2018版高中生物必修1学案：2-2-2蛋白质的结构和功能

1、第二课时蛋白质的结构和功能学习目标1简述氨基酸的结构特点(重点)。2说出脱水缩合过程(重难点)。3阐述蛋白质结构多样性的原因，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。伽自主舸II基础知识|一、蛋白质的组成和基本单位1.组成元素 除含有C、H、0、N外，大多数蛋白质还含有2.基本单位氨基酸。(2)结构特点每种氨基酸分子中至少有一个氨基和一个羧基。都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上(3)种类：组成蛋白质的氨基酸大约有20种，不同氨基酸的区别在于R基的不同。二、蛋白质的形成 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.结构层次氨基酸脱水缩合*二肽：由两个氨基酸分子缩合而成

2、的化合物多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈链状盘曲、折叠Vs。(1)通式:氯基蛋白质：具有复杂的空2形成过程脱水缩合HHI _ IH.N-C-C-N i-C-C-OH+H.O I II Ill! R/ O H；R. O(1)这种结合方式称脱水缩合，形成的化合物称为二肽。_(2)产物H2O的原子来源氨基酸iRi的羧基提供OH氨基酸R2的氨基提供H(3)产物的虚线框内的结构是肽键，表示为NHCO。(4)由三个或三个以上的氨基酸经以上过程形成的产物称为多肽。3.蛋白质结构多样性的原因种类不同(1)氨基酸方面数目不同一排列顺序不同数目不同(2)肽链方面*宀”叨十口空间结构不同三、蛋白质的功

3、能(连线)功龍实例催此/富抗体运动、/-( (1一细胞成并肪御/谓控、肌肉四、鉴定1.原理 在碱性溶液(NaOH)中，肽键能与Cu2+作用，形成紫色的复杂化合物。2.试剂组成0.1 g/mL NaOH溶液和0.01 g/ mL CuSO溶液。3.鉴定程序先向盛有蛋白质溶液的试管中加人也凶 溶液摇匀后观痉T再向试管加入滴CuSOi溶液摇匀观察呈莖色悔H()()H HI II .- I |ELNCC+ NCC(X)HI自查自纠|判断正误:(1)蛋白质的多样性不仅取决于氨基酸，还与肽链数目及空间结构有关。( 若甲、乙蛋白质分子中氨基酸种类、数目及排列顺序相同，则甲、乙为同一种蛋白质。(3)所有蛋白质

4、分子均含20种氨基酸。( )(4)脱水缩合过程中脱掉一分子水，形成一个新的化学键。( )(5)每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在冋一个碳原子上。(6)蛋白质的结构具有多样性，功能也具有多样性。( )( )答案 V(2) X (3) X V(5) X (6)V|图解图说|-C- -匚眾ffl电刖在礴里7、咼基 m5陥基氨基酸的种类由R基决定味傅_ 臥悌II II II爹肽-一、.-找一找巧记蛋白质形成的四个豪曲科至少有ri亍特离前観基迤双缩脲试剂先加A液，后加B液，不需加热-想一想玉米中含有丰富的谷氨酸，谷氨酸的分子中含有两个（COOH），它们在分子结构中的位置如何？提示：其中一个

5、氨基一个羧基连在同一个碳原子上，另一个羧基在R基上。醫SS霾麴靈瞳魏麗狮生S劫畳洪同探究探究点一 氨基酸的结构及其种类1下列是组成蛋白质的几种氨基酸的结构简式，观察比较它们在结构上有什么相同点和不 同点？nIHOOCTHgYCOOHNH3提示：（1）相同点：在这些氨基酸分子中，都有一个氨基（一NH2）和一个羧基（COOH）与同一个碳原子相连，而且这个碳原子还分别与一个氢原子、一个可变的R基相连。不同点：各种氨基酸的区别在于R基的不同。2如果一个有机酸分子中既含有氨基也含有羧基，则此分子一定是构成生物体蛋白质的氨基酸吗？尝试总结构成蛋白质的氨基酸必须具备的条件有哪些？提示：（1）不一定。必须有一

