《蛋白质是生命活动的主要承担者》课件

第4节蛋白质是生命活动的主要承担者第2章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.通过比较不同氨基酸的结构,归纳出氨基酸的结构通式与特点。2.通过模拟活动和模型建构等活动,说明肽键的形成过程,阐明蛋白质的基本组成单位是氨基酸。3.通过讨论蛋白质结构多样性与功能多样性的关系,尝试解释蛋白质的结构与功能相适应,认同细胞的主要功能由蛋白质承担。4.通过讨论“手术缝合线”等议题,认同蛋白质与人体的营养、健康等存在紧密联系。课前篇自主预习一、蛋白质的功能

功

能实

例结构蛋白肌肉、头发、羽毛、蛛丝功能蛋白催化作用绝大多数的酶运输作用血红蛋白运输氧调节作用胰岛素调节血糖浓度免疫作用抗体抵御病菌和病毒等抗原的侵害二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸1.作用氨基酸是组成蛋白质的基本单位。2.结构特点(1)至少有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。(2)都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。(3)各种氨基酸之间的区别在于R基(侧链基团)的不同。3.分类(1)分类依据:根据能否在人体内合成,人体内的氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸。(2)种类:人体中组成蛋白质的氨基酸有21种。预习反馈1.判断正误。(1)每种蛋白质中都含有21种氨基酸。(

×

)(2)非必需氨基酸是人体不需要的氨基酸。(

×

)(3)不同氨基酸的化学性质和物理性质不同,是由于R基不同。(√)(4)组成生物体中蛋白质的氨基酸只含有一个氨基和一个羧基。(

×

)2.下列叙述能对蛋白质的功能进行高度概括的是(

)A.蛋白质是细胞和生物体的重要结构物质B.蛋白质是信息传递、运输、免疫等生理功能的物质基础C.蛋白质是调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质D.蛋白质是生命活动的主要承担者答案

D三、蛋白质的结构及其多样性1.肽键的形成(1)脱水缩合:一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸的氨基(—NH2)相连接,同时脱去一分子的水,这种结合方式叫作脱水缩合。(2)肽键:连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。2.多肽与肽链由多个氨基酸缩合而成,含有多个肽键的化合物,叫作多肽。多肽通常呈链状结构,叫作肽链。3.蛋白质的形成许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链。肽链通过一定的化学键如二硫键结合在一起;氨基酸之间能够形成氢键,这些氢键使得肽链盘曲、折叠,形成更为复杂的有一定空间结构的蛋白质。4.细胞中蛋白质种类繁多的原因(1)组成不同蛋白质分子的氨基酸的数目不同。(2)组成不同蛋白质分子的氨基酸的种类不同。(3)组成不同蛋白质分子的氨基酸的排列顺序千变万化。(4)组成蛋白质分子的肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。预习反馈判断正误。(1)多肽就是蛋白质。(

×

)(2)氨基酸种类和数目相同的蛋白质是同一种蛋白质。(

×

)(3)人体内含有多种多样的蛋白质,每种蛋白质都具有一定的空间结构。(√)(4)39个氨基酸脱去38个水分子形成三十九肽。(√)(5)如果有足量的三种氨基酸甲、乙、丙,则它们能形成三肽的种类最多有6种。(

×

)(6)蛋白质的合成过程中产生水,水解过程需要水。(√)课堂篇探究学习探究点一氨基酸的结构特点下面为几种氨基酸的结构。

甘氨酸

缬氨酸丙氨酸亮氨酸1.这四种氨基酸的结构有什么共同特点?答案

在同一个碳原子上都连着一个氨基、一个羧基和一个H。2.在图中用圆圈画出四种氨基酸的不同。答案

略(氨基酸的R基)。3.请用一句话概述氨基酸分子在组成上的特点。答案

每种氨基酸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在同一个碳原子上。4.请写出氨基酸的结构通式,并提出判断构成蛋白质的氨基酸的依据。答案

