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2018年秋高中生物第二章组成细胞的分子第2节生命活动的主要承担者__蛋白质学案新人教版必修1

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                                          第  2 节 生命活动的主要承
                          担者——蛋白质


学习目标
1.说出组成蛋白质的氨基酸的种类及特点。(重点)
2.描述氨基酸形成蛋白质的过程。(重、难点)
3.举例说明蛋白质结构及功能的多样性。(重、难点)
核心概念
氨基酸 肽键 多肽 脱水缩合 空间结构


一、氨基酸的种类及结构

1.种类(约__20____种)Error!
2.氨基酸的结构:
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(1)写出图中结构名称:
a.__氨基____;b、d:__R      基____;c:__羧基____。


(2)比较图中两种氨基酸,写出氨基酸分子的结构通式:__                                   ____。
(3)氨基酸的结构特点:

①数量关系:至少都含有__一个氨基(—NH2)____和__一个羧基(—COOH)____。
②位置关系:都有__一个氨基和一个羧基____连接在__同一个碳原子____上。
③各种氨基酸之间的区别在于__R             基____的不同。
二、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____。
(2)写出字母代表的结构或名称:a.__肽键____,b.__二肽____。

(3)判断产物    H2O 中原子的来源:
Error!
2.蛋白质的结构层次
C、等H、元O素和N
  ――→
    氨基酸脱水缩合__多肽____盘曲、折叠蛋白质
           ――→              ――→
3.结构多样性:
(1)氨基酸方面:氨基酸的__种类____、__数目____、__排列顺序____不同。
(2)肽链方面:肽链的盘曲、折叠方式及其形成的__空间结构____千差万别。
三、蛋白质的功能
(1)一切生命活动离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者。
(2)蛋白质功能举例
        功能                                      实例
     作为结构蛋白                            羽毛、肌肉、头发、蛛丝
    __催化作用____                               绝大多数酶
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        __运输作用____                             载体、血红蛋白
      信息传递和调节作用                       __胰岛素____、生长激素等蛋白类激素
           免疫作用                                  __抗体____
    ?思考
    1.胶原蛋白是动物结缔组织中的主要成分,因其含有多种必需氨基酸,具有较高的滋
补保健功能而受到广大消费者的青睐。实际上胶原蛋白并不能直接被人体吸收,试解释胶
原蛋白在人体中如何发挥其营养价值?
    提示:胶原蛋白在人体内被消化分解为多种氨基酸,其中包括多种必需氨基酸,这些
氨基酸可参与合成人体的蛋白质。
    2.氨基酸种类和数目相同的蛋白质是同一种蛋白质吗?
    提示:不一定。蛋白质结构的多样性取决于氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质
的空间结构。
     uo 活xu学e q巧iao练 lian
    H         判断题
    1.人体需要的是氨基酸称为必需氨基酸。( × )
    2.组成蛋白质的每种氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基,且都连在同一个碳原子
上。( × )
    3.含有两个肽键的化合物称为二肽。( × )
    4.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能会发生改变。( √ )
    5.具有氨基和羧基的化合物,都是构成蛋白质的氨基酸。( × )
    6.蛋白质是生物体主要的能源物质。( × )
    7.所有氨基酸中一定含有           C、H、O、N   四种元素。( √ )


                             知识点   1 氨基酸及其种类
     hong重 n难an拓 tu展o zhan
    Z     
    1.结构通式


    2.氨基酸分子中一个决定关键:R              基
    ①决定氨基酸的种类和理化性质。
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    ②决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目:除了连接在同一碳原子上的氨基和羧基外,
多余的氨基和羧基一定位于            R 基中。
    ③决定氨基酸的组成元素:氨基酸结构通式中含有                     C、H、O、N    四种元素,若含有其他
元素则一定位于       R 基中。
    知识贴士