6、个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。（2）构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件：至少含有一个氨基和一个羧基；都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。3.所有氨基酸分子均只含1个氨基和1个羧基吗？提示：每个氨基酸分子至少含1个氨基和1个羧基。除此之外氨基酸分子若还有氨基或羧基， 则它们位于R基中。4同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生是由何种基团决定的？提示：所有氨基酸均含有中心碳原子和与中心碳原子相连的氨基、羧基、H原子、R基。R基具有可变性，R基的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨基酸的结构与性质的差异性。5.谷氨酸的R基为一C3H5O2,

7、探讨在一个谷氨酸中，碳和氧的原子数分别是多少？提示：已知R基为一C3H5O2，根据氨基酸的结构通式可以写出谷氨酸的结构简式:HIHcCOOHI甘氨酸HIH3ccCOOHI丙氨酸天各氨酸5 匕 6I - I .)1川，则碳和氧的原子数分别是5和4。H|归纳提升|1.从三个角度掌握组成蛋白质的氨基酸除Fl、O、人外有的if含&1 :H.N-6-COOH:R:厂 L 至少有一个氨苹和一牛竄基 都有一个氨基和竣基连在同一个 碳原子上(种类2.决定氨基酸的关键：R基(1)决定氨基酸的种类和理化性质。(2)决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目：除了连接在同一碳原子上的氨基和羧基外，另外的氨基和羧基一

8、定位于R基中。(3)决定氨基酸的组成元素：氨基酸结构通式中含有C、H、0、N四种元素，若含有其他元素则一定位于R基中。3.除R基以外的氨基和羧基位置交换并不是改变氨基酸的种类，因为氨基酸实际上是立体结构。【例1】如图是四个构成蛋白质的氨基酸的结构简式，下列叙述错误的是A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、0、NB.上述四种氨基酸的R基依次是 一H、一CH3、一CH2OH、一CH2C00HC.R基中可以有氨基或羧基D只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸尝试解答_解析 首先根据氨基酸的结构通式可以看出各种氨基酸都含有的元素是HI甲；HNCY00HHCH3丙*H3NcCOOH严乙；I

9、对NCCOOHHCH2COOHT：H2NCCOOHHC、H、0、N四种,A正确。在甲、乙、丙、丁四种氨基酸中先找出连接在同一个碳原子上的一NH2和COOH，以及一H，则剩下的就是R基，B正确。氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基，C正确。只由含氨基和羧基不能判断是构成蛋白质的氨基酸，只有同时具备一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上才能确定，D错误。答案D|归纳提升|氨基酸分子的判断(1)两个判断标准：1一个数目标准：至少含有一个氨基(一NH2)和一个羧基(一COOH)。2一个位置标准：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个氢原子(一H)和一个R基。(2)一个决定关键

10、：R基。1决定氨基酸的种类和理化性质。2决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目；除了连接在同一碳原子上的氨基和羧基外，多余的氨基和羧基一定位于R基中。(3)决定氨基酸的组成元素：氨基酸结构通式中含有C、H、O、N四种元素，若含有其他元素则一定位于R基中。【跟踪训练】1.已知苯丙氨酸的分子式是C9H11O2N，那么该氨基酸的R基是( ) A.C7H7OB. C7H7C. C7H7ND. C7H7NO解析 氨基酸的通用分子式为C2H11O2NR，所以去除共同部分即是苯丙氨酸的R基。答案B探究点二脱水缩合及相关计算1.结合“氨基酸脱水缩合示意图”，思考并探讨：HC!OH H : -N C COOH II

11、 I IOH RH辛 +H.N -CC一N C一COOHI II I I R, O H R.Hicf RAH.I - IIfaH課一C COOH+生十HNCCOOH+汁比NE-CQOH咤h_H% kkHHHI1IH.N-C匚一N CCNC-COOH+(w-)H.OIIIiIIIIIR.OHR,OHR(1)氨基酸脱水缩合过程中参与“脱水”的结构是哪部分？R基中的氨基或羧基参与脱水缩合吗？提示：相邻氨基酸，其中一个氨基酸中与中心碳原子相连的COOH(羧基)与另一个氨基酸中与中心碳原子相连的NH2(氨基)。R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合。试在上图多肽中用虚线框标出所含肽键。形成1个肽键的同时脱掉1

