辽宁省沈阳市高中生物 第二章 组成细胞的分子 2.2 生命活动的主要承担者——蛋白质课件 新人教版必修1.ppt

第2节生命活动的主要承担者 蛋白质 1 知识 1 说明氨基酸的结构特点 以及氨基酸形成蛋白质的过程 2 概述蛋白质的结构和功能 2 情感态度和价值观 1 认同蛋白质是生命活动的主要承担者 2 关注蛋白质研究的新进展 3 能力 1 通过观察给出的几种氨基酸的结构 培养学生归纳总结的能力 2 应用所学的知识解读日常生活中遇到的相关问题 4 重点与难点 1 氨基酸的结构特点 以及氨基酸形成蛋白质的过程 2 蛋白质的结构与功能 3 蛋白质结构多样性的原因 一 问题探讨1 提示 富含蛋白质的食品有大豆制品 如豆浆 豆腐 腐竹 奶类制品 如奶粉 酸奶 袋装奶 还有肉 蛋类食品 如烤肉 肉肠 鸡蛋 等等 2 提示 有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分 如结构蛋白 有些蛋白质能够调节生命活动 如胰岛素 有些蛋白质有催化作用 如绝大多数酶都是蛋白质 有些蛋白质具有运输 载体的功能 如红细胞中的血红蛋白 有些蛋白质有免疫能力 如人体内的抗体 3 提示 因为氨基酸是构成蛋白质的基本单位 在人体内约有20种氨基酸 其中有8种是人体需要而不能自己合成的 必须从外界环境获得 如赖氨酸 苯丙氨酸等 它们被称为必需氨基酸 所以有些食品中要添加赖氨酸或苯丙氨酸等人体必需的氨基酸 二 思考与讨论11 每个氨基酸都有氨基和羧基 并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上 2 氨基酸 代表了氨基酸分子结构中主要的部分 氨基和羧基 二 思考与讨论21 提示 氨基酸 二肽 三肽 多肽 一条多肽链盘曲折叠形成蛋白质 或几条多肽链折叠形成蛋白质 2 提示 食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶 胰蛋白酶 肠蛋白酶 肠肽酶等多种水解酶的作用 才能分解为氨基酸 这些氨基酸进入细胞后 要形成二肽 三肽到多肽 由多肽构成人体的蛋白质 人体的蛋白质与食物中的蛋白质不一样 具有完成人体生命活动的结构和功能 3 提示 10个氨基酸能够组成2010条互不相同的长链 氨基酸的种类 数量 排列顺序以及蛋白质空间结构的不同是蛋白质多种多样的原因 四 旁栏思考题n个氨基酸形成一条肽链时 脱掉n 1个水分子 形成n 1个肽键 同时 n个氨基酸形成m条肽链时 脱掉n m个水分子 形成n m个肽键 一 氨基酸及其种类氨基酸是组成 的基本单位 在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有 种 其结构通式为 在结构上具有的特点是 每种氨基酸分子至少都含有一个 和一个 并且都有一个氨基和一个羧基连接在 上 各种氨基酸之间的区别在于 的不同 二 蛋白质的结构及其多样性1 脱水缩合反应 一个氨基酸分子的 和另一个氨基酸分子的 脱去一分子水后连接起来的方式叫 连接两个氨基酸分子的化学键叫 其结构式为 由五个氨基酸分子缩合成的肽链叫 形成了 个肽键 一条或几条肽链盘曲折叠形成具有一定 的蛋白质分子 2 蛋白质分子的多样性 在细胞内 构成每种蛋白质的分子的 成百上千 不同种类氨基酸的 千变万化 以及形成的蛋白质分子的 千差万别 因此蛋白质分子的结构是极其多样的 三 蛋白质的功能 结构与功能相适应蛋白质的功能也具有多样性 有些是构成 的重要物质 称为结构蛋白 有些具有 功能 如酶 有些具有 功能 如血红蛋白 有些具有 功能 如胰岛素 有些具有 功能 如抗体 总之 一切生命活动都离不开蛋白质 蛋白质是 答案 一 蛋白质20羧基氨基同一个碳原子r基二 1 羧基氨基脱水缩合肽键 co nh 五肽4空间结构2 氨基酸排列顺序结构三 细胞和生物体结构催化运输载体信息传递免疫生命活动的主要承担者 1 氨基酸是组成蛋白质的基本单位蛋白质是一种相对分子质量很大的生物大分子 它的相对分子质量变化范围很大 