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第3讲蛋白质的结构和功能第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练考点基础考纲展示自主整理1.蛋白质的结构和功能(Ⅱ)2.实验:检测生物组织中蛋白质第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练考点基础考纲展示自主整理一、蛋白质的结构1.结构层次(1)元素:每种蛋白质都含有C、H、O、N,大多数蛋白质还含有S(2)氨基酸种类:构成蛋白质的氨基酸大约有20种结构特点:每种氨基酸都有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)与同一个碳原子相连(3)多肽链氨基酸的结合方式:脱水缩合氨基酸形成的化学键:肽键,可表示为—CO—NH—二肽:二肽是由2个氨基酸分子脱水缩合而成的多肽和多肽链:多肽也叫𝑛肽,是指𝑛个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链(化合物)。多肽具有链状结构,可以称多肽链(4)蛋白质:由一条或多条多肽链经过盘曲、折叠形成的具有空间结构的生物大分子第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练考点基础考纲展示自主整理2.蛋白质分子结构多样性的原因(1)氨基酸在种类、数目、排列顺序上的不同(2)多肽链在数目和空间结构上的不同氨基酸是酸性化合物吗?提示:氨基酸为两性电解质,因为它有酸性的羧基(—COOH)和碱性的氨基(—NH2)。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练考点基础考纲展示自主整理二、蛋白质的功能蛋白质有多种多样的功能,如下表:功能催化运输运动结构防御调控蛋白质唾液淀粉酶血红蛋白肌肉中的肌球蛋白细胞膜中的载体抗体胰岛素所有酶、激素都是蛋白质吗?答案:绝大多数酶是蛋白质,少数酶为RNA;只有一部分激素是蛋白质,如生长激素、胰岛素、胰高血糖素。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练考点基础考纲展示自主整理(1)分子式中只要有氨基和羧基,就可以判断为构成生物体的氨基酸。(×)分析:构成生物体的氨基酸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。(2)细胞中氨基酸的种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质。(×)分析:蛋白质的结构由氨基酸的种类、数量、排列顺序以及肽链的数目和空间结构所决定,氨基酸种类和数量相同,若氨基酸的排列顺序不同、肽链的数目或空间结构不同,所构成的蛋白质也不同。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练考点基础考纲展示自主整理(3)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能并未发生改变。(×)分析:蛋白质的结构决定其功能。肽链的盘曲和折叠构成具有一定空间结构的蛋白质,不同结构的蛋白质,具有不同的功能。因此,蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其功能发生改变。(4)蛋白质空间结构改变,可能会导致蛋白质失去生物活性,但这种改变一般是可逆的。(×)分析:蛋白质的空间结构是决定蛋白质性质的因素之一,过酸、过碱或高温都会使蛋白质的空间结构发生改变,这种改变往往是不可逆的,如酶的活性在高温下失活后即使再降低温度也不会恢复。(5)蛋白质具有多样性的根本原因是DNA的多样性。(√)分析:蛋白质是基因表达的结果,其多样性的根本原因是DNA中遗传信息的多样性。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点一二要点透视实验技能三一、氨基酸结构通式分析1.结构通式元素组成:基本元素C、H、O、N,R基中可能含有S。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点一二要点透视实验技能三2.结构特点(1)氨基酸分子中的氨基和羧基数目至少为一个,也可以是几个,因为R基中可能含有氨基或羧基。(2)在构成蛋白质的氨基酸中,都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,否则就不是构成蛋白质的氨基酸。例如:H2N—CH2—CH2—CH2—COOH就不是。(3)不同的氨基酸分子,具有不同的R基,这是氨基酸分类的依据。例如甘氨酸的R基是—H,丙氨酸的R基是—CH3。3.利用N原子个数求氨基酸的个数氨基酸通式中N的数目最少,一般只出现在氨基中。若氨基酸R基中没有氨基,则N原子数=氨基酸数;若R基中含1个氨基,则氨基酸个数=N原子个数-1。4.根据分子式求某种氨基酸中各原子个数分子式:C2H4O2NR,在此基础上告诉具体的R基即可求解。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点一二要点透视实验技能三例1下图是四个构成蛋白质的氨基酸的结构简式,下列叙述错误的是()甲:乙:丙:丁:第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点一二要点透视实验技能三A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB.上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOHC.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:首先根据氨基酸的结构通式可以看出各种氨基酸都含有的元素是C、H、O、N四种,故A项正确。在甲、乙、丙、丁四种氨基酸中先找出连接在同一个碳原子上的—NH2和—COOH,以及—H,则剩下的就是R基,故B项正确。氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基,C项正确。只由含氨基和羧基不能判断是否是构成蛋白质的氨基酸,只有同时具备一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上的氨基酸才能构成蛋白质,故D项错误。答案:D第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点一二要点透视实验技能三(1)如果一个有机酸分子中既含有氨基也含有羧基,则此分子一定是构成生物体蛋白质的氨基酸吗?尝试总结构成蛋白质的氨基酸必须具备的条件有哪些?提示:不一定,还必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。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。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点一二要点透视实验技能三(2)谷氨酸的R基为—CH2CH2COOH,探讨在一个谷氨酸中,碳和氧的原子数分别是多少?