初一上冊生物《蛋白質》教學計劃
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人教版初一上冊生物《蛋白質》教學計劃
知識點一、氨基酸及其種類
1.氨基酸的結構特點
(1)結構通式
(2)不同氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同(根據R基的不同將氨基酸分為不同的種類)。
(3)結構上有共同點：至少都有一個氨基和一個羧基，并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。(這兩點是判斷是否是組成生物體蛋白質的氨基酸的依據)
【領悟整合】 對氨基酸結構共同點的理解
(1)“至少”的含義：氨基酸分子中的氨基和羧基的數目至少各1個，也可以是幾個。例如當R基上含有氨基或羧基時，這個氨基酸分子就不止有一個氨基和一個羧基了，如：谷氨酸：
HOOC—CH2—CH2—CH—COOH
|
NH2
賴氨酸：H2N—CH2—CH2—CH2—CH2—CH—COOH
|
NH2
(2)構成蛋白質的氨基酸分子中都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。其意思是，氨基和羧基不連在同一個碳原子上的氨基酸不是構成蛋白質的氨基酸，因為自然界存在的蛋白質中尚未發(fā)現這樣的氨基酸。
(3)“氨基酸”這一名詞與其分子結構有對應關系，“氨基酸”代表了氨基酸分子結構中主要的部分——氨基(堿性)和羧基(酸性)。
(4)由氨基酸的結構通式可知，氨基酸的組成元素中都有C、H、O、N。另外大多數蛋白質還含有少量的S元素，有些蛋白質含有P、Fe、Cu、I、Mo等。
2.氨基酸的種類(約20種)
(1)必需氨基酸：必須從外界獲取。人體內有8種(嬰兒體內有9種，比成人多1種組氨酸)
(2)非必需氨基酸：可通過其他化合物轉化而成。
【活學巧記】 記憶8種必需氨基酸的諧音方法：寫(纈)一(異亮)本(苯丙)膽(蛋、甲硫)量(亮)色(色)書(蘇)來(賴)。
知識點二、蛋白質的結構及其多樣性
1.氨基酸的結合方式——脫水縮合
2.反應式
注意以下幾點：
(1)反應產物中有“H2O”。脫去的水分子中的氫分別來自羧基和氨基，脫去的水分子中的氧來自羧基。
(2)參與脫水縮合的分別是兩個氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。
(3)肽鍵的表達式以下幾種都可以：—CO—NH—、—NH—CO—或CONH，總之不能忽略其中的“—”。
3.相關概念
(1)脫水縮合：一個氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時脫去一分子的水，這種結合方式叫做脫水縮合。
(2)肽鍵：連接兩個氨基酸分子的化學鍵(—CO—NH—)。
(3)二肽：由兩個氨基酸分子脫水縮合而成的含一個肽鍵的化合物。
(4)多肽：由多個氨基酸分子脫水縮合而成的含多個肽鍵的化合物。
(5)肽鏈：多肽通常呈鏈狀結構，又叫肽鏈。
4.蛋白質的形成
1條或幾條肽鏈通過一定的化學鍵(如二硫鍵：—S—S—)互相結合在一起，肽鏈盤曲、折疊，形成有一定空間結構的蛋白質分子。
【注意】 蛋白質比肽鏈具有更復雜的空間結構。
5.蛋白質的結構層次
C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→三肽→多肽――→1條或幾條蛋白質
食物中的蛋白質經過消化成為各種氨基酸后才能被人體吸收利用，該消化過程要經過胃蛋白酶、胰蛋白酶、肽酶的作用。這些氨基酸進入細胞后，要形成二肽、三肽到多肽，由多肽構成人體的蛋白質。人體的蛋白質與食物中的蛋白質不一樣，具有完成人體生命活動的結構和功能。
6.蛋白質的結構特點——多樣性
(1)組成蛋白質的肽鏈中氨基酸的數目不同(如A圖)
(2)組成蛋白質的肽鏈中氨基酸的種類不同(如B圖)
(3)組成蛋白質的肽鏈中氨基酸的排列順序不同(如C圖)
(4)肽鏈盤曲、折疊形成的空間結構不同(如D圖)
【能力提升】 蛋白質相對分子質量的計算
(1)必記公式：肽鍵數=脫水縮合產生的水分子數
(2)蛋白質的相對分子質量=氨基酸相對分子質量的總和-失去水分子的相對分子質量的總和。
(3)一條肽鏈至少含有一個氨基和一個羧基。
知識點三、蛋白質的功能
功能 舉例
結構蛋白 構成細胞和生物體的結構，如肌肉、頭發(fā)等
