高中生物必修一学案-2.2.4蛋白质的结构和功能4-苏教版

蛋白质的结构和功能（2 课时） 【学习目标】 1. 阐明蛋白质的结构和功能，能在一定的情景中加以运用 2. 具备检测生物组织中蛋白质的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理 【课前知识梳理】 1. 蛋白质的结构层次 2. 蛋 白质的形成过程 (1) 脱水缩合、肽键和多肽的形成 ① 脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2 )连接，同 时脱去一分子 H2O。脱去的 H2O 中的 H 来自 ，而 O 则只来自 。 ② 肽键可表示为： 或“—NH—CO—”或 。 ③ 一条多肽链上至少含有 个游离的氨基(—NH2 )和 个游离的羧基(—COOH)，分别 在肽链的两端，若一个氨基酸上有两个氨基和两个羧基，则多余的氨基或羧基在 上， 一般不参与脱水缩合反应。 (2) 蛋白质与多肽(肽链)不是一回事。一个蛋白质是由 条或 条肽链构成，肽链通过 一定的化学键 、 形成非常复杂的空间结构，故蛋白质比肽链具有更复杂 的空间结构。具体比较如下： 项目 蛋白质 多肽 复杂空间结构 多样性原因 个方面 只有氨基酸的种类、数目和排列顺序 个方面 联系 蛋白质可由 条或 条肽链形成 提醒 翻译的直接产物是 ，经盘曲折叠等加工后，形成复杂的 才叫蛋白质 3. 蛋白质结构多样性的原因分析 (1) 氨基酸的 不同 —□—□—□—□—□—□—□— —△—△—△—△—△—△—△—△— —○—○—○—○—○—○—○—○— □、△、○代表不同种类的氨基酸 (2) 氨基酸的 不同 —□—□—□—□—□—□—□—□—□—□—□— —□—□—□—□—□— (3) 氨基酸的 不同 —□—△—△—○—□—□—□—△—○—○— —□—□—□—○—△—△—○—○—○—□— (4) 肽链的 和 不同 4. 蛋白质的功能具有多样性(连线) 实例 功能 5. 蛋白质的鉴定 选材：卵清稀释液或黄豆（浸泡 1-2d） 豆浆 滤液 结论：蛋白质与双缩脲试剂发生 反应。 【课堂合作探究】 活动一：构建氨基酸与多肽的结构模型 问题 1：氨基酸的组成元素有哪些？写出其结构通式，说出它的特点。 问题 2：写出 2 个氨基酸脱水缩合形成二肽的过程。 问题 3：蛋白质的相关计算 (1) 氨基酸通式的相关计算 ① 利用 N 原子个数求氨基酸的个数：氨基酸通式中 N 的数目最少、最简单，一般只出现 在氨基中。若氨基酸 R 基中没有氨基，则 N 原子数 = 数；若 R 基中含 n 个 氨基，则氨基酸个数 = N 原子个数 — 。 ② 利用分子式求某种氨基酸中各原子个数：氨基酸分子式为 ，在此基础上 告诉具体的 R 基团即可将原子数合并求解。 (2) 肽键数、失水数和相对分子质量 肽链数 肽键数目 脱水数目 至少含氨基(或羧基)数 蛋白质相对分子质量 1 条 n-1 n-1 1 na-18(n-1) 实 验 过程 组 织 样 液 （或蛋白稀 释液）2ml 双 缩脲 试 剂 A 液 2ml，摇匀 双缩脲试剂 B 液 滴，摇匀 无颜色变化 色 m 条 注：m——肽链数，n——氨基酸总数，a——氨基酸平均相对分子质量。 (3) 氨基、羧基、原子个数与肽链、肽键的关系 (3) 氨基、羧基、原子个数与肽链、肽键的关系 ① 氨基数＝ 数＋ 数＝各氨基酸中氨基的总数－ 数 ② 羧基数＝ 数＋ 数＝各氨基酸中羧基的总数－ 数 ③ N 原子数＝各氨基酸中 N 原子的总数＝肽链数＋ 数＋ 数 ④ O 原子数＝各氨基酸中 O 的总数－ 数＝ ⑤ H 原子数＝ 【典例示范】(2017· 淮安段考)如右图表示一个由 153 个氨基酸残基构成 的蛋白质分子。下列叙述错误的是 ( ) A. 该分子中含有 153 个肽键和 1 个二硫键 B. 参与构成该分子的氨基酸中至少有 1 个氨基酸含 2 个羧基,1 个氨基 酸含 2 个氨基 C. 该分子中至少有 2 个氨基酸 R 基含 S D. 