高中生物 第二單元 細胞的自我保障 第一章 細胞中的蛋白質(zhì) 2.1.1 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件 中圖版必修1

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1、第一章細胞中的蛋白質(zhì)第一章細胞中的蛋白質(zhì)第一節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能學習目標1.簡述氨基酸的基本結(jié)構(gòu)。2.闡述氨基酸是如何構(gòu)成蛋白質(zhì)的。3.解釋蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因以及結(jié)構(gòu)多樣性與功能復(fù)雜性的關(guān)系。4.概述蛋白質(zhì)的功能。關(guān)鍵術(shù)語1.氨基酸的結(jié)構(gòu)通式2.氨基、羧基與肽鍵3.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次4.結(jié)構(gòu)蛋白與功能蛋白蛋白質(zhì)的基本單位蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸氨基酸1種類研究表明組成動植物蛋白質(zhì)的氨基酸約 種，不同蛋白質(zhì)所含的氨基酸的 和 不一樣。20種類種類數(shù)量數(shù)量2結(jié)構(gòu)通式3結(jié)構(gòu)特點(NH2、COOH與氨基酸的關(guān)系)數(shù)量關(guān)系：至少都含有一個 和一個 。位置關(guān)系：都有 連結(jié)在 上

2、。氨基氨基羧基羧基一個氨基和一個羧基一個氨基和一個羧基同一個碳原子同一個碳原子思維激活1 什么叫必需氨基酸和非必需氨基酸？它們各有多少種？提示：必需氨基酸：必須從外界獲取，自身不能合成。人體內(nèi)共有8種(嬰兒體內(nèi)有9種，比成人多1種組氨酸)。非必需氨基酸：可通過其他化合物轉(zhuǎn)化而成，共12種。1結(jié)構(gòu)通式2結(jié)構(gòu)特點至少都含有一個氨基和一個羧基，并且都有一個氨基和一個羧基連結(jié)在同一個碳原子上。(這兩點是判斷是否是組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸的依據(jù))3分子式可表示為C2H4O2NR4氨基酸的種類不同氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同(根據(jù)R基的不同將氨基酸分為不同的種類)。在生物體中構(gòu)成氨基酸的R基共有20種，

3、故構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種。提醒“氨基酸”這一名詞與其分子結(jié)構(gòu)有對應(yīng)關(guān)系，代表了氨基酸分子結(jié)構(gòu)中主要的部分氨基(堿性)和羧基(酸性)，即氨基酸為兩性化合物。“至少”的含義：氨基酸分子中的氨基和羧基的數(shù)目至少各1個，也可以是幾個。例如當R基上含有氨基或羧基時，這個氨基酸分子就不只有一個氨基和一個羧基了，如：谷氨酸： 。由氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可知，氨基酸的組成元素中都有C、H、O、N。另外，大多數(shù)蛋白質(zhì)還含有少量的S元素，有些蛋白質(zhì)含有P、Fe、Cu、I、Mo等?！眷柟?】 下列化合物中，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的是()。解析根據(jù)組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸的特點：至少含有一個氨基(NH2)和一個羧基(C

4、OOH)，并且都有一個氨基(NH2)和一個羧基(COOH)連結(jié)在同一個碳原子上。B、D中的氨基和羧基沒有連在同一個碳原子上，C中沒有氨基。答案A蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)羧基羧基氨基氨基一分子水一分子水肽鍵肽鍵NHCO兩個氨基酸分子兩個氨基酸分子多個氨基酸分子多個氨基酸分子一條或幾條多肽鏈一條或幾條多肽鏈空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)有機高分子有機高分子1氨基酸的縮合過程分析(1)形成肽鍵時，相應(yīng)的COOH失去OH，相應(yīng)的NH2失去H，形成一分子水。(2)氨基酸之間通過肽鍵連接形成肽鏈。(3)肽鍵的結(jié)構(gòu)式表示為： 或CONH。提醒脫去的水分子中，H既來自氨基又來自羧基，O來自羧基。一條肽鏈至少有一個游離的NH

5、2和一個游離的COOH，分別位于肽鏈的兩端，R基中的NH2和COOH不參與縮合過程。肽鏈盤曲折疊形成的空間結(jié)構(gòu)不同，構(gòu)成的蛋白質(zhì)不同想一想：A、B兩種氨基酸縮合形成的二肽有幾種？提示2種，AB型二肽和BA型二肽。延伸氨基酸形成蛋白質(zhì)時的相關(guān)計算(1)假設(shè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，由n個氨基酸分別形成1條肽鏈(如圖)或m條肽鏈，則應(yīng)有下面的數(shù)量關(guān)系(如表)。形成形成肽鏈肽鏈數(shù)數(shù)形成肽形成肽鍵數(shù)鍵數(shù)脫去脫去水分水分子數(shù)子數(shù)氨基數(shù)氨基數(shù)目目羧基數(shù)目羧基數(shù)目多肽相對分子質(zhì)多肽相對分子質(zhì)量量1n1n1至少至少1個個至少至少1個個na18(n1)mnmnm至少至少m個個至少至少m個個na18(nm)(

