第3课时 生命活动的主要承担者-蛋白质

(共42张PPT)
第3课时 生命活动的主要承担
者—— 蛋白质
回扣基础要点
一、氨基酸及其种类
1.种类：约有 种，根据能否在体内合成分为
和 。（注意：非必需氨基酸有两个来源：食物和体内合成）
第3课时 生命活动的主要承担者——
蛋白质
必备知识梳理
20
必需氨基酸
非必需氨基酸
2.结构特点：每种氨基酸至少都有
，并且都有一个氨基和一个羧基连在
。
3.结构通式： ，氨基酸的不同在于
基的不同。
4.分子式 ，若R基团为CH3，则该氨基酸中C有 个，H有 个。
一个氨基和一
个羧基
同一个碳原子上
C2H4O2NR
3
7
侧
链R
二、蛋白质的结构和多样性
1.蛋白质的结构层次(参考课本P21图2-4的示意图)
2.蛋白质的形成过程
在 的控制下，以 为模板，氨基酸通过
的携带运输到 （细胞器）中，彼此之间通过 的方式，借助肽键形成多肽。肽键可表示为 。
氨基酸
（脱水缩合）
核糖体
多肽
盘曲折叠
内质网
蛋白质
基因
mRNA
tRNA
核糖体
脱水缩合
—CO—NH—
3.蛋白质多样性的原因
组成蛋白质的基本单位氨基酸的
以及蛋白质的 不同。
（1）脱下的H2O中H来自氨基，O来自羧基吗？
（2）多肽的多样性和蛋白质多样性有何不同？
（1）H既来自氨基也来自羧基，O来自羧基。
（2）多肽的多样性只有氨基酸方面的3个原因，没有空间结构的差别。
种类、数量、排
空间结构
列次序
提示
思考
三、蛋白质的功能及实例
总结：生命活动（生物性状）的主要承担者是
，而控制者是 。
功能 实例
羽毛、肌肉、头发
绝大多数酶
信息传递
抗体
结构蛋白
运输作用
催化作用
免疫功能
胰岛素、生长激素
蛋白质
DNA
血红蛋白、载体蛋白
构建知识网络
考点一 氨基酸结构通式的信息解读
信息1 通式：
元素组成：基本元素C、H、O、N。
R基团中可能含有S。
高频考点突破
信息2 结构特点
（1）氨基酸分子中的氨基和羧基数目至少含一个，也可以是几个，因为R基中可能含有氨基或羧基。
例如：
谷氨酸（R基上含—COOH）
赖氨酸（R基上含—NH2）
（2）在构成蛋白质的氨基酸中，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，否则就不是构成蛋白质的氨基酸。
例如：H2N—CH2—CH2—CH2—COOH。
（3）不同的氨基酸分子，具有不同的R基，这是氨基酸分类的依据。例如甘氨酸的R基是—H，丙氨酸的R基是—CH3。
信息3 利用N原子个数求氨基酸的个数
氨基酸通式中N的数目最少、最简单，一般只出现在氨基中。若氨基酸R基中没有氨基，则N原子数=氨基酸数；若R基中含1个氨基，则氨基酸个数=N原子个数-1。
信息4 分子式求某种氨基酸中各原子个数
分子式：C2H4O2NR在此基础上告诉具体的R基团即可求解。
知识拓展
基因表达时，从信使RNA起始密码子开始，两
个起始密码子分别对应甲硫氨酸和缬氨酸，即蛋
白质中的第一个氨基酸是这两种中的一个，所以
可以推测绝大多数蛋白质含“S”元素，但并非
所有的蛋白质都含“S”。所以基本元素为C、H、
O、N，特征元素为“S”，且S一定存在于R基
团上。
对位训练
1.在下列物质中，有的属于构成人体蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中构成人体蛋白质的氨基酸缩合成化合物，则其中含有的氨基、羧基、肽键的数目依次是 （ ）
C
A.3、3、2 B.4、3、3 C.2、2、2 D.3、4、2
2.丙氨酸的R基为—CH3，谷氨酸的R基为—C3H5O2，
它们缩合形成的二肽分子中，C、H、O的原子比
例为 ( )
A.7∶16∶6 B.7∶14∶5
C.8∶12∶5 D.8∶14∶5
解析 先根据R基推导出两种氨基酸的结构简式或
分子式，再根据脱水缩合的原理计算原子数。注
意，计算H原子数、O原子数时，应减去脱去水分
子中的原子数。
丙氨酸的结构简式是 ，谷氨酸的
结构简式是 。当缩合成二肽时
需脱去一分子水。故缩合成的二肽分子中，C原子数为3+5=8，H原子数为7+9-2=14，O原子数为2+4
-1=5。故选D。
答案
D
考点二 蛋白质的合成过程及相关计算
1.氨基酸、多肽、肽键的关系图解
①肽键的正确写法是—CO—NH—。
②脱去的水分子中，H既来自氨基又来自羧基，O来自羧基。
提醒
2.氨基酸数、肽键数、失去水分子数及多肽的相对分子质量之间的关系
