1、第 2 课时 蛋白质的结构及其多样性学有目标新课程标准必明1说明氨基酸形成蛋白质的过程。2概述蛋白质的结构及其多样性。记在平时核心语句必背1氨基酸通过脱水缩合的方式形成蛋白质或多肽。2蛋白质多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的数目及其形成的空间结构不同。理清主干知识一、蛋白质的结构层次与脱水缩合 1蛋白质的结构层次(1)反应原理：一个氨基酸分子的与另一个氨基酸分子的相连接，同时脱去。2脱水缩合的过程氨基羧基一分子水(2)过程名称：。(3)物质名称：。(4)结构名称：，其结构简式为_。脱水缩合二肽肽键二、蛋白质结构多样性的原因1不同蛋白质含有的氨基酸、不同。2肽链的
2、盘曲、折叠方式及其形成的不同。种类 数目空间结构排列顺序诊断自学效果1判断下列叙述的正误(1)组成人体蛋白质的氨基酸有 21 种()(2)人体细胞不能合成的氨基酸称为必需氨基酸，共 8 种()(3)每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上()(4)各种氨基酸共有的结构是 NH2CHCOOH()(5)各种氨基酸理化性质不同的原因在于 R 基不同()2试判断下列有机酸，哪些属于组成蛋白质的氨基酸？并说明判断理由。答案：(1)是 NH2 和COOH 连在同一个碳原子上(2)不是 NH2 和COOH 没连在同一个碳原子上(3)不是 没有NH2(1)判断：填“是”或“不是”理由：(
3、2)(3)判断：填“是”或“不是”理由：判断：填“是”或“不是”理由：3(2019池州期末)下列关于氨基酸的叙述，错误的是()A氨基酸的 R 基中有可能会含有氨基或羧基B脱水缩合反应中氨基酸的羧基会脱去 1 分子水C甲硫氨酸分子式为 C5H11O2NS，则它的 R 基为C3H7SD必需氨基酸人体细胞不能合成，只能从食物中摄取解析：氨基酸的 R 基中有可能含有氨基或羧基；氨基酸的脱水缩合是一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基相连接并脱去1 分子水；组成蛋白质的氨基酸的结构简式是 C2H4O2NR，甲硫氨酸分子式为 C5H11O2NS，则它的 R 基为C3H7S；必需氨基酸人体细胞不能合成，只能从
4、食物中摄取。答案：B 4人体的肌肉主要由蛋白质组成。同样是肌肉，心肌具有自动收缩的特性，平滑肌有较强的舒张性，骨骼肌能够强有力地收缩，这些区别说明构成它们的蛋白质有区别，这些区别可能是()A所含氨基酸的数目不同B所含氨基酸的种类不同C所含氨基酸的排列顺序不同D所含氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同解析：蛋白质的多样性可以从氨基酸和肽链两个角度来分析。氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同都会导致蛋白质的结构不相同。答案：D 5如图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是()A结构在所有生物体内均有 20 种B氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自和C结构中含有的氨基或羧基一
5、般不参与脱水缩合D生物体内 n 个氨基酸形成一条多肽链脱去 n 个水解析：氨基酸的种类由 R 基决定，R 基约有 20 种（人体 21种），所以氨基酸的种类约有 20 种，但并不是所有的生物体内均有 20 种，A 错误；氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自和，B 错误；n 个氨基酸形成一条多肽链脱去(n1)个水，D 错误。答案：C 新知探究一 蛋白质的结构在探究中学阅读教材，完成下列问题：1氨基酸脱水缩合过程图示2过程分析(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的和另一个氨基酸羧基中的。(2)H2O 中 H 和 O 的来源：H 既来自又来自，O 只来自。(3)NH2 和COOH 的数量和位置：
6、一条肽链中至少含有 一 个 游 离 的 NH2 和 一 个 游 离 的 COOH，分 别 位于，其余的NH2 和COOH 位于 R 基中。HOH羧基氨基羧基肽链的两端在应用中悟典例 1 根据下列化合物的结构分析回答：(1)该化合物含有_个肽键，图中表示肽键的编号有_。(2)该化合物称为_，形成该化合物的化学反应称为_。(3)该化合物由_种氨基酸构成，各种氨基酸的区别在于 R 基不同，图中表示 R 基的编号有_。(4)该化合物中含有的氨基数目和羧基数目分别是_、_。解析(1)由图分析可知，该化合物中含有 3 个肽键，表示肽键的编号为。(2)由分析可知，此多肽含有 4 个氨基酸，则形成的化合物为四
7、肽或多肽。(3)决定氨基酸种类的 4 个 R 基结构各不相同，所以构成该化合物的氨基酸有 4 种。(4)由图可知，表示肽链末端氨基，表示肽链末端羧基，而和中分别存在一个羧基和一个氨基，则该化合物中含有的氨基和羧基数目分别是 2 个和 2 个。答案(1)3 (2)四肽或多肽 脱水缩合(3)4 (4)2 2典例 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 蛋白质功能的不同取决于其分子结构的不同。答案 D在训练中评1两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，并生成一分子水