12、分子H2O,H2O中的H和O来源相同吗？为什么？提示：多肽中的肽键：HHH丄I1H.N-C-冷一Ni(j：C NC-COOHR,：O H：R30 HRR、_ 1 1 1111_ J不完全相同。H来源于氨基和羧基，O只来源于羧基。(3)探讨该多肽中氨基和羧基的数量和位置1至少含有氨基和羧基的数量： _。2这些氨基和羧基分布于肽链的位置： _。提示：一个分别分布于肽链的两端2. (1)当参与上述过程的氨基酸数为2或3时，试结合表格探讨：氨基酸数脱去水分子数形成肽键数211322(2)当参与上述过程的氨基酸数为n,形成3条肽链时：13条肽链中所含的肽键数=n。2该过程脱去的水分子数=n3。3若氨基酸

13、的平均相对分子质量为a,则该3条肽链的总相对分子质量=na18(n3)。|归纳提升|1.蛋白质的结构层次1条或多条C、H、O、N等兀素T氨基酸T二肽T三肽T多肽蛋白质盘曲、折叠2.氨基酸脱水缩合的两个关键点(1)脱水的结构：参与脱水缩合的分别是相邻氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，基不参与脱水缩合。(2)缩合的产物：H20和二肽(或多肽)。产物不能直接说是蛋白质，因蛋白质需要由肽链进 步盘曲、折叠才能形成。3.氨基酸脱水缩合的相关计算规律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，有以下数量关系：形成肽链数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

14、1n1n1至少1个至少1个na18(n1)mnmnm至少m个至少m个na18( nm)【例2】(2017济南高一检测)根据下列化合物的结构分析回答。堡_翅.H; o_HI:HH；OH*H| II I；I_：II I i I；I I：I c c j-r-rc HCH.1_1CH., I I亠1；c-o1；COOH:11 NH.(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 _。该化合物由 _ 种氨基酸构成，各种氨基酸的区别在于 _不同，图中表示R基的编号有_。尝试解答_解析 图中化合物含有氨基(一NH2、羧基(COOH)、肽键(CONH

15、)(3个)，说明为肽类化合物。因为有3个肽键，所以它是由4个氨基酸经脱水缩合形成的，称为四肽，由于构成它的 氨基酸多于3个，所以又称多肽。(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。答案(1)3(2)四肽或多肽脱水缩合(3) 4 R基(3技法提炼“两看”法分析多肽肽龍I找出駄锻戟輦.就可江确定負基验的数目，解决 匸尹貢哥是儿駄的问題【疥孔牛弱晶醱就是几肽打找出毎牛氢虽酸的R宝、就可说解决氯基醸的种 黑问題.【有孔聆尺如统有儿曲執星酸).【跟踪训练】2.(2017广州高一检测)一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在 缩合过程中生成的水分子数分

16、别是( )A.145、144B.145、145C.145、146D.146、145答案D探究点三蛋白质的多样性和鉴定1分析并说明以下图示分别表示蛋白质结构多样性的原因。“一”代表肽键)图示I：A航：a_Bit：oo000球因:氫醴的神梵f：同A ffi：00000-H遴：-Q_Q_Q-原因:氨基漲的扌申列瞬序不同2.与斐林试剂相比，双缩脲试剂与其共有的成分是什么？又有何特别之处？提示：双缩脲试剂与斐林试剂均由NaOH溶液和CuS04溶液构成。只是CuS04溶液的浓度不同。斐林试剂为0.05 g/mL，双缩脲试剂为0.01 g/ mL。3在使用程序上斐林试剂与双缩脲试剂有何不同？双缩脲试剂使用时

