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高中生物必修一 - 1 - 第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
学习目标 核心素养 1．说出氨基酸的结构特点。(重点) 2．说明蛋白质的形成过程、结构和功能。(重点) 3．认同蛋白质是生命活动的承担者。
1．通过对蛋白质结构多样性决定功能多样性的学习，形成结构决定功能的生命观。 2．通过对蛋白质合成及相关计算学习，养成归纳与演绎的科学思维方式。
一、氨基酸及其种类 1．种类：组成蛋白质的氨基酸大约有20种
――――――――――→人体细胞能否合成必需氨基酸：必须从外界环境中直接获取非必需氨基酸：可在人体细胞合成，也可从外界环境中获取 2．结构
(1)写出图中结构名称 a．氨基；b、d：R基；c：羧基。 (2)比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：
。 (3)氨基酸的结构特点 高中生物必修一 - 2 - ①数量关系：至少都含有一个氨基和一个羧基。 ②位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。 ③各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 二、蛋白质的结构及其多样性 1．氨基酸的脱水缩合
(1)此生理过程的名称是脱水缩合。 (2)写出字母代表的结构或名称：a.肽键，b.二肽。 2．蛋白质的结构层次
――――――→C、H、O和N等元素氨基酸―――――→脱水缩合多肽―――――→盘曲、折叠蛋白质 3．结构多样性 (1)氨基酸方面：氨基酸的种类、数量、排列顺序不同。 (2)肽链方面：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。 三、蛋白质的功能 1．将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来[连线] 功能 实例 ①结构蛋白 a．血红蛋白 ②催化 b．胰岛素等蛋白质类激素 ③运输 c．抗体 ④信息传递、调节 d．绝大多数酶 ⑤防御 e．肌肉蛋白 ⑥运动 f．羽毛、肌肉、头发等 提示：①－f ②－d ③－a ④－b ⑤－c ⑥－e 2．一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
1．人体需要的氨基酸称为必需氨基酸。 ( ) 高中生物必修一 - 3 - 2．不同氨基酸之间的差异是由R基引起的，20种氨基酸的理化性质是由R基决定的。 ( ) 3．每种氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。 ( ) 4．氨基、羧基、R基的书写格式分别是：NH2、COOH、R。 ( ) 5．氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质。( ) 6．高温会使蛋白质的肽键断裂。 ( ) 7．蛋白质的空间结构破坏后，功能不变。 ( ) 提示：1．× 必需氨基酸是指人体不能合成，必须从外界环境中直接吸收的氨基酸。 2．√ 3．× 每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基。 4．× 书写格式应为—NH2，—COOH，—R。 5．× 空间结构不同，蛋白质的结构不同。 6．× 高温破坏蛋白质的空间结构，不破坏肽键。 7．× 蛋白质的空间结构破坏后，功能丧失。
组成蛋白质的氨基酸 [问题探究] 1．若组成蛋白质的氨基酸中不止一个氨基或羧基，多出的氨基或羧基可能在什么位置？ 提示：在R基上。 2．判断构成蛋白质的氨基酸的依据有哪些？ 提示：构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件： 高中生物必修一 - 4 - (1)至少含有一个氨基和一个羧基； (2)都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 3．谷氨酸的R基为－C3H5O2，在一个谷氨酸中，碳和氧的原子数分别是多少？ 提示：碳和氧的原子数分别是5和4。 [归纳总结] 1．氨基酸的组成元素
基本组成元素是C、H、O、N，有的含有S等元素。
2．氨基酸的结构通式及判断 (1)结构通式
(2)两个判断标准 ①一个数目标准：至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
②一个位置标准：至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个氢原子(—H)和一个R基。 3．氨基酸的分类 组成蛋白质的氨基酸根据能否在人体内合成，分为必需氨基酸和非必需氨基
酸。 (1)必需氨基酸：人体细胞中不能合成，必须从食物中获取，共8种。 (2)非必需氨基酸：既可以从食物中获得，又可以在人体内由其他化合物转化而来，共12种。
易错提醒：组成蛋白质的氨基酸书写的两点提醒 高中生物必修一 - 5 - (1)“中心碳原子”有四个邻居，其中三个固定不变，即－NH2、－COOH、－H，还有一个是可变的－R。 (2)氨基、羧基和R基的正确书写格式：－NH2、－COOH、－R(不要忘记前面要有短线“－”)。
