22(生命活动的主要承担者蛋白质)学案

第1页共4页第2节生命活动的主要承担者——蛋白质高中生物知识梳理与疑难导析知识梳理1.氨基酸及其种类（1）氨基酸是组成蛋白质的__________。生物体内组成蛋白质的氨基酸约有_____种。（2）氨基酸的结构特点是：至少含有一个________________和________________，并且都有一个氨基和一个________________连接在________________。这个________________原子上还连接一个________________和________________，即________________。（3）各种氨基酸之间的区别在于________________的不同。2.蛋白质的结构及其多样性（1）氨基酸互相结合的方式是一个氨基酸的___________________和另一个氨基酸的______________相连接同时脱去一分子的________________，这种方式叫________________。连接两个氨基酸分子的化学键叫________________，其结构为________________。（2）细胞中蛋白质种类多的原因是____________________________________________。3.蛋白质的功能蛋白质的功能________________。总之，蛋白质是________________，一切生命活动离不开蛋白质。疑难突破1.氨基酸的名称一定程度上代表了它的结构特点：有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子就是它的“中心碳原子”。羧基是表现酸性的基团，所以它称为氨基酸。氨基酸究竟有多少种？氨基酸分子中的氨基和羧基都可以自由地参与缩合吗？剖析：自然界的氨基酸有很多种，但构成生物体的氨基酸只有20种左右。构成生物体的氨基酸的结构通式如下。对于氨基酸分子的结构通式，你应该充分认识其不变结构，这是解题时辨别某种分子是否是氨基酸的标志，而R基是可变的。20种氨基酸的差别就在于R基团的不同。若要判断氨基酸的种类，只看R基即可。R基是一个不确定的基团,其上可能含有氨基或羧基，所以有的氨基酸并不是只有一个氨基或羧基，这些多出来的氨基或羧基就存在于R基上。如谷氨酸、天冬氨酸的R基上就含有一个羧基。赖氨酸、精氨酸的R基上就有一个氨基。这些R基中的氨基或羧基不参与脱水缩合反应。2.在生物体内，蛋白质分子有哪些功能？剖析：蛋白质分子结构的多样性决定了其功能的多样性。（1）新陈代谢的催化剂。绝大多数酶都是蛋白质。（2）生物体的结构成分。例如，细胞中的细胞膜、线粒体、叶绿体等都是由不溶性蛋白质与脂质组成的。人和动物的肌肉等组织的主要成分也是蛋白质。（3）控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达。如阻遏蛋白等。（4）运输功能。如红细胞里的血红蛋白在呼吸过程中起着输送氧的作用。（5）调节生命活动。例如，胰岛细胞分泌的胰岛素能参与血糖的代谢调节。（6）参与机体的防御机能，如抗体。（7）作为受体，起接受和传递信息的作用。第2页共4页问题探究问题：蛋白质如何体现多姿多彩的生命现象？探究：不同生物的形态、结构和生理特性（即生物的性状）是不同的，生命现象是多姿多彩的。蛋白质是生物性状的体现者，是生命活动的主要承担者。蛋白质的形成过程告诉我们，其结构的多样性不仅取决于氨基酸的种类和数目，还取决于肽链中氨基酸的排列顺序及肽链盘曲折叠时形成的不同空间结构。即使氨基酸的种类数目相同，肽链中氨基酸的排列顺序及肽链盘曲折叠的方式完全可能是不同的。组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序都是构成蛋白质多样性的原因。不同生物的蛋白质是不同的，蛋白质结构的复杂性决定了其功能的多样性，蛋白质正是通过不同的结构来体现多姿多彩的生命现象的。典题精讲例1人体的肌肉主要是由蛋白质构成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，这是因为（）A.肌细胞形状不同B.在人体的分布位置不同C.支配其运动的神经不同D.构成肌细胞的蛋白质分子结构不同思路解析：生物体的结构和功能是相适应的，结构不同可以导致功能不同。骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，原因是构成三种肌肉的蛋白质分子结构不同所致。答案：D例2以下几种符号代表不同种类的氨基酸，请完成有关问题。图2-2-1（1）写出它们的结构通式_____________，它们结构的差别在于____________的不同。