催化作用 如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等絕大多數酶
運輸作用 如血紅蛋白能運輸氧
調節(jié)作用 起信息傳遞作用的部分激素，如胰島素等
免疫作用 如幫助人體抵御病菌和病毒等抗原侵害的
抗體
【拓展提升】 蛋白質分子的空間結構不是很穩(wěn)定，在特定條件下，蛋白質結構可發(fā)生變化。
(1)蛋白質變性的因素
?、僦亟饘冫}(汞鹽、銀鹽);②酸、堿、乙醇、尿素;③高溫;④X射線、紫外線等。
(2)蛋白質變性過程中發(fā)生的變化
蛋白質變性過程中不發(fā)生肽鍵斷裂，而主要發(fā)生空間結構的變化，使肽鏈由有序狀態(tài)變?yōu)闊o序狀態(tài)，溶解度降低易于形成沉淀。
(3)蛋白質變性的應用
?、偌訜峄蛴靡掖继幚砜墒辜毦鞍踪|變性而死亡，從而達到滅菌的目的。
?、跒榉乐股镏破?如疫苗、抗毒血清等)變性，應將它們保存在適宜環(huán)境中。
【例1】 在下列物質中，若將其中能構成人體蛋白質的氨基酸通過脫水縮合而形成蛋白質分子，則此蛋白質分子中所含有的羧基、氨基和肽鍵的數目依次是( )
A.3、3、2 B.4、3、3
C.3、2、4 D.2、2、2
易錯點提示 羧基脫掉—OH成為羰基，易被誤解為仍為羧基;氨基脫掉—H后，易被誤解為仍是游離的氨基。
解析 由氨基酸的概念和結構通式可知，能構成人體蛋白質的氨基酸有：①、②、③、④、⑥，這5個氨基酸可脫水縮合形成多肽。該多肽的羧基除肽鏈的游離端保留著一個外，在③、④的R基上還各有一個羧基;氨基除肽鏈的游離端保留著一個外，在②的R基上也有一個;5個氨基酸脫水縮合共形成4個肽鍵。
答案 C
【例2】 已知某種動物激素是一種鏈狀“十九肽”，其分子式可表示為CxHyOzNwS(z≥22，w≥20)，經測定，其徹底水解的產物只有以下五種氨基酸。
請回答下列問題：
(1)一個該“十九肽”分子徹底水解需水分子________個，水解后可產生________個賴氨酸，________個天冬氨酸(用x、y、z或w表示)。
(2)假設20種氨基酸的平均相對分子質量為120，則形成該十九肽時，相對分子質量減少了________。
(3)寫出由天冬氨酸和賴氨酸形成的二肽的化學式。
________________________________________________________________________。
(由天冬氨酸提供羧基)。
解析 (1)分析組成此“十九肽”的氨基酸結構，發(fā)現只有賴氨酸含有兩個氨基，其余的氨基酸都含有一個氨基，因此分子式中所有的N原子個數減去氨基酸的個數就是賴氨酸的個數，賴氨酸的個數加上1就是氨基數;5種氨基酸中只有天冬氨酸的R基中含有1個羧基，除R基外，多肽鏈中含有20個氧原子，R基中含有z-20個氧原子，天冬氨酸的1個R基中含2個氧原子，因此(z-20)/2即為天冬氨酸的個數。(2)相對分子質量減少即為失去水分子的質量：18×18=324。(3)寫二肽的化學式時要注意R基中的-NH2和-COOH不參與肽鍵的形成。
答案 (1)18 w-19 (z-20)/2 (2)324
CH2-COOH (CH2)3-CH2-NH2
| |
(3)NH2-CH-CO-NH-CH-COOH
在氨基酸脫水縮合形成的蛋白質中有如下規(guī)律
(1)氨基數=肽鏈數+R基上的氨基數=各氨基酸中氨基總數-肽鍵數
(2)羧基數=肽鏈數+R基上的羧基數=各氨基酸中羧基總數-肽鍵數
(3)氮原子數=肽鍵數+肽鏈數+R基上氮原子數
(4)氧原子數=肽鍵數+肽鏈數×2+R基上的氧原子數=各氨基酸中氧原子的總數-脫去水分子數
(5)氫原子數=各氨基酸中氫原子的總數-脫去水分子數×2。
【例3】 下面是某物質的結構式：
(1)在結構式中，方框①表示的是 ，該物質中共有 個①所示的基團。方框③所表示的是 ，該物質中共有 個③所示的基團。
(2)方框②表示的是 ，它是由 而形成的。
(3)該物質是由 個共 種氨基酸縮合而成的，所以叫 。結構式中的
是各氨基酸的R基。
(4)已知構成該分子的氨基酸的分子量之和為477，那么該物質的分子量是 。
(5)假如該物質為食物的一種成分，它在消化道中被消化成氨基酸時，需要消耗 個水分子。
解析 結構式中①為氨基，②為肽鍵，③為羧基，④⑤⑥⑦為四種氨基酸的R基。該物質中共有氨基2個，羧基2個，肽鍵3個。計算該物質分子量的方法為477-18×3=423。該物質叫四肽，由于形成四肽時脫去了3分子的水，因而將其消化成氨基酸時需消耗3分子水。
