資源簡介

2.4 蛋白質生命活動的主要承擔者
課標要求 概念1 細胞是生物體結構與生命活動的基本單位 1.1 細胞由多種多樣的分子組成，包括水、無機鹽、糖類、脂質、蛋白質和核酸等，其中蛋白質和核酸是兩類最重要的生物大分子 1.1.6 闡明蛋白質通常由20種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結構，細胞的功能主要由蛋白質完成
學習目標 1.通過比較不同氨基酸的結構，求同歸納得出氨基酸的結構通式與特點（科學思維）。 2.通過模擬活動和模型建構等活動，說明肽鍵的形成過程，闡明蛋白質的基本組成單位氨基酸（模型與建模）。 3.通過討論蛋白質多樣性與功能多樣性的關系，嘗試解釋蛋白質的結構與功能相適應，認同細胞的主要功能由蛋白質完成（結構與功能觀）。 4.通過討論“手術縫合線”“大頭娃娃”等議題，認同蛋白質與人體的營養、健康等存在緊密聯系（社會責任）。
重點與難點 重點：1、3 難點：2、4
問題探討
從某些動物組織中提取的膠原蛋白，可以用來制作手術縫合線。手術后過一段時間，這種縫合線就可以被人體組織吸收，從而避免拆線的痛苦。
討論
1．為什么這種縫合線可以被人體組織吸收？
2．這種縫合線發生什么樣的化學變化才能被吸收？這對你認識蛋白質的化學組成有什么啟示？
一、蛋白質的功能
分析與思考相關生物學事實，概述細胞中蛋白質在生命活動中的作用，理解蛋白質是生命活動的主要承擔者。
【生物學事實1】蛋白質是生命的物質基礎，機體所有重要的組成部分都需要有蛋白質的參與。蛋白質約占人體總質量的18 %。人體的每個組織：毛發、皮膚、肌肉、骨骼、內臟、大腦、血液、神經等都是由蛋白質組成。在中國，80 %老年人都可能缺乏蛋白質，一旦缺乏蛋白質，身體就會出現掉頭發、指甲斷裂、肌肉減少、免疫力低下、水腫甚至臟器功能受損等情況。
【生物學事實2】人體的消化系統中各類消化腺可以分泌各種消化酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等蛋白質，它們可以催化相應的物質水解成單體。如淀粉被淀粉酶水解成葡萄糖，脂肪被脂肪酶水解成甘油和脂肪酸，蛋白酶水解蛋白質生成氨基酸。凝血酶（凝血因子Ⅱ）是人體凝血過程中最重要的酶，通常以酶原的形式存在于血液循環中。在所有的凝血過程當中，無論是外源性凝血途徑或者內源性凝血途徑，都會激活凝血酶，參與凝血的催化作用。如果體內缺少這種酶類，會造成身體出血時，血液無法凝固而流血不止。
【生物學事實3】脊椎動物的紅細胞主要由血紅蛋白組成，血液的紅色是由血紅蛋白中血紅素鐵離子的光譜特性引起的。血紅蛋白是一種含有血紅素基團的復合金屬蛋白，它負責體內超過98 %的氧氣輸送（剩余的氧氣被溶解在血漿當中）。除此之外，還有些蛋白質也具有運輸的功能。例如細胞膜上的載體蛋白、通道蛋白可以運輸相應的小分子物質進出細胞。
【生物學事實4】有些蛋白質能夠調節機體的生命活動，例如胰島素、生長激素等蛋白質類激素。人體胰島細胞分泌的胰島素能夠調節機體的血糖濃度平衡，防止血糖濃度的升高，降低飯后的血糖濃度。此外，細胞內各種不同的生化反應途徑都是由一系列不同的蛋白質參與的，執行著不同的生理生化功能。
【生物學事實5】人體血漿中有豐富的抗體蛋白，所有抗體的化學基礎都是免疫球蛋白，這種免疫球蛋白可以幫助人體抵抗病菌和病毒等抗原的侵害，具有免疫功能。