    ①并不是含有氨基和羧基的有机物就属于构成蛋白质的氨基酸,如                            H2N—CH2—CH2—
COOH。
    ②R 基在形成蛋白质时并不是都不参与反应,如                   R 基中的—SH    会参与形成蛋白质不同
多肽链之间的—S—S—。
     ia典n l例i p评in析g xi
    D     
           典例  1 (2018·陕西西安高三期末)关于生物体内氨基酸的叙述,正确的是( 

B )
    A.氨基酸是蛋白质分子的基本单位,由氨基和羧基组成

    B.组成蛋白质的氨基酸共有的结构是
    C.每个氨基酸分子都只含有            C、H、O、N   四种元素
    D.组成人体的氨基酸都在人体内合成


    [解析] 氨基酸的结构通式为                        ,不同的氨基酸       R 基不同,因此共有的结


构为              ;甲硫氨酸中含有        C、H、O、N、S    五种元素;必需氨基酸不能在人体内
合成。
    易混提醒:组成蛋白质的氨基酸书写的两点提醒

    (1)“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。

    (2)氨基、羧基和      R 基的正确书写格式:—NH2、—COOH、—R(不要忘记前面要有短线
“—”)。
    〔变式训练     1〕 两种氨基酸(如下列结构式),它们在形成二肽化合物时,最可能缩
合的基团是( C )


    A.①③                                B.②⑥
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    C.②④                                D.⑤⑥
    [解析] 由氨基酸脱水缩合形成二肽化合物时,一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基
酸分子的氨基相连接,形成肽键,但不是                  R 基团上的羧基和氨基,因此,最可能缩合的是
②④或①⑤。
                           知识点    2 蛋白质的结构与功能
     hong重 n难an拓 tu展o zhan
    Z     
    1.蛋白质的分子结构及氨基酸脱水缩合过程分析
    过程图示分析


    1 条肽链至少含有       1 个游离的—NH2    和 1 个游离的—COOH,分别位于肽链的两端。环状

肽中可能不含游离的—NH2          和游离的—COOH。
    2.相关概念

    (1)脱水缩合: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,这种结合方式就叫脱水缩合。
    (2)肽键:连接两个氨基酸分子的化学结构叫肽键,结构简式为—CO—NH—或—NH—
CO—。
    (3)肽:由两个氨基酸分子经脱水缩合而成的、含有一个肽键的化合物叫二肽;由三个
氨基酸分子经脱水缩合而成的、含有两个肽键的化合物叫三肽;由多个氨基酸分子经脱水
缩合而成的、含有多个肽键的化合物叫多肽。
    (4)肽链:多肽通常呈链状结构,称为肽链。
    知识贴士

    ①肽键有以下几种写法:—CO—NH—或—NH—CO—或                            (需注意的是,不管哪
一种写法,两端均需要留有短线)。
    ②氨基酸脱水缩合时,每形成一个肽键,就脱去一分子水。形成肽键时,相应的—

COOH 失去—OH,相应的—NH2       失去—H,形成一分子         H2O。
    ③R 基上的氨基和羧基一般不参与脱水缩合。
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    3.蛋白质多样性原因的分析


    其中蛋白质的空间结构是最为重要的结构,没有特定的空间结构,蛋白质就会失去其
功能。
    知识贴士
    ①蛋白质结构多样性的原因


    ②蛋白质分子可由一条或几条肽链组成,不同的蛋白质分子所含的肤链条数不同,因
此肽链的数目也是蛋白质具有多样性的原因。
    ③各肽链之间可通过一定的化学键(不是肽键)相连,如二硫键(—S—S—)。
    ④高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键,而是破坏了肽链盘曲折叠
形成的空间结构。
    ⑤蛋白质结构多样性是其功能多样性的基础。
     ia典n l例i p评in析g xi
    D     
           典例  2 下图是某蛋白质的肽链结构示意图(图甲中数字为氨基酸序号)及部分
肽链放大图,请据图判断下列叙述中正确的是( D )