氨基酸平
均相对分
子质量 氨基
酸数 肽键
数目 脱去水
分子数目 肽链相
对分子
质量 氨基
数目 羧基
数目
一条
肽链
a
m m-1 m-1 ma-
18(m-1) 至少
1个 至少
1个
n条
肽链 a m m-n m-n ma-
18(m-n) 至少
n个 至少
n个
3.氨基酸与相应DNA、RNA片段中碱基数目之间的关系
DNA（基因） mRNA 蛋白质（性状）
碱基数6∶ 碱基数3∶ 氨基酸数1
真核生物中由已知氨基酸数目计算求得的DNA片段中的碱基数目，相当于基因结构中外显子的碱基数目。
说明
转录
翻译
对位训练
3.据下图所示的化合物结构简式，请回答问题：
（1）该化合物中有 个氨基和 个羧基。
（2）该化合物中有 种氨基酸构成，形成
这种化合物的不同氨基酸的R基编号是 。
（3）该化合物是由 个氨基酸失去 分子的水形成的，这种反应叫做 。
（4）该化合物中有 个肽键，编号是 ，该化合物属于 。
（5）该化合物水解时被破坏的是 键，使该键断裂的酶是 。
（6）若氨基酸的平均相对分子质量为90，则该化合物的相对分子质量约为 。
（7）合成肽链的细胞器是 ，在合成肽链时决定肽链的氨基酸种类和顺序的是 。
答案（1）2 2 （2）3 bdg （3）3 2 脱水缩合反应 （4）2 ce 三肽 （5）肽 肽酶 （6）234（7）核糖体 信使RNA（mRNA）上碱基排列顺序
考点三 蛋白质的结构和功能
1.蛋白质多样性原因——识图析图
蛋白质分子结构多样性可以从以下四个层次加以理解
（1）氨基酸的种类不同，构成的肽链不同。
—□—□—□—□—□—□—
—○—○—○—○—○—○—
（2）氨基酸的数目不同，构成的肽链不同。
—□—□—□—□—□—□—
—□—□—□—□—
（3）氨基酸的排列次序不同，构成的肽链不同。
—□—○—○—□—○—
—○—□—○—□—○—
（4）空间结构不同，构成的蛋白质不同。
若两个肽链中的氨基酸的数目、种类
都相同，但功能不同，是由排列次序不同造成的；若仅数目相同，则是由氨基酸的种类和排列次序不同造成的；若两个蛋白质分子的结构和功能都不同，则答全四个方面。
提醒
2.蛋白质与多肽的区别
蛋白质 多肽
有无空间结构 有 无
多样性原因 四个方面 只有三个方面，无空间结构差异
联系 蛋白质可由一条或几条肽链形成
提醒 翻译的直接产物——多肽，不叫蛋白质，必须经内质网和高尔基体再加工后，形成一定的空间结构才叫蛋白质
3.蛋白质结构与功能的关系
结构多样性
决
定
功能多样性
表现
结构蛋白：构成细胞和生物体
功能蛋白
信息传递与调节
催化作用
运输作用
免疫作用
对位训练
4.如图所示，表示有关蛋白质分子的简要概念图，对图示分析正确的是 ( )
A.甲中一定含有S、P等元素
B.①过程发生所需的模板和运输乙的工具都是
RNA
C.多肽中乙的数目等于丙的数目
D.蛋白质结构的多样性是细胞多样性的根本原因
解析 甲为蛋白质，主要由C、H、O、N 4种化学元素组成，很多重要的蛋白质中还含有P、S；①过程表示基因控制蛋白质合成的翻译过程，其所需模板是mRNA，运输氨基酸的工具是tRNA；多肽中氨基酸的数目大于或等于肽键的数目；细胞多样性的根本原因是基因的选择性表达。
答案 B
5.下列物质中都含有（—CO—NH—）的一类物质是 （ ）
A.酶、载体和抗体
B.胰岛素、抗体和生长激素
C.雄性激素、载体和酶
D.维生素D、甲状腺激素和雌性激素
解析 综合考查蛋白质的结构和分类。在有机物中含有—CO—NH—的主要是蛋白质和多肽。大多数酶属于蛋白质，维生素D、性激素属于脂质，胰岛素和生长激素属于蛋白质类激素，所有的抗体、载体都属于蛋白质。
B
思维误区警示
易错分析
忽视氨基酸脱水缩合形成环状肽链的有关计算
有关蛋白质形成过程中肽键数及水分子数的计算：肽键数=脱下的水分子数=氨基酸数-肽链条数。本题中组成蛋白质的肽链中有环状多肽，因为环肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环肽时，比形成一条直链肽要多生成一个水分子。
解题思路探究
纠正训练
由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n条肽链，其中z条是环状多肽，这个蛋白质分子完全水解共需水分子个数为 ( )
A.m-n+z B.m-n-z
C.m-z+n D.m+z+n
