1、第4节蛋白质是生命活动的主要承担者课标内容要求核心素养对接阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。1生命观念通过对蛋白质的学习，建立生命的物质性的观点，从结构与功能观角度阐明不同氨基酸的理化性质可能不同并理解蛋白质的多样性。2科学思维运用归纳与概括，构建21种氨基酸的结构模型；并从氨基酸的结构特点理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题。3社会责任从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。一、蛋白质的功能1蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才
2、能起作用。2主要功能及举例类别功能举例结构蛋白许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质肌动蛋白、肌球蛋白等功能蛋白信息传递对细胞和生物体的生命活动有重要的调节作用胰岛素、生长激素等催化作用催化细胞内的多种化学反应大多数酶等运输作用有些蛋白质具有运输功能血红蛋白等防御作用能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质抗体等二、蛋白质的基本组成单位氨基酸1种类(1)在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。(2)分类依据：人体细胞能否合成。必需氨基酸：8种。人体细胞内不能合成，必须从外界环境中获取。非必需氨基酸：13种。人体细胞内能够合成，也可从外界环境中获取。2氨基酸的元素组成及结构特点(1)组成氨基酸的
3、共有元素是C、H、O、N，有的氨基酸含有S等元素。(2)结构写出图中结构名称a氨基；b、dR基；c羧基。比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：。氨基酸的结构特点数量关系：至少都含有一个氨基和一个羧基。位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。三、蛋白质的结构及其多样性1氨基酸的脱水缩合(1)此生理过程的名称是脱水缩合。(2)写出字母代表的结构或名称：a肽键，b二肽。(3)判断产物H2O中原子的来源(4)多肽中氨基或羧基的含量：至少一个。2蛋白质的形成过程元素：C、H、O、N等氨基酸：蛋白质的基本组成单位脱水缩合二肽：由两个氨基酸分子缩合而成
4、的化合物多肽(链)：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物， 通常呈链状结构蛋白质：具有一定的空间结构3蛋白质种类繁多的原因在细胞中，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。4结构与功能的适应(1)每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。如镰状红细胞中的血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，运输氧的能力会大大削弱。(2)蛋白质变性：指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其
5、理化性质的改变和生物活性丧失的现象。判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1人体需要的氨基酸称为必需氨基酸。()2不同氨基酸之间的差异是由R基引起的，21种氨基酸的理化性质是由R基决定的。()3每种氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。()4氨基、羧基、R基的书写格式分别是NH2、COOH、R。()5氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质。()6高温会使蛋白质的肽键断裂。()7蛋白质的空间结构被破坏后，功能不变。()提示：1必需氨基酸是指人体不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸。23组成蛋白质的每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基。4氨基羧酸、R基的书写
6、格式应为NH2、COOH、R。5空间结构不同，蛋白质的结构不同。6高温破坏蛋白质的空间结构，不破坏肽键。7蛋白质的空间结构被破坏后，功能丧失。蛋白质的基本组成单位氨基酸1氨基酸的结构通式及判断(1)结构通式(2)组成生物体蛋白质的氨基酸的判断标准数量标准：至少有一个“NH2”和一个“COOH”。“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系，“氨基酸”代表了其分子结构中主要的部分氨基(碱性)和羧基(酸性)，分子结构中缺少其一，都不是氨基酸。如：H2NCH2CH2OH缺少COOHHOOCCH2CH2COOH缺少NH2位置标准：都有一个“NH2”和一个“COOH”连接在同一个碳原子(中心碳原子)上。2氨
