1、第2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。,|预知概念|,C、H、O、N,一、蛋白质的组成和基本单位 1.组成元素 除含有_外，大多数蛋白质还含有_。,S,2.基本单位 _。(1)通式： (2)结构特点每个氨基酸分子中至少含有一个_和一个_。都有一个氨基和一个羧基连接在_上。(3)种类：在生物体内组成蛋白质的氨基酸大约有_种，不同氨基酸的区别在于R基的不同。,氨基酸,R基,氨基,羧基,氨基,羧基,同一个碳原子,20,二、蛋白质的形成 蛋白质是生物大分子，由许多氨基酸
2、分子通过_形成_相连而成。 1.结构层次,脱水缩合,肽键,两个氨基酸,多个氨基酸,空间结构,2.形成过程 脱水缩合,(1)这种结合方式称_，形成的化合物称为_。 (2)产物H2O的原子来源,脱水缩合,二肽,OH,H,(3)产物的虚线框内的结构是_，表示为_。(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_。 3.蛋白质结构多样性的原因,肽键,NHCO,多肽,种类,数目,排列顺序,空间结构,三、蛋白质的功能 (连线),四、鉴定 1.原理 在碱性溶液(NaOH)中，肽键能与Cu2作用，形成_的复杂化合物。 2.试剂组成 _溶液和 _溶液。 3.鉴定程序,紫色,0.1 g/mL NaOH,0
3、.01 g/mL CuSO4,NaOH,CuSO4,紫,|过程评价|,(1)蛋白质的多样性不仅取决于氨基酸的种类和数目，还与肽链数目及空间结构有关。( ) (2)若甲、乙两种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，且都连在同一个碳原子上。( ) (6)蛋白质的结构具有多样性，功能也具有多样性。( ) (7)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定的功能未发生改变。( ) 答案 (1) (2) (3) (4)
4、 (5) (6) (7),|联想质疑|,氨基酸的种类由R基决定。,氨基酸和氨基酸之间脱水缩合形成多肽键。,在肽链的两端，一端是氨基，另一端是羧基，有些氨基酸残基的R基团中也存在氨基或羧基。,巧记蛋白质形成的四个“一”,找一找,红细胞中的血红蛋白具有运输O2的作用，红细胞膜上的通道蛋白也具有运输物质的作用。,双缩脲试剂先加A液，后加B液，不需加热。,科学探究1 氨基酸的结构及其种类,1.下列是组成生物体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？,提示：(1)相同点：在这些氨基酸分子中，都有一个氨基(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
5、别与一个氢原子、一个可变的R基相连。 (2)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？尝试总结构成生物体蛋白质的氨基酸必须具备的条件有哪些？ 提示：(1)不一定。(2)构成生物体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；这个碳原子还分别与一个氢原子、一个可变的侧链基团相连接。,3.所有氨基酸分子均只含1个氨基和1个羧基吗？ 若再有另外的氨基或羧基，应存在于何种基团中？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
6、，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C3H5O2，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C3H5O2，根据氨基酸的结构通式可以写出谷氨酸的结构简式：,则碳和氧的原子数分别是5和4。,【探究应用】如图是四个构成生物体蛋白质的氨基酸的结构简式，下列叙述错误的是( ),链接知识 氨基酸分为必需氨基酸和非
7、必需氨基酸；非必需氨基酸：在人和动物体内能够合成。必需氨基酸：人和动物体的细胞不能合成，只能从外界环境中获取的氨基酸，人体中有8种(婴儿有9种)。,A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N B.上述四种氨基酸的R基依次是H、CH3、CH2OH、CH2COOH C.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生物体蛋白质的氨基酸 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C、H、O、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NH2和COOH，以及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；只有
8、同时具备一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上的氨基酸才能确定其是构成生物体蛋白质的氨基酸，D错误。 答案 D,【一题多变】(1)氨基酸分子中的元素组成除C、H、O、N外，还有其他元素吗？若有，位于什么部位？提示：有；如S元素，位于R基团。(2)甲与丁形成的二肽中O、N原子数目分别是多少？该二肽中含有的氨基与羧基数目分别是多少？提示：O、N原子数目分别为5、2个；氨基、羧基数目分别为1、2个。,1.从三个角度掌握组成蛋白质的氨基酸,2.R基决定氨基酸的种类(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，另外的氨基或羧基一定位于R
