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1、专题二 蛋白质与生命活动武汉市第三中学分校 梁莹一、 知识网络结构：蛋白质生物多样性基本组成元素基本组成单位化学结构空间结构一切生命活动的承担者结构蛋白功能蛋白性质应用代谢功能生物合成分子结构鉴定场所条件过程产物意义分子水平宏观水平直接原因根本原因物种水平生态系统水平双缩脲试剂血红蛋白肌肉蛋白染色体蛋白核糖体蛋白载体蛋白某些激素胰岛素生长激素酶各种消化酶光合作用酶呼吸作用酶解旋酶消化吸收运输利用排泄二、 主要内容及例题1 生命中的蛋白质：蛋白质是生物体内一种重要的高分子化合物，是生命活动的承担者。它对生命的重要性体现在两个字：质和量质：蛋白质是生命活动的体现者，有什么样的蛋白质就表现出什么样的
2、生物性状。量：各种物质在细胞中的含量：无机盐 水 糖类和核酸 脂质 蛋白质 2 蛋白质的化学组成和结构（1）化学组成和结构图氨基酸C、H、O、N等多肽链空间结构通式种类镰刀型细胞贫血症分子病非必需氨基酸（12种）必需氨基酸（8种）速记口诀：甲携来一本亮色书CHCOOHNH2R病症病因缩合（2）与蛋白质有关的计算l 肽链中氨基酸数目，肽链数目和肽键数目之间的关系：缩合时失去的水分子数肽键数氨基酸的分子数肽链数l 氨基酸的平均相对分子质量与蛋白质相对分子质量的关系：蛋白质的相对分子质量氨基酸的平均相对分子质量氨基酸分子数18缩合时失去的水分子数l 氨基酸分子数与基因中碱基数，mRNA碱基数的关系：
3、基因中碱基数mRNA碱基数2氨基酸分子数6（3）蛋白质的结构特点多样性组成蛋白质分子的氨基酸的种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端，空间结构千差万别。蛋白质的空间结构（如图）级结构：又称初级结构或化学结构，是指蛋白质分子的多肽链中氨基酸的种类、数量和排列顺序。 二级结构：指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式(包括螺旋结构)。 三级结构：具有二级结构的肽链，按照一定方式再进一步卷曲、盘绕、折叠成的复杂的空间结构。 四级结构：指含有两条或多条肽链的蛋白质分子中，通过一些非共价键(如静电引力、分子引力等)结合起来，而成为具有生物功能的蛋白质大分子。 注：有的蛋白质分子，只含一条肽链，因而只有一、二
4、、三级结构，并无四级结构，如肌红蛋白、溶菌酶等。另一些蛋白质，一、二、三、四级结构同时存在，如血红蛋白等。含有多条肽链的蛋白质分子，具有一、二、三级结构的每条肽链(称亚基)，单独存在时并没有生物活力，只有完整的四级结构才具有生物活力。3 蛋白质的主要理化性质： (1)两性：因为蛋白质是氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，分子内存在一NH2和一COOH，所以蛋白质具有酸碱两性。 (2)盐析：由于蛋白质分子的直径达到了胶体微粒的大小，所以蛋白质溶液是胶体。加入浓的无机盐溶液可以使蛋白质从溶液中沉淀出来，这个过程叫盐析。盐析作用主要破坏蛋白质的水化层，所以当盐析沉淀出的蛋白质重新用水处理时，沉淀重新溶
5、解，性质不变。所以盐析是可逆反应。利用此法可以分离、提取蛋白质。 (3)变性和凝固：蛋白质分子在一定的物理或化学因素的影响下，其分子结构发生改变，从而改变蛋白质的性质，这个变化叫蛋白质的变性。蛋白质变性后就失去了生理活性，也不再溶于水，从溶液中凝结沉淀出来，这个过程叫蛋白质的凝固。高温灭菌消毒，就是利用加热使蛋白质凝固从而使细胞死亡。 (4)水解反应：蛋白质在酸、碱或酶的作用下，能生成一系列的中间产物，最后生成氨基酸。 (5)显色反应：蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应。例如分子中有苯环的蛋白质与硝酸作用时呈黄色。蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色等。（双缩脲试剂：成分：0.1g/ml NaOH(甲液