7、基与羧基的书写方法项目完整的写法空间位置不同的写法省略一些化学键的写法氨基羧基提醒：千万不要忘记在基团前面加“”。营养学家认为，最好的饮食其实是平衡膳食，要增加食物的多样性和均衡性，五谷杂粮、肉类等要均衡。试从氨基酸角度分析平衡膳食的合理性。提示：组成蛋白质的氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基酸两类，必需氨基酸人体细胞不能合成，只能从外界环境中获取，平衡膳食可保证人体对必需氨基酸的摄入，利于身体健康。1如图为3种氨基酸的结构简式，相关叙述正确的是() A甘氨酸的R基为CH2，丙氨酸的R基为CH3B由图可知不同氨基酸的R基不同，所以人体内氨基酸的R基有上百种CR基中可以有氨基和羧基D一分子谷氨酸中含
8、有两个羧基，羧基表示为C甘氨酸的R基为H，A项错误；构成生物体蛋白质的氨基酸有21种，R基也有21种，B项错误；每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，多出的氨基和羧基就存在于R基中，C项正确；羧基可表示为COOH或，D项错误。2下列哪项不是构成人体蛋白质的氨基酸() B构成人体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上，B项中的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上，因此不是构成人体蛋白质的氨基酸。氨基酸的通式的特点巧记(1)通式中的中心碳原子的一变三不变：R基可变，氨基、羧基和H原子不变。(2)氨基酸的理化性质不同主要与R基不同有关。蛋白质的结构及其多样1蛋白质的结构多样性2
9、多肽中氨基数、羧基数、氨基酸数、肽键数和脱水数的计算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ann1n1na18(n1)至少1个至少1个m条肽链annmnmna18(nm)至少m个至少m个环状多肽annnna18n最少为0最少为0哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图所示，其中各氨基酸残基用3个字母缩写表示。(1)结合图示，分析催产素与加压素功能不同的原因。(2)依据催产素的结构简式图，某同学认为催产素所含游离氨基数目与参与构成肽链的氨基酸种类有关。你是否同意他的说法？说出你的理由
10、。提示：(1)两种激素间有2个氨基酸种类不同。(2)同意。不同的氨基酸中游离的氨基数目不同，所以催产素含游离氨基数目与参与构成肽链的氨基酸种类有关。3如图表示一个由三条多肽链形成的蛋白质分子，共含271个氨基酸，图中每条虚线表示由两个R基中的巯基(SH)脱氢形成一个二硫键(SS)。下列相关叙述不正确的是()A组成该分子的氨基酸最多有21种B氨基酸合成该分子后相对分子质量减少了4 824C该分子至少含有3个游离的氨基D该物质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应B组成蛋白质的氨基酸最多有21种，A正确；由271个氨基酸合成该蛋白质分子时，脱去268个水分子，同时在形成4个二硫键时脱去8个氢，即减少的相对分
11、子质量为2681884 832，B错误；该分子由三条多肽链组成，至少含有3个游离的氨基，C正确；蛋白质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应，D正确。4某条四十肽中有丙氨酸4个(相应位置如图)，现脱掉其中的丙氨酸，得到四条多肽链和五个游离氨基酸。下列有关叙述错误的是()A该四十肽水解得到的产物，比原四十肽增加了4个氧原子B若水解得到的多肽链共有5个羧基，则必有1个羧基在R基上C若将得到的游离氨基酸缩合成五肽，则氨基酸序列有5种可能D若将得到的四条多肽链连接成一条长链，则会新生成3个肽键A脱掉这4个丙氨酸需断开8个肽键，每断开1个肽键需要1分子水，因此氧原子数目增加8个，A错误；若不考虑R基中的羧基，则4
12、条多肽链含有4个羧基，若新生成的4条多肽链总共有5个羧基，那么其中必有1个羧基在R基上，B正确；得到的5个氨基酸中有4个均为丙氨酸，因此将这5个氨基酸缩合成五肽，则有5种不同的氨基酸序列，C正确；将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，将脱去3个H2O，形成3个肽键，D正确。蛋白质相关计算的三个技巧(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(SS)，则蛋白质的相对分子质量na18(nm)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
