(新教材)【人教版】人教版高中生物必修 蛋白质是生命活动的主要承担者3

【素养案例】 如图所示,一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切 点)后,可转变成由A、B两条肽链构成的有活性的胰岛 素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是
()
A.胰岛素分子具有50个肽键,合成它的过程中共脱去50 分子水 B.胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基 C.沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性丧失 D.切去C肽不需要破坏二硫键
【补偿训练】 组成人体蛋白质的氨基酸的R基 ( ) A.与一个氢原子和一个—C2H4O2N相连 B.约有21种 C.一定含有碳原子 D.至少有一个氨基或一个羧基
【解析】选B。组成人体蛋白质的氨基酸的R基与中心 碳原子相连;组成人体蛋白质的氨基酸的R基约有21种, 因此组成人体蛋白质的氨基酸约有21种;组成蛋白质的 氨基酸的R基最简单的是—H,即甘氨酸;组成人体蛋白 质的氨基酸的R基中可能含有氨基、羧基,也可能不含 有氨基或羧基。
【解析】选A。R基决定氨基酸的种类,A项正确;氨基酸 脱水缩合产生的水中的氢来自氨基和羧基,B项错误;参 与脱水缩合的氨基和羧基与中心碳原子相连,R基中的 氨基或羧基不参与脱水缩合反应,C项错误;多肽链经盘 曲折叠形成复杂空间结构才具有蛋白质的功能,D项错 误。
【方法规律】判断组成蛋白质的氨基酸的两个标准 (1)数量标准:至少含有一个氨基和一个羧基。 (2)位置标准:都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳 原子上。
(4)多肽中氨基或羧基的含量:至少___个。 一
2.蛋白质的形成过程: 元素:C、H、O、N等
↓ 氨基酸:蛋白质的基本组成单位
↓脱水缩合 二肽:由__两__个__氨__基__酸_分__子__缩合而成的化合物
↓
多肽(链):由_多__个__氨__基__酸__分__子__缩合而成的化合物,通常 呈↓_链__状__结构 蛋白质:具有一定的_________
(1)请分析其原理是什么。 提示:由于C肽与胰岛素以等分子数一同被释放,两者的 分泌量呈平行关系,所以可通过测定C肽含量来反映胰 岛细胞的分泌情况。
(2)测定C肽含量和直接测定胰岛素的含量相比,有哪些 优点? 提示: C肽检测具有不受外源胰岛素干扰、不受胰岛素 抗体影响的优点,较胰岛素检测更能准确反映胰岛细胞 的分泌功能。
3.蛋白质结构多样性与功能多样性:
【思考·讨论】 哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用,加压素具有 升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图所示, 其中各氨基酸残基用3个字母缩写表示。
(1)结合图示,分析催产素与加压素功能不同的原因。( 科学思维) 提示:两种激素间有2个氨基酸种类不同。
(2)依据催产素的结构简式图,某同学认为催产素所含 游离氨基数目与参与构成肽链的氨基酸种类有关。你 是否同意他的说法?说出你的理由。(科学思维) 提示:同意,不同的氨基酸中游离的氨基数目不同,所以 催产素含游离氨基数目与参与构成肽链的氨基酸种类 有关。
【素养·探究】——母题追问 (1)生命观念——结构与功能观 同为组成生物体蛋白质的氨基酸,酪氨酸几乎不溶于水 ,而精氨酸易溶于水,这种差异与上题图中何种基团有 关?说出你的判断依据。
提示:④,组成蛋白质的氨基酸的种类及性质由R基的种 类决定。
(2)科学思维——模型与建模 某同学依据组成蛋白质的氨基酸的结构通式,构建了氨 基酸“人体模型”,分别用人体的躯干、左手、右手、 下肢、头部表示上题图中氨基酸的中心碳原子、氨基 、羧基、氢和R基,请你绘出该图。
【素养·迁移】 科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(一种 蛋白质),可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规 则卷曲结构。若通过透析的方法除去导致酶去折叠的 尿素和巯基乙醇,再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶 液中,经过一段时间以后,发现核糖核酸酶活性得以恢 复。下列叙述正确的是 ( )