8、，这个水分子中的氢来自()A氨基B羧基C一个来自氨基和一个来自羧基D连接在碳原子上的氢解析：氨基酸的脱水缩合是一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基分别脱掉一个H 和一个OH，形成一个水分子。答案：C 2(2018淮南二中月考)如图是 3 种氨基酸的结构式，由这 3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是()A1,2,3 B1,1,3C1,2,2D2,2,2解析：由于题干中第二个氨基酸的 R 基中含有 1 个羧基，因此由这 3 种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有 1个氨基、2 个羧基和 2 个肽键。答案：C 3如图是某多肽化合物的示意图，试判断下列有关
9、该化合物的叙述错误的是()A该化合物是三肽，内含有两 2 个肽键B该多肽链中含有 4 个羧基，3 个氨基C氨基酸的不同种类决定于 R 基、D该肽链与双缩脲试剂混合产生紫色反应解析：、为肽键，是由一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基脱水缩合形成的，所以该化合物含有两个肽键，是三肽化合物，A 正确；由于 R 基中含有 1 个羧基，所以该化合物有 1 个氨基、2 个羧基，B 错误；组成蛋白质的氨基酸约有 20 种，这 20 种氨基酸的区别就在于 R 基(、)不同，C 正确；该化合物含有肽键，与双缩脲试剂混合能产生紫色反应，D 正确。答案：B 新知探究二 蛋白质结构多样性的原因在探究中学生物界
10、中的蛋白质种类多达 10101012 种，20 种氨基酸是如何形成如此种类丰富的蛋白质的呢？下图中“”、“”代表不同的氨基酸，分析各图代表的含义，归纳蛋白质多样性的原因。1蛋白质结构多样性的原因(1)图甲说明：氨基酸的不同，构成的肽链不同。(2)图乙说明：氨基酸的不同，构成的肽链不同。(3)图丙说明：氨基酸的不同，构成的肽链不同。(4)图丁说明：不同，构成的蛋白质不同。种类数目排列顺序肽链的数目和空间结构2借助数学知识，分析：假若有 A、B、C 三种氨基酸，在以下两种条件下形成二肽和三肽的种类各是多少？(1)条件 1：A、B、C 三个氨基酸，由这三个氨基酸组成多肽的情况。(2)条件 2：A、B
11、、C 三种氨基酸(每种氨基酸足够多)的情况。提示：(1)条件 1：形成二肽的种类：3 2 326 种形成三肽的种类：3 2 1 3216 种(2)条件 2：形成二肽的种类：3 3 329 种形成三肽的种类：3 3 3 3327 种蛋白质的形成过程及多样性的原因图示典例 3 下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法，正确的是()A蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关B已知某化合物含有 C、H、O、N 等元素，可以推断此物质为蛋白质C不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性D蛋白质空间结构改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，但这种改变一般是可逆的在应用中悟解析 蛋白质结构
12、多样性与氨基酸的结构无关；含有C、H、O、N 等元素的化合物较多，不一定是蛋白质，如核苷酸、ATP 等；蛋白质分子中的肽键都是CONH，组成元素都是 C、H、O、N 四种，无差异性；蛋白质的空间结构是决定蛋白质性质的因素之一，过酸、过碱或高温都会使蛋白质的空间结构发生改变，这种改变往往是不可逆的，如酶在高温下失活后既使再降温度其活性也不会恢复。答案 C易错提醒蛋白质的盐析和变性的区别(1)盐析：鸡蛋清中加入食盐溶液看到白色絮状物，加水后白色絮状物消失。盐析属于物理变化。(2)变性：高温、过酸、过碱或在重金属离子的作用下，蛋白质的分子结构变得伸展、松散，失去活性。变性属于化学变化。在训练中评4由
13、 20 种、500 个氨基酸组成蛋白质，则氨基酸的排列顺序可能是()A20500 种 B50020 种C10 000 种D2020 种答案：A5蛋白质是生命活动的主要承担者，在组成细胞的有机物中含量最多。下图为有关蛋白质的简要概念图，下列对图示分析正确的是()Aa 肯定含有 PB多肽中 b 的数目等于 c 的数目C过程有水生成Dd 表示氨基酸的多样性解析：组成蛋白质的元素肯定有 C、H、O、N，只有部分蛋白质含有 S 和 P；b 表示氨基酸，c 表示肽键，氨基酸的数目减去肽链的数目等于肽键的数目，因此 b 的数目不等于 c 的数目；d 表示蛋白质功能的多样性；过程表示脱水缩合，有水生成。答案：