    A.该蛋白质中含有        l 条肽链,共     124 个肽键 
    B.图乙中含有的       R 基是①②④⑥⑧
    C.从图乙推知该肽链只含有            2 个游离的羧基 
    D.从图乙推知该肽链至少含有             2 个游离的氨基
    [解析] 图甲为一条肽链的示意图,数字为氨基酸序号,可见其共由                            124 个氨基酸组
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成,含有肽键数=124-1=123          个,A  项错误。图乙为肽链某段的放大图。图中③⑤⑦所示
结构是肽键,R      基是②④⑥⑧,①是氨基,B            项错误。图乙只是肽链的一段,①为肽链一端
完整的   1 个氨基,②中有       1 个氨基,⑥⑧中各有        1 个羧基,⑨不是羧基。推知该肽链至少
含有   3 个游离的羧基,至少含有          2 个游离的氨基,C      项错误,D     项正确。
    易错提醒:多肽≠蛋白质
    (1)多肽是由多个氨基酸分子缩合而成的,也叫做肽链,一般没有生物活性。
    (2)蛋白质是由一条或几条肽链组成的,肽链经盘曲、折叠而形成具有一定空间结构的
蛋白质,才具有生物活性。
    〔变式训练     2〕 (2018·成都高一检测)下列关于蛋白质的分子结构与功能的叙述,
错误的是( D )
    A.不同蛋白质含有的氨基酸数量不完全相同 
    B.有些结构不同的蛋白质具有相似的功能
    C.组成蛋白质的氨基酸可按不同排列顺序脱水缩合 
    D.组成蛋白质的氨基酸之间只通过脱水缩合进行连接
    [解析] 不同蛋白质的结构与功能不同,故所含有的氨基酸的数量不完全相同,A                                 正
确;结构不同的蛋白质可能具有相似的功能,如唾液淀粉酶和胰淀粉酶,结构不同,但都
能催化淀粉水解,B        正确;不同的蛋白质,其组成的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,
因而在合成蛋白质时,氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合,C                          正确,蛋白质中的氨基酸
多数通过脱水缩合相连,但链之间可以通过其他的键连接,如二硫键,D                              错误。


    1.利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律


     肽链     氨基酸         肽键       脱去水      多肽的相对分         氨基        羧基
     数目      数目         数目       分子数        子质量          数目        数目

                                                         至少        至少
     1 条       m        m-1       m-1     ma-18(m-1)
                                                         1 个       1 个

                                                         至少        至少
     n 条       m        m-n       m-n     ma-18(m-n)
                                                         n 个       n 个
    注:设氨基酸的平均相对分子质量为                a。
    知识贴士
    ①有时还要考虑其他化学变化过程,如肽链上出现二硫键(—S—S—)时(二硫键由—
SH 和—SH  脱去  2 个 H 后构成),要再减去        2(即两个氢原子),若无特殊说明,不考虑二硫
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键。
    ②若为环状多肽(肽链两端的氨基和羧基脱水后会形成环状多肽),则可将公式中的肽
链数视为零,再进行相关计算。
           典例  3 下图为某蛋白质的结构示意图,其中“—S—
    S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫键,其作用是连接两条相邻肽链。若该蛋白
质分子共由     m 个氨基酸组成,则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分
子质量分别为( D )


