1、第二課時蛋白質的結構和功能學習目標1簡述氨基酸的結構特點(重點)。2說出脫水縮合過程(重難點)。3闡述蛋白質結構多樣性的原因，認同蛋白質是生命活動的主要承擔者。伽自主舸II基礎知識|一、蛋白質的組成和基本單位1.組成元素 除含有C、H、0、N外，大多數蛋白質還含有2.基本單位氨基酸。(2)結構特點每種氨基酸分子中至少有一個氨基和一個羧基。都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上(3)種類：組成蛋白質的氨基酸大約有20種，不同氨基酸的區別在于R基的不同。二、蛋白質的形成 蛋白質是生物大分子，由許多氨基酸分子通過脫水縮合形成肽鍵相連而成。1.結構層次氨基酸脫水縮合*二肽：由兩個氨基酸分子縮合而成

2、的化合物多肽：由多個氨基酸分子縮合而成的化合物，通常呈鏈狀盤曲、折疊Vs。(1)通式:氯基蛋白質：具有復雜的空2形成過程脫水縮合HHI _ IH.N-C-C-N i-C-C-OH+H.O I II Ill! R/ O H；R. O(1)這種結合方式稱脫水縮合，形成的化合物稱為二肽。_(2)產物H2O的原子來源氨基酸iRi的羧基提供OH氨基酸R2的氨基提供H(3)產物的虛線框內的結構是肽鍵，表示為NHCO。(4)由三個或三個以上的氨基酸經以上過程形成的產物稱為多肽。3.蛋白質結構多樣性的原因種類不同(1)氨基酸方面數目不同一排列順序不同數目不同(2)肽鏈方面*宀”叨十口空間結構不同三、蛋白質的功

3、能(連線)功龍實例催此/富抗體運動、/-( (1一細胞成并肪御/謂控、肌肉四、鑒定1.原理 在堿性溶液(NaOH)中，肽鍵能與Cu2+作用，形成紫色的復雜化合物。2.試劑組成0.1 g/mL NaOH溶液和0.01 g/ mL CuSO溶液。3.鑒定程序先向盛有蛋白質溶液的試管中加人也兇 溶液搖勻后觀痙T再向試管加入滴CuSOi溶液搖勻觀察呈莖色悔H()()H HI II .- I |ELNCC+ NCC(X)HI自查自糾|判斷正誤:(1)蛋白質的多樣性不僅取決于氨基酸，還與肽鏈數目及空間結構有關。( 若甲、乙蛋白質分子中氨基酸種類、數目及排列順序相同，則甲、乙為同一種蛋白質。(3)所有蛋白質

4、分子均含20種氨基酸。( )(4)脫水縮合過程中脫掉一分子水，形成一個新的化學鍵。( )(5)每種氨基酸分子都含有一個氨基和一個羧基，且都連在冋一個碳原子上。(6)蛋白質的結構具有多樣性，功能也具有多樣性。( )( )答案 V(2) X (3) X V(5) X (6)V|圖解圖說|-C- -匚眾ffl電刖在礴里7、咼基 m5陥基氨基酸的種類由R基決定味傅_ 臥悌II II II爹肽-一、.-找一找巧記蛋白質形成的四個豪曲科至少有ri亍特離前観基迤雙縮脲試劑先加A液，后加B液，不需加熱-想一想玉米中含有豐富的谷氨酸，谷氨酸的分子中含有兩個（COOH），它們在分子結構中的位置如何？提示：其中一個

5、氨基一個羧基連在同一個碳原子上，另一個羧基在R基上。醫SS霾麴靈瞳魏麗獅生S劫畳洪同探究探究點一 氨基酸的結構及其種類1下列是組成蛋白質的幾種氨基酸的結構簡式，觀察比較它們在結構上有什么相同點和不 同點？nIHOOCTHgYCOOHNH3提示：（1）相同點：在這些氨基酸分子中，都有一個氨基（一NH2）和一個羧基（COOH）與同一個碳原子相連，而且這個碳原子還分別與一個氫原子、一個可變的R基相連。不同點：各種氨基酸的區別在于R基的不同。2如果一個有機酸分子中既含有氨基也含有羧基，則此分子一定是構成生物體蛋白質的氨基酸嗎？嘗試總結構成蛋白質的氨基酸必須具備的條件有哪些？提示：（1）不一定。必須有一

