素材：蛋白質(zhì)是生命活動的主要承載者問題釋疑 高一上學(xué)期生物人教版必修1

蛋白質(zhì)是生命活動的主要承載者問題釋疑“蛋白質(zhì)是生命活動主要承載者”是高中生物學(xué)必修一第二章的一個難點，學(xué)生在學(xué)完這節(jié)內(nèi)容后，有許多疑惑。1.如何理解“蛋白質(zhì)是生命活動主要承載者”？首先，有些蛋白質(zhì)屬于結(jié)構(gòu)蛋白，是構(gòu)成細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)，很多器官和組織的組分里蛋白質(zhì)都是重要成分，比如肌肉、毛發(fā)、血液等。

其次，有些蛋白質(zhì)屬于功能蛋白，有很多重要的生理作用，比如作為生物催化劑的絕大多數(shù)的酶、調(diào)節(jié)血糖的胰島素和生長激素等、抗體、生物膜上的載體蛋白、運載氧的血紅蛋白等?？傊?，蛋白質(zhì)不是能量供給的主要來源，但在其他方面體現(xiàn)了不可替代的作用，具有特殊的生物學(xué)功能。2.蛋白質(zhì)有沒有磷元素？在高中生物中，從噬菌體侵染細(xì)菌的實驗標(biāo)記元素來看，蛋白質(zhì)是沒有磷元素的，那是因為噬菌體的外殼蛋白是沒有磷元素。事實上，有些蛋白質(zhì)是有磷元素的，如組成染色體的組蛋白，正如，血紅蛋白有鐵元素的道理是一樣的。組蛋白真核生物體細(xì)胞染色質(zhì)中的堿性蛋白質(zhì)，含精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸特別多，二者加起來約為所有氨基酸殘基的1/4。組蛋白是真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，是一類小分子堿性蛋白質(zhì)，有六種類型：H1、H2A、H2B、H3、H4及古細(xì)菌組蛋白，它們富含帶正電荷的堿性氨基酸，能夠同DNA中帶負(fù)電荷的磷酸基團相互作用。早在1888年德國化學(xué)家科塞（A.Kossel）已從細(xì)胞核中分離出組蛋白，并認(rèn)識到它們作為堿性物質(zhì)應(yīng)在核中與核酸結(jié)合，但直到1974年才了解組蛋白的確切作用。一些實驗室隨后證明組蛋白以獨特的方式構(gòu)成核小體的組分。組蛋白有多種修飾作用，所有組蛋白的組分均能磷酸化（如圖所示蛋白質(zhì)的磷酸化），在細(xì)胞分裂期間，H1的1～3個絲氨酸可以磷酸化。而在有絲分裂時期，H1有3～6個絲氨酸或蘇氨酸發(fā)生磷酸化，其他四個核心組蛋白的磷酸化可以發(fā)生在氨基末端區(qū)域的絲氨酸殘基上。3.氨基酸的種類為什么是約20種？符合結(jié)構(gòu)通式的氨基酸為什么是絕大多數(shù)？在講氨基酸的通式時，經(jīng)常會說“氨基酸都至少含有一個氨基和一個羧基，并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上”。但這不是所有的組成蛋白質(zhì)的氨基酸都符合此通式。1.氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸是指含有氨基和羧基的一類有機化合物的通稱。生物功能大分子蛋白質(zhì)的基本組成單位，是構(gòu)成動物營養(yǎng)所需蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)。是含有堿性氨基和酸性羧基的有機化合物。氨基連在α-碳上的為α-氨基酸。組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸均為α-氨基酸。生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)是約有20種氨基酸構(gòu)成的，其中20種是基本氨基酸，科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)還有21種氨基酸。除甘氨酸外均為L－α－氨基酸其中（脯氨酸是一種L－α－亞氨基酸），其結(jié)構(gòu)通式如圖（R基為可變基團）：2.氨基酸的特殊性舉例（1）結(jié)構(gòu)通式特例脯氨酸的結(jié)構(gòu)式如下：另外，甘氨酸R基是H；半胱氨酸的-SH，可以形成二硫鍵。（2）修飾氨基酸蛋白質(zhì)合成后通過修飾加工生成的氨基酸。沒有相應(yīng)的編碼。如胱氨酸、羥脯氨酸（Hyp）、羥賴氨酸（Hyl）。（3）非蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸是指除組成蛋白質(zhì)的20種常見氨基酸以外的含有氨基和羧基的化合物。非蛋白質(zhì)氨基酸多以游離或小肽的形式存在于生物體的各種組織或細(xì)胞中。如瓜氨酸、鳥氨酸、同型半胱氨酸，是代謝途徑中產(chǎn)生的。