9、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。 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。,科学探究2 蛋白质的形成过程,1.结合“氨基酸脱水缩合示意图”，思考并探讨：,(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基中的氨基或羧基不参与脱水缩合。,(2)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分子H2O，
10、H2O中的H和O来源相同吗？为什么？ 提示：多肽中的肽键：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 至少含有氨基和羧基的数量：_。 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：,(2)当参与上述过程的氨基酸数为n，形成3条肽链时： 3条肽链中所含的肽键数_。 该过程脱去的水分子数 _ 。 若氨基酸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 _。,1,1,2,2,n-3,n-3,na-18(n-3),【探究应用】根据下列化合物的结构分析回答。,技法
11、提炼 “两看”法分析多肽,(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_不同，图中表示R基的编号有_。,解析 (1)图中化合物含有氨基(NH2)、羧基(COOH)、肽键(CONH)(3个)，说明为肽类化合物。 (2)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 ,【一题多变】(1)多
12、肽中的N元素主要分布在什么部位？水解该化合物需要多少个水分子？提示：肽键；3个。(2)与形成该化合物的所有氨基酸相对分子质量相比，该化合物相对分子质量减少了多少？提示：形成该化合物脱去了3分子水，减少的相对分子质量为18354。,1.蛋白质的结构层次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，R基不参与脱水缩合。(2)缩合的产物：H2O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一步盘曲、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
13、以下数量关系：,特别提醒(1)形成蛋白质时，肽链中有些基团还会相互结合形成化学键(如两个R基中SH与SH形成SS键)此时将脱去某些原子，故计算蛋白质相对分子质量时，除考虑脱去的水外，还应再减去形成其他化学键时脱掉原子的原子量。 (2)对于由n个氨基酸构成的环状肽而言，产生的肽键数脱去水分子数n；所含的氨基(或羧基)只存在于R基中。 (3)氨基酸脱水缩合前后某些特定数目的守恒：氨基酸中的半胱氨酸(C3H7NO2S)含S，天冬氨酸(C4H7NO4)R基上有羧基，赖氨酸(C6H14N2O2)R基上有氨基，它们在形成多肽时数量保持不变。,科学探究3 蛋白质的多样性和鉴定,1.分析并说明以下图示分别表示
14、蛋白质结构多样性的原因。(图示中：代表氨基酸；“”代表肽键),氨基酸的种类不同,氨基酸的数目不同,氨基酸的排列顺序不同,肽链的空间结构不同,2.狼肉味与兔肉味不同，是由哪些因素造成的？举例说出狼体内的蛋白质有哪些功能？提示：狼肉味与兔肉味不同，是由于构成狼肉和兔肉的蛋白质的氨基酸的种类和数目不同，氨基酸的排列顺序不同，二者蛋白质的空间结构不同造成的。狼体内的蛋白质主要功能有：构成细胞的结构，如毛发、肌肉等；催化作用，狼体内的酶大多都是蛋白质；调节作用，如胰岛素等；免疫作用，如抗体；运输作用，如血红蛋白、细胞膜上的载体蛋白等。,3.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？
15、 提示：双缩脲试剂与斐林试剂均由NaOH溶液和CuSO4溶液构成。只是CuSO4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。,4.在使用程序上斐林试剂与双缩脲试剂有何不同？双缩脲试剂使用时需要加热吗？提示：斐林试剂的两种溶液应等量混合均匀后使用，双缩脲试剂应先加NaOH溶液，再加少量CuSO4溶液。不需要。,5.该实验需要对照吗？若用鸡蛋清做材料，要如何处理？提示： 做实验前要预留组织样液便于对照；若用鸡蛋清蛋白做实验材料必须稀释，原因是防止实验后鸡蛋清黏固试管，不易洗刷。,【探究应用】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( ),A.甲中
16、一定含有S元素 B.过程中有H2O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 解析 甲中肯定含有C、H、O、N，不一定含S，氨基酸脱水缩合过程中有H2O生成；丙(肽键)数目应为乙的数目去掉肽链数；具催化作用的酶未必都是蛋白质。 答案 B,【一题多变】(1)图中是什么过程？多肽的多样性取决于乙的哪些原因？提示：脱水缩合；乙的种类、数目和排列顺序。(2)蛋白质的功能有哪些？提示：结构蛋白、催化、运输、运动、调控和防御。,1.图解蛋白质结构多样性的四个原因和五种功能,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COOH和NH2，而氧则只来自于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。 (3)R基中的NH2或COOH不参与主链中肽键的形成，故多余的NH2或COOH位于R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。,