6、個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。（2）構成蛋白質的氨基酸必須具備兩個條件：至少含有一個氨基和一個羧基；都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。3.所有氨基酸分子均只含1個氨基和1個羧基嗎？提示：每個氨基酸分子至少含1個氨基和1個羧基。除此之外氨基酸分子若還有氨基或羧基， 則它們位于R基中。4同為組成生物體蛋白質的氨基酸，酪氨酸幾乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，這種差異的產生是由何種基團決定的？提示：所有氨基酸均含有中心碳原子和與中心碳原子相連的氨基、羧基、H原子、R基。R基具有可變性，R基的可變性決定了氨基酸的種類和不同種類氨基酸的結構與性質的差異性。5.谷氨酸的R基為一C3H5O2,

7、探討在一個谷氨酸中，碳和氧的原子數分別是多少？提示：已知R基為一C3H5O2，根據氨基酸的結構通式可以寫出谷氨酸的結構簡式:HIHcCOOHI甘氨酸HIH3ccCOOHI丙氨酸天各氨酸5 匕 6I - I .)1川，則碳和氧的原子數分別是5和4。H|歸納提升|1.從三個角度掌握組成蛋白質的氨基酸除Fl、O、人外有的if含&1 :H.N-6-COOH:R:廠 L 至少有一個氨蘋和一牛竄基 都有一個氨基和竣基連在同一個 碳原子上(種類2.決定氨基酸的關鍵：R基(1)決定氨基酸的種類和理化性質。(2)決定氨基酸中所含有氨基和羧基的數目：除了連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)決定氨基酸的組成元素：氨基酸結構通式中含有C、H、0、N四種元素，若含有其他元素則一定位于R基中。3.除R基以外的氨基和羧基位置交換并不是改變氨基酸的種類，因為氨基酸實際上是立體結構。【例1】如圖是四個構成蛋白質的氨基酸的結構簡式，下列敘述錯誤的是A.構成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、0、NB.上述四種氨基酸的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構成蛋白質的氨基酸嘗試解答_解析 首先根據氨基酸的結構通式可以看出各種氨基酸都含有的元素是HI甲；HNCY00HHCH3丙*H3NcCOOH嚴乙；I

9、對NCCOOHHCH2COOHT：H2NCCOOHHC、H、0、N四種,A正確。在甲、乙、丙、丁四種氨基酸中先找出連接在同一個碳原子上的一NH2和COOH，以及一H，則剩下的就是R基，B正確。氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基，C正確。只由含氨基和羧基不能判斷是構成蛋白質的氨基酸，只有同時具備一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上才能確定，D錯誤。答案D|歸納提升|氨基酸分子的判斷(1)兩個判斷標準：1一個數目標準：至少含有一個氨基(一NH2)和一個羧基(一COOH)。2一個位置標準：都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，且這個碳原子上還連接一個氫原子(一H)和一個R基。(2)一個決定關鍵

10、：R基。1決定氨基酸的種類和理化性質。2決定氨基酸中所含有氨基和羧基的數目；除了連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)決定氨基酸的組成元素：氨基酸結構通式中含有C、H、O、N四種元素，若含有其他元素則一定位于R基中。【跟蹤訓練】1.已知苯丙氨酸的分子式是C9H11O2N，那么該氨基酸的R基是( ) A.C7H7OB. C7H7C. C7H7ND. C7H7NO解析 氨基酸的通用分子式為C2H11O2NR，所以去除共同部分即是苯丙氨酸的R基。答案B探究點二脫水縮合及相關計算1.結合“氨基酸脫水縮合示意圖”，思考并探討：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)氨基酸脫水縮合過程中參與“脫水”的結構是哪部分？R基中的氨基或羧基參與脫水縮合嗎？提示：相鄰氨基酸，其中一個氨基酸中與中心碳原子相連的COOH(羧基)與另一個氨基酸中與中心碳原子相連的NH2(氨基)。R基中的氨基和羧基不參與脫水縮合。試在上圖多肽中用虛線框標出所含肽鍵。形成1個肽鍵的同時脫掉1