6、)和0.01g/ml CuSO4(乙液)。用法：向待测液中先加入2ml甲液，摇匀，再向其中加入34滴乙液，摇匀。如待测中存在蛋白质，则呈现紫色。）（6）蛋白质灼烧时，产生烧焦羽毛的气味。4 蛋白质的功能（1） 构成细胞和生物体的重要物质（2） 调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质。可联系的内容： 绝大多数酶是蛋白质酶的化学本质：酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，除少数的酶是RNA，绝大多数的酶是蛋白质。酶的特性：专一性和高效性影响酶活性的因素：温度和PH 对酶活性的影响酶促反应速度酶促反应速度OO最适温度温度最适PHPH从曲线特征分析，在最适pH值两侧的曲线是对称的，高于或低于最适P
7、H 值都会使酶的催化效力下降。如果溶液中的pH值离最适pH值过多，蛋白质就会变性失活。温度对酶催化能力的影响，从曲线 部分激素是蛋白质胰岛素的产生及主要生理作用生长激素的产生及主要生理作用（3） 其它作用运载作用（细胞膜上的载体）；免疫作用（抗体）；运输作用（血红蛋白）；运动作用（肌动蛋白）5 蛋白质的生物合成（1） 转录：概念：以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA 的过程场所：细胞核中条件：解旋酶、RNA聚合酶、ATP、DNA模板链、原料（四种核糖核苷酸）过程：（见课件）（2） 翻译：概念：以m RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。场所：细胞质的核糖体上条件
8、：酶、ATP、模板（m RNA）、原料（20种氨基酸）、运输工具（t RNA）过程：（见课件）通过转录，使DNA上特定的碱基序列转变成了m RNA上特定的碱基序列；通过翻译，将m RNA上特定的碱基序列转变成了肽链中的氨基酸序列；基因上的遗传信息，通过转录和翻译，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，从而表现出特定的性状。6 蛋白质代谢氨基酸不含N 部分含N部分组织蛋白（基因控制）新的氨基酸尿素糖类、脂肪CO2+H2O体外食物中的蛋白质自身蛋白质氨基酸来源脱氨基合成（核糖体）水解糖、脂肪中间代谢产物转氨基转氨基转变（肝脏）氧化分解消化、吸收运输去路蛋白质化学性消化过程及部位：胃和小肠氨基酸被吸收方式
9、、途径：氨基酸被小肠绒毛毛细血管吸收，吸收方式是主动运输蛋白质的中间代谢产物（在细胞内）：蛋白质代谢与糖代谢、脂肪代谢之间的关系：7 教材中常见蛋白质成分归纳（1） 大部分酶：胰蛋白酶：可用来分解蛋白质。可用于动物细胞培养时分解组织使组织细胞分散开。胃蛋白酶：最适PH为1.82.2微生物培养课本上提到的那部分的一系列酶(如高丝氨酸脱H酶)高中阶段常用的酶还有：生理过程所需酶淀粉的消化 唾液、胰、肠淀粉酶 蛋白质的消化 胃、胰蛋白酶，肽酶 脂肪的消化 肠、胰脂肪酶 DNA复制 解旋酶 RNA转录 解旋酶、RNA聚合酶 RNA逆转录 逆转录酶 基因工程 限制性内切酶、DNA连接酶 植物体细胞杂交
