第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
学习目标
1．说出氨基酸的结构特点。(重点)
2．说明蛋白质的形成过程、结构和功能。(重点) 3．认同蛋白质是生命活动的承担者。 核心素养
1．通过对蛋白质结构多样性决定功能多样性的学习，形成结构决定功能的生命观。 2．通过对蛋白质合成及相关计算学习，养成归纳与演绎的科学思维方式。 一、氨基酸及其种类
1．种类：组成蛋白质的氨基酸大约有20种 必需氨基酸：必须从外界环境中直接获取
非必需氨基酸：可在人体细胞合成，也可 从外界环境中获取2．结构
(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和一个羧基。
②位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。 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。 2．蛋白质的结构层次 C、H、O和N――――――→氨基酸多肽蛋白质 等元素3．结构多样性
(1)氨基酸方面：氨基酸的种类、数量、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．将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来[连线] 功能 实例 ①结构蛋白 ②催化 ③运输 ④信息传递、调节 ⑤防御 ⑥运动
a．血红蛋白
b．胰岛素等蛋白质类激素 c．抗体 d．绝大多数酶 e．肌肉蛋白
f．羽毛、肌肉、头发等
提示：①－f ②－d ③－a ④－b ⑤－c ⑥－e
2．一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。
当堂检测
1．人体需要的氨基酸称为必需氨基酸。
( )
2．不同氨基酸之间的差异是由R基引起的，20种氨基酸的理化性质是由R基决定的。
( )
3．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。( ) 4．氨基、羧基、R基的书写格式分别是：NH2、COOH、R。
5．氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质。 6．高温会使蛋白质的肽键断裂。 7．蛋白质的空间结构破坏后，功能不变。
[问题探究]
( ) ( ) ( ) ( )
1．若组成蛋白质的氨基酸中不止一个氨基或羧基，多出的氨基或羧基可能在什么位置？ 提示：在R基上。
2．判断构成蛋白质的氨基酸的依据有哪些？ 提示：构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件： (1)至少含有一个氨基和一个羧基；
(2)都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3．谷氨酸的R基为－C3H5O2，在一个谷氨酸中，碳和氧的原子数分别是多少？ 提示：碳和氧的原子数分别是5和4。 归纳总结
1．氨基酸的组成元素
基本组成元素是C、H、O、N，有的含有S等元素。 2．氨基酸的结构通式及判断 (1)结构通式
(2)两个判断标准
①一个数目标准：至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
②一个位置标准：至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个氢原子(—H)和一个R基。
3．氨基酸的分类
组成蛋白质的氨基酸根据能否在人体内合成，分为必需氨基酸和非必需氨基酸。 (1)必需氨基酸：人体细胞中不能合成，必须从食物中获取，共8种。
(2)非必需氨基酸：既可以从食物中获得，又可以在人体内由其他化合物转化而来，共12种。
易错提醒：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“－”)。 当堂检测 1．关于人体氨基酸的叙述，正确的是( ) A．人体内所有蛋白质都由20种氨基酸构成
B．只要含有氨基和羧基的分子就是组成人体蛋白质的氨基酸 C．不同氨基酸的R基一定不同 D．非必需氨基酸不能在人体中合成
2．下列哪项不是构成人体蛋白质的氨基酸( )
[问题探究]
1．结合脱水缩合过程，分析失去的水分子中的氢和氧元素的来源，肽键和失去水分子的数量关系。
2．据下图思考问题：
多肽中R1中含有氨基，R2中含有羧基，它们能参与脱水缩合吗？
3．(1)如果把一个氨基酸比作一个同学，四个同学手牵手形成的3个“手结”就相当于肽键，如图所示：分子？形成几个肽键？
提示：肽键数＝失去的水分子数＝10－1＝9。 (2)若n个氨基酸形成m条肽链呢？ 提示：肽键数＝失去水分子数＝n－m。
(3)试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。 提示：肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链条数。
4．(1)一条肽链中至少含有多少个游离的—NH2和—COOH？若m条肽链呢？为什么是至少？
提示：1个；m个。因为R基中可能含有—NH2或—COOH。
，那么10个氨基酸(同学)形成一条肽链时，脱掉几个水
(2)试总结蛋白质中至少含有游离氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。 提示：至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链条数。 [归纳总结]
(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸连在中心碳原子上的氨基和另一个氨基酸连在中心碳原子上的羧基。
(2)游离的氨基和羧基：一条肽链上至少有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，并分别位于肽链的两端。
(3)R基中的—NH2或—COOH：不参与肽键的形成。 2．氨基酸形成蛋白质的相关数量计算规律