12、分子H2O,H2O中的H和O來源相同嗎？為什么？提示：多肽中的肽鍵：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來源于氨基和羧基，O只來源于羧基。(3)探討該多肽中氨基和羧基的數量和位置1至少含有氨基和羧基的數量： _。2這些氨基和羧基分布于肽鏈的位置： _。提示：一個分別分布于肽鏈的兩端2. (1)當參與上述過程的氨基酸數為2或3時，試結合表格探討：氨基酸數脫去水分子數形成肽鍵數211322(2)當參與上述過程的氨基酸數為n,形成3條肽鏈時：13條肽鏈中所含的肽鍵數=n。2該過程脫去的水分子數=n3。3若氨基酸

13、的平均相對分子質量為a,則該3條肽鏈的總相對分子質量=na18(n3)。|歸納提升|1.蛋白質的結構層次1條或多條C、H、O、N等兀素T氨基酸T二肽T三肽T多肽蛋白質盤曲、折疊2.氨基酸脫水縮合的兩個關鍵點(1)脫水的結構：參與脫水縮合的分別是相鄰氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基，基不參與脫水縮合。(2)縮合的產物：H20和二肽(或多肽)。產物不能直接說是蛋白質，因蛋白質需要由肽鏈進 步盤曲、折疊才能形成。3.氨基酸脫水縮合的相關計算規律假設氨基酸的平均相對分子質量為a,由n個氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈，有以下數量關系：形成肽鏈數形成肽鍵數脫去水分子數氨基數目羧基數目多肽相對分子質量

14、1n1n1至少1個至少1個na18(n1)mnmnm至少m個至少m個na18( nm)【例2】(2017濟南高一檢測)根據下列化合物的結構分析回答。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)該化合物含有 _個肽鍵，圖中表示肽鍵的編號有 _。(2)該化合物稱為 _，形成該化合物的化學反應稱為 _。該化合物由 _ 種氨基酸構成，各種氨基酸的區別在于 _不同，圖中表示R基的編號有_。嘗試解答_解析 圖中化合物含有氨基(一NH2、羧基(COOH)、肽鍵(CONH

15、)(3個)，說明為肽類化合物。因為有3個肽鍵，所以它是由4個氨基酸經脫水縮合形成的，稱為四肽，由于構成它的 氨基酸多于3個，所以又稱多肽。(3)決定氨基酸種類的4個R基結構各不相同，所以構成該化合物的氨基酸有4種。答案(1)3(2)四肽或多肽脫水縮合(3) 4 R基(3技法提煉“兩看”法分析多肽肽龍I找出駄鍛戟輦.就可江確定負基驗的數目，解決 匸尹貢哥是兒駄的問題【疥孔牛弱晶醱就是幾肽打找出毎牛氫雖酸的R寶、就可說解決氯基醸的種 黑問題.【有孔聆尺如統有兒曲執星酸).【跟蹤訓練】2.(2017廣州高一檢測)一條肽鏈有145個肽鍵，形成這條肽鏈的氨基酸分子數以及它們在 縮合過程中生成的水分子數分

16、別是( )A.145、144B.145、145C.145、146D.146、145答案D探究點三蛋白質的多樣性和鑒定1分析并說明以下圖示分別表示蛋白質結構多樣性的原因。“一”代表肽鍵)圖示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.與斐林試劑相比，雙縮脲試劑與其共有的成分是什么？又有何特別之處？提示：雙縮脲試劑與斐林試劑均由NaOH溶液和CuS04溶液構成。只是CuS04溶液的濃度不同。斐林試劑為0.05 g/mL，雙縮脲試劑為0.01 g/ mL。3在使用程序上斐林試劑與雙縮脲試劑有何不同？雙縮脲試劑使用時

17、需要加熱嗎？提示：斐林試劑的兩種溶液應混合后使用，雙縮脲試劑應先加NaOH溶液，再加少量CuSO4溶液。不需要。|歸納提升|1.圖解蛋白質結構多樣性的四個原因和五種功能科英F同I:；邂絕人參數醯墜生血紅議白、脂蚩白 世蟲蛋門服覽激盍 竺亠抗體和淋巴兇了-2.辨析氨基酸脫水縮合的三個易誤點(1)脫水縮合產生的H2O中的H來自于一COOH和一NH2,而氧則只來自于 一COOH。(2)一條肽鏈上至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，并分別位于肽鏈的兩端。R基中的一NH2或一COOH不參與主鏈中肽鍵的形成， 故多余的一NH2或一COOH位于R(圖示中：O代表氨基酸;H示I: Afii:嵌白結構歩門肌閔

