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1、第一章 细胞中的蛋白质 第一节 蛋白质的结构与功能,学习目标 1.简述氨基酸的基本结构。 2.阐述氨基酸是如何构成蛋白质的。 3.解释蛋白质分子结构多样性的原因以及结构多样性与功能复杂性的关系。 4.概述蛋白质的功能。 关键术语 1.氨基酸的结构通式 2.氨基、羧基与肽键 3.蛋白质的结构层次 4.结构蛋白与功能蛋白,蛋白质的基本单位氨基酸,1种类 研究表明组成动植物蛋白质的氨基酸约 种，不同蛋白质所含的氨基酸的 和 不一样。,20,种类,数量,2结构通式 3结构特点(NH2、COOH与氨基酸的关系) 数量关系：至少都含有一个 和一个 。 位置关系：都有 连结在 上。,氨基,羧基,一个氨基和一
2、个羧基,同一个碳原子,思维激活1 什么叫必需氨基酸和非必需氨基酸？它们各有多少种？ 提示：必需氨基酸：必须从外界获取，自身不能合成。人体内共有8种(婴儿体内有9种，比成人多1种组氨酸)。 非必需氨基酸：可通过其他化合物转化而成，共12种。,1结构通式,2结构特点 至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连结在同一个碳原子上。(这两点是判断是否是组成生物体蛋白质的氨基酸的依据) 3分子式可表示为 C2H4O2NR 4氨基酸的种类 不同氨基酸之间的区别在于R基的不同(根据R基的不同将氨基酸分为不同的种类)。在生物体中构成氨基酸的R基共有20种，故构成蛋白质的氨基酸约有20种。,提醒
3、 “氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系，代表了氨基酸分子结构中主要的部分氨基(碱性)和羧基(酸性)，即氨基酸为两性化合物。 “至少”的含义：氨基酸分子中的氨基和羧基的数目至少各1个，也可以是几个。例如当R基上含有氨基或羧基时，这个氨基酸分子就不只有一个氨基和一个羧基了，如：谷氨酸： 。 由氨基酸的结构通式可知，氨基酸的组成元素中都有C、H、O、N。另外，大多数蛋白质还含有少量的S元素，有些蛋白质含有P、Fe、Cu、I、Mo等。,【巩固1】 下列化合物中，是构成蛋白质的氨基酸的是( )。,解析 根据组成生物体蛋白质的氨基酸的特点：至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)，并且都有一个
4、氨基(NH2)和一个羧基(COOH)连结在同一个碳原子上。B、D中的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上，C中没有氨基。 答案 A,蛋白质的结构,羧基,氨基,一分子水,肽键,NHCO,两个氨基酸分子,多个氨基酸分子,一条或几条多肽链,空间结构,有机高分子,1氨基酸的缩合过程分析,(1)形成肽键时，相应的COOH失去OH，相应的NH2失去H，形成一分子水。 (2)氨基酸之间通过肽键连接形成肽链。 (3)肽键的结构式表示为： 或CONH。,提醒 脱去的水分子中，H既来自氨基又来自羧基，O来自羧基。 一条肽链至少有一个游离的NH2和一个游离的COOH，分别位于肽链的两端，R基中的NH2和COOH不参与缩
5、合过程。,肽链盘曲折叠形成的空间结构不同，构成的蛋白质不同 想一想：A、B两种氨基酸缩合形成的二肽有几种？ 提示 2种，AB型二肽和BA型二肽。 延伸 氨基酸形成蛋白质时的相关计算 (1)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链(如图)或m条肽链，则应有下面的数量关系(如表)。,(2)对于由n个氨基酸构成的环状肽而言，产生的肽键数脱去水分子数n；所含的氨基(或羧基)只存在于R基中。,【巩固2】 下列关于肽键的描述中，正确的是( )。 A在缩合过程中所形成的肽键数一定等于所失去的水分子数 B肽键可以表示为CONH或NHCO C几条肽链在形成蛋白质的过程中也通过肽键连接起来
6、D在链状肽中一个十肽分子比一个八肽分子多一个肽键 解析 缩合中相邻氨基酸的氨基脱去一个H和羧基脱下一个OH后形成一个肽键，故肽键数等于脱水数，A正确。肽键可表示为CONH或NHCO等形式，B错误。肽链通过一定的化学键如二硫键连接形成蛋白质，C错误。链状肽一个十肽分子比一个八肽分子多两个肽键，D错误。 答案 A,【巩固3】 已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质由两条肽链组成，共有肽键98个，则此蛋白质的相对分子质量最接近于( )。 A12 800 B12 544 C11 036 D12 288 解析 据肽键数氨基酸数肽链数失去水分子数，故本题中蛋白质分子中氨基酸总数是9821
7、00。形成过程中共失去98个水分子。故蛋白质的相对分子质量100128981811 036。 答案 C,1蛋白质结构的多样性 蛋白质结构的多样性 了蛋白质功能的 。每一种生物都有 的蛋白质，从而表现出不同的 。 2蛋白质功能的多样性 (1) 功能，如大多数酶。 (2) 功能，如胰岛素。 (3) 功能，如胶原蛋白、弹性蛋白和角质蛋白。 (4) 功能，如血红蛋白、细胞膜上的载体。 (5) 功能，如骨骼肌的肌动蛋白、肌球蛋白。 (6) 功能，如抗体。 (7) 功能，如激素与受体的识别。,蛋白质的功能,决定,多样性,一套特有,性状,催化,调节,结构,运输,运动,免疫,信息传递,对蛋白质功能的理解 蛋白