A.由于巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质中的肽键,故 该酶失去了活性 B.该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构 C.这个实验证明结构并不一定决定功能 D.这个实验说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环 境决定的
真核生物 原核生物 大多数病毒 极少数病毒
遗传物质是DNA
遗传物质是RNA，如 HIV、SARS病毒
二、核酸是由核苷酸连接而成的长链 核酸的基本组成单位：核苷酸
磷酸 含氮碱基
五碳糖
1、组成元素：C、H、O、N、P
2、核苷酸的种类
A、G 脱氧核糖 C、T
A、G 核糖 C、U
脱氧核苷酸 （4种）
提示:
【素养·迁移】
缬氨酸的R基为—C3H7,则1分子缬氨酸含有的C、H、O 、N原子数依次是 ( )
A.2、4、2、1
B.5、11、2、1
C.5、9、4、1
D.5、8、2、1
【解析】选B。由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知 ,组成蛋白质的氨基酸的分子式为C2H4O2NR,缬氨酸的R 基为—C3H7,则1分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数 依次是5、11、2、1。
【误区警示】盐析≠变性 (1)盐析:鸡蛋清中加入食盐溶液看到白色絮状物,加水 后白色絮状物消失。盐析属于物理变化。 (2)变性:在高温、过酸、过碱或重金属离子的作用下, 蛋白质的分子结构变得伸展、松散,失去活性。变性属 于化学变化。
【素养·探究】——情境迁移 临床医学检验过程中,常通过测定C肽含量来评估产生 胰岛素的胰岛细胞的分泌功能,对糖尿病的诊断和治疗 具有很大的意义。(科学思维)
知识点一 组成蛋白质的氨基酸 1.组成元素分析:主要由C、H、O、N四种元素组成,有 的氨基酸还含有S,其可作为区分蛋白质与其他有机物 的特征元素。
2.结构通式分析:
“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。
【思考·讨论】 1.某物质水解后得到如图所示的产物,根据生物学知识 判断它是不是构成蛋白质的氨基酸,并说出判断依据。 (科学思维)
(4)四级结构:指由两条或两条以上具有完整三级结构 的多肽链之间的位置和结构。四级结构只存在于2条或 2条以上多肽链组成的蛋白质中;每一条多肽链都有其 完整的三级结构,称为亚基。缺少一个亚基或亚基单独 存在都不具有活性。
2.结构层次之间的关系: 蛋白质的空间结构取决于它的一级结构,多肽链主链上 的氨基酸排列顺序包含了形成复杂的三维结构(即正确 的空间结构)所需要的全部信息。
核糖核苷酸（4种）
组成核酸的碱基和核苷酸分别有多少种？
碱基：5种
核苷酸：8种
核苷酸连成长链过程演示
想一想：DNA与RNA在化学组成上有什么区别 ？
DNA RNA
链数 双链 单链
五碳糖 碱基
脱氧核糖
A、T G、C
核糖
A、U G、C
核苷酸（种类） 4种，ATGC 脱氧核糖核苷酸 4种，AUGC
核糖核苷酸
人类学的研究
灾害遇难者的身份鉴定
无名尸骨身份鉴定
Байду номын сангаас
3.试着说出DNA的中文全名。
脱氧核糖核酸
一、核酸的种类及其分布
核酸
DNA （脱氧核糖核酸 真）核细胞分布：主要在细胞核，
少量在线粒体、叶绿体
RNA （核糖核酸）
主要分布在细胞质中
核酸是细胞内携带遗传信息的物质
所有生物的遗传物质都是DNA吗？
细胞生物 非细胞生物
√
(4)高温使蛋白质变性后,蛋白质的空间结构没有发生 变提化示。:蛋白质(遇×高)温变性后,空间结构发生改变,会变得 伸展、松散。
【激疑】 催产素和血管舒缓素两种多肽所含氨基酸数目相同,但 其生理作用不同,为什么? 提示:两种多肽中氨基酸的数目相同,但氨基酸的种类 和排列顺序可能不同,导致二者功能有所不同。
【解析】选B。用巯基乙醇和尿素处理,可以将牛胰核 糖核酸酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构, 说明因破坏了蛋白质中的空间结构而导致该酶失去了 活性,A项错误;蛋白质的空间结构取决于组成蛋白质的 氨基酸种类、数目、序列以及空间结构,B项正确;这个 实验证明了蛋白质的结构决定其功能,C项错误;这个实 验说明外界环境可以影响蛋白质的结构,D项错误。
【课堂回眸】
附赠 §2.5 核酸是遗传信息的携带者
DNA指纹技术在案件 侦破工作中有重要 的用途，刑侦人员 将从案发现场收集 到的血液、头发等 样品中提取的DNA与 犯罪嫌疑人的DNA进 行比较，就有可能 为案件的侦破提供
1. 为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息? DNA是主要的遗传物质，而每个人的遗传物质都有所区别。 2.你还能说出DNA鉴定技术在其他方面的应用吗?
