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1、第第2节生命活动的主要承担者节生命活动的主要承担者蛋白质蛋白质课程标准概述蛋白质的结构和功能。课标解读1.说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。2.概述蛋白质的结构和功能。3.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。4.关注蛋白质研究的新进展。氨基酸及其种类氨基酸及其种类 (2)结构特点：每种氨基酸分子至少都含有一个(NH2)和一个(COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在上。各种氨基酸之间的区别在于的不同。2氨基酸的种类生物体内组成蛋白质的氨基酸约有种。根据能否在人体细胞内 合 成 ， 可 将 氨 基 酸 分 为 和 。氨基氨基羧基羧基同一个碳原子同一个碳原子R基基20必需氨基酸必
2、需氨基酸非必需氨基酸非必需氨基酸思维激活1 根据氨基酸的结构通式，分析组成蛋白质的元素有哪些？提示至少含有C、H、O、N四种元素。思维激活2 组成蛋白质的氨基酸至少都有一个氨基和一个羧基，“至少”的涵义是什么？如果氨基酸分子中不止一个氨基和一个羧基，其他的氨基和羧基又位于什么位置？提示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。其他的氨基和羧基位于R基上。1氨基酸的结构通式2氨基酸的结构特点(1)NH2和COOH的数目：每种氨基酸都至少含有一个NH2和一个COOH，R基中也可能存在NH2或COOH。(2)NH2和COOH的位置：构成蛋白质的氨基酸都有一个NH2和一个COOH连接在同
3、一个碳原子上。特别提醒氨基、羧基、R基的正确书写格式分别为：NH2、COOH、R(千万不要忘记原子团前要有短线“”)【巩固1】如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()。A构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB上述四种氨基酸的R基依次是H、CH3、CH2OH、CH2COOHCR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解析根据组成蛋白质的氨基酸的结构特点，D项是错误的。答案D1蛋白质的结构层次氨基酸蛋白质的结构及其多样性蛋白质的结构及其多样性 蛋白质：具有一定的蛋白质：具有一定的 .两个氨基酸分子两个氨基酸分子 多个氨基酸分子多个氨基酸分子
4、空间结构空间结构思维激活3 试写出两个氨基酸脱水缩合的反应式。思维激活4 若n个氨基酸形成一条肽链，共形成多少肽键，失去多少水分子？提示n1个肽键，n1个水分子。思维激活5 若两个氨基酸的相对分子质量分别为a、b ，则形成的二肽的相对分子质量是多少？提示ab181氨基酸的脱水缩合过程分析(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；肽键的正确写法是：或CONH。(2)脱去的水分子中，H既来自氨基又来自羧基，O来自羧基。(3)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不参与脱水缩合过程。所以多肽中氨基(或羧基)数
5、R基中的氨基(或羧基)数肽链条数。2氨基酸形成肽(或蛋白质)的相关计算氨基酸的脱水缩合反应式其实就是一个化学方程式，必然遵循质量守恒和原子守恒定律，再结合氨基酸的结构通式和反应原理，就不难理解下面的相关计算。(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条肽链或m条肽链，则应有下面的数量关系：形成肽链形成肽链数数形成肽键形成肽键数数脱去水分脱去水分子数子数氨基数氨基数目目羧基数羧基数目目多肽相对分子质量多肽相对分子质量1n1n1至少至少1个个至少至少1个个na18(n1)mnmnm至少至少m个个至少至少m个个na18(nm)【巩固2】根据下列化合物的结构分析回答下面的问题。(1
6、)该化合物中，表示_，表示_。(2)该化合物由_个氨基酸失去_个水分子而形成，这种反应叫做_。(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由_决定的，其序号是_。(4)该化合物名称为_，含_个肽键，序号是_。(5)该化合物水解后形成氨基酸，写出最右端氨基酸的分子结构式_，其中有_个氨基，_个羧基。解析该化合物含有3个肽键、，且一端是氨基，另一端是羧基，故该化合物是由4个氨基酸脱水缩合而成的四肽。R基分别为、，其中最右端的氨基酸的R基是CH2COOH，根据氨基酸的结构通式可写出其结构式。答案(1)氨基羧基(2)43脱水缩合(3)R基(4)四肽3(5) 12蛋白质功能多样性一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白