答案 (1)氨基 2 羧基 2
(2)肽鍵 一個氨基與一個羧基脫去1分子水
(3)4 4 四肽?、堍茛蔻?/p>
(4)423 (5)3
注意氨基酸與多肽的關系及相關計算。
肽鏈數 氨基酸平均相對分子質量 氨基酸數目 肽鍵數目 脫去水分子數目 多肽相對分子質量 氨基數目 羧基數目
1條肽鏈 a m m-1 m-1 ma-18
(m-1) 至少1個 至少1個
n條肽鏈 a m m-n m-n mn-18
(m-n) 至少n個 至少n個
1.關于組成蛋白質的氨基酸概念的敘述，正確的是( )
A.氨基酸是蛋白質的組成單位，由氨基和羧基組成
B.每個氨基酸分子都含有一個氨基和一個羧基
C.一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基脫水縮合形成多肽
D.氨基酸是酸堿兩性化合物，分子中至少含有一個氨基和一個羧基，且有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上
答案 D
解析 氨基和羧基只是氨基酸的必要部分，一個完整的氨基酸分子不只含有氨基和羧基，A項錯誤;因每個氨基酸分子都至少含有一個氨基和一個羧基，所以B項錯誤;一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基脫水縮合形成的是二肽，C項錯誤;D項為氨基酸的概念，所以D項正確。
2.下列物質中屬于組成蛋白質的氨基酸的是( )
A.CCH3HHOCOOH B.CNH2HCOOHCH3
C.CHHH2NCCOOHCH3H D.CHHH2NCCH3CH2CH3NH2
答案 B
解析 本題考查構成蛋白質的氨基酸結構上的共同點。A項沒有氨基;C項沒有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上;D項沒有羧基。
3.組成蛋白質的氨基酸之間的肽鍵結構式是( )
A.NH-CO B.-NH-CO-
C.-NH2-COOH- D.NH2-COOH
答案 B
解析 肽鍵是由-COOH脫去一個-OH和-NH2脫去一個-H形成一分子H2O而成的。
4.現已知構成蛋白質的氨基酸共20種，它們的平均相對分子質量為128，由50個氨基酸形成的某蛋白質的一條多肽鏈的相對分子質量是( )
A.6 400 B.2 560
C.5 518 D.2 218
答案 C
解析 氨基酸形成蛋白質是一個脫水縮合的過程，通過相鄰的氨基酸脫去一分子水，形成肽鍵而連接起來。因此，在計算一條多肽鏈的相對分子質量時，僅僅算出氨基酸的總相對分子質量是不夠的，還要計算出脫去水的相對分子質量，兩值相減才是多肽鏈的相對分子質量。
即：一條多肽鏈的相對分子質量=氨基酸的總相對分子質量-脫去水的總相對分子質量，因此本題的計算過程為：128×50-18×49=5 518。
5.生物體內的蛋白質千差萬別，其原因不可能是( )
A.組成肽鍵的化學元素不同
B.組成蛋白質的氨基酸種類和數目不同
C.氨基酸的排列順序不同
D.蛋白質的空間結構不同
答案 A
解析 蛋白質分子多樣性的原因是：組成蛋白質的氨基酸的種類不同，數目成百上千，排列次序變化多端，肽鏈的空間結構千差萬別。而組成肽鍵的化學元素都是相同的。
一、氨基酸及其種類
1.結構通式
2.結構上有共同點：至少都有一個氨基和一個羧基，并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。
3.氨基酸的種類：20種。
二、蛋白質的結構及其多樣性
1.氨基酸的結合方式——脫水縮合
2.反應式
3.相關概念：①脫水縮合;②肽鍵：(—CO—NH—);③二肽;④多肽;⑤肽鏈。
4.蛋白質的形成
氨基酸→氨基酸→二肽→三肽→多肽→幾條肽鏈盤曲、折疊形成蛋白質
5.蛋白質的結構多樣性原因
三、蛋白質的功能
1.結構蛋白;2.催化作用;3.運輸載體;4.信息傳遞，調節(jié)作用;5.免疫作用。
因此說蛋白質是生命活動的主要承擔者，直接體現生物的性狀。
知識點一、氨基酸及其種類
1.如果一個氨基酸分子中有兩個羧基，其中的一個羧基連在R基上，那么，另一個羧基的位置應在( )
A.氨基相連
B.與連有氨基的碳原子相連
C.與羧基相連
D.與氫相連
答案 B
解析 每一個能構成蛋白質的氨基酸中都有一個氨基與一個羧基連在同一個碳原子上。
2.下列氨基酸中，不是組成蛋白質的氨基酸的是( )
答案 D