(2)7种氨基酸在细胞的____________________中通过________________的方式形成一条肽链，此过程可形成_________________个肽键，得到________________个水分子，相对分子质量减少了__________________________。（3）如果上述肽链原长度不变，改变其中_______________，就可改变该肽链的性质。（4）若两个蛋白质分子均由两条（2）中的肽链构成，那么两个蛋白质分子的功能是否一定相同？为什么？思路解析：本题是一道创新题，考查了学生对于蛋白质的合成场所、化学组成、结构、功能等知识的综合理解应用能力。题目以不同的符号代表不同种类的氨基酸，启发我们可将蛋白质结构这一抽象的知识形象化、直观化。构成天然蛋白质的20种氨基酸均为α氨基酸，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过缩合作用形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的分子质量为失去的水分子的质量之和。肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同决定了不同结构的蛋白质，而不同的蛋白质分子空间结构也各不相同，蛋白质分子的结构复杂性决定了其功能的多样性。答案：（1）R基（2）细胞质中的核糖体缩合66108（18×6）（3）氨基酸的排列顺序（4）不一定相同。因为分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子。第3页共4页知识导学学习本节要抓住几个关键：（1）从氨基酸分子的结构通式看不同种类氨基酸的区别和联系；（2）从氨基酸分子的脱水缩合看肽链的结构；（3）从蛋白质分子结构的多样性理解其功能的多样性；（4）从蛋白质的功能理解它是生命活动的主要承担者。本节内容的特点是涉及到许多计算问题，要注意总结其中的规律。在合成一个蛋白质分子的过程中，失去的水分子数为氨基酸总数减去肽链的数目。而在缩合过程中，失去一个水分子则形成一个肽键，所以蛋白质分子中的肽键数目与失去的水分子数目相同。在蛋白质的合成过程中，其相对分子质量也发生了变化，这是因为在氨基酸分子缩合要失去水分子，蛋白质相对分子质量的变化就是由失去水分子的数目决定的，即蛋白质相对分子质量=氨基酸相对分子质量总和-失去水分子的相对分子质量总和。疑难导析氨基酸的结构特点和种类是一个重要问题，在理解这一知识点时要注意以下几点：（1）参与缩合反应的是氨基酸的官能团，即与α碳原子直接相连的氨基或羧基，而不是R基中的氨基或羧基。（2）R基中的氨基或羧基不参与脱水缩合反应，因此，有关蛋白质与氨基酸的计算问题与它们无关，在解答相关题目时不要受其干扰。（3）组成生物体的氨基酸有20种，其中8种是人体不能自己合成的，必须从外界环境中获得，如赖氨酸、苯丙氨酸等，它们被称为必需氨基酸。另外12种为非必需氨基酸。由于组成肽链的氨基酸种类不同、数目成百上千、排列顺序变化多端以及肽链卷曲折叠的空间结构千差万别，导致形成的蛋白质的结构多样，进而决定蛋白质的功能多样。联系前面的知识如在细胞中的含量，联系后面的内容如酶的本质是蛋白质等，进一步理解蛋白质在组成细胞的化合物中的地位。学习时可结合具体例子来记忆蛋白质的功能。问题导思蛋白质分子的多样性取决于四个方面：一是组成蛋白质的氨基酸种类不同；二是组成蛋白质的氨基酸数目不同；三是氨基酸的排列顺序不同；四是蛋白质分子的空间结构不同。在题目给出的选项中，组成肽键（—NH—CO—）的化学元素是相同的。典题导考绿色通道：学习生物学要建立“结构与功能相适应”“局部与整体相统一”“生物与环境相统一”和“生命与非生命的物质统一性”等观点。在运用这些观点和方法分析和解决实际问题时，能够看清问题的实质，提高学习能力。典题变式：血液中的血红蛋白和肌肉中的肌动蛋白的结构不同的原因是（）A.所含氨基酸的种类不同B.所含氨基酸的数目不同C.所含氨基酸的排列顺序不同D.所含氨基酸的种类、数目、排列顺序或肽链的空间结构可能不同答案：D绿色通道：解决此类题目的关键是搞清缩合前后氨基酸、肽键、失去水分子数及多肽的相对分子质量的关系：一条肽链n条肽链氨基酸的平均分子质量aa氨基酸的数目mm肽键的数目m-1m-n脱去的水分子数m-1m-n多肽相对分子质量ma-18(m-1)ma-18(m-n)第4页共4页氨基的数目至少一个至少n个羧基的数目至少一个至少n个典题变式：1.有两种氨基酸，它们在形成二肽时可能缩合的基团是()A.①④B.①③C.②④D.②③答案：B2.谷胱甘肽（分子式C10H17O6N3S）是存在于动植物和微生物细胞中的重要三肽，它是由谷氨酸（C5H9O4N）、甘氨酸（C2H5O2N）和半胱氨酸缩合而成，则半胱氨酸可能的分子式为()A.C3H3NSB.C3H5ONSC.C3H7O2NSD.C3H3O2NS答案：C