【生物學事實6】細胞膜上有許多糖蛋白，糖蛋白是含糖的蛋白質，由寡糖鏈與肽鏈中的一定氨基酸殘基以糖苷鍵共價連接而成。它們可以識別自己和非己成分，在細胞的通信和信息傳遞中起重要作用。如卵子受精時需要細胞膜上相應的糖蛋白的識別。
總結與概括蛋白質的主要功能
證據或事實 功能
頭發、肌肉、羽毛等的成分
絕大多數的酶
血紅蛋白
某些激素(如胰島素、生長激素)
抗體
小結：一切生命活動離不開　 　　　,　 　是生命活動的主要承擔者。
蛋白質的基本組成單位——氨基酸
仔細觀察下面的四種氨基酸,分析它們的異同。
閱讀教材P29文本內容、“思考與討論”及氨基酸分子結構通式圖,回答下列問題。
（1）蛋白質的基本結構單位是　 　　　,其大約有　　 　種。
（2）在圖中用藍筆圈出氨基、黑筆圈出羧基;用紅筆圈出四種氨基酸中不同的部分。
（3）總結氨基酸結構的相同點:至少都含有　 　　和　　 　　,并且都有一個氨基和一個羧基連接在　 　　　。
不同點:不同的氨基酸的　 　　各不相同。
總結并寫出氨基酸的結構通式。
（5）“氨基酸”這一名詞與其分子結構有怎樣的對應關系
（6）從氨基酸的結構通式看,蛋白質的主要組成元素有哪些
R基能決定氨基酸的？
【例1】判斷下表物質是否是氨基酸 若是,請指出它的R基(用紅筆圈出)。
（8）組成人體的氨基酸的分類:
能在人體內合成的叫　 　,必須從食物中獲得的叫　 　　，有 種。
有些食品中要添加某些氨基酸,這些氨基酸屬于哪一類 　　　　。
三、蛋白質的結構及其多樣性
1.氨基酸形成多肽的過程——脫水縮合
（1）該圖表示生理過程是 ，發生的場所是 。
（2）寫出字母代表的結構或名稱：a為 ，b為 。
（3）判斷產物H2O中原子的來源：H來自R1所在氨基酸的 和R2所在氨基酸的 ；O來自R1所在氨基酸的 。
（4）一條肽鏈中至少含有 個游離的氨基和 個游離的羧基，分別位于肽鏈的 ，其余的位于
【思考】
①什么是三肽 多肽 肽鏈
②分析圖例
③每種蛋白質都含有21種氨基酸嗎？
2.由n分子氨基酸形成肽鏈的相關計算
形成過程中消耗氨基酸分子數(個) 形成肽鏈數（條） 生成的水分子數(個) 肽鍵數目(個) 肽鏈中至少含有羧基（個） 肽鏈中至少含有氨基（個） 肽鏈中至少含有氧原子（個） 肽鏈中至少含有氮原子（個）
2 1
3 1
4 1
n 1
n 2
n m
①在脫水縮合過程中,產生的水分子數與形成的肽鍵數有什么關系
②肽鍵數、氨基酸數與肽鏈數,三者間又有什么關系 若為環肽呢？
③n條肽鏈中至少含有的氨基數和羧基數有什么規律
④某蛋白質含有m條肽鏈，由n個氨基酸脫水縮合形成。構成該蛋白質的氨基酸平均相對分子質量為a，若不考慮其他因素，則該蛋白質的相對分子質量為_________________。
3.蛋白質結構的多樣性
（1）下圖中“□”或者“○”代表不同的氨基酸，分析各圖代表的含義，探究蛋白質結構多樣性的原因。
①圖甲說明：______________________________________不同，構成的肽鏈不同。
②圖乙說明：______________________________________不同，構成的肽鏈不同。
③圖丙說明：______________________________________不同，構成的肽鏈不同。