解析 每種氨基酸至少都含有一個氨基和一個羧基連在同一碳原子上;各種氨基酸的區(qū)別在于R基的不同。
知識點二、蛋白質的結構及其多樣性
3.已知20種氨基酸的平均分子量是128，現有一蛋白質質量為11 036，由2條多肽鏈組成，問此蛋白質的氨基酸數量最接近于( )
A.98 B.101
C.99 D.100
答案 D
解析 該蛋白質是由兩條肽鏈構成的，氨基酸縮合形成多肽，同時失去水分子。設此蛋白質有a個氨基酸，氨基酸縮合形成兩條肽鏈時失去的水分子數是：a-2(個)。由此推知，該蛋白質的相對分子質量約是：128×a-(a-2)×18=11 036，可得a=100。
知識點三、蛋白質的功能
4.用氨基酸自動分析儀測定幾種多肽化合物和蛋白質的氨基酸數目如下：
化合物
多肽化合物
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
催產素 牛加壓素 血管舒緩素 平滑肌舒張素 豬促黑色素細胞激素 人促黑色素細胞激素 牛胰蛋白酶 人胰島素 免疫球蛋白 人血紅蛋白
氨基酸數目 9 9 9 10 13 22 223 51 660 574
(1)表中①②③的氨基酸數目雖相同，但其生理作用彼此不同，這是因為它們的________________________________________________________________________
________________________________________________________________________不同。
(2)表中③與④、⑤與⑥雖功能相似，但各自具有專一性。它們之間的差異主要取決于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)⑧的生理功能說明蛋白質具有________作用;⑨的生理功能說明蛋白質具有________作用;⑩的生理功能說明蛋白質具有________作用;⑩有4條肽鏈，574個氨基酸分子脫水縮合過程中生成________分子水。
(4)這些實例說明蛋白質的分子結構具有________，這種特點決定了________________________________________________________________________。
答案 (1)氨基酸的種類、排列順序和肽鏈的空間結構
(2)氨基酸的種類、排列順序和肽鏈的空間結構
(3)調節(jié) 免疫 運輸 570
(4)多樣性 蛋白質分子具有多種功能
解析 本題①～⑩所述物質均由氨基酸組成，由于組成每種物質的氨基酸的種類、數量、排列順序以及肽鏈空間結構的差異，使得即使數目相同的①～③其功能也不一樣。相似功能的③與④、⑤與⑥各具專一性，也是由于組成中氨基酸的差別及肽鏈空間結構的不同。③對于調節(jié)血糖濃度有關，與其他功能無關，說明具有專一性，⑨對人體有免疫作用，⑩具有運輸氧氣功能。574個氨基酸形成4條肽鏈的⑩，失去的水分子數應為574-4=570(個)。氨基酸結構的共同點都是至少有一個氨基和一個羧基并且它們連在同一個碳原子上。
一、選擇題
1.下列哪項不是構成蛋白質的氨基酸( )
答案 B
解析 每種氨基酸分子都至少有一個氨基和一個羧基，并且連接在同一個碳原子上。這個碳原子還連接一個氫原子和一個側鏈基團，這個側鏈基團用R表示，各種氨基酸的不同就在于R基團不同。在解答這類題目時，就要從這點出發(fā)，去分析每個選項的結構式，看它是否符合這一特點。
2.一個由n條多肽鏈組成的蛋白質分子共有m個氨基酸，該蛋白質分子完全水解共需水分子( )
A.n個 B.m個
C.(m+n)個 D.(m-n)個
答案 D
解析 蛋白質水解時需要的水，正好就是這m個氨基酸形成n條肽鏈時脫去的水分子數。
3.免疫球蛋白IgG的結構示意圖(如下圖)，其中-S-S-表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。若該IgG由m個氨基酸構成，則其含有肽鍵數是( )
A.m個 B.(m+1)個
C.(m-2)個 D.(m-4)個
答案 D
解析 由圖示信息可知，該IgG由4條多肽鏈組成，共含m個氨基酸，所以該IgG含有的肽鍵數為m-4。
4.人體的肌肉主要是由蛋白質構成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，這是因為( )
A.肌細胞的性狀不同
B.在人體內的分布位置不同
C.支配其運動的神經不同