根据氨基酸的结构通式,必须有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连在同一个碳原子上,才是构成蛋白质的氨基酸。【归纳提升】1.必需氨基酸和非必需氨基酸组成人体蛋白质的氨基酸有21种。其中8种人体细胞不能合成,必须从外界环境中获取,因此称为必需氨基酸,包括赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。另外13种氨基酸是人体细胞可以合成的,称为非必需氨基酸。2.氨基酸的结构通式

方法技巧

“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸

【探究应用】1.氨基酸中氨基和羧基数目的多少决定着氨基酸是酸性、碱性还是中性,氨基酸的这种差异决定于氨基酸的(

)A.羧基 B.氨基C.R基 D.肽键答案

C解析

由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知,不同氨基酸的差异决定于R基。2.谷氨酸的R基为—C3H5O2,一分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是(

)A.5,9,4,1 B.4,8,5,1C.5,8,4,1 D.4,9,4,1答案

A3.下列关于生物体内氨基酸的叙述,正确的是(

)A.氨基酸是蛋白质的基本单位,由氨基和羧基组成B.组成生物体蛋白质的氨基酸共有的结构为C.人体内的氨基酸都可以在人体内合成D.若某氨基酸的元素组成有C、H、O、N和S,S元素连接在羧基上答案

B4.下面是6种化合物的结构示意图,下列叙述错误的是(

)

A.上述化合物中,能构成人体蛋白质的有②③⑤B.⑤的R基为—CH2—COOHC.由上述物质可以看出,R基中可以有羧基,不能有氨基D.②和⑤的性质不同,是由②中的—(CH2)4—NH2与⑤中的—CH2—COOH不同决定的答案

C解析

氨基酸中至少含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同一个C原子上,因此②③⑤都属于构成生物体蛋白质的氨基酸,而①④⑥不属于。不同氨基酸的R基不同,②的R基是—(CH2)4—NH2,③的R基是—H,⑤的R基为—CH2—COOH,R基不同,不同氨基酸的性质不同。探究点二蛋白质的结构及其多样性我们每天所食用的食物中,除了糖类、脂质外还有蛋白质。进入人体消化道的蛋白类食物,在消化酶的作用下分解为氨基酸,这些氨基酸进入人体细胞后,需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质?1.完成流程图中的空白处(填空)。

一个肽键三肽肽键n-1n-1n-mn-m2.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次?答案

氨基酸→二肽、三肽→……→多肽→一条肽链盘曲、折叠构成空间结构→多条肽链构成更为复杂的空间结构。3.结合下面图例,总结蛋白质具有多样性的原因。总结:

。

总结:

。

氨基酸的种类不同,构成的肽链不同氨基酸的数目不同,构成的肽链不同总结:

。

总结:

。

氨基酸的排列顺序不同,构成的肽链不同肽链的数目和空间结构不同,构成的蛋白质不同4.如果用21个不同的字母代表21种氨基酸,若写出由10个氨基酸组成的长链,可以写出多少条互不相同的长链?答案

10个氨基酸能够组成2110条互不相同的长链。【归纳提升】1.多肽中氨基数、羧基数、氨基酸数、肽键数和脱水数的计算肽链氨基酸平均相对分子质量氨基酸数目肽键数目脱去水分子数目多肽或蛋白质相对分子质量氨基数目羧基数目一条肽链ann-1n-1na-18×(n-1)至少1个至少1个m条肽链ann-mn-mna-18×(n-m)至少m个至少m个环状多肽annnna-18n最少为0最少为0特别提醒

(1)蛋白质的水解可看作蛋白质合成的逆过程,即合成过程中脱去水分子的数目,就是水解过程中需加入水分子的数目。(2)若肽链间有二硫键(—S—S—),则蛋白质的相对分子质量=na-18(n-m)-2k(k为二硫键的个数,n为氨基酸数,m为肽链数,a为氨基酸的平均相对分子质量)。(3)涉及多肽结构图的问题,首先,从图中准确辨认出肽键;其次,确定图中共有多少个氨基酸及每个氨基酸的R基,尤其注意R基上有无氨基、羧基;最后审清题目,按要求解答。2.蛋白质的结构多样性