8、质是生命活动的主要承担者，其功能多种多样。可以说，一切生命活动都离不开蛋白质。其主要功能(见下表)。,提醒 蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性，蛋白质的功能主要由空间结构决定，空间结构破坏，功能丧失。 根据蛋白质在生物体内的作用，蛋白质可分为两大类：结构蛋白和功能蛋白。蛋白质是生命活动的主要承担者，一切生命活动都离不开蛋白质。,【巩固4】 下列生理活动与蛋白质功能无关的是( )。 A氧气在血液中的运输 BCO2通过叶绿体 C葡萄糖在细胞内氧化分解 D细胞识别 解析 氧气在血液中运输要依靠血红蛋白，葡萄糖在细胞内氧化分解需要酶，细胞识别与细胞膜表面糖蛋白密切相关，而CO2通过叶绿体的两层膜
9、要靠单纯扩散，不需要载体。 答案 B,【巩固5】 关于蛋白质功能的叙述，错误的是( )。 A细胞和生物体的结构物质 B调节细胞和生物体的新陈代谢 C细胞和生物体的主要能源物质 D参与细胞的免疫作用 解析 该题主要考查蛋白质的有关生理功能。蛋白质不是主要的能源物质，主要的能源物质是糖类。 答案 C,氨基酸的结构及特点,【例1】 下图是四种构成蛋白质的氨基酸的结构式，下列叙述错误的是( )。 甲 乙 丙 丁,A构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N B上述四种氨基酸的R基依次是H、CH3、CH2OH、CH2COOH CR基中可以有氨基或羧基 D只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
10、 思维导图： 答案 D,反思总结 对于氨基酸的认识需特别注意：R基中所含的氨基与羧基不参与缩合，所以计算肽链中氨基与羧基数目时，应关注R基中是否也含有氨基或羧基。,【变式突破1】 下列关于氨基酸的说法中，正确的是( )。 A氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的 B每个氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基 C氨基酸的种类共有20种 D氨基酸是酸碱两性化合物，分子中至少含有一个氨基和一个羧基，并连在同一个碳原子上 解析 主要考查氨基酸的种类及特点。由氨基酸的结构通式可知氨基酸是酸碱两性化合物，至少含有一个氨基和一个羧基，且连在同一碳原子上。 答案 D,【例2】 现有氨基酸800个，其中氨基
11、总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为( )。 A798、2和2 B798、12和10 C799、1和1 D799、11和9 思维导图： 答案 B,蛋白质合成的相关计算,反思总结 解答这种类型题目的常见方法技巧： (1)明确氨基酸的总数和肽链的条数。 (2)计算肽键数氨基酸数肽链数。 (3)根据失去的水分子数肽键数，算出失去水分子的总相对分子质量，计算相应蛋白质的总相对分子质量。 (4)氨基和羧基数目：每条肽链上至少有一个氨基和一个羧基没有参与肽键的形成，R基上的氨基和羧基也不参与肽键的形成，处于游离状态。,【变式突破2】
12、20种氨基酸平均相对分子质量为128，某蛋白质相对分子质量为10 228，在形成该蛋白质分子时脱去水的总量为1 548。那么组成该蛋白质的肽链数是( )。 A4条 B6条 C8条 D16条 解析 形成蛋白质时脱去的水分子数为：1 5481886(个)，设肽链数为x，则有等式128(86x)1 54810 228，解得x6。 答案 B,1组成蛋白质的20种氨基酸分子中，其共有的结构是( )。 A B C D 解析 氨基酸的通式为 ，其共有的结构是 。 答案 D,2谷氨酸的R基为C3H5O3，在一个谷氨酸中，含有碳和氧的原子数分别是( )。 A4,4 B5,4 C5,5 D5,6 解析 谷氨酸是构
13、成蛋白质的氨基酸，其结构通式为 ，在通式中有2个碳原子，4个氢原子，2个 氧原子，再加上R基上的碳原子和氧原子，谷氨酸的分子式中总共含有5个碳原子和5个氧原子。 答案 C,3某一多肽链内共有肽键109个，则此分子中含有的COOH和NH2的数目至少为( )。 A110,110 B109,109 C9,9 D1,1 解析 多肽链形成过程中，一个肽键是由一个氨基酸的COOH和另一个氨基酸的NH2经缩合形成的。形成109个肽键需1091110个氨基酸。但只有两端的两个氨基酸分别含一个NH2和COOH，R基中也可能有。 答案 D,4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的原
14、因是( )。 A肌细胞形状不同 B在人体内的分布位置不同 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 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，功能也反过来影响结构。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。 答案 D,5根据下列化合物的结构分析回答下面的问题。 (1)该化合物有_个氨基和_个羧基。 (2)该化合物有_种氨基酸，造成其种类不同的原因的编号是_。 (3)该化合物是由_个氨基酸失去_分子水而形成的，这样的反应叫做_。 (4)该化合物中肽键编号是_，该化合物的名称是_。,答案 (1)2 2 (2)3 (3)3 2 缩合 (4) 三肽,课堂小结,