D.構成肌細胞的蛋白質分子結構不同
答案 D
解析 生物體的結構和功能是相適應的，結構不同可以導致功能不同，功能也可以反過來作用于結構。骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，原因是構成三種肌肉的蛋白質分子結構不同。
5.某一多肽鏈中共有肽鍵151個，則此分子中含有—NH2和—COOH的數目至少為( )
A.152和152 B.151和151
C.1和1 D.2和2
答案 C
解析 肽鏈是由氨基酸分子脫水縮合而成的，每兩個相鄰的氨基酸之間會形成一個肽鍵。因此，在肽鏈的兩端一定是—NH2和—COOH。如果構成多肽的每個氨基酸分子的R基上都不帶有—NH2和—COOH，該多肽中所含的—NH2和—COOH最少，即一個氨基和一個羧基。
6.雞蛋煮熟后，蛋白質變性失活，這是由于高溫破壞了蛋白質的( )
A.肽鍵 B.肽鏈
C.空間結構 D.氨基酸
答案 C
解析 高溫使肽鏈盤曲、折疊形成的蛋白質的一些化學鍵破壞或斷開，從而使其空間結構遭到破壞，影響其功能。
7.谷胱甘肽(分子式C10H17O6N3S)是存在于動植物和微生物細胞中的一種重要三肽，它是由谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸縮合而成的，則半胱氨酸可能的分子簡式為( )
A.C3H3N B.C3H5ONS
C.C3H7O2NS D.C3H3O2NS
答案 C
8.下列能正確表示蛋白質分子由簡到繁的結構層次的一組是( )
?、侔被帷、贑、H、O、N等化學元素?、郯被岱肿酉嗷ソY合?、芏嚯摹、蓦逆湣、扌纬删哂幸欢臻g結構的蛋白質分子
A.①②③④⑤⑥ B.②①④③⑥⑤
C.②①④③⑤⑥ D.②①③④⑤⑥
答案 D
9.血紅蛋白分子中含574個氨基酸，4條肽鏈。在形成此蛋白質分子時，脫下的水分子數和形成的肽鍵數分別是( )
A.574和573 B.573和573
C.570和573 D.570和570
答案 D
解析 根據氨基酸的脫水縮合，若由n個氨基酸縮合成m條肽鏈，可形成(n—m)個肽鍵，脫去(n—m)個水分子。
10. 下列不屬于植物體內蛋白質功能的是( )
A.構成細胞膜的主要成分
B.催化細胞內化學反應的酶
C.供給細胞代謝的主要能源物質
D.根細胞吸收礦質元素的載體
答案 C
解析 供給細胞代謝的主要能源物質是糖類。
二、非選擇題
11.某物質的結構通式為 ，請回答下列問題：
(1)此類物質的名稱為__________，它是構成__________的基本單位。
(2)生物界中此類物質約有__________種，決定其種類的是通式中的__________。若此物質中含有兩個氨基，除了本來的氨基外，還有一個氨基在____________上。
(3)某物質的R基若為—CH2—CO—CH3，此物質的結構簡式可表示為____________。
(4)它與另一個同類分子結合時的方式稱為__________，形成的化學鍵叫做__________，可表示為__________。
答案 (1)氨基酸 蛋白質
(2)20 R基 R基
(3)CHNH2CH2—CO—CH3COOH
(4)脫水縮合 肽鍵 -NH-CO—
12.中科院上海生化所于1982年5月合成了腦啡呔，它具有鎮(zhèn)痛作用，但不會像嗎啡那樣使患者上癮，是一種良好的鎮(zhèn)痛藥物，受到廣大患者的歡迎。它的結構簡式如下，根據此結構分析回答：
(1)該化合物有 個氨基和 個羧基。
(2)該化合物是由________個氨基酸結合而形成的。這樣的反應稱為________，該化合物準確地說稱為________肽化合物。
(3)該化合物的R基從左到右依次是________________________
________________________________________________________________________。
(4)該化合物由幾種氨基酸構成?________。造成氨基酸種類不同的原因是________________________________________________________________________。
答案 (1)1 1
(2)5 脫水縮合 五
(3)—CH2OH、—H、—H、
—CH2、CH—CH2CH3CH3
(4)4種 R基的差異
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