教學課件生命活動的主要承擔者─蛋白質(zhì)(必修1)

第2節(jié)生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì)第一頁，共五十七頁。第二頁，共五十七頁。課程標準概述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。課標解讀1.說明氨基酸的結(jié)構(gòu)特點，以及氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。2.概述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。3.認同蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。4.關注蛋白質(zhì)研究的新進展。

第三頁，共五十七頁。氨基酸及其種類

第四頁，共五十七頁。(2)結(jié)構(gòu)特點：每種氨基酸分子至少都含有一個

(—NH2)和一個

(—COOH)，并且都有一個氨基和一個羧基連接在

上。各種氨基酸之間的區(qū)別在于

的不同。2．氨基酸的種類生物體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有

種。根據(jù)能否在人體細胞內(nèi)合成，可將氨基酸分為

和

。氨基羧基同一個碳原子R基20必需氨基酸非必需氨基酸第五頁，共五十七頁。[思維激活1]根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，分析組成蛋白質(zhì)的元素有哪些？提示至少含有C、H、O、N四種元素。[思維激活2]

組成蛋白質(zhì)的氨基酸至少都有一個氨基和一個羧基，“至少”的涵義是什么？如果氨基酸分子中不止一個氨基和一個羧基，其他的氨基和羧基又位于什么位置？提示氨基酸分子中的氨基和羧基的數(shù)目至少各1個，也可以是幾個。其他的氨基和羧基位于R基上。第六頁，共五十七頁。1．氨基酸的結(jié)構(gòu)通式第七頁，共五十七頁。2．氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(1)—NH2和—COOH的數(shù)目：每種氨基酸都至少含有一個—NH2和一個—COOH，R基中也可能存在—NH2或—COOH。(2)—NH2和—COOH的位置：構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸都有一個—NH2和一個—COOH連接在同一個碳原子上。特別提醒氨基、羧基、R基的正確書寫格式分別為：—NH2、—COOH、—R(千萬不要忘記原子團前要有短線“—”)第八頁，共五十七頁?！眷柟?】

如圖是四種構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)式，下列敘述錯誤的是(

)。第九頁，共五十七頁。A．構(gòu)成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、NB．上述四種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2—COOHC．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(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸解析根據(jù)組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)特點，D項是錯誤的。答案

D第十頁，共五十七頁。1．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次氨基酸蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性

蛋白質(zhì)：具有一定的

.兩個氨基酸分子

多個氨基酸分子

空間結(jié)構(gòu)第十一頁，共五十七頁。第十二頁，共五十七頁。[思維激活3]

試寫出兩個氨基酸脫水縮合的反應式。第十三頁，共五十七頁。[思維激活4]若n個氨基酸形成一條肽鏈，共形成多少肽鍵，失去多少水分子？提示n－1個肽鍵，n－1個水分子。[思維激活5]

若兩個氨基酸的相對分子質(zhì)量分別為a、b

，則形成的二肽的相對分子質(zhì)量是多少？提示a＋b－18第十四頁，共五十七頁。1．氨基酸的脫水縮合過程分析第十五頁，共五十七頁。(1)形成肽鍵時，相應的—COOH失去—OH，相應的—NH2失去—H，形成一分子水；肽鍵的正確寫法是：或—CO—NH—。(2)脫去的水分子中，H既來自氨基又來自羧基，O來自羧基。(3)一條肽鏈至少有一個游離的—NH2和一個游離的—COOH，分別位于肽鏈的兩端，R基中的—NH2和—COOH不參與脫水縮合過程。所以多肽中氨基(或羧基)數(shù)＝R基中的氨基(或羧基)數(shù)＋肽鏈條數(shù)。第十六頁，共五十七頁。2．氨基酸形成肽(或蛋白質(zhì))的相關計算氨基酸的脫水縮合反應式其實就是一個化學方程式，必然遵循質(zhì)量守恒和原子守恒定律，再結(jié)合氨基酸的結(jié)構(gòu)通式和反應原理，就不難理解下面的相關計算。(1)假設氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，由n個氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈，則應有下面的數(shù)量關系：形成肽鏈數(shù)形成肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目多肽相對分子質(zhì)量1n－1n－1至少1個至少1個na－18(n－1)mn－mn－m至少m個至少m個na－18(n－m)第十七頁，共五十七頁。第十八頁，共五十七頁。第十九頁，共五十七頁。第二十頁，共五十七頁?！眷柟?】