如果氨基酸的相对分子质量平均为 100,则该蛋白质分子的相对分子质量是 12546 【变式训练】(2016·泰州一模)(多选)某二肽分子式为 C5H10N2O3,其水解产物的 R 基有( ) A. —H B. —CH3 C. —CH2CH2CH3 D. —CH2CH3 活动二：蛋白质结构多样性的原因 问题 1：直接原因是 。 问题 2：根本原因是 。 【典例示范】(2013·江苏卷)下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述,错误的是( ) A. 不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同 B. 有些结构不同的蛋白质具有相似的功能 C. 组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合 D. 组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合 【变式训练】(2016·改编)下列关于组成生物体的氨基酸和蛋白质的叙述，正确的 是 ( ) A. 氨基酸分子中只含有一个氨基和一个羧基 B. 蛋白质分子中 N 原子的数目与肽键数目相等 C. 每种蛋白质都由 20 种氨基酸组成 D. 由 100 个氨基酸脱水缩合形成的环肽含有 100 个肽键 活动三：归纳几种常见蛋白质的功能和分布 【典例示范】(2016·江苏卷)蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错 误的是( ) A. 细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质 B. 氨基酸之间脱水缩合生成的 H2O 中,H 来自氨基和羧基 C. 细胞内蛋白质发生水解时,通常需要另一种蛋白质的参与 D. 蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关,而且也与功能基团有关 【变式训练】(2016·扬州期末)在人体血浆中,有多种不同功能的蛋白质，这些蛋白质的功能 名称 功能 分布 大多数酶 具有生物 功能,绝大多数酶是蛋白质 载体蛋白 物质,如离子、氨基酸、葡萄糖等 血红蛋白 含 Fe 的蛋白质,主要运输 和部分 CO2 血浆蛋白 维持血浆渗透压中起重要作用 抗体 能与特定 发生特异性结合的免疫球蛋白 某些激素 生命活动 结构蛋白 构成细胞和生物体的成分 不应包括 ( ) A. 维持血浆的渗透压 B. 降低血糖浓度 C. 催化蛋白质水解为多肽 D. 与抗原结合后形成沉淀或细胞集团 活动四：蛋白质的鉴定实验 问 题 1：蛋白质 鉴 定 的 实 验 原 理 是 什 么 ？ 双 缩 脲 试 剂 与 斐 林 试 剂 在 成 分 和 用 法 上 有 什 么 异同？ 问题 2：经过高温加热的蛋白质还能与双缩脲试剂反应吗？为什么？ 【典例示范】（多选）下列关于蛋白质鉴定的实验操作叙述中，不正确是（ ） A. 可以用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定牛奶中的蛋白质 B. 鉴定蛋白质时要加入双缩脲，不需要用水浴加热 C. 鉴定蛋白质的 NaOH 与 CuSO4 溶液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现配现用 D. 蛋白质鉴定中加入的 0.1g/mLNaOH 溶液可为颜色反应提供碱性环境 【练习反馈】 1. 判断下列说法正确或错误(用“√”、“×”回答)。 (1) (2013·江苏卷·1B)蛋白质是生物体主要的能源物质。( ) (2) (2014·江苏卷·1C)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。( ) (3) (2015·四川卷·5A)用双缩脲试剂检测蛋白质，需水浴加热方可呈现出紫色。( ) 2. 