④圖丁說明：______________________________________不同，構成的蛋白質不同。
（2）肽鏈經盤曲折疊形成特定空間結構
①分析右圖，請嘗試解釋含一條肽鏈的蛋白質維持一定空間結構的因素是什么？
②分析一下胰島素的分子結構，維持不同肽鏈之間結構穩定的因素是什么？
③那么二硫鍵是不是在肽鏈上的任意氨基酸都能形成二硫鍵呢？
④根據下圖簡要歸納從氨基酸到蛋白質大致有哪些結構層次
4.蛋白質的結構和功能的關系
（1）變性：①煮熟的雞蛋和烤串中的蛋白質還具備其功能嗎？為什么？煮熟和燒烤過程中蛋白質的肽鍵斷裂了嗎？
②變性的蛋白質還能恢復原來的結構嗎？導致蛋白質變性的因素還有那些？蛋白質變性的原理有何應用？
③為什么吃熟雞蛋、熟肉容易消化？
④蛋白質變性后，是否變成氨基酸？變性后的蛋白質仍會與雙縮脲試劑發生紫色反應嗎？
(2)鹽析：在雞蛋清中加入一些食鹽，就會看到白色的絮狀物，這是在食鹽的作用下析出的蛋白質。兌水稀釋后，你會發現絮狀物消失。鹽析改變的是蛋白質的什么性質？鹽析后蛋白質喪失功能了嗎？
（3）人正常紅細胞的血紅蛋白的空間結構呈球狀，紅細胞呈兩面凹的圓盤狀，而如果血紅蛋白某一處的谷氨酸被纈氨酸取代，就可能形成異常的血紅蛋白。這樣的血紅蛋白可聚合成纖維狀，紅細胞就會扭曲成鐮刀狀，運輸氧的能力大為削弱。你如何解釋此現象？
舉例說出由于人體細胞內肽鏈的折疊錯誤引起的疾病
5.蛋白質與社會責任
（1）合理膳食：有些同學有“偏食”的習慣，請從氨基酸的種類的角度分析這種習慣好不好？
（2）食品安全：蛋白質中的含氮量通常占其總質量的16%左右(12%～19%),因此，通過測定物質中的含氮量便可估算出物質中的總蛋白質含量(假設測定物質中的氮全來自蛋白質)，即: 蛋白質含量=含氮量/16%。——凱氏定氮法。曾有不法商販向奶粉中添加三聚氰胺，這樣的奶粉雖然檢測到含氮量達標，但對嬰兒卻是有害的。為什么測定含氮量在一定程度上可以反映蛋白質含量？通過以上事件你有什么評價？
（3）朊病毒 朊病毒蛋白(PrP)有兩種：一種是PrPc，一種是PrPsc。PrPsc是由PrPc轉變形成的，它們的比較如下表所示：
　　　朊病毒蛋白 項目　　　　　 PrPc PrPsc
空間結構 螺旋為主 折疊為主
溶解度 高 低
致病性 不致病 致病
上述兩種蛋白質表現出不同性質的直接原因是什么？
四、相關類型題
【例2】某蛋白質分子是由4條肽鏈構成的，共含有600個氨基酸。
①該蛋白質含___________個肽鍵。
②在形成該蛋白質時，脫去__________個水分子。
③該蛋白質至少含___________個氨基和__________個羧基
④若構成該蛋白質的600個氨基酸中共有610個氨基，605個羧基，則該蛋白質中共含有___________個氨基和___________個羧基。
⑤若21種氨基酸的平均分子量是128，則該蛋白質的相對分子質量是_________。
【例3】某十一肽的分子式為C61H83O20N12，已知它由下列5種氨基酸組成：甘氨酸（C2H5NO2）、丙氨酸（C3H7NO2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）、谷氨酸（C5H9NO4）、賴氨酸（C6H9O2N2），那么該多肽徹底水解可產生谷氨酸和賴氨酸的分子數分別為（ ）
A.4個、2個 B.5個、1個 C.6個、2個 D.4個、1個
