(shù)＋氨基酸個(gè)數(shù)＋肽鏈數(shù)。4．氮原子數(shù)＝各氨基酸中氮原子的總數(shù)＝R基上的氮原子數(shù)＋肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)。特別提醒由于R基上的碳原子數(shù)不好確定，且氫原子數(shù)較多，因此以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)的計(jì)算為突破口，計(jì)算氨基酸的分子式或氨基酸個(gè)數(shù)最為簡(jiǎn)便。例4某多肽化合物M可被水解成1個(gè)五肽、2個(gè)三肽、3個(gè)四肽、4個(gè)二肽，下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A．這些短肽中至少共含有10個(gè)氨基B．這些短肽中共含有21個(gè)肽鍵C．這些短肽中至少共含有62個(gè)氧原子D．多肽化合物M中共含有31個(gè)氨基酸例5某多肽長(zhǎng)鏈分子式為C42H65N11O9，它徹底水解后只得到如圖3種氨基酸，則此多肽中含有賴氨酸的個(gè)數(shù)為()A．2個(gè)B．3個(gè)C．5個(gè)D．8個(gè)三、氨基酸的排列與多肽種類的計(jì)算1．假若有n種氨基酸(數(shù)量不限)形成一個(gè)三肽，那么形成三肽的種類有n3種。2．假若n種氨基酸(數(shù)量不限)形成一個(gè)m肽，