1、第第 2 课时课时 蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能 学习目标 1.掌握氨基酸的结构通式及特点。2.理解氨基酸形成蛋白质的过程。3.概述蛋白 质的结构和功能。 一一、蛋白质的组成元素和基本单位蛋白质的组成元素和基本单位 1.组成元素：C、H、O、N，大多数蛋白质还含有 S。 2.基本组成单位：氨基酸，生物体内约有 20 种。 (1)通式 (2)共性：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 (3)种类：由 R 基决定。 下图是几种氨基酸的结构图，请分析回答下列问题： 1.半胱氨酸的组成元素有哪些？ 答案 C、H、O、N、S。 2.赖氨酸和天冬氨酸的 R 基分别是什么？ 答案 赖氨酸的 R
2、 基：(CH2)4NH2；天冬氨酸的 R 基：CH2COOH。 3.结合上图分析：一个氨基酸中是否都只含有一个NH2和一个COOH? 答案 不是。赖氨酸含有两个NH2，天冬氨酸含有两个COOH。 4.下图化合物是不是构成蛋白质的氨基酸？为什么？ 答案 不是。氨基和羧基不连在同一个碳原子上。 1.下列有关氨基酸的描述，正确的是( ) A.氨基酸是构成蛋白质的基本单位，由氨基和羧基组成 B.每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基 C.人体内的氨基酸必须从食物中获取 D.每个氨基酸分子都只含有 C、H、O、N 四种元素 答案 B 解析 氨基酸可由体内细胞合成；除含有 C、H、O、N 四种元素外，有的还
3、含有 S 等。 2.下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸( ) 答案 B 解析 每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上。这个 碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用 R 表示，各种氨基酸的不同就在 于 R 基的不同。 方法点拨 “两看法”判断组成蛋白质的氨基酸 二二、蛋白质的形成及其功能蛋白质的形成及其功能 蛋白质是生物大分子，由许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键相连而成。 1.过程 氨基酸 脱水缩合 二肽：由 2 个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物 多肽：由多个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物，通常呈链状 盘曲、折叠 蛋白质：具有复杂的空间结构 2.脱水缩合
4、 (1)概念：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的结 合方式，叫做脱水缩合。 (2)形成的化学键：肽键，表示为CONH。 3.蛋白质的结构多样性的原因 由于组成肽链的氨基酸在种类、数目、排列顺序上的不同，以及构成蛋白质的肽链在数目和 空间结构上的不同，所以蛋白质具有多样性。 4.蛋白质功能的多样性(连线) 下图是氨基酸形成蛋白质的过程图解，请分析回答下列问题： 1.若 R 基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R 基中的氨基或羧基是否参与反应？生成 的肽链中氨基或羧基位于何处？ 答案 R 基中的氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端和 R
5、 基中。 2.多肽通常被称为肽链，肽链构成蛋白质的过程中主要变化是什么？ 答案 1 条或者几条肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。 3.营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，从蛋白质的功能分析，其原因是什么？ 答案 营养不良导致蛋白质的摄入量不足，影响血红蛋白和抗体的生成，出现贫血和免疫力 下降。 3.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 答案 D 解析 蛋白质功能的不同取决于其分子结构的不同。 4.根据下图所示化合物的结构分析
6、回答下列问题： (1)该化合物中，表示_，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 做 _。 (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_。 (5)该化合物含有_个游离的氨基和_个游离的羧基。 (6)该化合物水解时被破坏的是_。 答案 (1)氨基 羧基 (2)4 3 脱水缩合 (3)R 基 (4)四肽 3 (5)2 2 (6)肽键 方法点拨 根据多肽结构来判断氨基酸的个数和种类的方法 解答时可以按照以下步骤进行： 找到所有的肽键(CONH)用长竖线将肽键分
7、开， 将多 肽分成多个部分，每一部分是一个氨基酸残基得出氨基酸数目，有几个氨基酸就是几肽 找出氨基酸的 R 基，确定氨基酸的种类。 三三、与蛋白质形成过程有关的计算规律与蛋白质形成过程有关的计算规律 1.氨基数肽链数R 基上的氨基数各氨基酸中氨基总数肽键数。 2.羧基数肽链数R 基上的羧基数各氨基酸中羧基总数肽键数。 3.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。 4.氧原子数肽键数2肽链数R 基上的氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去的 水分子数。 5.氢原子数各氨基酸中氢原子的总数2脱去的水分子数。 6.假设氨基酸的平均相对分子质量为 a，由 n 个氨基酸分别形成 1 条
8、肽链或 m 条肽链或环状 多肽： 形成的多肽 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 1 条肽链 n1 n1 至少 1 个 至少 1 个 na18(n1) m 条肽链 nm nm 至少 m 个 至少 m 个 na18(nm) 环状多肽 n n 最少为 0 最少为 0 na18n 7.若蛋白质中含有二硫键(SS)时，要考虑脱去氢的质量，每形成 1 个二硫键，脱去 2 个 H。 分析氨基酸形成蛋白质过程中的有关计算规律： (1)若 4 个氨基酸形成 1 条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链 的名称是什么？ 答案 会脱去 3 分子水，形成 3 个肽
9、键，该多肽称为四肽。 (2)若 m 个氨基酸形成 1 条环状的多肽， 如下图。 则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个 肽键？ 答案 脱去水分子 m 个，形成 m 个肽键。 (3)若氨基酸的平均分子量为 120， 则 20 个氨基酸形成 1 条肽链时， 所形成肽链的分子量是多 少？ 答案 1202018(201)2 058。 5.某直链多肽的分子式为 C22H34O13N6，其水解后共产生下列 3 种氨基酸，下列相关叙述正确 的是( ) A.合成 1 分子该物质将产生 6 个水分子 B.合成 1 分子该物质需要 1 个谷氨酸和 1 个丙氨酸 C.该多肽分子中含有 1 个氨基和 1 个羧基 D.