    A.m,18m
    B.(m-4),18(m-4)
    C.(m-3),18(m-3)+4
    D.(m-2),18(m-2)+4
    [解析] 由图可知,该蛋白质分子有两条肽链和一个环状多肽,故形成该蛋白质分子
时失去水分子数为氨基酸数-链状多肽数,即(m-2),由于有                        2 个二硫键,而形成一个二
硫键失去    2 个“H”,所以形成该蛋白质分子时减少的相对分子质量为                        18(m-2)+4。
           典例  4 某蛋白质由      n 条肽链组成,氨基酸的平均相对分子质量为                  a,该蛋白
质所含的氨基酸个数为          b/3,则该蛋白质的相对分子质量约为( C )
    A.2/3ab-6b+18n                      B.1/3ab-6b
    C.1/3ab+18n-6b                      D.1/3ab-18n-6b
            b                       b                               b
                                                                     -n
    [解析] 3个氨基酸总相对分子质量为3·a,脱去水的相对分子质量为                           18·(3   ),所
                         b          b     1
                                     -n
以该蛋白质的相对分子质量为3·a-18·(3                 )=3ab-6b+18n。
    2.利用原子守恒法完成蛋白质的计算
    在一个氨基酸中,若不考虑            R 基,至少含有     2 个碳原子、2     个氧原子、4     个氢原子和
1 个氮原子。氨基酸在脱水缩合形成多肽(无特殊说明时,通常指链状多肽)时,要失去部
分水分子,但是碳原子、氮原子的数目不会减少。
    (1)C 原子数=氨基酸分子数×2+R           基上的    C 原子数。
    (2)H 原子数=各氨基酸中        H 原子的总数-脱去的水分子数×2。
    (3)O 原子数=各氨基酸中        O 原子的总数-脱去的水分子数。
    (4)N 原子数=肽键数+肽链数+R           基上的    N 原子数=各氨基酸中        N 原子的总数。
    (5)由于  R 基上的碳原子数不好确定,且氢原子数较多,所以以氮原子数或氧原子数为
突破口,计算氨基酸的分子数。
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           典例  5 经分析某个多肽中有          O 原子  p 个,N  原子  q 个,它彻底水解后,只得
到下列四种氨基酸。经分析推算可知,1                 分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为( D )


    A.p-q                               B.q-p
    C.p-q+1                             D.q-p+1
    [解析] 根据观察可知,四种氨基酸的                R 基中都不含    O 原子,只有赖氨酸的         R 基中含
有  1 个 N 原子。多肽中     O 原子数=各氨基酸中的         O 原子总数-脱去水分子数,由于              R 基中
都不含   O 原子,所以     O 原子数=氨基酸数+1,N         原子数=各氨基酸中         N 原子数=氨基酸数
+R  基中  N 原子数,故根据      O 原子数计算出多肽中的氨基酸数为               p-1,多肽中含有的赖氨
酸数=N   原子数-氨基酸数=q-(p-1)=q-p+1。
           典例  6 分析多肽     E 和多肽   F(均有一条肽链组成)得到以下结果(单位:个),
多肽   E 和多肽  F 中氨基酸的数目可能是( D )

              元素或基团         C      H     O     N    氨基     羧基
                多肽   E     201    348    62   53     3       2
                多肽   F     182    294    55   54     6       1
    A.199 和  181                        B.340 和  281
    C.58 和  53                          D.51 和  49

    [解析] 本题主要考查多肽的结构特点。N                 元素存在于氨基(—NH2)或        R 基上,对于一
条多肽链来说,一端是氨基,如果还有氨基存在,则只能在                         R 基上,所以多肽       E 和多肽
F 的 R 基中分别有     2 个和  5 个氨基,且一般分别位于不同的氨基酸上。所以多肽                     E 的氨基
酸数可能为     53-2=51(个),多肽      F 的氨基酸数可能为        54-5=49(个)。


    1.每种氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),且都有一个氨基和
一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸的种类由                     R 基(侧链基团)决定。

    2.脱水缩合是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,同时脱去一分子水的过程。
    3.氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键,由肽键连接氨基酸分子形成肽链,肽链盘
曲、折叠形成具有—定空间结构的蛋白质分子。
    4.一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基脱水缩合失去一分子的水。连接
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两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。
    5.构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序,以及肽链的数目及其形成的空间结
构不同,导致蛋白质结构多样性。蛋白质结构的多样性导致蛋白质功能的多样性。
    6.蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,具有催化、运输、免疫、信息传递等
许多功能。一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。


    蛋白质Error!

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