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： 形成肽链数 1 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 至少1个 至少m个 羧基数目 至少1个 至少m个 n－1 n－m n－1 n－m m 3.蛋白质中氨基和羧基的数量计算方法 (1)当R基中不存在氨基和羧基时，每一条肽链中含有一个氨基和一个羧基。 (2)当R基中存在氨基和羧基时，由于R基不参与脱水缩合，所以每一条肽链中含有的氨基数或羧基数就等于1＋R基中的氨基数或羧基数。
当堂检测
1．免疫球蛋白IgG的结构如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键数( )
A．m个 C．(m－2)个
B．(m＋1)个 D．(m－4)个
2．下列有关如图所示多肽的叙述中，正确的是( )
A．由5个氨基酸缩合而成 B．有游离的氨基和羧基各1个 C．有4种不同的侧链基团 D．形成过程中失去了3分子水 [问题探究]
1．假若有A、B、C三种氨基酸，且数量足够多，借助数学知识分析由这三种氨基酸形成的二肽、三肽的种类各是多少？
提示：形成二肽的种类：形成三肽的种类：
3
3＝9种； 3＝27种。
c
sc
sc
c
2
2．朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrP，一种是PrP。PrP是由PrP转变形成的，它们的比较如下表所示：
朊病毒蛋白 项目 空间结构 溶解度 致病性 PrP 螺旋为主 高 不致病 cPrP 折叠为主 低 致病 sc上述两种蛋白质表现出不同性质的直接原因是什么？ 提示：蛋白质的空间结构不同。 3．吃熟鸡蛋容易消化。道理是什么？
提示：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。 4．营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，试从蛋白质的功能角度分析原因。 提示：营养不良导致蛋白质摄入不足，影响血红蛋白和抗体的合成。血红蛋白具有运输O2的功能，抗体具有免疫功能。 [归纳总结]
蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
①氨基酸的种类不同②氨基酸的数目不同
结构多样性
③氨基酸的排列顺序不同④肽链的数目和形成的空间结构不同
结构蛋白：构成细胞和生物体
功能多样性
功能蛋白：催化、运输、免疫、调节
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，也叫作肽链，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。 当堂检测 1．有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是( ) A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关 B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链 C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失 D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
思考 (1)哪些因素会破坏蛋白质的空间结构，使其丧失生物活性？ 提示：高温、强酸和强碱。
(2)煮熟的鸡蛋，恢复常温不能变成蛋清。冷冻的鸡蛋恢复常温还能变成蛋清。由此分析低温和高温对蛋白质结构的影响是否相同？
提示：高温会破坏蛋白质的空间结构，低温不破坏蛋白质的空间结构。 (3)溶解在NaCl溶液中的蛋白质析出后其生物活性会改变吗？
提示：溶解在NaCl溶液中的蛋白质，其结构没有改变，析出后生物活性也不会改变。 2．下列关于蛋白质的分子结构与功能的叙述，错误的是( ) 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 [课堂小结]
知识网络构建 核心语句背诵 1．氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 2.每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 3.蛋白质多样性的原因是：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链形成的空间结构不同。 4.蛋白质是组成细胞和生物体的重要物质，具有催化、运输、调节和免疫等功能。 5.蛋白质是生命活动的主要承担者。
1．从氨基酸分子结构通式看，组成人体蛋白质的氨基酸的区别是( ) A．－NH2不同 C．－COOH不同
B．R基不同 D．－H不同
2．如果一个氨基酸分子的结构中有两个羧基，那么这两个羧基分别位于( ) A．碳原子上和氨基上 B．羧基上和R基上 C．氨基上和R基上 D．中心碳原子上和R基上
3．氨基酸脱水缩合而成的化合物称为肽。下列关于二肽的叙述正确的是( ) A．含两个肽键的化合物
B．由两个氨基酸脱水后缩合而成的化合物 C．含两个肽链的化合物
D．由两种氨基酸脱水后缩合而成的化合物 4．形成蛋白质结构的层次从小到大依次是( ) ①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脱水缩合 ④一条或几条多肽链连接在一起 ⑤多肽 ⑥蛋白质 A．②→①→③→④→⑤→⑥ B．②→①→③→⑤→④→⑥ C．②→①→⑥→⑤→③→④ D．①→②→③→④→⑤→⑥
5．根据下图所示化合物的结构分析回答：
(1)该化合物中，①表示________，⑦表示________。
(2)该化合物由________个氨基酸失去________个水分子而形成，这种反应叫作________。
(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由________决定的，其编号是________。 (4)该化合物称为________，含________个肽键，编号是________。 (5)该化合物含有________个游离的氨基和________个游离的羧基。
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