从几千一直到一百万以上 例如 人的血红蛋白的相对分子质量是64500 因此 蛋白质是一种高分子化合物 蛋白质可用酸 碱或酶进行水解 其水解产物均是氨基酸 因此 氨基酸是蛋白质的基本组成单位 2 组成蛋白质的氨基酸的结构特点含有氨基和羧基的有机化合物都叫做氨基酸 天然氨基酸现已发现的有300多种 但作为构成蛋白质的氨基酸大约有20种 那么构成蛋白质的氨基酸分子在结构上具有什么样的特点呢 可用氨基酸的结构通式表示如下 从结构通式可以看出构成蛋白质的氨基酸的结构特点是 每种氨基酸分子至少含有一个氨基 nh2 和一个羧基 cooh 并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上 注意 每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基的意思是 氨基酸分子中的氨基和羧基的数目至少一个 也可以是几个 原因是r基中可能含有氨基或羧基 如 在构成蛋白质的氨基酸中 至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上 其意思是说 氨基和羧基不连接在同一个碳原子上的氨基酸就不是构成蛋白质的氨基酸 因为自然存在的蛋白质中尚未发现这样的氨基酸 不同的氨基酸分子 具有不同的r基 可以根据r基的不同 将氨基酸区别为不同的种类 1下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸 解析 此题考查构成蛋白质的氨基酸的结构特点 即氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上 只有b不具备以上特点 答案 b 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 1b 4 8 5 1c 5 8 4 1d 4 9 4 1答案 a解析 写出氨基酸的通式 将r基换成c3h5o2即可得到答案 氨基酸的结构通式为 1 蛋白质的分子结构化学结构 用约20种氨基酸作原料 根据 基因 信息指令 在细胞质中的核糖体上 按特定顺序和方式将氨基酸分子互相连接成肽链 氨基酸分子互相结合的方式是 一个氨基酸分子的羧基 cooh 和另一个氨基酸分子的氨基 nh2 脱去一分子水而连接起来 这种结合方式叫做缩合 如下式 通过缩合反应 在羧基和氨基之间形成的连接两个氨基酸分子的那个键 叫做肽键 由肽键连结形成的化合物称为肽 由两个氨基酸缩合 形成一个肽键 产生一分子水和一分子二肽 由三个氨基酸缩合 形成两个肽键 脱掉两分子水 产生一个三肽 由n个氨基酸缩合成一条肽链 脱掉 n 1 个水分子 形成 n 1 个肽键 产生一个多肽 若n个氨基酸缩合形成m条肽链 则形成 n m 个肽键 脱掉 n m 个水分子 m 由三个或三个以上的氨基酸分子连结成的肽叫做多肽 多肽通常呈链状结构 叫多肽链 注意 蛋白质的合成场所是在细胞质的核糖体 见下章有关内容 中 2 蛋白质分子多样性的原因蛋白质结构多样性的原因 由于组成每种蛋白质分子的氨基酸的种类不同 数目的多少也不等 排列的次序又变化多端 由氨基酸形成的肽链的空间结构千差万别 导致蛋白质分子的结构形形色色 多种多样 从而决定了蛋白质分子功能的多样性 空间结构 一个蛋白质分子可以含有一条或几条肽链 肽链通过一定的化学键互相连接在一起 这些肽链不呈直线 也不在同一个平面上 而是一条或几条肽链盘曲折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质分子 如胰岛素的空间结构图 教材中图2 6 蛋白质分子的空间结构指的是分子中的原子和基团在三维空间上的排列 分布及肽链的走向 这是一个只有大分子有机物才具有的特性 我们知道 h2o分子中的两个氢和一个氧原子的排布方式只有一种 即自然界中的h2o只有一种空间结构 而大分子有机物则不同 构成它的成千上万个原子的不同排列方式 以及形成的分子长链的不同折叠 盘绕方式 都将影响其性质的改变 生鸡蛋在煮熟过程中 