7、质是生命活动的主要承担者(如下表)。蛋白质的功能蛋白质的功能 功能功能举例举例结构蛋白结构蛋白羽毛、肌肉、蛛丝、毛发等含有结构蛋白羽毛、肌肉、蛛丝、毛发等含有结构蛋白催化作用催化作用绝大多数绝大多数 是蛋白质是蛋白质运输作用运输作用如如 能运输氧气能运输氧气调节调节作用作用胰岛素等蛋白质类激素胰岛素等蛋白质类激素免疫功能免疫功能如如 可抵御抗原的侵害可抵御抗原的侵害酶酶血红蛋白血红蛋白抗体抗体蛋白质功能多样性原因结构决定功能，蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性。【巩固3】下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法中，正确的是()。A蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关
8、B已知某化合物含有C、H、O、N等元素，且具有催化功能，可以推断此物质为蛋白质C蛋白质中有些具有免疫功能，如抗体；有些具有传递信息的功能，如胰岛素。D蛋白质的空间结构改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，而这种改变是可逆的解析A项蛋白质多样性与肽链空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关，所以不选A。B项含C、H、O、N的化合物可能是蛋白质，也可能是RNA，少数RNA也具有催化作用，所以不选B。蛋白质的变性一般是不可逆的，所以不选D项。答案C拓展深化蛋白质的盐析与变性(1)盐析：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。盐析过程是可逆的，利用此法可以分离、提取蛋白质。(2)变性
9、：蛋白质在重金属盐(汞盐、银盐、铜盐)、酸、碱、乙醇、尿素等的存在下，或加热至70100 ，或在X射线、紫外线等射线的作用下，其空间结构发生改变和破坏，导致蛋白质变性。蛋白质的变性具有不可逆性。氨基酸的结构特点及脱水缩合反应氨基酸的结构特点及脱水缩合反应 【例例1】 下下列列物物质质中中，有有的的是是组组成成蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸，有有的的不不是是，若若将将其其中中构构成成蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸缩缩合合成成化化合合物物，则则其其含含有有的的氨氨基基、羧羧基基和肽键数目是和肽键数目是()。NH2CH2COOH；NH2CH2CH2OH；NH2CH2CH2COOHA3、3、2 B1、2、
10、1 C1、3、2 D3、4、2思维导图：深度剖析根据氨基酸的结构特点可判断、为组成蛋白质的氨基酸，且中R基含有1个羧基。再根据脱水缩合反应原理可推知形成的二肽化合物中含有1个氨基、2个羧基、1个肽键。答案B规律方法氨基酸的辨别技巧可把氨基酸想象成一个人，R基是人脸，我们分辨一个人时，主要看人的脸；羧基和氨基代表该人的双手；H代表双腿。这样就可形象地记住氨基酸的结构通式了。【例2】右图为一个由一条肽链组成的蛋白质分子，其中AF分别表示多肽链中的不同氨基酸分子。若图中蛋白质分子由n个氨基酸分子组成，其中B、D、F的R基中分别含有1个氨基(NH2)、1个羧基(COOH)和1个甲基(CH3)，据图回答
11、下列问题。蛋白质蛋白质( (或多肽或多肽) )的有关计算的有关计算 (1)此蛋白质分子至少含有的氨基和羧基的数目分别为_、_。(2)这个蛋白质分子经水解酶分解，分别在A、B、C、D、E、F这六个点断裂，则形成_个多肽分子，水解中需要_个水分子。(3)若组成这个蛋白质的氨基酸分子的平均相对分子质量为a，则水解后的多肽分子的总的相对分子质量为_。思维导图：深度剖析分析题意可知，此蛋白质分子由1条多肽链组成，含有n个氨基酸分子，氨基酸的平均相对分子质量为a，且氨基酸B、D的R基中分别含有1个氨基、1个羧基。(1)1条多肽链中至少含有1个羧基和1个氨基，分别位于多肽链的两端，又已知氨基酸B、D的R基中
12、分别含有1个氨基、1个羧基，故此蛋白质分子至少含有2个氨基和2个羧基。(2)此蛋白质分子分别在AF六处水解，可形成7个多肽分子，每一处水解需要1个水分子，故需要6个水分子。(3)水解后形成的多肽分子的相对分子质量包含两部分，一是原蛋白质分子的相对分子质量，即为na；二是水解过程中消耗的水的相对分子质量，即为618108。故所有水解后的多肽分子的相对分子质量为na108。答案(1)22(2)76(3)na108误区警示有关蛋白质的常见误区误区一：认为所有的蛋白质分子都由20种氨基酸分子组成；误区二：认为1条多肽链中只含有1个游离的氨基和1个游离的羧基；误区三：计算水解后的多肽分子相对分子质量时，
13、未加入水解时水分子的质量。解答此类题目应注意肽链中所含的NH2(或COOH)实际上就是氨基酸缩合为肽链时，不参与缩合反应的NH2(或COOH)，它们位于肽链的两端和R基中。【例3】下列有关蛋白质结构的叙述中，正确的是()。A催产素和血管舒张素均为九肽，但它们的功能差异很大，完全取决于构成两者的氨基酸种类B由三个不同种类的氨基酸构成的三肽最多有27种C鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，但并未引起蛋白质分子中肽键的断裂D肽键中元素组成的不同也是影响蛋白质结构多样性的原因蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能 思维导图：深度剖析构成催产素和血管舒张素的氨基酸数目相同，但构成两者的氨基酸种类及排列顺序的差异，
