2018年秋高中生物 第二章 組成細胞的分子 第2節(jié) 生命活動的主要承擔者——蛋白質學案 新人教版必修1.doc

第2節(jié)生命活動的主要承擔者蛋白質學習目標1說出組成蛋白質的氨基酸的種類及特點。(重點)2描述氨基酸形成蛋白質的過程。(重、難點)3舉例說明蛋白質結構及功能的多樣性。(重、難點)核心概念氨基酸肽鍵多肽脫水縮合空間結構一、氨基酸的種類及結構1種類(約_20_種)2氨基酸的結構：(1)寫出圖中結構名稱：a_氨基_；b、d：_R基_；c：_羧基_。(2)比較圖中兩種氨基酸，寫出氨基酸分子的結構通式：_。(3)氨基酸的結構特點：數量關系：至少都含有_一個氨基(NH2)_和_一個羧基(COOH)_。位置關系：都有_一個氨基和一個羧基_連接在_同一個碳原子_上。各種氨基酸之間的區(qū)別在于_R基_的不同。二、蛋白質的結構及其多樣性1氨基酸的脫水縮合：(1)此生理過程的名稱是_脫水縮合_。(2)寫出字母代表的結構或名稱：a._肽鍵_，b._二肽_。(3)判斷產物H2O中原子的來源：2蛋白質的結構層次氨基酸_多肽_蛋白質3結構多樣性：(1)氨基酸方面：氨基酸的_種類_、_數目_、_排列順序_不同。(2)肽鏈方面：肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的_空間結構_千差萬別。三、蛋白質的功能(1)一切生命活動離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的主要承擔者。(2)蛋白質功能舉例功能實例作為結構蛋白羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲_催化作用_絕大多數酶_運輸作用_載體、血紅蛋白信息傳遞和調節(jié)作用_胰島素_、生長激素等蛋白類激素免疫作用_抗體_？思考1膠原蛋白是動物結締組織中的主要成分，因其含有多種必需氨基酸，具有較高的滋補保健功能而受到廣大消費者的青睞。實際上膠原蛋白并不能直接被人體吸收，試解釋膠原蛋白在人體中如何發(fā)揮其營養(yǎng)價值？提示：膠原蛋白在人體內被消化分解為多種氨基酸，其中包括多種必需氨基酸，這些氨基酸可參與合成人體的蛋白質。2氨基酸種類和數目相同的蛋白質是同一種蛋白質嗎？提示：不一定。蛋白質結構的多樣性取決于氨基酸的種類、數目、排列順序和蛋白質的空間結構。H判斷題1人體需要的是氨基酸稱為必需氨基酸。()2組成蛋白質的每種氨基酸分子只含有一個氨基和一個羧基，且都連在同一個碳原子上。()3含有兩個肽鍵的化合物稱為二肽。()4蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開時，其特定功能會發(fā)生改變。()5具有氨基和羧基的化合物，都是構成蛋白質的氨基酸。()6蛋白質是生物體主要的能源物質。()7所有氨基酸中一定含有C、H、O、N四種元素。()知識點1氨基酸及其種類Z1結構通式2氨基酸分子中一個決定關鍵：R基決定氨基酸的種類和理化性質。決定氨基酸中所含有氨基和羧基的數目：除了連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。決定氨基酸的組成元素：氨基酸結構通式中含有C、H、O、N四種元素，若含有其他元素則一定位于R基中。知識貼士并不是含有氨基和羧基的有機物就屬于構成蛋白質的氨基酸，如H2NCH2CH2COOH。R基在形成蛋白質時并不是都不參與反應，如R基中的SH會參與形成蛋白質不同多肽鏈之間的SS。D典例1(2018陜西西安高三期末)關于生物體內氨基酸的敘述，正確的是(B)A氨基酸是蛋白質分子的基本單位，由氨基和羧基組成B組成蛋白質的氨基酸共有的結構是C每個氨基酸分子都只含有C、H、O、N四種元素D組成人體的氨基酸都在人體內合成解析氨基酸的結構通式為，不同的氨基酸R基不同，因此共有的結構為；甲硫氨酸中含有C、H、O、N、S五種元素；必需氨基酸不能在人體內合成。易混提醒：組成蛋白質的氨基酸書寫的兩點提醒(1)“中心碳原子”有四個鄰居，其中三個固定不變，即NH2、COOH、H，還有一個是可變的R。(2)氨基、羧基和R基的正確書寫格式：NH2、COOH、R(不要忘記前面要有短線“”)。