【探究应用】1.血红蛋白分子中含574个氨基酸,4条肽链,在形成此蛋白质分子时,脱下的水分子数和形成的肽键的数目分别是(

)A.573和573 B.573和570C.570和573 D.570和570答案

D2.人体中21种氨基酸的平均相对分子质量是128,某蛋白质含4条多肽链,由280个氨基酸组成,其相对分子质量约为(

)A.30872 B.31486C.30378 D.30486答案

A3.根据下图化合物的结构分析回答下列问题。

(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,这种反应叫作

。

(3)该化合物中的氨基酸种类不同,是由

决定的,其编号是

。

(4)该化合物称为

,含

个肽键,编号是

。

答案

(1)氨基羧基(2)4

3脱水缩合(3)R基②④⑧⑨

(4)四肽3

③⑤⑥解析

蛋白质是由许多氨基酸分子互相连接而成的。人体中组成蛋白质的氨基酸有21种,不同的氨基酸分子具有不同的R基。一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基相连,脱去一分子的水,形成肽键。这样由两个氨基酸分子缩合而成的化合物,叫作二肽。本题所示的是由4个氨基酸分子脱去3个水分子而形成的化合物,叫四肽。12345678910111213A组必备知识基础练1.[教材第33页“生物科学史话”]1965年,中国科学家在世界上首次人工合成具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。组成蛋白质的基本单位是(

)A.甘油和脂肪酸 B.葡萄糖C.核苷酸

D.氨基酸D123456789101112132.(广东惠州高一期末)如下图为氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是(

)A.每个氨基酸分子至少含有一个①和一个③B.氨基酸在核糖体中脱水缩合产生水,水中的氢来自②和③C.结构④在人体中有21种,其含有的氨基或羧基均参与主链形成时的脱水缩合D.追踪氨基酸在细胞中的转移途径时,应标记③中的HA12345678910111213解析每个氨基酸分子至少有一个①氨基和一个③羧基,A项正确;氨基酸在核糖体中脱水缩合产生水,水中的氢来自①和③,B项错误;结构④表示氨基酸中的R基,由于在人体中,构成蛋白质的氨基酸有21种,因此R基在人体内有21种,其含有的氨基或羧基并不都参与主链形成时的脱水缩合,C项错误;③中的H会参与脱水缩合,追踪氨基酸在细胞中的转移途径时,不能标记③中的H,D项错误。123456789101112133.如图所示为某多肽化合物的示意图。下列有关该化合物的叙述,错误的是(

)A.该多肽由3种氨基酸脱水缩合而成B.③⑤⑦的形成过程都要脱掉水分子C.该多肽游离的羧基多于游离的氨基D.该多肽彻底水解需消耗4个水分子D12345678910111213解析②④⑥和⑧表示R基,该多肽共由4个氨基酸组成,且R基中④和⑧是相同的,所以该多肽由3种氨基酸脱水缩合而成,A项正确;③⑤⑦是肽键,每形成一个肽键需要脱掉一分子水,B项正确;该多肽链游离的羧基分布在②和⑨,游离的氨基分布在①,所以该多肽链游离的羧基多于游离的氨基,C项正确;该多肽由4个氨基酸脱水缩合而成,含有3个肽键,该多肽彻底水解需消耗3个水分子,D项错误。123456789101112134.下图为蛋白质分子的概念图,下列有关分析错误的是(

)A.a代表氨基酸,是组成蛋白质的基本单位B.b是多肽内部的化学键,称为氢键C.①脱水缩合过程伴随着水的生成D.许多蛋白质分子含有两条或多条肽链B12345678910111213解析蛋白质(多肽)的基本组成单位是氨基酸,故a代表氨基酸,A项正确;b是多肽内部的化学键,称为肽键,B项错误;①氨基酸脱水缩合过程伴随着水的生成,相邻的两分子氨基酸脱去一分子水,C项正确;许多蛋白质分子含有两条或多条肽链,肽链间通过一定的化学键(如二硫键)相互结合在一起,D项正确。123456789101112135.(广东惠州高一期末)蛋白质是生命活动的主要承担者。下列有关蛋白质的表述正确的是(