根據(jù)下列化合物的結(jié)構(gòu)分析回答下面的問題。(1)該化合物中，①表示________，⑦表示________。(2)該化合物由________個氨基酸失去________個水分子而形成，這種反應叫做________________。第二十一頁，共五十七頁。(3)該化合物中的氨基酸種類不同，是由________決定的，其序號是________________。(4)該化合物名稱為________，含________個肽鍵，序號是________________。(5)該化合物水解后形成氨基酸，寫出最右端氨基酸的分子結(jié)構(gòu)式________，其中有________個氨基，________個羧基。第二十二頁，共五十七頁。解析該化合物含有3個肽鍵③、⑤、⑥，且一端是氨基①，另一端是羧基⑦，故該化合物是由4個氨基酸脫水縮合而成的四肽。R基分別為②、④、⑧、⑨，其中最右端的氨基酸的R基是—CH2—COOH，根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可寫出其結(jié)構(gòu)式。答案

(1)氨基羧基(2)4

3脫水縮合(3)R基②④⑧⑨(4)四肽3③⑤⑥(5)1

2第二十三頁，共五十七頁。蛋白質(zhì)功能多樣性一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者(如下表)。蛋白質(zhì)的功能

功能舉例結(jié)構(gòu)蛋白羽毛、肌肉、蛛絲、毛發(fā)等含有結(jié)構(gòu)蛋白催化作用絕大多數(shù)

是蛋白質(zhì)運輸作用如

能運輸氧氣調(diào)節(jié)作用胰島素等蛋白質(zhì)類激素免疫功能如

可抵御抗原的侵害酶血紅蛋白抗體第二十四頁，共五十七頁。蛋白質(zhì)功能多樣性原因結(jié)構(gòu)決定功能，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性決定了其功能的多樣性。第二十五頁，共五十七頁?！眷柟?】

下列有關蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能多樣性的說法中，正確的是(

)。A．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目和空間結(jié)構(gòu)有關B．已知某化合物含有C、H、O、N等元素，且具有催化功能，可以推斷此物質(zhì)為蛋白質(zhì)C．蛋白質(zhì)中有些具有免疫功能，如抗體；有些具有傳遞信息的功能，如胰島素。D．蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，可能會導致蛋白質(zhì)失去生物活性，而這種改變是可逆的第二十六頁，共五十七頁。解析

A項蛋白質(zhì)多樣性與肽鏈空間結(jié)構(gòu)有關，與氨基酸的空間結(jié)構(gòu)無關，所以不選A。B項含C、H、O、N的化合物可能是蛋白質(zhì)，也可能是RNA，少數(shù)RNA也具有催化作用，所以不選B。蛋白質(zhì)的變性一般是不可逆的，所以不選D項。答案

C第二十七頁，共五十七頁。拓展深化蛋白質(zhì)的鹽析與變性(1)鹽析：加入濃的無機鹽溶液可以使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀出來，這個過程叫鹽析。鹽析過程是可逆的，利用此法可以分離、提取蛋白質(zhì)。(2)變性：蛋白質(zhì)在重金屬鹽(汞鹽、銀鹽、銅鹽)、酸、堿、乙醇、尿素等的存在下，或加熱至70～100℃，或在X射線、紫外線等射線的作用下，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變和破壞，導致蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)的變性具有不可逆性。第二十八頁，共五十七頁。氨基酸的結(jié)構(gòu)特點及脫水縮合反應

【例1】

下列物質(zhì)中，有的是組成蛋白質(zhì)的氨基酸，有的不是，若將其中構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸縮合成化合物，則其含有的氨基、羧基和肽鍵數(shù)目是(

)。①NH2—CH2—COOH；②NH2—CH2—CH2OH；⑤NH2—CH2—CH2—COOHA．3、3、2B．1、2、1C．1、3、2D．3、4、2第二十九頁，共五十七頁。思維導圖：深度剖析根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)特點可判斷①、④為組成蛋白質(zhì)的氨基酸，且④中R基含有1個羧基。再根據(jù)脫水縮合反應原理可推知形成的二肽化合物中含有1個氨基、2個羧基、1個肽鍵。答案B第三十頁，共五十七頁。規(guī)律方法氨基酸的辨別技巧可把氨基酸想象成一個人，R基是人臉，我們分辨一個人時，主要看人的臉；羧基和氨基代表該人的雙手；H代表雙腿。這樣就可形象地記住氨基酸的結(jié)構(gòu)通式了。第三十一頁，共五十七頁?！纠?】

