生命活动的主要承担者蛋白质教学

第二节生命活动的主要承担者

—蛋白质

想一想:哪些食品富含蛋白质?蛋白质蛋白质含量占细胞鲜重7%---10%细胞中有机化合物含量最多的：蛋白质1、蛋白质的含量2、蛋白质的相对分子质量蛋白质相对分子质量变化范围很大，从大约几千到100万以上。

注释：蛋白质是一种生物大分子3、蛋白质的基本单位氨基酸甘氨酸H2N－C－C－OHH

HO缬氨酸H2N－C－C－OH

HCHCH3CH3OH2N－C－C－OH

HO

CH3H2N－C－C－OH

HOCHCH3CH3CH2亮氨酸丙氨酸氢原子羧基R基氨基这些氨基酸的结构具有什么共同的特点？如何辨别一个有机物是不是氨基酸？如何判断氨基酸的种类？COOHCRNHHHCOOHNHHCOOHNH2羧基suo氨基1、氨基酸的结构通式R基1、每一种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基

；2、并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上；。3、氨基酸的差别在于R基的不同数量标准位置标准2、氨基酸的结构特点分类标准在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。非必需氨基酸（12种）：人体细胞能够合成必需氨基酸（8种）：人体细胞不能合成必需氨基酸：甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸记忆口诀：一家来写两三本书3、氨基酸的种类4、氨基酸的元素组成基本组成元素是：C

H

O

N（S）（某些蛋白质中还含有微量的铁、锌、碘、铜、锰等微量元素)

R基上含有S的氨基酸CH2—SHI半胱氨酸(Cys)H2N—CH—COOH1、下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸牛刀小试（B）2、谷氨酸的R基为—C3H5O2,1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是

A．5、9、4、1

B．4、8、5、1

C．5、8、4、1D．4、9、4、1（A）[思考与讨论]观察下图，说说从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？由氨基酸形成蛋白质的示意图氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→蛋白质（肽的形成）氨基酸的结合方式：H2N—C—C—OHIIHR1IIOH—N—C—C—OHIIHR2IIOHI

H2OH2O+H2N—C—C—N—C—COOHIIHR1IIOR2IIHIH（二肽）+肽键脱水缩合H—N—C—C—OHIIHR3IIOHIH2O+H2N—C—C—N—C—COOHIIHR1IIOR2IIHIH+H2N—C—C—N—C—C—N—C—COOH（三肽）IIHR1IIOR2IIHIHOIIHIIR3二肽四肽肽链蛋白质蛋白质形成过程中的有关计算(1)一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基和羧基在R基上。(2)H2O中的H来自于—COOH和—NH2，而O则只来自于—COOH。(3)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，而不是R基中的氨基和羧基。

1．相关计算

(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系：

①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。

②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量

－

脱去水分子数×18。

(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算：

①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。

②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。1、下面是三种氨基酸的结构式，由这三种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有氨基、羧基和肽键的数目依次是A．1,1,2 B．1,1,3C．1,2,2 D．2,2,2牛刀小试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

(3)假设氨基酸的平均相对质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链:

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)

(3)假设氨基酸的平均相对质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链:

2、多肽中各原子数的计算

在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分H、O原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：(1)碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。(2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。(4)氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮

原子的总数。

由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。(1)含2个氨基的氨基酸数＝N原子数－肽键数－1。(2)含2个羧基的氨基酸数为：(O原子数－肽键数－2)/2。(1)若每种氨基酸数目无限，可形成肽类化合物的种

类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2、3、4号也是如此，即20×20×20×20＝204种)。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20×19×18×17)种[即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择……即(20×19×18×17)种]。3、多肽种类的计算：20种氨基酸形成四肽化合物典例分析：