變式訓練1兩種氨基酸(如下列結構式)，它們在形成二肽化合物時，最可能縮合的基團是(C)ABCD解析由氨基酸脫水縮合形成二肽化合物時，一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基相連接，形成肽鍵，但不是R基團上的羧基和氨基，因此，最可能縮合的是或。知識點2蛋白質的結構與功能Z1蛋白質的分子結構及氨基酸脫水縮合過程分析過程圖示分析1條肽鏈至少含有1個游離的NH2和1個游離的COOH，分別位于肽鏈的兩端。環(huán)狀肽中可能不含游離的NH2和游離的COOH。2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，同時脫去一分子水，這種結合方式就叫脫水縮合。(2)肽鍵：連接兩個氨基酸分子的化學結構叫肽鍵，結構簡式為CONH或NHCO。(3)肽：由兩個氨基酸分子經脫水縮合而成的、含有一個肽鍵的化合物叫二肽；由三個氨基酸分子經脫水縮合而成的、含有兩個肽鍵的化合物叫三肽；由多個氨基酸分子經脫水縮合而成的、含有多個肽鍵的化合物叫多肽。(4)肽鏈：多肽通常呈鏈狀結構，稱為肽鏈。知識貼士肽鍵有以下幾種寫法：CONH或NHCO或 (需注意的是，不管哪一種寫法，兩端均需要留有短線)。氨基酸脫水縮合時，每形成一個肽鍵，就脫去一分子水。形成肽鍵時，相應的COOH失去OH，相應的NH2失去H，形成一分子H2O。R基上的氨基和羧基一般不參與脫水縮合。3蛋白質多樣性原因的分析其中蛋白質的空間結構是最為重要的結構，沒有特定的空間結構，蛋白質就會失去其功能。知識貼士蛋白質結構多樣性的原因蛋白質分子可由一條或幾條肽鏈組成，不同的蛋白質分子所含的膚鏈條數不同，因此肽鏈的數目也是蛋白質具有多樣性的原因。各肽鏈之間可通過一定的化學鍵(不是肽鍵)相連，如二硫鍵(SS)。高溫使蛋白質變性的原因不是破壞了氨基酸之間的肽鍵，而是破壞了肽鏈盤曲折疊形成的空間結構。蛋白質結構多樣性是其功能多樣性的基礎。D典例2下圖是某蛋白質的肽鏈結構示意圖(圖甲中數字為氨基酸序號)及部分肽鏈放大圖，請據圖判斷下列敘述中正確的是(D)A該蛋白質中含有l(wèi)條肽鏈，共124個肽鍵B圖乙中含有的R基是C從圖乙推知該肽鏈只含有2個游離的羧基D從圖乙推知該肽鏈至少含有2個游離的氨基解析圖甲為一條肽鏈的示意圖，數字為氨基酸序號，可見其共由124個氨基酸組成，含有肽鍵數1241123個，A項錯誤。圖乙為肽鏈某段的放大圖。圖中所示結構是肽鍵，R基是，是氨基，B項錯誤。圖乙只是肽鏈的一段，為肽鏈一端完整的1個氨基，中有1個氨基，中各有1個羧基，不是羧基。推知該肽鏈至少含有3個游離的羧基，至少含有2個游離的氨基，C項錯誤，D項正確。易錯提醒：多肽蛋白質(1)多肽是由多個氨基酸分子縮合而成的，也叫做肽鏈，一般沒有生物活性。(2)蛋白質是由一條或幾條肽鏈組成的，肽鏈經盤曲、折疊而形成具有一定空間結構的蛋白質，才具有生物活性。變式訓練2(2018成都高一檢測)下列關于蛋白質的分子結構與功能的敘述，錯誤的是(D)A不同蛋白質含有的氨基酸數量不完全相同B有些結構不同的蛋白質具有相似的功能C組成蛋白質的氨基酸可按不同排列順序脫水縮合D組成蛋白質的氨基酸之間只通過脫水縮合進行連接解析不同蛋白質的結構與功能不同，故所含有的氨基酸的數量不完全相同，A正確；結構不同的蛋白質可能具有相似的功能，如唾液淀粉酶和胰淀粉酶，結構不同，但都能催化淀粉水解，B正確；不同的蛋白質，其組成的氨基酸的種類、數目、排列順序不同，因而在合成蛋白質時，氨基酸可按不同的排列順序脫水縮合，C正確，蛋白質中的氨基酸多數通過脫水縮合相連，但鏈之間可以通過其他的鍵連接，如二硫鍵，D錯誤。1利用形成蛋白質的結構圖解完成相應的計算規(guī)律肽鏈數目氨基酸數目肽鍵數目脫去水分子數多肽的相對分子質量氨基數目羧基數目1條mm1m1ma18(m1)至少1個至少1個n條mmnmnma18(mn)至少n個至少n個注：設氨基酸的平均相對分子質量為a。知識貼士有時還要考慮其他化學變化過程，如肽鏈上出現二硫鍵(SS)時(二硫鍵由SH和SH脫去2個H后構成)，要再減去2(即兩個氫原子)，若無特殊說明，不考慮二硫鍵。