下列有关蛋白质的叙述，正确的是( ) A. 蛋白质都含有 C、H、O、N、P 等元素 B. 组成每种蛋白质的氨基酸都有 20 种 C. 蛋白质的合成场所是核糖体和高尔基体 D. 蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性 3. (2017·盐城调研)下列蛋白质的功能与相应物质，对应不正确的是( ) 4. (2015·海南卷)关于蛋白质的叙述,错误的是 ( ) A. rRNA 能参与蛋白质的生物合成 B. DNA 和蛋白质是染色体的组成成分 C. 人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质 D. 核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用 5. (2017·南通模拟)如下图是某蛋白质的肽链结构示意图(图 1,其中数字为氨基酸序号)及部 选项 功能 对应物质 A 运输载体 血红蛋白 B 免疫功能 结构蛋白 C 催化功能 胃蛋白酶 D 调节机体生命活动 胰岛素 分肽链放大示意图(图 2),请据图判断下列叙述正确的是( ) 图 1 图 2 A. 图 2 中含有的 R 基是①②④⑥⑧ B. 该蛋白质中含有 1 条肽链,124 个肽键 C. 图 2 中具有 4 种氨基酸,4 个肽键 D. 从图 2 可推知该肽链至少含有 3 个游离的羧基 6. 胰岛素是一种蛋白质分子，它含有 α、β 两条肽链,α 链含有 21 个氨基酸，β 链含 有 30 个氨基酸,两条多肽链间通过 2 个二硫键(二硫键是由 2 个 —SH 脱 H 连接而成)连接, 在 α 链上也形成一个二硫键,如下图为结晶牛胰岛素的平面结构示意图,请据此回答: 注:2—SH→—S—S—+2H。 (1) 该分子中的 51 个氨基酸形成肽链时必须通过相邻氨基酸之间发生 ，图中 的 (填化学键)使肽链相互连接在一起，最后盘曲形成具有 结构的 胰岛素分子,此过程中相对分子质量减少了 。 (2) 胰岛素分子中含有肽键 个，肽键可表示为 。 从理论上分析, 胰岛素分子至少有 个“—NH2”,至少有 个“—COOH”。 (3) 经检测，人和其他哺乳动物胰岛素都由 51 个氨基酸构成，且氨基酸组成大致相同，比 较如下: 猪:β 链第 30 位氨基酸与人的不同; 马:β 链第 30 位氨基酸和 α 链第 9 位氨基酸与人的不同; 羊:β 链第 8、9、10 位氨基酸与人的不同; 鼠:α 链有 8 个氨基酸,β 链有 10 个氨基酸与人的不同。 ① 相近物种的胰岛素不同，反映在多肽链的氨基酸组成上主要是 。 ② 上述几种动物中， 和人的亲缘关系最远,糖尿病人最适宜的代用品是 的 胰岛素。 ③ 生物性状不同的直接原因是 。 7. 下甲图表示有关蛋白质分子的简要概念图;乙图表示某三十九肽中共有丙氨酸(R 基为 —CH3)4 个,现去掉其中的丙氨酸得到 4 条长短不等的多肽。请据图回答下列问题: (1) 甲图中 A 的元素组成为 ，在人体内可以合成的 B 属于 ， C 是 。 (2) 蛋白质的结构具有多样性,从蛋白质自身分析，原因有氨基酸的 不同,以及蛋白质的 千变万化。 (3) 乙图中,三十九肽被水解后肽键数量减少 个。这些肽链和三十九肽相比，氨基和羧 基分别增加 、 个，C 减少 个,O 减少 个。 (4) 若该蛋白质是血红蛋白,说明蛋白质具有 作用；若该蛋白质是酶,说明蛋白质具 有 作用。 (5) 高温加热后,该蛋白质 (选填“具有”或“不具有”)生物活性, (选填 “能”或“不能”)和双缩脲试剂发生颜色反应。 (6) 某蛋白质分子中的一条肽链为 156 肽,其分子式为 CxHyNzOwS (z>156,w>157),并且是由下列 五种氨基酸组成的: 半胱氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 苯丙氨酸 赖氨酸 那么,将该 156 肽彻底水解后将会得到 个赖氨酸， 个天冬氨酸(结果 可含分子式中的未知数)。