10、每个该多肽分子水解后可以产生 3 个谷氨酸 答案 D 解析 题中 3 种氨基酸都只含有 1 个氮原子，而题中多肽含有 6 个氮原子，说明该多肽是由 6 个氨基酸脱去 5 个水分子合成的；由于甘氨酸、丙氨酸中都含有 1 个羧基，而每个谷氨酸 中有 2 个羧基，合成有机物后 R 基上还有 2 个氧原子，氧原子数肽键数2肽链数R 基上的氧原子数，即 13522谷氨酸数，故每个该多肽分子水解后可以产生 3 个谷氨 酸；该多肽分子含有 1 个游离氨基和 4 个游离羧基。 6.一条由 39 个氨基酸形成的环状多肽，其中有 4 个谷氨酸(R 基为CH2CH2COOH)，则 该多肽( ) A.有 38 个肽键
11、 B.可能没有游离氨基 C.至少有 5 个游离羧基 D.至多有 36 种氨基酸 答案 B 解析 39 个氨基酸形成的环状多肽，有 39 个肽键，A 项错误；该环状多肽主链上没有游离 的氨基，不能确定侧链基团中是否含有游离的氨基，故该多肽可能没有游离的氨基，B 项正 确；该多肽为环状，主链上没有游离的羧基，谷氨酸的侧链基团中含有游离的羧基，故该多 肽至少含有 4 个游离的羧基，C 项错误；组成该多肽的氨基酸最多约有 20 种，D 项错误。 1.下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上( ) (2)酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是 R 基不同( )
12、 (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)蛋白质的合成过程中产生水，水解过程需要水( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 2.下列关于生物体内的氨基酸的叙述正确的是( ) A.如图所示分子是构成生物体的氨基酸 B.不同氨基酸的 R 基一定不同 C.只有必需氨基酸是生物体所必需的 D.氨基酸是生命活动的主要承担者 答案 B 解析 分析图形可知，图示分子不是构成生物体的氨基酸，A 错误；必需氨基酸和非必需氨 基酸都是生物体生命活动所必需的，但只有必需氨基酸是生物体内无法合成的，只能从食物
13、 中获取，C 错误；氨基酸是组成蛋白质的结构单位，蛋白质才是生命活动的主要承担者，D 错误。 3.胰岛素由 、 两条链组成，共含 51 个氨基酸。下列叙述错误的是( ) A.氨基酸脱水缩合产生水，其中的氢全部来自羧基 B.一个胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和羧基 C.胰岛素能降低血糖体现了蛋白质具有信息传递的功能 D.一个胰岛素分子全部水解为氨基酸，需要消耗 49 个水分子 答案 A 解析 氨基酸脱水缩合产生水，其中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基；胰 岛素由两条肽链组成，所以一个胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和羧基；胰岛素能与细 胞膜上的受体结合促进细胞对血糖的利用从而降低血
14、糖浓度，体现了蛋白质具有信息传递的 功能；一个胰岛素分子由 、 两条链组成，共含 51 个氨基酸，因此全部水解需消耗 512 49 个水分子。 4.已知丙氨酸的 R 基是CH3， 则下列关于 5 个丙氨酸脱水缩合形成 1 条肽链的过程的叙述， 正确的是( ) A.产物中含有 4 个肽键(NHCO)称为四肽 B.产物多肽的相对分子质量相对于反应物减少了 90 C.产物多肽的分子式为 C15H27O6N5，含有 5 个氨基(NH2)和 5 个羧基(COOH) D.产物水中的 H 既来自氨基又来自羧基，O 只来自羧基 答案 D 解析 5 个丙氨酸脱水缩合形成的产物称为五肽；形成五肽时脱去 4 分子水
15、，相对分子质量 减少了 41872；丙氨酸的 R 基中不含有氨基和羧基，故由 5 个丙氨酸脱水缩合形成的五 肽中只含有 1 个氨基和 1 个羧基。 5.如图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图回答下列问题： (1)它们结构的差别在于_的不同。 (2)7 种氨基酸通过_的方式形成一条肽链，此过程可形成_个肽键，脱 去_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， 改变其中的_， 就可改变该肽链的性质。 (4)若两个蛋白质分子均由两条相同的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？ 原因是什么？ _。 答案 (1)R 基 (2)脱水缩合 6 6 108 (3)氨基酸的排列顺序 (4)不一定相同。因为分别 由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两种蛋白质分子 解析 构成天然蛋白质的氨基酸约有 20 种，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。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，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，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之 和。蛋白质的空间结构不仅跟氨基酸的数目、种类和排列顺序有关，还与肽链的盘曲折叠方 式有关，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。