其蛋白质的化学组成没有改变 只是改变了它的空间结构 分子特性就发生了很大的变化 2 2009 临沂 三鹿牌等婴幼儿奶粉中掺入了一种 假蛋白 三聚氰胺 如图为三聚氰胺分子的结构式 下列有关 假蛋白 的说法正确的是 a 三聚氰胺可与双缩脲试剂发生紫色反应b 三聚氰胺中氮元素的含量比碳元素的含量还高c 在奶粉中添加三聚氰胺后提高了蛋白质的含量d 三聚氰胺分子中含有三个肽键解析 三聚氰胺中有三个碳原子和六个氮原子 所以氮元素的含量高于碳元素含量 所以b正确 答案 b 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 2b 1 1 3c 1 2 2d 2 2 2答案 c 解析 要解这样的题 一定要对氨基酸分子的基本结构以及氨基酸连接成多肽链的方式等方面的知识有清楚的理解 第一 每个氨基酸分子的结构中 至少有一个氨基 nh2 和一个羧基 cooh 连在同一个碳原子上 但并不是都只有一个氨基和一个羧基 第二 知道在一条肽链中所形成的肽键数目跟失去的水分子数目一样为 n 氨基酸个数 1 个 第三 每形成一个肽键就要失去一个氨基和一个羧基 因此 氨基和羧基的数目均为构成多肽链的各个氨基酸分子中氨基数总和 3 羧基数总和 4 分别减去肽键数值 n 1 则该题中肽键数目为3 1 2 个 氨基数为3 2 1 个 羧基的数目为4 2 2 个 蛋白质分子结构复杂 种类繁多 这是蛋白质分子具有多种重要功能的基础 下面略举几例 说明其功能的多样性 1 结构作用许多蛋白质是构成细胞和生物体的成分 如构成人和动物肌肉的肌动蛋白和肌球蛋白 构成生物膜的蛋白质 2 催化作用生物体各种新陈代谢活动几乎都是由酶催化进行的 而酶几乎都是蛋白质 3 调节作用蛋白质类的激素 如胰岛素和生长激素等 能够调节人体的新陈代谢和生长发育 调节生理活动的许多激素是蛋白质 从化学本质上看 人体和动物的激素可以分为四类 氨基酸衍生物激素 如甲状腺激素 肾上腺素 血清血管收缩素 肽和蛋白质类激素 如脑垂体激素 胰岛素 甲状旁腺素 生长激素和促肾上腺皮质激素 类固醇激素 如肾上腺皮质激素 性激素 脂肪酸衍生物激素 如前列腺素 肽和蛋白质类激素 包括许多种激素 下面重点介绍胰岛素 生长激素和促肾上腺皮质激素 1 胰岛素胰岛素是胰腺内的胰岛b细胞所产生的一种激素 胰岛素是一种相对分子质量较小的蛋白质 在有锌和其他金属离子存在时 胰岛素分子可以围绕这些离子形成聚合体 在调节糖类 脂肪和蛋白质的代谢中具有十分重要的作用 2 生长激素生长激素是由脑垂体的腺垂体部分的嗜酸细胞分泌的激素之一 它是一种多肽 能促进骨骼 肌肉 结缔组织和内脏的生长 使生物体长得高大 可以使氨基酸进入细胞的速度加快 促进dna和rna的合成 又能促进蛋白质的合成 3 促肾上腺皮质激素它也是腺垂体分泌的激素之一 也是一种多肽 能促进肾上腺皮质细胞的增殖 刺激肾上腺皮质激素的合成和分泌 4 运输作用红细胞中的血红蛋白是运输o2和co2的工具 此外生物膜上的蛋白质对某些物质透过细胞膜或细胞内的膜结构有重要作用 如生物膜上的载体 5 免疫作用对于侵入动物和人体内的细菌和病毒有抵抗作用 从而消除其危害 起到免疫作用的是一种叫做抗体的蛋白质 此外 蛋白质分子在血液凝固 高等动物的记忆 识别等方面也都起着重要的作用 因此 有人把蛋白质称为功能大分子 注意 蛋白质是生物体一切生命活动的体现者 蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性 3下列生理活动与蛋白质功能无关的是 a 氧气在血液中的运输b co2进入叶绿体c 葡萄糖在细胞内氧化分解d 细胞识别解析 氧气在血液中的运输主要是血红蛋白的作用 葡萄糖在细胞内氧化分解 是在一系列酶的催化作用下进行的 酶的主要成分是蛋白质 细胞识别主要靠细胞膜 而细胞膜主要是由蛋白质和磷脂分子组成 在题目给出的选项中 只有二氧化碳进入叶绿体是通过气体的扩散作用完成的 与蛋白质的功能无关 答案 b 下列关于蛋白质的叙述中 错误的是 a 