6、2)對于由n個氨基酸構(gòu)成的環(huán)狀肽而言，產(chǎn)生的肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)n；所含的氨基(或羧基)只存在于R基中?！眷柟?】 下列關(guān)于肽鍵的描述中，正確的是()。A在縮合過程中所形成的肽鍵數(shù)一定等于所失去的水分子數(shù)B肽鍵可以表示為CONH或NHCOC幾條肽鏈在形成蛋白質(zhì)的過程中也通過肽鍵連接起來D在鏈狀肽中一個十肽分子比一個八肽分子多一個肽鍵解析縮合中相鄰氨基酸的氨基脫去一個H和羧基脫下一個OH后形成一個肽鍵，故肽鍵數(shù)等于脫水數(shù)，A正確。肽鍵可表示為CONH或NHCO等形式，B錯誤。肽鏈通過一定的化學鍵如二硫鍵連接形成蛋白質(zhì)，C錯誤。鏈狀肽一個十肽分子比一個八肽分子多兩個肽鍵，D錯誤。答案A【鞏固3】 已

7、知20種氨基酸的平均相對分子質(zhì)量是128，現(xiàn)有一蛋白質(zhì)由兩條肽鏈組成，共有肽鍵98個，則此蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量最接近于()。A12 800 B12 544 C11 036 D12 288解析據(jù)肽鍵數(shù)氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)失去水分子數(shù)，故本題中蛋白質(zhì)分子中氨基酸總數(shù)是982100。形成過程中共失去98個水分子。故蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量100128981811 036。答案C1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性 了蛋白質(zhì)功能的 。每一種生物都有 的蛋白質(zhì)，從而表現(xiàn)出不同的 。2蛋白質(zhì)功能的多樣性(1) 功能，如大多數(shù)酶。(2) 功能，如胰島素。(3) 功能，如膠原蛋白、彈性蛋白和角質(zhì)蛋白。(4) 功能，如

8、血紅蛋白、細胞膜上的載體。(5) 功能，如骨骼肌的肌動蛋白、肌球蛋白。(6) 功能，如抗體。(7) 功能，如激素與受體的識別。蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的功能決定決定多樣性多樣性一套特有一套特有性狀性狀催化催化調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)運輸運輸運動運動免疫免疫信息傳遞信息傳遞對蛋白質(zhì)功能的理解蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者，其功能多種多樣?？梢哉f，一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)。其主要功能(見下表)。功能功能舉例舉例結(jié)構(gòu)蛋白組成細胞結(jié)構(gòu)蛋白組成細胞和生物體的結(jié)構(gòu)和生物體的結(jié)構(gòu)動物和人體的肌肉，構(gòu)成生物膜、核糖體、動物和人體的肌肉，構(gòu)成生物膜、核糖體、染色體等的成分染色體等的成分功能蛋功能蛋白完成白完成細胞和細胞和生物

9、體生物體的功能的功能催化功能催化功能 參與生物體各項生命活動的酶大多是蛋白質(zhì)參與生物體各項生命活動的酶大多是蛋白質(zhì)運輸功能運輸功能 紅細胞中的血紅蛋白，膜載體蛋白紅細胞中的血紅蛋白，膜載體蛋白運動功能運動功能肌動蛋白和肌球蛋白，二者使肌肉收縮，產(chǎn)肌動蛋白和肌球蛋白，二者使肌肉收縮，產(chǎn)生運動生運動功能蛋功能蛋白完成白完成細胞和細胞和生物體生物體的功能的功能信息傳遞功能信息傳遞功能如受體蛋白參與生物體的各種信息傳遞如受體蛋白參與生物體的各種信息傳遞調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)功能各種激素，能調(diào)節(jié)生物體的生命活動各種激素，能調(diào)節(jié)生物體的生命活動免疫功能免疫功能生物體內(nèi)的抗體，能消滅外來抗原物質(zhì)生物體內(nèi)的抗體，能消滅

10、外來抗原物質(zhì)細胞內(nèi)的能源細胞內(nèi)的能源物質(zhì)物質(zhì)在糖類和脂肪被消耗后，機體也會分解在糖類和脂肪被消耗后，機體也會分解蛋白質(zhì)供能蛋白質(zhì)供能提醒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性決定蛋白質(zhì)功能的多樣性，蛋白質(zhì)的功能主要由空間結(jié)構(gòu)決定，空間結(jié)構(gòu)破壞，功能喪失。根據(jù)蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)的作用，蛋白質(zhì)可分為兩大類：結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白。蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者，一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)?！眷柟?】 下列生理活動與蛋白質(zhì)功能無關(guān)的是()。A氧氣在血液中的運輸 BCO2通過葉綠體C葡萄糖在細胞內(nèi)氧化分解 D細胞識別解析氧氣在血液中運輸要依靠血紅蛋白，葡萄糖在細胞內(nèi)氧化分解需要酶，細胞識別與細胞膜表面糖蛋白密切相關(guān)，而CO2通過

