高中生物 第一节 蛋白质的结构与功能名师导航 中图版VIP

用心 爱心 专心1 第二单元第二单元 细胞的自我保障第一章细胞的自我保障第一章 细胞中的蛋白质细胞中的蛋白质 第一节第一节 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 思维激活 1 人体细胞呼吸作用时刻需要氧气的供应 你知道是什么物质源源不断地运输氧气到 组织细胞吗 它存在于什么细胞中 答案 血红蛋白 它存在于人体的红细胞中 2 糖尿病是人类的 第三大杀手 治疗这种病要用胰岛素 该物质是口服好 还是注 射好 胰岛素由 51 个氨基酸组成 那么最多由几种氨基酸组成 答案 胰岛素的成分是蛋白质 口服被消化 失去药效 所以应静脉注射 胰岛素由 51 个氨基酸组成 但是组成氨基酸的种类共有 20 种 所以最多不会超过 20 种 自主整理 1 蛋白质的结构 1 组成元素 C H O N 大部分蛋白质含 S 2 基本单位 氨基酸 通式 共性 都有一个氨基和羧基连在同一个碳原子上 种类 由 R 基决定 连接 肽键 肽键的形成 脱水缩合 3 结构 由许多氨基酸通过肽键连接成肽链 一条或多条肽链通过一定的化学键 连接成具有一定空间结构的有机高分子化合物 4 特点 由于组成蛋白质分子的氨基酸和种类 数目 排列顺序不同 以及构成 蛋白质的多肽链的数目和空间结构差异 蛋白质分子具有多样性 5 功能 催化 调节 运输 运动 结构 免疫和信息传递等 高手笔记 1 决定氨基酸种类的是 R 基 R 基可以变换 20 次 生物体内的氨基酸有 20 种 其中必需 氨基酸 8 种 非必需氨基酸 12 种 所有生物体内的氨基酸都是 氨基酸 2 蛋白质分子中有 m 个氨基酸分子 n 条肽链 该蛋白质分子中有 m n 个肽键 形成该蛋 白质脱去水分子数是 m n 个 3 决定蛋白质结构多样性的根本原因是 DNA 结构的多样性 蛋白质结构多样性的直接原因 是四个要素 氨基酸的种类 数目 排列顺序以及肽链的数目和空间结构差异 名师解惑 1 1 氨基酸的名称一定程度上代表了它的结构特点 有一个氨基和一个羧基连接在同一 个碳原子上 这个碳原子就是它的 中心碳原子 羧基是表现酸性的基团 所以它称为氨 基酸 氨基酸究竟有多少种 氨基酸分子中的氨基和羧基都可以自由地参与缩合吗 剖析 剖析 自然界的氨基酸有很多种 但构成生物体的氨基酸只有 20 种左右 构成生物体 的氨基酸的结构通式如右图 对于氨基酸分子的结构通式 你应该充分认识其不变结构 这是解题时辨别某种分之是否是氨基酸的标志 而 R 基是可变的 20 种氨基酸的差别就在 于 R 基团的不同 若要判断氨基酸的种类 只看 R 基即可 用心 爱心 专心2 R 基是一个不确定的基团 其上可能含有氨基或羧基 所以有的氨基酸并不是只有一个 氨基或羧基 这些多出来的氨基或羧基就存在于 R 基 如谷氨酸 天冬氨酸的 R 基上就含 有一个羧基 赖氨酸 精氨酸的 R 基上就有一个氨基 这些 R 基中的氨基或羧基不参与脱 水缩合反应 2 氨基酸 多肽 蛋白质有何不同 氨基酸 每个氨基酸分子都是具有中心碳原子 至少都有一个氨基和一个羧基 并且都有一 个氨基和一个羧基连接在该碳原子上 注意理解 至少 的含义 比如当 R 基含有氨基时 这个氨基酸分子就不只有一个氨基和羧基了 同时还要注意氨基酸分子中都有一个氨基和 羧基直接连在同一个碳原子上 即 a 碳原子上 不同的氨基酸分子具有不同的 R 基 细胞内构成蛋白质的大约 20 种氨基酸 在结 构上的主要区别就是 R 基结构的不同 二肽 由两个氨基酸分子脱水缩合而成 失去水分子中的氢分别来自羧基和氨基 二肽化合物中 连接两个氨基酸分子的那个化学键 CO NH 叫肽键 多肽 由多氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物 因其呈链状 也称肽链 注意区分肽 肽键和肽链 肽键是肽的连接结构 而肽链表示肽的结构组成 关于多肽中的氨基和羧基的数目 氨基酸间脱水缩合时 原来的氨基和羧基已不存在 形成的化合物即多肽的一端有一个羧基 不计 R 基上的氨基和羧基数 所以对于一条多肽 来说 至少应有的氨基数和羧基数都是一个 4 蛋白质的肽链 蛋白质可以含有一条肽链 也可含多条肽链 而两个氨基酸缩合则缩去一个分子 形 成的二肽含有一个肽键 所以 肽键数 失水数 氨基酸数 肽链数 蛋白质分子量 氨基酸数 氨基酸平均分子量 18 失水数 也可以参照下表 肽链有如下的对应关系 氨基酸肽键数脱去水分子数 氨基 羧基 一条肽链 nn 1n 1至少 1 个至少 1 个 m 条肽链 nn mn m至少 m 个至少 m 个 3 3 蛋白质分子有哪些功能 用心 爱心 专心3 剖析 剖析 蛋白质分子结构的多样性决定了其功能的多样性 1 新陈代谢的催化剂 绝大多数酶都是蛋白质 生物体内的各种化学反应几乎都是在 相应的酶参与下进行的 2 生物体的结构成分 例如 细胞中的细胞膜 线粒体 叶绿体和内质网等都是由不 溶性蛋白质与脂质组成的 人和动物的肌肉等组织的主要成分也是蛋白质 3 控制细胞的生长 分化和遗传信息的表达 如阻遏蛋白等 4 运输功能 