【例4】有一條由12個氨基酸組成，分子式為CXHYOWNZS(Z>12，W>13)，這條多肽鏈經過水解后的產物中有5種氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、賴氨酸(C6H14O2N2)、苯丙氨酸(C9H11O2N)。水解產物中天冬氨酸的數目是(　　)
A.(Y＋12)個 B.(Z＋12)個 C.(W－13)個 D.(W－13)/2個
【例5】某直鏈多肽的分子式為C22H34O13N6，水解后共產生以下3種氨基酸，下列敘述正確的是
A．合成1分子該物質將產生6個水分子
B．該物質合成過程中相對分子質量減少了108
C．該多肽分子含一個游離氨基和一個游離羧基
D．每個該多肽分子水解后可以產生3個谷氨酸
【例6】22肽被水解成1個4肽，2個3肽，2個6肽，則：水解成這些短肽共需要水分子數和這些短肽的氨基總數的最小值及肽鍵總數依次是（ ）
A.4、6、18 B.5、5、18 C.4、5、17 D.5、6、17
【例7】某50肽中有丙氨酸(R基為-CH3)4個，現脫掉其中的丙氨酸(相應位置如圖),脫下的氨基酸均以游離態正常存在。下列有關敘述錯誤的是（ ）
A.該50肽水解得到的幾種有機物比原50肽增加了8個氧原子
B.若將得到的5個氨基酸縮合成5肽，則有5種不同的氨基酸序列
C.若新生成的4條肽鏈總共有5個羧基，那么其中必有1個羧基在R基上
D.得到的產物為4條多肽和5個氨基酸
【例8】如圖為某蛋白質的結構示意圖，其中“—S—S—”為由兩個“—SH”(巰基)構成的二硫鍵，其作用是連接兩相鄰肽鏈。若該蛋白質分子共由m個氨基酸組成，則形成一個該蛋白質分子時生成的水分子數和減少的相對分子質量分別為 (　　)
A．m,18m B．(m－4)，18(m－4)
C．(m－3)，18(m－3)＋4 D．(m－2)，18(m－2)＋4
【例9】當n種氨基酸縮合成M肽（含m個氨基酸）時，排列方式的計算：
①若氨基酸允許重復，則排列方式有 種②若氨基酸不允許重復，則排列方式有 種
【判斷正誤】
1.人體需要的氨基酸稱為必需氨基酸。（ ）
2.不同氨基酸之間的差異是由R基引起的，21種氨基酸的理化性質是由R基決定的。（ ）
3.每種氨基酸分子只含有一個氨基和一個羧基，且都連在同一個碳原子上。（ ）
4.氨基、羧基、R基的書寫格式分別是NH2、COOH、R。（ ）
5.氨基酸種類、數量及排列順序都相同的蛋白質是同一種蛋白質。（ ）
6.高溫會使蛋白質的肽鍵斷裂。（ ）
7.蛋白質的空間結構被破壞后，功能不變。（ ）
8.蛋白質的功能多樣性決定了結構多樣性。（ ）
3．下圖是某多肽結構式，據此判斷下列說法正確的是（ ）
A．該多肽是由六種氨基酸組成的六肽
B．該多肽徹底水解后分子量將增加108
C．該多肽在脫水縮合前含有7個氨基和9個羧基
D．向該多肽溶液中加入雙縮脲試劑，溶液不會變為紫色
4．下圖是某多肽化合物的示意圖，下列有關敘述中不正確的是（ ）
A．氨基酸的不同種類主要由②④⑥⑧決定的
B．形成③⑤⑦的過程中產生的H2O中的氧來源于羧基
C．該多肽鏈游離的羧基數少于氨基數
D．該多肽鏈在水解過程中，形成的氨基酸數目和種類依次是4、4

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