不同的蛋白质分子其氨基酸的排列顺序不同b 各种蛋白质均含有20种氨基酸c 蛋白质分子具有多种重要的功能d 蛋白质是生物体一切生命活动的体现者答案 b解析 a项属于蛋白质多样性的原因之一 正确 c d项是关于蛋白质功能的叙述 均正确 由于r基的不同 使构成蛋白质的氨基酸约有20种 但不是各种蛋白质都含有20种氨基酸 也可以少于20种 1 蛋白质类物质形成过程中肽键 水分子的计算 由氨基酸分子脱水缩合可知 蛋白质形成过程中每形成一个肽键 同时失去一分子水 即形成的肽键数 失去水分子数 氨基酸数目 1 m个氨基酸分子形成一个由n条肽链组成的蛋白质时 脱去的水分子数和形成的肽键数为m n 其推导过程如下 m个氨基酸形成1条肽链则脱去 m 1 个h2o 形成2条肽链 则在1条肽链的基础上又少脱去1分子h2o 即脱去 m 2 个h2o 依次类推 形成n条肽链 则脱去 m n 个h2o 2 形成的蛋白质分子的相对分子质量的计算蛋白质相对分子质量 氨基酸相对分子质量总和 失去的水分子的相对分子质量总和 特别提醒 有时还要考虑一些其他化学变化过程 如二硫键 s s 形成等 1 2 可总结如下 3 氨基酸的排列与多肽的种类假若有a b c三种氨基酸 由这三种氨基酸组成多肽的情况可分如下两种情形进行分析 a b c三种氨基酸 每种氨基酸数目无限的情况下 可形成肽类化合物的种类 形成三肽的种类 33 27种 形成二肽的种类 32 9种 a b c三种氨基酸 且每种氨基酸只有一个的情况下 形成肽类化合物的种类 形成三肽的种类 3 2 1 6种 形成二肽的种类 3 2 6种 通常情况下 健康人的尿中含有极微量的蛋白质 而肾脏病和涉及肾脏的其他疾病会引起人的尿中蛋白质含量过高而形成蛋白尿 高一 六班某同学突发奇想 一个健康人在剧烈运动后是否会出现暂时性蛋白尿 并且他对此想法进行了实验探究 下面是他的实验方案及预测 请你对他留下的空白处加以补充 实验原理 蛋白质与双缩脲试剂发生 反应 并且颜色的深浅与蛋白质浓度成正比 材料用具 试管 量筒 剧烈运动前后的尿液 双缩脲试剂a 质量浓度0 1g mlnaoh溶液 双缩脲试剂b 质量浓度0 1g mlcuso4溶液 实验步骤 1 取两支试管 分别编1号和2号 然后在试管中分别加入 各2ml 2 3 观察 对比观察两试管中颜色的变化 实验结果预测 答案 实验原理 紫色实验步骤 1 剧烈运动前 后的尿液 2 先向两支试管中分别加入2ml双缩脲试剂a 并摇均匀 再向两支试管中分别加入3 4滴双缩脲试剂b 并摇均匀 3 实验结果预测 1号和2号试管中的溶液均为浅黄色或稍带淡紫色 1号试管中的溶液为浅蓝色或稍带淡紫色 2号试管中的溶液为更深的紫色 1 两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽 同时生成一分子水 该水分子中的氢来自 a 氨基b 羧基c 氨基和羧基d 连在碳原子上的氢答案 c解析 氨基酸脱水缩合发生在与两氨基酸的 碳原子相连的 nh2和 cooh之间 失去一分子h2o 水中氢来源于 nh2和 cooh 2 组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构式是 a nh cob nh co c nh2 cooh d nh2 cooh答案 b 3 已知20种氨基酸的平均分子量是128 现有一蛋白质分子由两条多肽链组成 共有肽键98个 此蛋白质的分子量最接近于 a 12800b 12544c 11036d 12288答案 c解析 氨基酸分子相互结合的方式叫做缩合 缩合的过程脱水 相邻氨基酸分子通过肽键连接 多个氨基酸分子缩合成一条多肽链时 所具有的肽键数和脱掉的水分子数等于参加缩合反应的氨基酸分子数减去1 根据题干给予的条件 则此蛋白质分子由100个氨基酸缩合而成 脱掉的水分子数目为98个 故此蛋白质的分子量为 100 128 98 18 11036 4 双缩脲试剂可以鉴定蛋白质 是由于蛋白质有 a 肽键b 氢键c 羧基d 羟基答案 a解析 双缩脲试剂与蛋白质发生的颜