右圖為一個由一條肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，其中A～F分別表示多肽鏈中的不同氨基酸分子。若圖中蛋白質(zhì)分子由n個氨基酸分子組成，其中B、D、F的R基中分別含有1個氨基(—NH2)、1個羧基(—COOH)和1個甲基(—CH3)，據(jù)圖回答下列問題。蛋白質(zhì)(或多肽)的有關計算

第三十二頁，共五十七頁。(1)此蛋白質(zhì)分子至少含有的氨基和羧基的數(shù)目分別為________、________。(2)這個蛋白質(zhì)分子經(jīng)水解酶分解，分別在A、B、C、D、E、F這六個點斷裂，則形成________個多肽分子，水解中需要________個水分子。(3)若組成這個蛋白質(zhì)的氨基酸分子的平均相對分子質(zhì)量為a，則水解后的多肽分子的總的相對分子質(zhì)量為________。第三十三頁，共五十七頁。思維導圖：深度剖析分析題意可知，此蛋白質(zhì)分子由1條多肽鏈組成，含有n個氨基酸分子，氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，且氨基酸B、D的R基中分別含有1個氨基、1個羧基。(1)1條多肽鏈中至少含有1個羧基和1個氨基，分別位于多肽鏈的兩端，又已知氨基酸B、D的R基中分別含有1個氨基、1個羧基，故此蛋白質(zhì)分子至少含有2個氨基和2個羧基。第三十四頁，共五十七頁。(2)此蛋白質(zhì)分子分別在A～F六處水解，可形成7個多肽分子，每一處水解需要1個水分子，故需要6個水分子。(3)水解后形成的多肽分子的相對分子質(zhì)量包含兩部分，一是原蛋白質(zhì)分子的相對分子質(zhì)量，即為na；二是水解過程中消耗的水的相對分子質(zhì)量，即為6×18＝108。故所有水解后的多肽分子的相對分子質(zhì)量為na＋108。答案(1)2

2

(2)7

6

(3)na＋108第三十五頁，共五十七頁。誤區(qū)警示有關蛋白質(zhì)的常見誤區(qū)誤區(qū)一：認為所有的蛋白質(zhì)分子都由20種氨基酸分子組成；誤區(qū)二：認為1條多肽鏈中只含有1個游離的氨基和1個游離的羧基；誤區(qū)三：計算水解后的多肽分子相對分子質(zhì)量時，未加入水解時水分子的質(zhì)量。解答此類題目應注意肽鏈中所含的—NH2(或—COOH)實際上就是氨基酸縮合為肽鏈時，不參與縮合反應的—NH2(或—COOH)，它們位于肽鏈的兩端和R基中。第三十六頁，共五十七頁?！纠?】

下列有關蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的敘述中，正確的是(

)。A．催產(chǎn)素和血管舒張素均為九肽，但它們的功能差異很大，完全取決于構(gòu)成兩者的氨基酸種類B．由三個不同種類的氨基酸構(gòu)成的三肽最多有27種C．雞蛋煮熟后，蛋白質(zhì)變性失活，但并未引起蛋白質(zhì)分子中肽鍵的斷裂D．肽鍵中元素組成的不同也是影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

第三十七頁，共五十七頁。思維導圖：深度剖析構(gòu)成催產(chǎn)素和血管舒張素的氨基酸數(shù)目相同，但構(gòu)成兩者的氨基酸種類及排列順序的差異，最終造成了兩者功能的差異。由三個不同種類的氨基酸構(gòu)成的三肽共有3×2×1＝6種。蛋白質(zhì)的變性過程中不發(fā)生肽鍵的斷裂，主要是空間結(jié)構(gòu)的改變。蛋白質(zhì)中肽鍵的元素組成是相同的。答案C第三十八頁，共五十七頁。規(guī)律方法有關多肽種類的計算假設有甲、乙、丙、丁四種氨基酸，由這四種氨基酸組成多肽的種類分析如下：情況1：甲、乙、丙、丁四種氨基酸，每一種氨基酸的數(shù)目無限的條件下，形成的多肽種類為：形成四肽的種類(44＝256種)形成三肽的種類(43＝64種)情況2：甲、乙、丙、丁四種氨基酸，每一種氨基酸只有一個的條件下，形成的多肽種類為：形成四肽的種類(4×3×2×1＝24種)形成三肽的種類(4×3×2＝24種)第三十九頁，共五十七頁。技法必備第一步，取材、分組、編號。在這里實驗材料包含實驗中用到的各種動植物等等，取材時要注意數(shù)量和生理及發(fā)育狀態(tài)相同；用具有燒杯、培養(yǎng)皿、飼養(yǎng)動物的容器等等。這些材料、用具在試題中都會給出，注意要結(jié)合實驗的目的和原理合理利用?！獙φ諏嶒灢襟E的設計思路