1、某五十肽中有丙氨酸(其R基为—CH3)2个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如下图)得到几种不同有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述错误的是A．肽键数目减少4个B．氢原子数目增加8个C．氨基和羧基分别增加4个D．氧原子数目增加2个题干和图解中给出的基本信息：1、该五十肽消耗4个H2O水解得到两个多肽(1个二十肽和1个二十七肽)和3个游离的氨基酸，其中两个是丙氨酸。2、丙氨酸的结构式式是：问题探讨：问题1：反应前后C、H、O原子数目如何变化？问题2：肽键(—CONH—)数目如何变化？问题3：氨基(—NH2)和羧基(—COOH)数目如何变化？问题4：反应前后分子量如何变化？问题5：原五十肽的分子量大致是多少？问题6：原五十肽的种类数理论上可能有多少种？

问题解析1：C：两个短肽和三个游离氨基酸相对于原五十肽，C数目不变。H：两个短肽和三个游离氨基酸相对于原五十肽，H增加了8个。O：两个短肽和三个游离氨基酸相对于原五十肽，O增加了4个。问题解析2：解法1：少了4个，因为有4个H2O参与，四个肽键被水解解法2：原五十肽中的肽键数目—2个短肽中的肽键=49—(19+26)=4问题解析3:不考虑R基的情况。水解后氨基和羧基均多出了1+3=4个。问题解析4:原五十肽分子量+4个水的分子量=2个短肽+3个游离的氨基酸的分子量

问题解析5:原五十肽的分子量=128×50—18×49=5518问题解析6:19×19×……×19(共48个)=1948变式训练：5．(2014·辽宁六校联考)某50肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是(

)A．该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了4个氧原子B．若将得到的5个氨基酸缩合成一个5肽，则有5种不同的氨基酸序列C．若新生成的4条多肽链共有5个羧基，那么其中必有1个羧基在R基上D．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则会脱去3个H2O2、某致病细菌分泌的外毒素，为无色细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等，以致死亡。该外毒素为环状肽，结构式如下图所示。请据图分析并回答问题：(1)该化合物中含有游离的________个氨基，________个羧基。(2)该化合物是由________个氨基酸组成的，区别这些氨基酸的种类是依靠其结构中的________。(3)组成该化合物的氨基酸有________种，其中有________个氨基酸的R基相同，这个R基是________。(4)该化合物称为________肽化合物，含有________个肽键。(5)填写虚线框内结构的名称：A.________，B.______(从氨基酸结构通式的角度分析)。(6)该化合物具有8个氮原子，其中________个位于肽键上，________个位于R基上。(7)该化合物具有10个氧原子，其中________个位于肽键上，________个位于R基上。(8)该外毒素在环状肽形成过程中失去了________个水分子，相对分子质量减少了________。解析：解答第(1)～(5)小题可据图分析，该外毒素为环状七肽，具有7个肽键，由5种不同的氨基酸组成，其中有1种氨基酸出现3次，其R基为－CH3。区别氨基酸的种类依靠其结构中的R基。该化合物没有游离的氨基和羧基。虚线框内结构A、B的名称依次是肽键和R基。解答第(6)、(7)小题可据图计数。每个肽键中各有1个氮原子和1个氧原子，7个肽键所含氮原子和氧原子数均为7个，R基上的氮原子和氧原子分别为1个和3个。第(8)问，形成1条环状肽时，有多少个氨基酸参与缩合，即形成多少个肽键，脱掉多少个水分子。

答案：(1)0

0

(2)7

R基(3)5

3－CH3

(4)环状七7

(5)肽键R基(6)7

1

(7)7

3

(8)7

126蛋白质结构多样性的原因：

蛋白质与肽链的本质区别：是否具有空间结构。

组成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目成百上千、排序次序变化多端、肽链的盘曲、折叠方式千差万别（蛋白质有空间结构，肽链没有空间结构）图示1：

A链：—□—□—□—□—□—□—

B链：—○—○—○—○—○—○—图示2：

A链：—□—□—□—□—□—

B链：—□—□—□—□—图示3：A链：—□—○—○—□—○—

B链：—○—