17、需要加热吗？提示：斐林试剂的两种溶液应混合后使用，双缩脲试剂应先加NaOH溶液，再加少量CuSO4溶液。不需要。|归纳提升|1.图解蛋白质结构多样性的四个原因和五种功能科英F同I:；邂绝人参数醯墜生血红議白、脂蚩白 世虫蛋门服览激盍 竺亠抗体和淋巴凶了-2.辨析氨基酸脱水缩合的三个易误点(1)脱水缩合产生的H2O中的H来自于一COOH和一NH2,而氧则只来自于 一COOH。(2)一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，并分别位于肽链的两端。R基中的一NH2或一COOH不参与主链中肽键的形成， 故多余的一NH2或一COOH位于R(图示中：O代表氨基酸;H示I: Afii:嵌白结构歩门肌闵

18、.芯发中的蚩口质脈处肚诂的宝回绡她冋基中。3.在碱性溶液（NaOH）中，肽键能与Cu2+作用，形成紫色的复杂化合物。由于蛋白质分子中含有很多肽键，因此，蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应，从而用来鉴定蛋白质的存在与否。【例3】 下图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是（ ）精构岁蛰样性I j魏书称A.甲中一定含有S元素B.过程中有H20生成C.多肽中乙的数目等于丙的数目D具有催化作用的酶的化学本质都是蛋白质尝试解答_解析 甲中肯定含有C、H、0、N，不一定含S,丙（肽键）数目应为乙的数目去掉肽链数；氨基酸缩合过程中可产生H2O;具催化作用的酶未必是蛋白质。答案B【跟踪训练】3如

19、图为某二肽分子结构示意图，已形成肽键和可能形成肽键的一NH2分别是H 0 H HI II I IH3NCHzCCHy YTNCTHgCCNH,I丨 丨 丨丨NH3A.B.C.D.解析 参与脱水缩合形成肽键的氨基是氨基酸中与羧基连接在同一个中心碳原子上的氨基，氨基酸的R基中的氨基或羧基不参与肽键的形成。分析该二肽分子结构示意图可知，4为参与形成肽键的氨基，为左侧氨基酸分子中与羧基同连在中心碳原子上的氨基,可能参与肽键形成， 分别为形成此二肽的两个氨基酸的R基中的氨基，不参与肽键的形成。答案CIINH2HI I1.氨基酸通式中的R基不同，决定了( )A.生物的不同种类B.氨基酸的不同种类C.蛋白质

20、的不同种类D.肽键的数目不同答案B2.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、0、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解析 蛋白质多样性与肽链空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关，故A错误。含有C、知识脉络H M-C-CQOHFl Il：， - .!., Ktll-工和1电的忡乩诃監urifii燃.融辛一韵，折由千差万别 銀捌创i坏空方式刖不刚诩堂述和要点晨背1.蛋白质是细胞的

21、结构与功能物质，细胞中绝大多数的酶、细胞中 许多重要的结构物质和某些激素 都是蛋白质。2.蛋白质的基本组成单位是氨基酸，每个氨基酸都有一个氨基和一 个羧基与同一个碳原子相连，并且 这个碳原子还分别与一个氢原子、 一个可变的R基相连。3.蛋白质是生物大分子，由许多氨 基酸通过脱水缩合形成肽键(CONH)相连而成。4.由于组成蛋白质多肽链的氨基酸 在种类、数目和排列顺序上的不同 以及构成蛋白质的多肽链在数目 和空间结构上的不同，因此，细胞 中的蛋白质具有多样性。:m; mm基本技能；廉堂这标;ttfi眈.卡少中fl呵里樓蠟和嗖靈戟ii琲的肚tt阳*丄鼠丫时裁-战 m 费如冲凹型吐生收lltfAtirflu.昭如血红5E白H、0、N等元素的化合物较多，不一定是蛋白质，如氨基酸等，故B错误。蛋白质分子中的肽键结构都是 一CONH，组成兀素都是C、H、0、N四种，无差异性。蛋白质的空间结构是决定蛋白质性