2018年秋高中生物 第二章 組成細(xì)胞的分子 第2節(jié) 生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)學(xué)案 新人教版必修1.doc

第2節(jié)生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者蛋白質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1說出組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類及特點(diǎn)。(重點(diǎn))2描述氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。(重、難點(diǎn))3舉例說明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能的多樣性。(重、難點(diǎn))核心概念氨基酸肽鍵多肽脫水縮合空間結(jié)構(gòu)一、氨基酸的種類及結(jié)構(gòu)1種類(約_20_種)2氨基酸的結(jié)構(gòu)：(1)寫出圖中結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)通式：_。(3)氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：數(shù)量關(guān)系：至少都含有_一個(gè)氨基(NH2)_和_一個(gè)羧基(COOH)_。位置關(guān)系：都有_一個(gè)氨基和一個(gè)羧基_連接在_同一個(gè)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(zhì)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)或名稱：a._肽鍵_，b._二肽_。(3)判斷產(chǎn)物H2O中原子的來源：2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次氨基酸_多肽_蛋白質(zhì)3結(jié)構(gòu)多樣性：(1)氨基酸方面：氨基酸的_種類_、_數(shù)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(jié)構(gòu)_千差萬別。三、蛋白質(zhì)的功能(1)一切生命活動(dòng)離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。(2)蛋白質(zhì)功能舉例功能實(shí)例作為結(jié)構(gòu)蛋白羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲_催化作用_絕大多數(shù)酶_運(yùn)輸作用_載體、血紅蛋白信息傳遞和調(diào)節(jié)作用_胰島素_、生長(zhǎng)激素等蛋白類激素免疫作用_抗體_？思考1膠原蛋白是動(dòng)物結(jié)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(bǔ)保健功能而受到廣大消費(fèi)者的青睞。實(shí)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(jià)值？提示：膠原蛋白在人體內(nèi)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(zhì)。2氨基酸種類和數(shù)目相同的蛋白質(zhì)是同一種蛋白質(zhì)嗎？提示：不一定。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性取決于氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。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(zhì)的每種氨基酸分子只含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，且都連在同一個(gè)碳原子上。()3含有兩個(gè)肽鍵的化合物稱為二肽。()4蛋白質(zhì)肽鏈的盤曲和折疊被解開時(shí)，其特定功能會(huì)發(fā)生改變。()5具有氨基和羧基的化合物，都是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸。()6蛋白質(zhì)是生物體主要的能源物質(zhì)。()7所有氨基酸中一定含有C、H、O、N四種元素。()知識(shí)點(diǎn)1氨基酸及其種類Z1結(jié)構(gòu)通式2氨基酸分子中一個(gè)決定關(guān)鍵：R基決定氨基酸的種類和理化性質(zhì)。決定氨基酸中所含有氨基和羧基的數(shù)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(jié)構(gòu)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(shí)貼士并不是含有氨基和羧基的有機(jī)物就屬于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，如H2NCH2CH2COOH。R基在形成蛋白質(zhì)時(shí)并不是都不參與反應(yīng)，如R基中的SH會(huì)參與形成蛋白質(zhì)不同多肽鏈之間的SS。D典例1(2018陜西西安高三期末)關(guān)于生物體內(nèi)氨基酸的敘述，正確的是(B)A氨基酸是蛋白質(zhì)分子的基本單位，由氨基和羧基組成B組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有的結(jié)構(gòu)是C每個(gè)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(nèi)合成解析氨基酸的結(jié)構(gòu)通式為，不同的氨基酸R基不同，因此共有的結(jié)構(gòu)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(nèi)合成。易混提醒：組成蛋白質(zhì)的氨基酸書寫的兩點(diǎn)提醒(1)“中心碳原子”有四個(gè)鄰居，其中三個(gè)固定不變，即NH2、COOH、H，還有一個(gè)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(xùn)練1兩種氨基酸(如下列結(jié)構(gòu)式)，它們?cè)谛纬啥幕衔飼r(shí)，最可能縮合的基團(tuán)是(C)ABCD解析由氨基酸脫水縮合形成二肽化合物時(shí)，一個(gè)氨基酸分子的羧基和另一個(gè)氨基酸分子的氨基相連接，形成肽鍵，但不是R基團(tuán)上的羧基和氨基，因此，最可能縮合的是或。