若為環(huán)狀多肽(肽鏈兩端的氨基和羧基脫水后會形成環(huán)狀多肽)，則可將公式中的肽鏈數視為零，再進行相關計算。典例3下圖為某蛋白質的結構示意圖，其中“SS”為由兩個“SH”(巰基)構成的二硫鍵，其作用是連接兩條相鄰肽鏈。若該蛋白質分子共由m個氨基酸組成，則形成一個該蛋白質分子時生成的水分子數和減少的相對分子質量分別為(D)Am,18mB(m4)，18(m4)C(m3)，18(m3)4D(m2)，18(m2)4解析由圖可知，該蛋白質分子有兩條肽鏈和一個環(huán)狀多肽，故形成該蛋白質分子時失去水分子數為氨基酸數鏈狀多肽數，即(m2)，由于有2個二硫鍵，而形成一個二硫鍵失去2個“H”，所以形成該蛋白質分子時減少的相對分子質量為18(m2)4。典例4某蛋白質由n條肽鏈組成，氨基酸的平均相對分子質量為a，該蛋白質所含的氨基酸個數為b/3，則該蛋白質的相對分子質量約為(C)A2/3ab6b18nB1/3ab6bC1/3ab18n6bD1/3ab18n6b解析個氨基酸總相對分子質量為a，脫去水的相對分子質量為18，所以該蛋白質的相對分子質量為a18ab6b18n。2利用原子守恒法完成蛋白質的計算在一個氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。氨基酸在脫水縮合形成多肽(無特殊說明時，通常指鏈狀多肽)時，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的數目不會減少。(1)C原子數氨基酸分子數2R基上的C原子數。(2)H原子數各氨基酸中H原子的總數脫去的水分子數2。(3)O原子數各氨基酸中O原子的總數脫去的水分子數。(4)N原子數肽鍵數肽鏈數R基上的N原子數各氨基酸中N原子的總數。(5)由于R基上的碳原子數不好確定，且氫原子數較多，所以以氮原子數或氧原子數為突破口，計算氨基酸的分子數。典例5經分析某個多肽中有O原子p個，N原子q個，它徹底水解后，只得到下列四種氨基酸。經分析推算可知，1分子該多肽水解得到的賴氨酸個數為(D)ApqBqpCpq1Dqp1解析根據觀察可知，四種氨基酸的R基中都不含O原子，只有賴氨酸的R基中含有1個N原子。多肽中O原子數各氨基酸中的O原子總數脫去水分子數，由于R基中都不含O原子，所以O原子數氨基酸數1，N原子數各氨基酸中N原子數氨基酸數R基中N原子數，故根據O原子數計算出多肽中的氨基酸數為p1，多肽中含有的賴氨酸數N原子數氨基酸數q(p1)qp1。典例6分析多肽E和多肽F(均有一條肽鏈組成)得到以下結果(單位：個)，多肽E和多肽F中氨基酸的數目可能是(D)元素或基團CHON氨基羧基多肽E201348625332多肽F182294555461A199和181B340和281C58和53D51和49解析本題主要考查多肽的結構特點。N元素存在于氨基(NH2)或R基上，對于一條多肽鏈來說，一端是氨基，如果還有氨基存在，則只能在R基上，所以多肽E和多肽F的R基中分別有2個和5個氨基，且一般分別位于不同的氨基酸上。所以多肽E的氨基酸數可能為53251(個)，多肽F的氨基酸數可能為54549(個)。1每種氨基酸至少都含有一個氨基(NH2)和一個羧基(COOH)，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。氨基酸的種類由R基(側鏈基團)決定。2脫水縮合是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，同時脫去一分子水的過程。3氨基酸分子以脫水縮合的方式形成肽鍵，由肽鍵連接氨基酸分子形成肽鏈，肽鏈盤曲、折疊形成具有定空間結構的蛋白質分子。4一個氨基酸分子的氨基和另一個氨基酸分子的羧基脫水縮合失去一分子的水。連接兩個氨基酸分子的化學鍵叫作肽鍵。5構成蛋白質的氨基酸的種類、數目、排列順序，以及肽鏈的數目及其形成的空間結構不同，導致蛋白質結構多樣性。蛋白質結構的多樣性導致蛋白質功能的多樣性。6蛋白質是構成細胞和生物體結構的重要物質，具有催化、運輸、免疫、信息傳遞等許多功能。一切生命活動都離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的主要承擔者和體現者。蛋白質蛋白質