)A.氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质B.蛋白质彻底水解的产物是氨基酸C.蛋白质的功能完全由氨基酸的种类和排列顺序决定D.高温使蛋白质变性,恢复到常温后其结构与功能恢复正常B解析氨基酸通过脱水缩合的方式形成多肽链,多肽链通过盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质,A项错误;蛋白质彻底水解的产物是氨基酸,B项正确;蛋白质的功能由蛋白质的结构决定,而蛋白质的结构取决于组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式,C项错误;高温使蛋白质变性,恢复到常温后其结构与功能不会恢复,D项错误。123456789101112136.蛋白质是细胞生命活动的主要承担者,每种蛋白质的特定功能都取决于其特定的结构。下列关于蛋白质的叙述,错误的是(

)A.蛋白质中的氨基酸通过肽键连接成肽链B.阿尔茨海默病与人体细胞内肽链的折叠错误有关C.空间结构改变可能会影响蛋白质的功能D.蛋白质的差异仅由肽链中氨基酸的种类决定D解析氨基酸是组成蛋白质的基本单位,氨基酸通过肽键连接成肽链,A项正确;阿尔茨海默病与人体细胞内肽链的折叠错误有关,B项正确;蛋白质的空间结构被破坏即蛋白质发生变性,会导致蛋白质失去生物活性,这种改变是不可逆的,C项正确;蛋白质的差异由肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链千变万化的空间结构决定,D项错误。123456789101112137.(多选)龙虾的血蓝蛋白由6条相同的肽链组成,每条肽链都由658个氨基酸形成,其中第176~400位氨基酸组成活性部位,两个铜离子分别与活性部位的三个组氨酸侧链结合,该区是结合O2分子所必需的。下列关于龙虾血蓝蛋白的叙述,错误的是(

)A.一个血蓝蛋白分子至少含有6个游离的氨基、657个肽键B.有活性的血蓝蛋白彻底水解后将产生20种氨基酸C.铜是组成龙虾细胞的大量元素,参与维持血蓝蛋白的空间结构D.龙虾煮熟后,其体内的血蓝蛋白用双缩脲试剂检测仍呈紫色ABC12345678910111213解析一个血蓝蛋白分子含6条相同的肽链,至少含有6个游离的氨基,一条肽链含有的氨基酸数目为658个,其中的肽键数目为658-1=657(个),则一个血蓝蛋白分子中至少含有657×6=3

942(个)肽键,A项错误;血蓝蛋白彻底水解后不一定得到20种氨基酸,B项错误;铜参与维持血蓝蛋白的空间结构,是组成龙虾细胞的微量元素,C项错误;龙虾煮熟后,其蛋白质空间结构改变,但其中的肽键没有断裂,故仍可与双缩脲试剂反应呈紫色,D项正确。123456789101112138.(多选)下列关于蛋白质结构和功能的叙述,正确的是(

)A.若蛋白质空间结构改变,则其特定功能可能改变B.六环肽在水解过程中会消耗5分子水C.组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合方式不同D.氨基酸的排列顺序不同是蛋白质种类繁多的原因之一AD解析结构决定功能,若蛋白质空间结构改变,则其特定功能可能改变,A项正确;六环肽有6个肽键,在水解过程中会消耗6分子水,B项错误;组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合方式相同,C项错误;蛋白质结构多样性的直接原因:构成蛋白质的氨基酸的种类、数目可能成千上万,排列顺序千变万化和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别,D项正确。123456789101112139.如图表示人体内几种化学元素和化合物的相互关系,其中a表示有机小分子物质,A表示有机大分子物质,回答下列问题。12345678910111213(1)A为__________,其基本组成单位的结构通式为________________。

(2)A3能够运输氧气,可能为细胞中的_________,酶属于图中的_________,抗体属于图中的__________。

(3)除了图中A1~A4所示的功能之外,A还具有_________________________等重要功能,参与细胞的各项生命活动。

(4)胰岛素具有降低血糖的作用,目前市面上无口服胰岛素,糖尿病患者均需要皮下注射胰岛素,其原因是_________________________________。