18、.芯發中的蚩口質脈處肚詁的寶回綃她冋基中。3.在堿性溶液（NaOH）中，肽鍵能與Cu2+作用，形成紫色的復雜化合物。由于蛋白質分子中含有很多肽鍵，因此，蛋白質可與雙縮脲試劑發生顏色反應，從而用來鑒定蛋白質的存在與否。【例3】 下圖表示有關蛋白質分子的簡要概念圖，下列對圖示分析正確的是（ ）精構歲蟄樣性I j魏書稱A.甲中一定含有S元素B.過程中有H20生成C.多肽中乙的數目等于丙的數目D具有催化作用的酶的化學本質都是蛋白質嘗試解答_解析 甲中肯定含有C、H、0、N，不一定含S,丙（肽鍵）數目應為乙的數目去掉肽鏈數；氨基酸縮合過程中可產生H2O;具催化作用的酶未必是蛋白質。答案B【跟蹤訓練】3如

19、圖為某二肽分子結構示意圖，已形成肽鍵和可能形成肽鍵的一NH2分別是H 0 H HI II I IH3NCHzCCHy YTNCTHgCCNH,I丨 丨 丨丨NH3A.B.C.D.解析 參與脫水縮合形成肽鍵的氨基是氨基酸中與羧基連接在同一個中心碳原子上的氨基，氨基酸的R基中的氨基或羧基不參與肽鍵的形成。分析該二肽分子結構示意圖可知，4為參與形成肽鍵的氨基，為左側氨基酸分子中與羧基同連在中心碳原子上的氨基,可能參與肽鍵形成， 分別為形成此二肽的兩個氨基酸的R基中的氨基，不參與肽鍵的形成。答案CIINH2HI I1.氨基酸通式中的R基不同，決定了( )A.生物的不同種類B.氨基酸的不同種類C.蛋白質

20、的不同種類D.肽鍵的數目不同答案B2.下列有關蛋白質結構、功能多樣性的說法正確的是( )A.蛋白質的多樣性與構成蛋白質的氨基酸的種類、數目和空間結構有關B.已知某化合物含有C、H、0、N等元素，可以推斷此物質為蛋白質C.不同蛋白質分子中組成肽鍵的化學元素無差異性D.蛋白質空間結構改變，可能會導致蛋白質失去生物活性，但這種改變一般是可逆的解析 蛋白質多樣性與肽鏈空間結構有關，與氨基酸的空間結構無關，故A錯誤。含有C、知識脈絡H M-C-CQOHFl Il：， - .!., Ktll-工和1電的忡乩訶監urifii燃.融辛一韻，折由千差萬別 銀捌創i壞空方式刖不剛詡堂述和要點晨背1.蛋白質是細胞的

21、結構與功能物質，細胞中絕大多數的酶、細胞中 許多重要的結構物質和某些激素 都是蛋白質。2.蛋白質的基本組成單位是氨基酸，每個氨基酸都有一個氨基和一 個羧基與同一個碳原子相連，并且 這個碳原子還分別與一個氫原子、 一個可變的R基相連。3.蛋白質是生物大分子，由許多氨 基酸通過脫水縮合形成肽鍵(CONH)相連而成。4.由于組成蛋白質多肽鏈的氨基酸 在種類、數目和排列順序上的不同 以及構成蛋白質的多肽鏈在數目 和空間結構上的不同，因此，細胞 中的蛋白質具有多樣性。:m; mm基本技能；廉堂這標;ttfi眈.卡少中fl呵里樓蠟和嗖靈戟ii琲的肚tt陽*丄鼠丫時裁-戰 m 費如沖凹型吐生收lltfAtirflu.昭如血紅5E白H、0、N等元素的化合物較多，不一定是蛋白質，如氨基酸等，故B錯誤。蛋白質分子中的肽鍵結構都是 一CONH，組成兀素都是C、H、0、N四種，無差異性。蛋白質的空間結構是決定蛋白質性