提示:已知R基为—CH2CH2COOH,根据氨基酸的结构通式可以写出谷氨酸的结构简式:,则碳和氧的原子数分别是5和4。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三二、蛋白质的合成过程及相关计算1.蛋白质的合成过程(1)氨基酸的脱水缩合过程第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三肽键的结构式可表示如下:(2)过程分析①脱水缩合产生的H2O中的H来自于—COOH和—NH2,而氧则只来自于—COOH。②一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,并分别位于肽链的两端。③R基中的—NH2或—COOH不参与主链中肽键的形成,故多余的—NH2或—COOH位于R基中。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三2.氨基酸脱水缩合过程的相关数量计算(1)脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数;(2)游离氨基数=肽链数+R基上的氨基数;(3)游离羧基数=肽链数+R基上的羧基数;(4)N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数;(5)O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数;(6)蛋白质的相对分子质量的计算①氨基酸形成蛋白质的过程中,导致相对分子质量变化的原因:形成肽键时,每形成一个肽键就脱去一分子水,相对分子质量减少18。②计算公式:蛋白质的相对分子质量=所有氨基酸的相对分子质量之和-18×脱去的水分子数-2×二硫键数(7)环肽中几种数量关系①氨基酸数=肽键数=失去水分子数。②氨基(羧基)总数=R基中氨基(羧基)总数。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三例2下图为某细胞中一条肽链的结构简式,R1、R2和R3是3个不同的化学基团。下列有关分析中不正确的是()A.该肽链中的肽键数是2B.该肽链是由3个氨基酸脱去2分子水缩合形成的C.该肽链中一定只含有1个羧基D.该肽链水解可产生3种氨基酸第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三解析:图中所示的化合物为三肽,有2个肽键,是由3个氨基酸脱去2分子水缩合形成的。由于R1、R2、R3不同,故水解后可产生3种氨基酸。R基中也可能含有羧基,故C项错误。答案:C第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三(1)若例2图多肽中R1中含有氨基,R2中含有羧基,它们能参与脱水缩合吗?提示:不能。参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基。一般而言,R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合。(2)高温使蛋白质变性时是否破坏了氨基酸之间的肽键?提示: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。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三三、蛋白质的结构和功能1.蛋白质的结构(1)化学结构:由一条或几条多肽链组成,每条多肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。(2)空间结构:由一条或几条多肽链通过一定的化学键(如二硫键)折叠、盘曲,形成具有特定空间结构的蛋白质。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三(3)结构特点:具有多样性。①直接原因原因:氨基酸的种类不同原因:氨基酸的数目不同原因:氨基酸的排列顺序不同原因:肽链的空间结构不同②根本原因是DNA分子的多样性。由于蛋白质是生命活动的主要承担者,从而导致了生物的多样性。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三2.功能及举例功能举例催化生物体内各种化学反应几乎都是在蛋白质类的酶催化下进行的运输血红蛋白运输氧气,脂蛋白随血流将脂质从肝运输到身体其他部位运动肌肉中的一些蛋白质构成肌肉的收缩系统结构细胞膜主要由蛋白质和磷脂构成,还有各种结构蛋白质防御抗体具有免疫功能,凝血蛋白能保护受伤的血管调控激素能调节、控制细胞的生长、分化、遗传信息的表达第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三例3下面是某蛋白质分子的结构示意图,图中“”表示不同种类的氨基酸,图中甲链由21个氨基酸组成,乙链由19个氨基酸组成,图中“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中正确的是()A.该蛋白质多样性的主要原因是氨基酸的排列顺序B.该蛋白质分子中至少含有2个羧基C.图中的肽键是在高尔基体中形成的D.形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了684第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三解析:该多肽是由2条肽链构成的,即至少含有2个羧基。蛋白质多样性取决于组成氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构。多肽是在核糖体上经脱水缩合形成的,不是在高尔基体中。该蛋白质分子形成时相对分子质量减少了18×(21+19-2)+2×1=686。答案:B第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能一二三蛋白质分子中除了肽键外,还含有其他化学键吗?提示:蛋白质分子中除了肽键外,还含有其他化学键,如二硫键。一个二硫键(“—S—S—”)是由2个“—SH”形成的,形成过程中要脱去2个氢。故计算蛋白质的相对分子质量时除减去脱去的水分子的相对分子质量外,还应考虑脱去H的相对分子质量。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能蛋白质的鉴定1.实验原理:在双缩脲试剂中的NaOH溶液形成的碱性环境下,蛋白质分子中的肽键与CuSO4产生紫色的颜色反应。2.实验过程和结果(1)配制双缩脲试剂:A液:0.1g/mL的NaOH溶液;B液:0.01g/mL的CuSO4溶液。(2)取材:取一支洁净试管,加入2mL组织样液(如蛋清稀释液)。(3)加双缩脲试剂A液2mL,振荡后观察颜色,试管中液体呈现无色。(4)加双缩脲试剂B液3~4滴,振荡观察颜色变化,试管中液体呈现紫色。3.实验结论:待测组织样液中含有蛋白质。第3讲蛋白质的结构和功能考点基础重点难点随堂演练重点难点要点透视实验技能4.实验思考(1)实验中能否先加B液再加A液?提示:不可