【激疑】 玉米中含有丰富的谷氨酸,一分子谷氨酸中含有两个羧 基(-COOH),它们位于谷氨酸分子中的何处? 提示:一个与中心碳原子相连,另一个位于R基中。
三、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__。 ((23))写判出断字 产母 物代H2O表中的原结子构的或来名源称。:a._肽__键__,b._二__肽__。
知识点二 蛋白质的结构及其多样性 1.蛋白质的结构层次: (1)一级结构:指肽链中氨基酸的排列顺序,主要由肽键 维持。 (2)二级结构:指邻近几个氨基酸形成一定的结构形状, 是多肽链主链骨架本身的折叠和盘绕的方式,不包括侧 链的构象,主要由氢键维持。
(3)三级结构:是指整条肽链盘绕折叠形成一定的空间 结构形状,如纤维蛋白和球状蛋白,是蛋白质分子处于 它的天然折叠状态的三维构象,维持三级结构的有氢键 、二硫键等。
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
一、蛋白质的功能(连线)
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 请结合组成蛋白质的氨基酸的结构简式判断,下列叙述 正确的是_________。 ①都含有C①、③H、④O⑥、N四种元素 ②都含有一个氨基和一个羧基 ③都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上
④氨基酸的种类不同,R基不同 ⑤非必需氨基酸不能在人体中合成 ⑥已知丙氨酸的R基为-CH3,则丙氨酸分子中所含碳原 子和氮原子的个数分别是3、1
【素养案例】 如图为组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式,下列叙述 正确的是 ( )
A.结构④决定氨基酸的种类 B.氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自②和③ C.结构④中含有的氨基或羧基也可参与脱水缩合
D.生物体内n个氨基酸形成的多肽链就有蛋白质的功能
【解题导引】 (1)提取图示信息:①为氨基、②为氢原子、③为羧基 、④为R基。 (2)联系关键知识:氨基酸的种类由R基决定;一个氨基 酸中心碳原子上的氨基与另一个氨基酸中心碳原子上 的羧基进行脱水缩合。
【解题导引】 (1)明题干:一分子的胰岛素原切去C肽可转变成一分子 的胰岛素。 (2)析图示:A链由21个氨基酸构成,B链由30个氨基酸构 成。
【解析】选D。胰岛素分子含51个氨基酸、两条肽链, 则具有51-2=49个肽键,合成过程中脱去49分子水,A项 错误;胰岛素分子含有两条肽链,至少含有2个游离的氨 基和2个游离的羧基,B项错误;沸水浴时蛋白质的空间 结构发生改变导致胰岛素生物活性的丧失,但肽键并未 断裂,C项错误。由图知,切去C肽需要破坏肽键,不需要 破坏二硫键,D项正确。
提示:不是,该物质所含氨基和羧基没有连在同一个碳 原子上。
2.营养学家认为,最好的饮食其实是平衡膳食,要增加 食物的多样性和均衡性,五谷杂粮、肉类等要均衡。试 从氨基酸角度分析平衡膳食的合理性。(社会责任)
提示:组成蛋白质的氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基 酸两类,必需氨基酸人体细胞不能合成,只能从外界食 物获取,平衡膳食可保证人体对必需氨基酸的摄入,利 于身体健康。
为什么DNA（或RNA）分子具有多样性？
脱氧核苷 酸：4种
DNA： 无数种
脱氧核苷酸数量大，其排列顺序极其多样化， 储存的信息量非常大。
遗传信息就蕴藏在核苷酸的排列顺序中。
空间结构
3.蛋白质的结构多样性: 请结合蛋白质的结构,判断下列说法的正误: (1)蛋白质结构的多样性只取决于氨基酸的排列顺序。
() 提示:蛋白质结构多样性的原因包括氨基酸的种类、×数 目和排列顺序不同及蛋白质的空间结构不同。
(2)相同种类、数目的氨基酸组成的蛋白质可能不同。 (3)蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质分子的空(间√结) 构更复杂。 ( )