知識(shí)點(diǎn)2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能Z1蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)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(gè)游離的NH2和1個(gè)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(guān)概念(1)脫水縮合：一個(gè)氨基酸分子的羧基(COOH)和另一個(gè)氨基酸分子的氨基(NH2)相連接，同時(shí)脫去一分子水，這種結(jié)合方式就叫脫水縮合。(2)肽鍵：連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)叫肽鍵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CONH或NHCO。(3)肽：由兩個(gè)氨基酸分子經(jīng)脫水縮合而成的、含有一個(gè)肽鍵的化合物叫二肽；由三個(gè)氨基酸分子經(jīng)脫水縮合而成的、含有兩個(gè)肽鍵的化合物叫三肽；由多個(gè)氨基酸分子經(jīng)脫水縮合而成的、含有多個(gè)肽鍵的化合物叫多肽。(4)肽鏈：多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，稱為肽鏈。知識(shí)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(shí)，每形成一個(gè)肽鍵，就脫去一分子水。形成肽鍵時(shí)，相應(yīng)的COOH失去OH，相應(yīng)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(zhì)多樣性原因的分析其中蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是最為重要的結(jié)構(gòu)，沒有特定的空間結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)就會(huì)失去其功能。知識(shí)貼士蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因蛋白質(zhì)分子可由一條或幾條肽鏈組成，不同的蛋白質(zhì)分子所含的膚鏈條數(shù)不同，因此肽鏈的數(shù)目也是蛋白質(zhì)具有多樣性的原因。各肽鏈之間可通過一定的化學(xué)鍵(不是肽鍵)相連，如二硫鍵(SS)。高溫使蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性是其功能多樣性的基礎(chǔ)。D典例2下圖是某蛋白質(zhì)的肽鏈結(jié)構(gòu)示意圖(圖甲中數(shù)字為氨基酸序號(hào))及部分肽鏈放大圖，請(qǐng)據(jù)圖判斷下列敘述中正確的是(D)A該蛋白質(zhì)中含有l(wèi)條肽鏈，共124個(gè)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(gè)游離的羧基D從圖乙推知該肽鏈至少含有2個(gè)游離的氨基解析圖甲為一條肽鏈的示意圖，數(shù)字為氨基酸序號(hào)，可見其共由124個(gè)氨基酸組成，含有肽鍵數(shù)1241123個(gè)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。圖乙為肽鏈某段的放大圖。圖中所示結(jié)構(gòu)是肽鍵，R基是，是氨基，B項(xiàng)錯(cuò)誤。圖乙只是肽鏈的一段，為肽鏈一端完整的1個(gè)氨基，中有1個(gè)氨基，中各有1個(gè)羧基，不是羧基。推知該肽鏈至少含有3個(gè)游離的羧基，至少含有2個(gè)游離的氨基，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。易錯(cuò)提醒：多肽蛋白質(zhì)(1)多肽是由多個(gè)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(zhì)是由一條或幾條肽鏈組成的，肽鏈經(jīng)盤曲、折疊而形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，才具有生物活性。變式訓(xùn)練2(2018成都高一檢測(cè))下列關(guān)于蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的敘述，錯(cuò)誤的是(D)A不同蛋白質(zhì)含有的氨基酸數(shù)量不完全相同B有些結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)具有相似的功能C組成蛋白質(zhì)的氨基酸可按不同排列順序脫水縮合D組成蛋白質(zhì)的氨基酸之間只通過脫水縮合進(jìn)行連接解析不同蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能不同，故所含有的氨基酸的數(shù)量不完全相同，A正確；結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)可能具有相似的功能，如唾液淀粉酶和胰淀粉酶，結(jié)構(gòu)不同，但都能催化淀粉水解，B正確；不同的蛋白質(zhì)，其組成的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同，因而在合成蛋白質(zhì)時(shí)，氨基酸可按不同的排列順序脫水縮合，C正確，蛋白質(zhì)中的氨基酸多數(shù)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(cuò)誤。1利用形成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖解完成相應(yīng)的計(jì)算規(guī)律肽鏈數(shù)目氨基酸數(shù)目肽鍵數(shù)目脫去水分子數(shù)多肽的相對(duì)分子質(zhì)量氨基數(shù)目羧基數(shù)目1條mm1m1ma18(m1)至少1個(gè)至少1個(gè)n條mmnmnma18(mn)至少n個(gè)至少n個(gè)注：設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a。