14、C 6下列有关蛋白质中肽键的叙述，错误的是()A肽键的结构式可以表示为 NH-COB蛋白质中的 N 主要存在于肽键中C肽键是脱水形成的D双缩脲试剂可与肽键作用解析：肽键是由一个氨基酸分子的羧基(COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(NH2)相连接，同时脱去一分子水形成的，肽键的结构式是CONH，A 错误；蛋白质中 N 元素主要存在于肽键中，其次存在于 R 基中，B 正确；肽键是氨基酸脱水缩合过程中形成的，C 正确；双缩脲试剂可与分子中含有 2 个或 2 个以上肽键的化合物发生反应，生成紫色络合物，D 正确。答案：A 探究 与蛋白质形成过程有关的计算规律理解深一点1氨基数肽链数R 基上的氨基数各氨
15、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n1n1至少1个至少1个na18(n1)m条肽链nmnm至少m个至少m个na18(nm)环状多肽nn最少为0最少为0na18n7若蛋白质中含有二硫键(SS)
16、时，要考虑脱去氢的质量，每形成 1 个二硫键，脱去 2 个 H。难度加一点典例 1 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每个该多肽分子水解后可以产生 3 个谷氨酸解析 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
17、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。答案 D典例 2 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 B可能没有游离氨基C至少有 5 个游离羧基D至多有 36 种氨基酸解析 39 个氨基酸形成的环状多肽，有 39 个肽键；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；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
18、基，故该多肽至少含有 4 个游离的羧基；组成该多肽的氨基酸最多有 21 种。答案 B训练难一点1经分析某条多肽链中有 O 原子 p 个，N 原子 q 个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，1 分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为()ApqBqpCpq1Dqp1解析：分析四种氨基酸的特点可知，赖氨酸含有两个氮原子，根据氧原子数目进行计算，氧原子数氨基酸数肽链条数R 基上氧原子数，分析这四种氨基酸 R 基可知，四种氨基酸的 R 基上均无氧原子，该多肽所含氨基酸数为(p1)个，因此该多肽含有的赖氨酸数q(p1)qp1。答案：D 2(2019济南调研)某多肽分子式是 C21HxOyN4S2
19、(无二硫键)，已知该多肽是由下列氨基酸中的某几种作原料合成的：亮氨 酸(C6H13NO2)、天 冬 氨 酸(C4H7NO4)、苯 丙 氨 酸(C9H11NO2)、丙氨酸(C3H7NO2)、半胱氨酸(C3H7NO2S)。以下对该多肽的叙述，错误的是()A水解后得到 4 种氨基酸B有 3 个肽键C含有氧原子和氢原子的数目分别为 5 和 32D只有 1 个羧基解析：分析题中给出的几种氨基酸的化学式可知，只有天冬氨酸的 R 基中含有 2 个 O 原子，只有半胱氨酸的 R 基中含有 1个 S 原子，而多肽分子式是 C21HxOyN4S2(无二硫键)，说明该多肽只能由 4 个氨基酸组成(因多肽中只含有 4
20、 个 N 原子，且几种氨基酸都只含有 1 个 N 原子)，并且其中含有 2 个半胱氨酸(因多肽中含有 2 个 S 原子，且只有半胱氨酸的 R 基中含有 1 个 S原子)，两个半胱氨酸共含有 6 个 C 原子，而多肽分子中含有21 个 C 原子，根据氨基酸脱水缩合反应前后 C 原子数守恒可知，另 2 个氨基酸所含的 C 原子之和应该是 21615(个)，分析几种氨基酸的化学式可知，只有亮氨酸和苯丙氨酸符合要求，因此该多肽是由 1 个亮氨酸、1 个苯丙氨酸和 2 个半胱氨酸脱水缩合而形成的。答案：A 3某蛋白质由 100 个氨基酸形成，含有 4 条多肽链，下列说法正确的是()A该蛋白质含有 96
21、个肽键，只含有 4 个游离的氨基B形成该蛋白质，失去 104 个水分子C如果氨基酸平均分子量是 128，则该蛋白质的分子量为 12 800D该蛋白质中含肽键 96 个，至少含有 4 个游离的羧基解析：该蛋白质由 100 个氨基酸形成，含有 4 条多肽链，所以含有 100496(个)肽键；由于 R 基中可能含有氨基，所以至少含有 4 个游离的氨基，A 错误。形成该蛋白质，失去的水分子数氨基酸数肽链的条数100496(个)，B 错误。如果氨基酸平均分子量是 128，则该蛋白质的分子量氨基酸分子量氨基酸个数失去的水分子数18128100961811 072，C 错误。由于蛋白质由 100 个氨基酸形成，含有 4 条多肽链，所以含肽键数100496(个)，至少含有的游离的羧基数肽链条数4，D 正确。答案：D 4一般说来，每 100 g 蛋白质平均含氮 16 g，这些氮主要存在于蛋白质的()A肽键中 B游离的氨基中C游离的羧基中DR 基中解析：蛋白质中的 N 主要存在于肽键中。答案：A “课时双测过关”见“课时双测过关(七)”(单击进入电子文档)谢 观 看THANK YOU FOR WATCHING谢