1．关于人体氨基酸的叙述，正确的是( ) A．人体内所有蛋白质都由20种氨基酸构成 B．只要含有氨基和羧基的分子就是组成人体蛋白质的氨基酸 C．不同氨基酸的R基一定不同 D．非必需氨基酸不能在人体中合成 C [人体内组成蛋白质的氨基酸约有20种，并不是每种蛋白质都由20种氨基酸构成，A错误；组成人体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，B错误；氨基酸的不同在于R基的不同，C正确；非必需氨基酸能在人体内合成，不能在人体内合成的氨基酸是必需氨基酸，D错误。] 2．下列哪项不是构成人体蛋白质的氨基酸( )
B [构成人体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上，B项中的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上，因此不是构成人体高中生物必修一 - 6 - 蛋白质的氨基酸。]
氨基酸的脱水缩合 [问题探究] 1．结合脱水缩合过程，分析失去的水分子中的氢和氧元素的来源，肽键和失去水分子的数量关系。 提示：(1)氢来源于—NH2和—COOH，氧来源于—COOH。 (2)形成肽键数＝失去水分子数。 2．据下图思考问题：
多肽中R1中含有氨基，R2中含有羧基，它们能参与脱水缩合吗？ 提示：不能。参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基。一般而言，R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合。 3．(1)如果把一个氨基酸比作一个同学，四个同学手牵手形成的3个“手结”就相当于肽键，如图所示：，那么10个氨基酸(同学)形成一条肽链时，脱掉几个水分子？形成几个肽键？ 提示：肽键数＝失去的水分子数＝10－1＝9。 (2)若n个氨基酸形成m条肽链呢？ 提示：肽键数＝失去水分子数＝n－m。 (3)试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。 提示：肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链条数。 4．(1)一条肽链中至少含有多少个游离的—NH2和—COOH？若m条肽链呢？为什么是至少？ 提示：1个；m个。因为R基中可能含有—NH2或—COOH。 高中生物必修一 - 7 - (2)试总结蛋白质中至少含有游离氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。 提示：至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链条数。 [归纳总结] 1．脱水缩合过程图解
(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸连在中心碳原子上的氨基和另一个氨基酸连在中心碳原子上的羧基。 (2)游离的氨基和羧基：一条肽链上至少有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，并分别位于肽链的两端。 (3)R基中的—NH2或—COOH：不参与肽键的形成。 2．氨基酸形成蛋白质的相关数量计算规律 假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m
条肽链： 形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 1 n－1 n－1 至少1个 至少1个 m n－m n－m 至少m个 至少m个 3.蛋白质中氨基和羧基的数量计算方法 (1)当R基中不存在氨基和羧基时，每一条肽链中含有一个氨基和一个羧基。 (2)当R基中存在氨基和羧基时，由于R基不参与脱水缩合，所以每一条肽链中含有的氨基数或羧基数就等于1＋R基中的氨基数或羧基数。 高中生物必修一 - 8 - 1．免疫球蛋白IgG的结构如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键数( )
A．m个 B．(m＋1)个 C．(m－2)个 D．(m－4)个 D [由氨基酸脱水缩合成蛋白质的过程中，存在这样的关系：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数(对于非环状多肽而言)。从图中给出的信息可以判断出IgG的结构中有4条肽链，由于共有m个氨基酸，因此可以得出肽键的数量为(m－4)个。] 2．下列有关如图所示多肽的叙述中，正确的是( )
A．由5个氨基酸缩合而成 B．有游离的氨基和羧基各1个 C．有4种不同的侧链基团 D．形成过程中失去了3分子水 D [分析图解可知，图中多肽有三个肽键(—CO—NH—)，即含有4个氨基酸，A错误；图中多肽有两个游离的羧基和一个游离的氨基，B错误；图中氨基酸的R基团分别为：—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，即表示有3种
不同的侧链基团，C错误；4个氨基酸脱水缩合过程中要失去3分子的水，D正确。] 蛋白质的结构和功能 [问题探究] 1．假若有A、B、C三种氨基酸，且数量足够多，借助数学知识分析由这三种氨基酸形成的二肽、三肽的种类各是多少？