順便說一下，氨基酸的分類有：非極性疏水性氨基酸；極性中性氨基酸；酸性氨基酸；堿性氨基酸。4.常見的蛋白質(zhì)有哪些種類？據(jù)資料，蛋白質(zhì)有分類標(biāo)準(zhǔn)不一樣，分類結(jié)果不一樣，常見的有以下三種分類情況。1.從營養(yǎng)價值出發(fā)，蛋白質(zhì)分為三類（1）完全蛋白質(zhì)：這類蛋白質(zhì)所含的必需氨基酸種類齊全，數(shù)量充足，而且各種氨基酸的比例與人體需要基本相符，容易吸收利用。完全蛋白質(zhì)不但可以維持成年人的健康，而且對兒童的成長和老年人的延年益壽均有很好的保健作用。如奶類中的酪蛋白、乳白蛋白，蛋類中的卵白蛋白和卵黃磷蛋白，肉類、魚類中的白蛋白和肌蛋白，大豆中的大豆球蛋白，小麥中的麥谷蛋白和玉米中的谷蛋白等都是完全蛋白質(zhì)。（2）半完全蛋白質(zhì)：此類蛋白質(zhì)中所含的各種必需氨基酸種類基本齊全，但含量不一，相互之間比例不太合適。如果以它作為唯一的蛋白質(zhì)來源，雖然可以維持生命，但促進生長發(fā)育的功能較差。如小麥和大麥中的麥膠蛋白就屬于這類。（3）不完全蛋白質(zhì)：此類蛋白質(zhì)所含必需氨基酸種類不全，質(zhì)量也差。如果用它作為膳食蛋白質(zhì)唯一來源，即不能促進生長發(fā)育，維持生命的作用也很薄弱。如玉米中的玉米膠蛋白、動物結(jié)締組織和肉皮中的膠原蛋白，以及豌豆中的球蛋白等。2.根據(jù)蛋白質(zhì)分子的外形，常見的可以將其分為3類（1）球蛋白：形狀接近球形，水溶性較好，種類很多，可行使多種多樣的生物學(xué)功能。典型的球蛋白含有能特異的識別其它化合物的凹陷或裂隙部位。（2）纖維蛋白：外形呈棒狀或纖維狀，大多數(shù)不溶于水，是生物體重要的結(jié)構(gòu)成分或?qū)ι矬w起保護作用。（3）膜蛋白：一般折疊成近球形，插入生物膜，也有一些通過非共價鍵或共價鍵結(jié)合在生物膜的表面。生物膜的多數(shù)功能是通過膜蛋白實現(xiàn)的。3.根據(jù)化學(xué)組成不同，通常分為簡單蛋白和結(jié)合蛋白2類簡單蛋白只含由α-氨基酸組成的肽鏈而不含其它成分，簡單蛋白有清蛋白、球蛋白、組蛋白等。結(jié)合蛋白由簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成，結(jié)合蛋白的非蛋白部分稱為輔基。結(jié)合蛋白有核蛋白、糖蛋白、粘連蛋白、脂蛋白等。當(dāng)然，蛋白質(zhì)的分類還有其它情況，如根據(jù)功能可以分為酶蛋白、載體蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白和防御蛋白等。典題精析1、下列有關(guān)蛋白質(zhì)的說法，正確的是()A．血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)呈纖維狀B．蛋白質(zhì)經(jīng)高溫蒸煮可產(chǎn)生豐富的氨基酸C．氨基酸結(jié)構(gòu)中的R基均是鏈狀而非環(huán)狀結(jié)構(gòu)D．鳥類的羽毛和人的指甲主要是由同一種蛋白質(zhì)組成解析：組成毛發(fā)和指甲的蛋白質(zhì)是纖維狀的，而血液中的血紅蛋白則呈球狀，A錯誤；蛋白質(zhì)經(jīng)高溫蒸煮可破壞其空間結(jié)構(gòu)，但不能水解成氨基酸，B錯誤；氨基酸的結(jié)構(gòu)中R基也有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如色氨酸的R基中就有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，C錯誤；鳥的羽毛和人的頭發(fā)、指甲主要是由角蛋白組成的，D正確。故選D。2、下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述，正確的是()A.蛋白質(zhì)分子都含有碳、氫、氧、氮B.組成每種蛋白質(zhì)的氨基酸都有20種C.每種蛋白質(zhì)分子都由多條肽鏈組成D.蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性后不影響其功能解析：組成生物體的蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，不是組成每種蛋白質(zhì)的氨基酸都有20種；不同的蛋白質(zhì)分子肽鏈數(shù)可能不同；蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性后會導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的改變，這樣會影響其功能。故選A。3、下列關(guān)于蛋白質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是(

)A.蛋白質(zhì)都有穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)B.蛋白質(zhì)水解過程中肽鍵數(shù)會增加C.質(zhì)