———————第四十頁，共五十七頁。第二步，相同處理和不同處理。根據(jù)實驗變量設置對照(注意：單一因素不同，其他因素相同且最適)。第三步，進一步的相同處理，其他因素相同且最適的繼續(xù)。第四步：檢測、觀察、統(tǒng)計、比較。找出具體的觀察和記錄對象，觀察、記錄、統(tǒng)計、比較實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。如果實驗現(xiàn)象是隱蔽的，必須找出具體的檢測方法，以顯現(xiàn)實驗結(jié)果，便于觀察。第四十一頁，共五十七頁。能力展示蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，其生物活性就會喪失，這稱為蛋白質(zhì)的變性。高溫、強堿、強酸、重金屬等會使蛋白質(zhì)變性。現(xiàn)利用提供的材料用具，請你設計實驗探究乙醇能否使蛋白質(zhì)變性。(1)材料用具：質(zhì)量分數(shù)為2%的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分數(shù)為2%的新鮮淀粉酶溶液、蒸餾水、質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液、質(zhì)量濃度為0.05g/mL的CuSO4溶液、無水乙醇、燒杯、試管、量筒、滴管、溫度計、酒精燈等。第四十二頁，共五十七頁。(2)實驗步驟①取兩支試管，編號A、B，向A、B兩試管中各加1mL新鮮的淀粉酶溶液，然后向A試管加____________，向B試管加5滴無水乙醇，混勻后分別向A、B兩試管中再加2mL可溶性淀粉溶液；②將兩支試管搖勻后，同時放入適宜溫度的溫水中維持5min；③_________________________________________________；第四十三頁，共五十七頁。④從溫水中取出A、B試管，各加入1mL斐林試劑搖勻，放入盛有50～65℃溫水的大燒杯中加熱約2min，觀察試管中出現(xiàn)的顏色變化。(3)實驗結(jié)果預測及結(jié)論①____________________________________________，說明乙醇能使淀粉酶(蛋白質(zhì))變性；②__________________________________________，說明乙醇不能使淀粉酶(蛋白質(zhì))變性。(4)該實驗的單一變量是________，對照組是______________。第四十四頁，共五十七頁。解析本實驗的設計是為了探究經(jīng)乙醇處理后，淀粉酶是否變性喪失活性。若活性喪失，則不能催化淀粉水解；若活性不喪失，則能催化淀粉水解成還原糖。用斐林試劑即可檢測。本試驗設計要設置對照實驗，并遵循等量原則、單一變量原則。第四十五頁，共五十七頁。第四十六頁，共五十七頁。答案B第四十七頁，共五十七頁。2．用18O標記的氨基酸脫水縮合生成蛋白質(zhì)，同時有HO產(chǎn)生，那么水中的18O來自氨基酸的(

)。A．—COOH B．—NH2C．—R D．—COOH和—NH2解析兩個氨基酸脫水縮合時，一個氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時脫去一分子水，水分子中的—OH來自羧基，—H來自氨基，即水分子中的O來自于羧基。答案

A第四十八頁，共五十七頁。3．某一肽鏈內(nèi)共有肽鍵200個，則脫水縮合形成該肽鏈的氨基酸的分子數(shù)是(

)。A．50個B．200個C．201個D．199個解析氨基酸數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈條數(shù)。答案

C第四十九頁，共五十七頁。4．現(xiàn)有100個氨基酸，共含有116個羧基和106個氨基，這些氨基酸縮合成6條多肽鏈時共含有—NH2個數(shù)是(

)。A．6B．12C．22D．100解析由“100個氨基酸，共含有116個羧基和1