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第2节生命活动的主要承担者——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。1．氨基酸的结构(1)结构通式：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。氨基羧基同一个碳原子R基20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、N•B．上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、•—CH2—COOH•C．R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D•1．蛋白质的结构层次•氨基酸概念：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，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合形成的化学键：肽键，表示为—NH—CO—二肽：由缩合而成的化合物多肽：由缩合而成的化合物，通常呈链状蛋白质的结构及其多样性蛋白质：具有一定的.两个氨基酸分子多个氨基酸分子空间结构2．蛋白质种类多样性的原因氨基酸方面种类不同数目成百上千排列顺序千变万化肽链方面：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别•[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n－1个肽键，n－1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a＋b－18•1．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—CO—NH—。•(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＝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：形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1n－1n－1至少1个至少1个na－18(n－1)mn－mn－m至少m个至少m个na－18(n－m)(2)蛋白质中含有N、O原子数N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数拓展深化：对于由n个氨基酸构成的环状肽而言，产生的肽键数＝脱去水分子数＝n；所含的氨基(或羧基)只存在于R基中。3．蛋白质分子结构多样性的原因(1)氨基酸的种类不同，构成的肽链不同—□—□—□—□—□—□——○—○—○—○—○—○—(2)氨基酸的数目不同，构成的肽链不同—□—□—□—□—□——□—□—□—□—(3)氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同—□—○—○—□—○——○—□—○—□—○—(4)肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同，构成的蛋白质不同•【巩固2】根据下列化合物的结构分析回答下面的问题。•(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③、⑤、⑥，且一端是氨基①，另一端是羧基⑦，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②、④、⑧、⑨，其中最右端的氨基酸的R基是—CH2—COOH，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•②④⑧⑨(4)四肽3③⑤⑥(5)•12•蛋白质功能多样性•一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者(如下表)。蛋白质的功能功能举例结构蛋白羽毛、肌肉、蛛丝、毛发等含有结构蛋白催化作用绝大多数是蛋白质运输作用如能运输氧气调节作用胰岛素等蛋白质类激素免疫功能如可抵御抗原的侵害酶血红蛋白抗体•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•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：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70～100℃，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•【例1】下列物质中，有的是组成蛋白质的氨基酸，有的不是，若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成化合物，则其含有的氨基、羧基和肽键数目是()。•①NH2—CH2—COOH；②NH2—CH2—CH2OH；•⑤NH2—CH2—CH2—COOH•A．3、3、2B．1、2、1C．1、3、2D．3、4、2•思维导图：•深度剖析根据氨基酸的结构特点可判断①、④为组成蛋白质的氨基酸，且④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A～F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)，据图回答下列问题。蛋白质(或多肽)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A～F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6×18＝108。故所有水解后的多肽分子的相对分子质量为na＋108。•答案(1)22(2)76(3)na＋108•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，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•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，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3×2×1＝6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(44＝256种)•形成三肽的种类(43＝64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(4×3×2×1＝24种)•形成三肽的种类(4×3×2＝24种)•技法必备•第一步，取材、分组、编号。在这里实验材料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———————•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