知識(shí)貼士有時(shí)還要考慮其他化學(xué)變化過程，如肽鏈上出現(xiàn)二硫鍵(SS)時(shí)(二硫鍵由SH和SH脫去2個(gè)H后構(gòu)成)，要再減去2(即兩個(gè)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(huì)形成環(huán)狀多肽)，則可將公式中的肽鏈數(shù)視為零，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。典例3下圖為某蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中“SS”為由兩個(gè)“SH”(巰基)構(gòu)成的二硫鍵，其作用是連接兩條相鄰肽鏈。若該蛋白質(zhì)分子共由m個(gè)氨基酸組成，則形成一個(gè)該蛋白質(zhì)分子時(shí)生成的水分子數(shù)和減少的相對(duì)分子質(zhì)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(zhì)分子有兩條肽鏈和一個(gè)環(huán)狀多肽，故形成該蛋白質(zhì)分子時(shí)失去水分子數(shù)為氨基酸數(shù)鏈狀多肽數(shù)，即(m2)，由于有2個(gè)二硫鍵，而形成一個(gè)二硫鍵失去2個(gè)“H”，所以形成該蛋白質(zhì)分子時(shí)減少的相對(duì)分子質(zhì)量為18(m2)4。典例4某蛋白質(zhì)由n條肽鏈組成，氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a，該蛋白質(zhì)所含的氨基酸個(gè)數(shù)為b/3，則該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量約為(C)A2/3ab6b18nB1/3ab6bC1/3ab18n6bD1/3ab18n6b解析個(gè)氨基酸總相對(duì)分子質(zhì)量為a，脫去水的相對(duì)分子質(zhì)量為18，所以該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為a18ab6b18n。2利用原子守恒法完成蛋白質(zhì)的計(jì)算在一個(gè)氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個(gè)碳原子、2個(gè)氧原子、4個(gè)氫原子和1個(gè)氮原子。氨基酸在脫水縮合形成多肽(無特殊說明時(shí)，通常指鏈狀多肽)時(shí)，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的數(shù)目不會(huì)減少。(1)C原子數(shù)氨基酸分子數(shù)2R基上的C原子數(shù)。(2)H原子數(shù)各氨基酸中H原子的總數(shù)脫去的水分子數(shù)2。(3)O原子數(shù)各氨基酸中O原子的總數(shù)脫去的水分子數(shù)。(4)N原子數(shù)肽鍵數(shù)肽鏈數(shù)R基上的N原子數(shù)各氨基酸中N原子的總數(shù)。(5)由于R基上的碳原子數(shù)不好確定，且氫原子數(shù)較多，所以以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)為突破口，計(jì)算氨基酸的分子數(shù)。典例5經(jīng)分析某個(gè)多肽中有O原子p個(gè)，N原子q個(gè)，它徹底水解后，只得到下列四種氨基酸。經(jīng)分析推算可知，1分子該多肽水解得到的賴氨酸個(gè)數(shù)為(D)ApqBqpCpq1Dqp1解析根據(jù)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(gè)N原子。多肽中O原子數(shù)各氨基酸中的O原子總數(shù)脫去水分子數(shù)，由于R基中都不含O原子，所以O(shè)原子數(shù)氨基酸數(shù)1，N原子數(shù)各氨基酸中N原子數(shù)氨基酸數(shù)R基中N原子數(shù)，故根據(jù)O原子數(shù)計(jì)算出多肽中的氨基酸數(shù)為p1，多肽中含有的賴氨酸數(shù)N原子數(shù)氨基酸數(shù)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(jié)果(單位：個(gè))，多肽E和多肽F中氨基酸的數(shù)目可能是(D)元素或基團(tuán)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)。N元素存在于氨基(NH2)或R基上，對(duì)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(gè)和5個(gè)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(shù)可能為53251(個(gè))，多肽F的氨基酸數(shù)可能為54549(個(gè))。1每種氨基酸至少都含有一個(gè)氨基(NH2)和一個(gè)羧基(COOH)，且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。氨基酸的種類由R基(側(cè)鏈基團(tuán))決定。2脫水縮合是一個(gè)氨基酸分子的羧基(COOH)和另一個(gè)氨基酸分子的氨基(NH2)相連接，同時(shí)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(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。4一個(gè)氨基酸分子的氨基和另一個(gè)氨基酸分子的羧基脫水縮合失去一分子的水。連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵叫作肽鍵。5構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序，以及肽鏈的數(shù)目及其形成的空間結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能的多樣性。6蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，具有催化、運(yùn)輸、免疫、信息傳遞等許多功能。一切生命活動(dòng)都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者和體現(xiàn)者。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)