蛋白质

血红蛋白

A1A2参与组成细胞和生物体结构、信息传递

胰岛素的化学本质为蛋白质,口服后会被胃蛋白酶水解,无法发挥作用12345678910111213解析

(1)A具有免疫、催化、运输氧气等功能,说明A是蛋白质,则小分子a是构成蛋白质的基本单位氨基酸。氨基酸的结构通式为

。

(2)A3能够运输氧气,可能为细胞中的血红蛋白,酶具有催化功能,属于图中的A1,抗体具有免疫功能,属于图中的A2。(3)已知A为蛋白质,除了图中A1~A4所示的功能之外,蛋白质还具有参与组成细胞和生物体结构、信息传递等重要功能,可参与细胞的各项生命活动。(4)胰岛素具有降低血糖的作用,其化学本质为蛋白质,口服后会被胃液中的胃蛋白酶水解为小分子物质,无法发挥作用,故目前市面上无口服胰岛素,糖尿病患者均需要皮下注射胰岛素。12345678910111213B组能力素养提升练10.[教材第28页“问题探讨”]利用从动物组织中提取的胶原蛋白制作的手术缝合线,机体对其无排斥反应,手术一段时间后,可被人体组织细胞水解、吸收,避免了拆线的痛苦和麻烦。下列叙述正确的是(

)A.该手术缝合线的水解必须在细胞内才能进行B.对该手术缝合线的水解、吸收过程需要其他蛋白质的参与C.经充分水解的手术缝合线仍能与双缩脲试剂反应呈紫色D.氨基酸的不同连接方式是蛋白质结构多样性的主要原因B12345678910111213解析手术缝合线的化学本质是蛋白质,蛋白质的水解既可以发生在细胞外,也可以发生在细胞内,A项错误;手术缝合线的化学本质是蛋白质,该手术缝合线的水解需要蛋白酶的催化,产生的氨基酸进入细胞需要转运蛋白的参与,B项正确;经充分水解的手术缝合线肽键断裂,产物是氨基酸,不能与双缩脲试剂反应呈紫色,C项错误;蛋白质结构多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关,氨基酸的连接方式都相同,都是脱水缩合形成肽键,D项错误。1234567891011121311.细胞受到冰冻时,蛋白质分子相互靠近,当接近到一定程度时,蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)氧化形成二硫键(—S—S—)。解冻时,蛋白质的氢键断裂,但二硫键仍然保留(如下图所示)。下列说法错误的是(

)A.巯基位于氨基酸的R基上B.解冻后蛋白质功能可能异常C.结冰和解冻过程涉及肽键的变化D.抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力C12345678910111213解析巯基(—SH)中含有S,由氨基酸的结构通式可知,巯基位于氨基酸的R基上,A项正确;蛋白质的结构决定蛋白质的功能,由题干“解冻时,蛋白质的氢键断裂”可知解冻后的蛋白质结构会发生变化,其功能也可能发生异常,B项正确;结冰时会增加蛋白质分子中的二硫键,解冻时蛋白质的空间结构改变,结冰和解冻过程未涉及肽键的变化,C项错误;细胞受到冰冻时,蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)会被氧化形成二硫键(—S—S—),抗冻植物能够适应较冷的环境,根据形态结构和功能相适应的观点,可推知抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力,D项正确。1234567891011121312.(多选)研究人员在实验室中研究蛋白质的折叠时发现,尿素可以使蛋白质去折叠(或变性),成为失去自然构象的松散肽链,当去掉尿素时,蛋白质又可以自发地重新折叠(或复性)成原来的构象,如图所示。下列叙述错误的是(

)A.蛋白质的结构与组成该蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序有关B.去除尿素后,变性的蛋白质恢复它们原来的构象,功能也可能随之恢复C.暴露在高浓度尿素溶液中的变性的蛋白质不能与双缩脲试剂发生颜色反应D.当蛋白质和细胞内的其他分子发生相