10、纤维素酶、果胶酶 （2） 胰岛素、生长激素：成分是蛋白质（3） 载体：位于细胞膜上，在物质运输过程中起作用，其成分是蛋白质（4） 抗体：指机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。主要分布于血清中，也分布于组织液，外分泌液中。（5） 抗毒素：属于抗体，成分为蛋白质。在血清中能特异性中和外毒素毒性的成分（6） 凝集素：属于抗体，成分为蛋白质。在血清中能与相应的抗原发生特异性的结合。另外，人的红细胞膜上存在不同的凝集原，血清中则含有相应种类的凝集素。（7） 部分抗原：引起机体产生抗体的物质叫抗原，某些抗原成分是蛋白质。如红细胞携带的凝集原、决定病毒抗原特异性的衣壳
11、，其成分都是抗原。（8） 神经递质的受体：突触后膜上存在一些特殊蛋白质，能与一定的递质发生特异性的结合，从而改变突触后膜对离子的通透性，激起突触后神经原产生神经冲动或发生抑制。（9） 朊病毒：成分为蛋白质，可导致疯牛病等（10） 糖被：位于细胞膜外表面，由蛋白质和多糖组成，有保护、润滑、识别等作用（11） 单细胞蛋白：指通过发酵获得的大量微生物菌体。可用作饲料、食品添加剂、蛋白食品等（12） 丙种球蛋白：属于被动免疫生物制品（13） 血浆中的纤维蛋白原和凝血酶原：均为蛋白质。在凝血酶原激活物的作用下凝血酶原转变成凝血酶，纤维蛋白原转化为纤维蛋白，起到止血和凝血的作用。（14） 血红蛋白：存在于
12、红细胞中的含Fe2+的蛋白质.其特性是在氧浓度高的地方与氧结合,在氧浓度低的地方与氧结合。（15） 肌红蛋白：存在于肌细胞中，为肌细胞储存氧气的蛋白质（16） 干扰素：由效应T细胞产生的具有广泛的抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用的可容性糖蛋白。正常情况下组织或血清中不含干扰素，只有在某些特定因素作用下，才能使细胞产生干扰素。 （17） 细胞骨架：由多种细胞内由微管、微丝和中等纤维构成的蛋白质纤维网架系统。不仅在维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，而且与细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关。（18） 动物细胞间质：主要含有胶原蛋白等
13、成分，在进行动物细胞培养时，用胰蛋白酶处理才能获得单个细胞。（19） 细胞色素C：是动、植物细胞线粒体中普遍存在的一种呼吸色素，由大约含有110个氨基酸的多肽组成（20） 含有蛋白质的实验材料：黄豆碾磨液、豆浆、蛋清、蛋白胨、牛肉膏等。（21） 肽、蛋白质类激素：激素名称来源促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素 下丘脑、中枢神经系统其它部位 生长激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放因子、催乳素释放因子（抑制因子）、 下丘脑 抗利尿激素、催产素 下丘脑、神经垂体 促甲状腺激素、催乳素、生长激素 腺垂体 胸腺素 胸腺 胰岛素、胰高血糖素 胰岛B细胞、胰岛A细胞 三、 专题训练：例题1：胰岛素是含
14、有2条肽链的蛋白质分子，A 链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，2条肽链之间通过二硫键连接，在A 链上也形成1个二硫键，下图为结晶牛胰岛素的平面结构示意图，请据图回答：SSA链B链SSSS（1）胰岛素分子中的51个氨基酸在胰岛 细胞的 上，经过 反应形成两条肽链，这两条肽链通过一定的 相互连接在一起，最终形成具有一定 的蛋白质分子。（2）由51个氨基酸形成胰岛素的过程中生成水的相对质量是 ；决定胰岛素合成的基因中至少含有 个脱氧核糖。（3）在胰岛素分子中至少含有 个 -NH2，至少含有 个 -COOH，含有 个肽键。（4）临床上采用 胰岛素的方法可以有效地治疗糖尿病，其理由是胰岛素可以加速组织对 的利用，加速 的合成，从而达到降低血糖浓度的目的。参考答案：（1）B 核糖体 缩合 化学键 空间结构（2）882 3