11、葉綠體的兩層膜要靠單純擴散，不需要載體。答案B【鞏固5】 關(guān)于蛋白質(zhì)功能的敘述，錯誤的是()。A細胞和生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)B調(diào)節(jié)細胞和生物體的新陳代謝C細胞和生物體的主要能源物質(zhì)D參與細胞的免疫作用解析該題主要考查蛋白質(zhì)的有關(guān)生理功能。蛋白質(zhì)不是主要的能源物質(zhì)，主要的能源物質(zhì)是糖類。答案C氨基酸的結(jié)構(gòu)及特點氨基酸的結(jié)構(gòu)及特點【例1】 下圖是四種構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)式，下列敘述錯誤的是()。甲 乙 丙 丁 A構(gòu)成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB上述四種氨基酸的R基依次是H、CH3、CH2OH、CH2COOHCR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構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸思維導(dǎo)

12、圖：答案D反思總結(jié)對于氨基酸的認識需特別注意：R基中所含的氨基與羧基不參與縮合，所以計算肽鏈中氨基與羧基數(shù)目時，應(yīng)關(guān)注R基中是否也含有氨基或羧基?！咀兪酵黄?】 下列關(guān)于氨基酸的說法中，正確的是()。A氨基酸是蛋白質(zhì)的組成單位，是由氨基和羧基組成的B每個氨基酸分子都含有一個氨基和一個羧基C氨基酸的種類共有20種D氨基酸是酸堿兩性化合物，分子中至少含有一個氨基和一個羧基，并連在同一個碳原子上解析主要考查氨基酸的種類及特點。由氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可知氨基酸是酸堿兩性化合物，至少含有一個氨基和一個羧基，且連在同一碳原子上。答案D【例2】 現(xiàn)有氨基酸800個，其中氨基總數(shù)為810個，羧基總數(shù)為808個，則

13、由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質(zhì)共有肽鍵、氨基和羧基的數(shù)目依次為()。A798、2和2 B798、12和10C799、1和1 D799、11和9思維導(dǎo)圖：答案B蛋白質(zhì)合成的相關(guān)計算蛋白質(zhì)合成的相關(guān)計算反思總結(jié)解答這種類型題目的常見方法技巧：(1)明確氨基酸的總數(shù)和肽鏈的條數(shù)。(2)計算肽鍵數(shù)氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)。(3)根據(jù)失去的水分子數(shù)肽鍵數(shù)，算出失去水分子的總相對分子質(zhì)量，計算相應(yīng)蛋白質(zhì)的總相對分子質(zhì)量。(4)氨基和羧基數(shù)目：每條肽鏈上至少有一個氨基和一個羧基沒有參與肽鍵的形成，R基上的氨基和羧基也不參與肽鍵的形成，處于游離狀態(tài)?！咀兪酵黄?】 20種氨基酸平均相對分子質(zhì)量為128，某蛋白質(zhì)

14、相對分子質(zhì)量為10 228，在形成該蛋白質(zhì)分子時脫去水的總量為1 548。那么組成該蛋白質(zhì)的肽鏈數(shù)是()。A4條 B6條 C8條 D16條解析形成蛋白質(zhì)時脫去的水分子數(shù)為：1 5481886(個)，設(shè)肽鏈數(shù)為x，則有等式128(86x)1 54810 228，解得x6。答案B1組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸分子中，其共有的結(jié)構(gòu)是()。A BCD解析氨基酸的通式為 ，其共有的結(jié)構(gòu)是 。答案D2谷氨酸的R基為C3H5O3，在一個谷氨酸中，含有碳和氧的原子數(shù)分別是()。A4,4 B5,4 C5,5 D5,6解析谷氨酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，其結(jié)構(gòu)通式為 ，在通式中有2個碳原子，4個氫原子，2個氧原子，再加上

15、R基上的碳原子和氧原子，谷氨酸的分子式中總共含有5個碳原子和5個氧原子。答案C3某一多肽鏈內(nèi)共有肽鍵109個，則此分子中含有的COOH和NH2的數(shù)目至少為()。A110,110 B109,109 C9,9 D1,1解析多肽鏈形成過程中，一個肽鍵是由一個氨基酸的COOH和另一個氨基酸的NH2經(jīng)縮合形成的。形成109個肽鍵需1091110個氨基酸。但只有兩端的兩個氨基酸分別含一個NH2和COOH，R基中也可能有。答案D4人體的肌肉主要是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同的原因是()。A肌細胞形狀不同B在人體內(nèi)的分布位置不同C支配其運動的神經(jīng)不同D構(gòu)成肌細胞的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同解析生物體的結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的，結(jié)構(gòu)不同可以導(dǎo)致功能不同，功能也反過來影響結(jié)構(gòu)。骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，原因是構(gòu)成三種肌肉的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同。答案D5根據(jù)下列化合物的結(jié)構(gòu)分析回答下面的問題。(1)該化合物有_個氨基和_個羧基。(2)該化合物有_種氨基酸，造成其種類不同的原因的編號是_。(3)該化合物是由_個氨基酸失去_分子水而形成的，這樣的反應(yīng)叫做_。(4)該化合物中肽鍵編號是_，該化合物的名稱是_。答案(1)22(2)3(3)32縮合(4)三肽課堂小結(jié)課堂小結(jié)