备课素材：蛋白质问题释疑 高一上学期生物人教版必修1

蛋白质问题释疑1.氨基酸中心碳原子（靠近羧基的碳原子）是否必须结合H？人教版必修一教材第29页提到，“每种氨基酸至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-C00H),并且都有一个氨基和一个羧基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。”那么，氨基酸中心碳原子（靠近羧基的碳原子）是否必须结合H？现已经发现的天然氨基酸有300多种，但参与生物体蛋白质合成的氨基酸主要是21种标准氨基酸，这21种标准氨基酸除了脯氨酸外，其余均为a-氨基酸。a-氨基酸的结构特点为：其靠近羧基的碳原子（即中心碳原子）上结合一个氨基（—NH2）、一个羧基（—COOH）、一个氢原子（—H）和一个侧链基团。侧链以字母R表示，R不同构成不同氨基酸。所以，教材中提到的氨基酸，其中心碳原子上必须结合H。

2.为什么氨基酸既有酸性又有碱性？人教版必修一教材第29页“氨基酸分子结构通式”图：那么，氨基酸为什么即有酸性又有碱性？通常根据氨基酸分子中所含氨基（—NH2）和羧基（—COOH）的数目，将其分为中性、酸性和碱性氨基酸三类。中性氨基酸含1个氨基和1个羧基，酸性氨基酸含1个氨基和2个羧基，碱性氨基酸有的含有2个氨基和1个羧基。碱性氨基酸（精氨酸、赖氨酸、组氨酸）是指PH为7.0时带净正电荷的侧链都带有含氮碱基基团的氨基酸，即水解生成的氢氧根负离子多于氢正离子的氨基酸，其特点是侧链常含有可质子化的碱性化学基团，分别是胍基、氨基、咪唑基”。精氨酸是21种氨基酸中碱性最强的氨基酸，它的侧链胍基离子的PK值（平衡常数的负对数）最高（PK=12.5）。天冬氨酸和谷氨酸是二羧基氨基酸，分子中除了都含有a-羧酸外，天冬氨酸还含有β-羧基，谷氨酸还含有γ-羧基，在PH为7.0时带负电荷，所以两个氨基酸又称为酸性氨基酸。由于两个氨基酸的侧链在PH为7.0时都离子化了，所以蛋白质中是带负电荷的。这两个氨基酸经常出现在蛋白质分子表而上。3.催化脱水缩合反应形成肽键的酶来自哪里？人教版必修一教材第30页“蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接: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，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。由两个氨基酸缩合而成的化合物，叫作二肽”。那么，氨基酸脱水综合形成肽键的酶在哪里？核糖体上有起催化作用的活性部位，其中，催化肽链的肽键形成（脱水缩合反应）的物质只包括rRNA。这表明核糖体蛋白质本身不参与将遗传信息变成蛋白质的反应，它们的作用类似于黏土或者沙浆，将关键的rRNA“砖”粘在一起，从而稳定rRNA，有助于rRNA催化蛋白质合成时自身构象的改变。因此，核糖体中的rRNA才具有催化功能，核糖体实际上是核酶。即催化脱水缩合反应形成肽键的酶为核糖体中的rRNA。4.蛋白酶水解蛋白质后得到的产物都是氨基酸吗？蛋白质一定被水解成氨基酸才能被消化道吸收吗？人教版必修一教材第30页讨论题第2题，“进入人体消化道的蛋白质食物，要经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些氨基酸进入人体细胞后，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？人体中的蛋白质和食物中的蛋白质功能会一样吗？为什么？”答：食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入人体细胞后，要经过脱水缩合形成二肽、三肽……多肽，由多肽链才能构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质功能不一样，因为它们的结构不同。那么，蛋白酶水解蛋白质后得到的产物都是氨基酸吗？蛋白质一定被水解成氨基酸才能被消化道吸收吗？首先，蛋白酶水解蛋白质后得到的产并不都是氨基酸，其水解产物是多肽、寡肽和少量氨基酸。蛋白酶又称肽链内切酶，能够水解蛋白质和多肽内部的肽键，不同蛋白酶的作用部位不同，例如：胰蛋白酶可水解由赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键；糜蛋白酶可水解含有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等残基羧基形成的肽键。而胃蛋白酶对肽键的特异性较差，在酸性条件下，可水解各种水溶性蛋白质，产物为多肽、寡肽和少量氨基酸。其次，蛋白质也不一定被水解成氨基酸才能被消化道吸收。过去人们一直认为蛋白质必须降解为游离的氨基酸才能被吸收。在1960年，Newey和Smyth用有力的证证实了完整的Gly—Gly可被转运吸收，1984年，Hara等研究表明，蛋白质在消化道中的消化终产物往往是小肽，并且小肽能够完整地通过肠黏膜细胞进人体循环。目前，人们已经认识到，除了游离氨基酸外，短肽更容易被小肠黏膜所吸收，尤其是二、三肽。研究表明，在肠黏膜细胞上存在主动转运载体，可将二肽、三肽经耗能的主动运输方式吸收。肽被吸收后，大部分在肠黏膜细胞中进一步被水解为氨基酸，小部分也可直接吸收入血。5.蛋白质变性后还能复性吗？人教版必修一教材第30页“与社会的联系”。蛋白质变性是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，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。例如，鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。又如，经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。那么，蛋白质变性后还能复性吗？在物理和化学因素作用下，蛋白质分子特定的空间构象被破坏，从有序的空间结构变成无序的空间结构，进而导致蛋白质理化性质的改变和生物活性的丧失，称为蛋白质的变性。物理因素如高温、放射线等，化学变性剂如SDS、尿素、盐酸胍能够破坏蛋白质的疏水作用、盐键、氢键、范德华力，因而能破坏其高级结构蛋白质变性的本质，是二硫键以及非共价键的破坏导致高级结构和空间构象的破坏，但不涉及一级结构中氨基酸序列的改变。高温、强酸或强碱条件下，除了会破坏非共价键的相互作用，还会由于共价键的破坏引起蛋白质不可逆的失活。另外一些化学试剂，例如被称为离液剂的脲、盐酸胍是常用的蛋白质变性剂，其主要机制还不是清楚，现在认为离液剂破坏疏水作用来增加非极性物质在水中的溶解度。这些试剂的影响有时是