14、最终造成了两者功能的差异。由三个不同种类的氨基酸构成的三肽共有3216种。蛋白质的变性过程中不发生肽键的断裂，主要是空间结构的改变。蛋白质中肽键的元素组成是相同的。答案C规律方法有关多肽种类的计算假设有甲、乙、丙、丁四种氨基酸，由这四种氨基酸组成多肽的种类分析如下：情况1：甲、乙、丙、丁四种氨基酸，每一种氨基酸的数目无限的条件下，形成的多肽种类为：形成四肽的种类(44256种)形成三肽的种类(4364种)情况2：甲、乙、丙、丁四种氨基酸，每一种氨基酸只有一个的条件下，形成的多肽种类为：形成四肽的种类(432124种)形成三肽的种类(43224种)技法必备第一步，取材、分组、编号。在这里实验材料
15、包含实验中用到的各种动植物等等，取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具有烧杯、培养皿、饲养动物的容器等等。这些材料、用具在试题中都会给出，注意要结合实验的目的和原理合理利用。对照实验步骤的设计思路对照实验步骤的设计思路 第二步，相同处理和不同处理。根据实验变量设置对照(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。第三步，进一步的相同处理，其他因素相同且最适的继续。第四步：检测、观察、统计、比较。找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果，便于观察。能力展示蛋白质的空间结构遭到破坏，其生物活性就会丧失，这称为蛋白
16、质的变性。高温、强碱、强酸、重金属等会使蛋白质变性。现利用提供的材料用具，请你设计实验探究乙醇能否使蛋白质变性。(1)材料用具：质量分数为2%的可溶性淀粉溶液、质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液、蒸馏水、质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液、无水乙醇、烧杯、试管、量筒、滴管、温度计、酒精灯等。(2)实验步骤取两支试管，编号A、B，向A、B两试管中各加1 mL新鲜的淀粉酶溶液，然后向A试管加_，向B试管加5滴无水乙醇，混匀后分别向A、B两试管中再加2 mL可溶性淀粉溶液；将两支试管摇匀后，同时放入适宜温度的温水中维持5 min；_；从温水中取出A、B
17、试管，各加入1 mL斐林试剂摇匀，放入盛有5065 温水的大烧杯中加热约2 min，观察试管中出现的颜色变化。(3)实验结果预测及结论_，说明乙醇能使淀粉酶(蛋白质)变性；_，说明乙醇不能使淀粉酶(蛋白质)变性。(4)该实验的单一变量是_，对照组是_。解析本实验的设计是为了探究经乙醇处理后，淀粉酶是否变性丧失活性。若活性丧失，则不能催化淀粉水解；若活性不丧失，则能催化淀粉水解成还原糖。用斐林试剂即可检测。本试验设计要设置对照实验，并遵循等量原则、单一变量原则。答案答案B2用18O标记的氨基酸脱水缩合生成蛋白质，同时有HO产生，那么水中的18O来自氨基酸的()。ACOOH BNH2CR DCOO
18、H和NH2解析两个氨基酸脱水缩合时，一个氨基酸分子的羧基(COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(NH2)相连接，同时脱去一分子水，水分子中的OH来自羧基，H来自氨基，即水分子中的O来自于羧基。答案A3某一肽链内共有肽键200个，则脱水缩合形成该肽链的氨基酸的分子数是()。A50个B200个C201个D199个解析氨基酸数肽键数肽链条数。答案C4现有100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨基，这些氨基酸缩合成6条多肽链时共含有NH2个数是()。A6 B12 C22 D100解析由“100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨基”可知，这100个氨基酸的R基中共含有16个羧基和6个氨基，在脱
19、水缩合过程中，R基和处于每条多肽链两端的氨基和羧基不参加反应，故共含有12个NH2。答案B解析胰岛素成分是蛋白质，其功能取决于结构，而结构取决于氨基酸的数量、种类、序列及肽链盘曲折叠成的空间结构；沸水浴加热，胰岛素因空间结构被破坏而变性，但肽链不断裂；由一条肽链形成蛋白质分子中至少含有1个氨基和1个羧基。答案C6如图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图完成有关问题。(1)它们结构的差别在于_的不同。(2)7种氨基酸通过_的方式形成一条肽链，此过程可形成_个肽键，得到_个水分子，相对分子质量减少了_。(3)如果上述肽链原长度不变，改变其中的_，就可改变该肽链的性质。(4)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？_原因是_ 课堂小结课堂小结