13、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。1965年，中国科学院上海生物化学研究所、北京大学和中国科学院上海有机化学研究所的科学家通力合作，在经历了多次失败后，第一次用人工方法合成了具有生物活性的蛋白质结晶牛胰岛素。牛胰岛素的平面结构如图所示：通过对材料的分析知：结晶牛胰岛素是具有生物活性的蛋白质，由其平面结构知其由51个氨基酸形成的两条链组成，因此形成科学思维的学科素养。(1)细胞中，氨基酸在形成牛胰岛素时，进行何种反应？脱去多少分子的水？氨基酸之间以何种化学键相连？(科学思维)提示：氨基酸通过脱水缩合反应形成肽
14、链。由图可知，牛胰岛素含有两条肽链，共由51个氨基酸组成，所以在形成过程中脱去49个水分子。氨基酸之间以肽键相连。(2)如果氨基酸的平均相对分子质量为128，则牛胰岛素的相对分子质量是多少？(科学思维)提示：由图可知，氨基酸之间形成了3个二硫键，每个二硫键是由两个SH脱去两个H形成的，所以牛胰岛素的相对分子质量为5112818(512)32 5 640。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 背 诵1蛋白质是生命活动的主要承担者。2蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能。3氨基酸是组成蛋白质的基本单位。4每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基
15、，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。5蛋白质多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链形成的空间结构不同。6我国科学家1965年完成了结晶牛胰岛素的合成，摘取了人工合成蛋白质的桂冠。1下列有关蛋白质功能的叙述，正确的是()A蛋白质就是一种多肽B具催化作用的酶都是蛋白质C胰岛素具有调节作用D血红蛋白具有免疫作用C蛋白质具有空间结构，多肽没有空间结构；绝大多数酶是蛋白质；胰岛素具有降低血糖浓度的功能；血红蛋白具有运输氧的功能。所以C选项正确。2(不定项)下列各项与蛋白质结构多样性有关的是()A氨基酸的数目、种类和排列顺序B构成蛋白质的多肽链的数目C氨基酸至少
16、含一个氨基和羧基D构成蛋白质的多肽形成的空间结构ABD构成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序不同，蛋白质则不同；构成蛋白质的多肽链条数不同，蛋白质也不同；构成蛋白质的多肽链形成的空间结构不同，蛋白质也不同。因此A、B、D三项都是蛋白质结构多样性的原因，只有C项不是。3谷氨酸的R基为CH2CH2COOH，则谷氨酸的分子式是()AC5H9O4NBC4H9O4NCC5H8O4NDC4H9O5NA由题意可知，谷氨酸的R基为CH2CH2COOH，将谷氨酸的R基代入氨基酸的结构通式中，整理可得谷氨酸的分子式是C5H9O4N。4免疫球蛋白IgG的结构如图所示，其中SS表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该Ig
17、G由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键数()Am个B(m1)个C(m2)个D(m4)个D由氨基酸脱水缩合成蛋白质的过程中，存在这样的关系：肽键数脱去水分子数氨基酸数肽链数(对于非环状多肽而言)。从图中给出的信息可以判断出IgG的结构中有4条肽链，由于共有m个氨基酸，因此可以得出肽键的数量为(m4)个。5已知21种氨基酸的平均相对分子质量为m。图1为某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨基酸序号)，图2为部分肽链放大示意图，请据图回答下列问题：图1图2(1)该化合物由氨基酸脱去_个水分子形成，这种结合方式叫作_，图1所示的蛋白质的相对分子质量为_。(2)图2中有_种R基，肽键是_(填序号)，该肽链
18、至少有_个游离的羧基。(3)虽然高温没有破坏此蛋白质的_键，但蛋白质的空间结构遭到破坏。(4)假设有一个十肽，分子式为CxHyOzNmSn，组成该十肽的氨基酸只有图2中的几种，则含有的氨基酸有_个。解析(1)图1所示蛋白质含124个氨基酸，1条肽链，因此脱去的水分子数为1241123；氨基酸通过脱水缩合方式形成蛋白质，图1所示的蛋白质的相对分子质量氨基酸的平均相对分子质量氨基酸个数水的个数1823(3个SS形成时脱去6个H)124m123186124m2 220。(2)图2中4个R基依次为CH2NH2、COCOOH、CH2SH、COCOOH，共有3种；图2中表示肽键；图2的R基中含有2个羧基，每条肽链的一端含有一个羧基，因此该肽链至少有3个游离的羧基。(3)高温会破坏蛋白质的空间结构，但不会破坏蛋白质的肽键和二硫键。(4)图2中的4种氨基酸只有的R基中含有氨基，假设有一个十肽，分子式为CxHyOzNmSn，组成该十肽的氨基酸只有图2中的几种，则根据N原子数可知含有的氨基酸有(m10)个。答案(1)123脱水缩合124m2 220(2)33(3)二硫键和肽(4)m10