如红细胞里的血红蛋白在呼吸过程中起着输送氧的作用 5 调节生命活动 例如 胰岛细胞分泌的胰岛素能参与血糖的代谢调节 降低血液中 葡萄糖的含量 6 参与机体的防御机能 如抗体 7 作为受体 起接受和传递信息的作用 讲练互动 例题 1 20062006 广东卷 广东卷 1 1 组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构式是 A NH CO B NH CO C NH2 COOH D NH2 COOH 解析 肽键的形成是一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基脱去一分子水 形成肽键 其结构式为 NH CO 答案 B 绿色通道 肽键的结构式有以下几种写法都是正确的 NH CO CO NH 等 但是都不能少了两端的共价键 变式训练变式训练 蛋白质的基本组成单位是氨基酸 使不同的氨基酸具有某些共同化学性质的结构部分是 A R 基和羧基 B R 基和氨基 C 羧基和氨基 D R 基 氨基和羧基 解析 每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基 这是每个氨基酸分子的共性 决定了氨 基酸共同的化学性质 答案 C 例题例题 2 2 人体的肌肉主要是由蛋白质构成的 但骨骼肌 心肌 平滑肌的功能各不 相同 这是因为 A 肌细胞形状不同 B 在人体的分布位置不同 C 支配其运动的神经不同 D 构成肌细胞的蛋白质分子结构不同 解析 生物体的结构和功能是相适应的 结构不同可以导致功能不同 骨骼肌 心 肌 平滑肌的功能各不相同 原因是构成三种肌肉的蛋白质分子结构不同所致 答案 D 绿色通道绿色通道 学习生物学要建立 结构与功能相适应 局部与整体相统一 生物与 环境相统一 和 生命与非生命的物质统一性 等观点 在运用这些观点和方法分析和解 决实际问题时 能够看清问题的实质 提高学习能力 学习本节知识 要注意用 结构与 功能相适应 的观点来分析蛋白质结构与其功能之间的关系 变式训练 催产素 牛加血压素 血管舒张素是氨基酸数目相同的蛋白质 但其生 理功能不同 主要原因是 A 氨基酸的结构不同 B 蛋白质合成的场所不同 用心 爱心 专心4 C 蛋白质合成的时期不同 D 氨基酸的排列顺序不同 答案 D 例题例题 3 3 以下几种符号代表不同种类的氨基酸 请回答有关问题 1 写出它们的结构通式 它们结构的差别在于 的不同 2 7 种氨基酸在细胞的 中通过的 方式形成一条肽链 此过程可形成 个肽键 得到 个水分子 相对分子质量减少了 3 如果上述肽链原长度不变 改变其中 就可改变该肽链的性质 4 若两个蛋白质分子均由两条 2 中的肽链构成 那么两蛋白质分子的功能是否 一定相同 为什么 解析 此题考查了本节知识的重点内容 蛋白质的结构与功能 构成天然蛋白质 的 20 种氨基酸均为 氨基酸 它们有共同的结构通式 其中 R 基的不同是决定氨基酸 种类的唯一因素 氨基酸分子通过缩合作用形成肽链 相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相 连接并失去一个水分子 因此减少的分子质量为失去的水分子的质量之和 肽链中氨基酸 的种类 数目 排列顺序的不同决定了不同结构的蛋白质 而不同的蛋白质分子空间结构 也各不相同 蛋白质分子的结构复杂性决定了其功能的多样性 答案 1 R 基 2 细胞质中的核糖体 缩合 6 6 108 18x6 3 氨基酸的排列顺序 4 不一定相同 分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空 间结构不同的两个蛋白质分子 绿色通道绿色通道 本题是一道创新题 考查了学生对于蛋白质的合成场所 化学组成 结构 功能等知识的综合理解应用能力 题目以不同的符号代表不同种类的氨基酸 启发我们可 将蛋白质结构这一抽象的知识形象化 直观化 同时也要搞清缩合前后氨基酸 肽键 失 去水分子数及多肽的相对分子质量的关系 一条肽链n 条肽链 氨基酸的平均 分子质量 a a 氨基酸的数目 m m 肽键的数目 m 1m n 脱去的水分子 数 m 1 m n 多肽相对分子 质量 ma 18 m 1 ma 18 m n 氨基的数目至少一个至少 n 个 羧基的数目至少一个至少 n 个 变式训练 1 已知 20 种氨基酸的平均相对分子质量为 a 现有某蛋白质分子由 n 条肽链组成 相 对分子质量为 b 此蛋白质分子中的肽键数为 A b 18n a 18 B b an a 18 用心 爱心 专心5 C b 18n a 18 1 D b n a 答案 B 体验探究 据科学家估计 生物界的蛋白质种类多达 1010 1012种 正是由于蛋白质种类如此多样 才构成了绚丽多彩的生命世界 问题问题 蛋白质如何体现多姿多彩的生命现象 导思导思 探究此问题可以采用倒推法 1 生命现象为什么是多种多样 2 为什么蛋白质分子多种多样就决定了生命现象的多姿多彩 3 蛋白质分子为什么具有多样性 探究探究 不同生物的形态 结构和生理特性 即生物的性状 是不同的 生命现象是 多姿多彩的 蛋白质是生物性状的体现者 是生