解析 在形成蛋白质的过程中，脱水缩合形成的
水分子数=氨基酸数目-肽链的条数。假如这n条
肽链都是直链的话，则形成m-n个水分子；由于
形成一个环肽比形成一条直链肽多形成一个水分
子，而在n条肽链中有z条是环肽，故由m个氨基
酸形成该蛋白质分子时共形成了m-n+z个水分
子，因此该蛋白质水解形成氨基酸的时候就需消耗m-n+z个水分子。
A
知识综合应用
重点提示
通过“脱水缩合过程”的考查，提升“用文
字、图表以及数学式等多种形式准确描述生物学方
面内容”的能力。
典例分析
请解答氨基酸与蛋白质的相关问题：
（1）现有氨基酸800个，其中氨基总数为810，羧基总数为808，则由这些氨基酸合成的含有两条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目分别是 、 、 。
（2）有一条多肽链，分子式为CxHyOpNqS,将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，水解得到的氨基酸个数为 （ ）
A.q+1 B.p-1
C.q-2 D.p+1
解析 （1）侧链基团上氨基总数为10，羧基总数为8，每条多肽链至少含1个氨基和1个羧基，故由这些氨基酸合成的含有两条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目分别是798、12和10。（2）分析这四种氨基酸可知，每个氨基酸都只有1个羧基（—COOH），由它们脱水缩合形成的多肽中含有的O原子数为氨基酸总数加1，所以该条多肽链水解得到的氨基酸个数为p-1。
答案 （1）798 12 10 （2）B
解题技巧
1.直链肽链中氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
肽键数=失去水分子数=氨基酸数-肽链数
2.蛋白质中游离氨基或羧基数的计算
（1）至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数
（2）游离氨基或羧基数目=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数
3.蛋白质中含有N、O原子数的计算
（1）N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子总数
（2）O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱去水分子数
4.蛋白质相对分子质量的计算
蛋白质相对分子质量=氨基酸数目×氨基酸的平均相对分子质量-脱去水分子数×18
5.假若有A、B和C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分如下两情形分析
（1）A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸数无限的情况下，可形成肽类化合物的种类
形成三肽的种类 3×3×3=33=27种
形成二肽的种类 3×3=32=9种
（2）A、B、C三种氨基酸，且每种氨基酸只有一个的情况下，可形成肽类化合物的种类
形成三肽的种类 3×2×1=6种
形成二肽的种类 3×2=6种
题组一：蛋白质的结构及其特点
1.2008年8月底，在市场上出售的某些品牌的婴幼
儿配方奶粉及液态奶中被检测出三聚氰胺，这是
一些不法商家为了提高奶粉及液态奶中的含氮量
而添加的。一般说来，每100克蛋白质平均含氮
为16克，这些氮主要存在于蛋白质的 ( )
A.—CO—NH— B.游离的氨基
C.游离的羧基 D.R基
解析 每个肽键都含有一个N原子，故蛋白质的N主要分布在肽键中。另外，每条肽链至少含有一个游离的氨基，少数氨基酸的R基上也含有N原子。
随堂过关检测
A
2.下列关于人体内蛋白质的叙述中，正确的是(多选)
( )
A.蛋白质具有多样性，是由于氨基酸的种类、数目、
排列顺序和蛋白质的空间结构不同
B.指导蛋白质合成的基因中的碱基有C、G、A、T
C.人体内的酶都是蛋白质，激素也都是蛋白质
D.蛋白酶也是蛋白质，蛋白酶可以水解所有的肽键
解析 蛋白质具有多样性，是由于氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构不同。指导蛋白质合成的基因中的碱基有C、G、A、T，但不含U。蛋白酶是一种蛋白质，蛋白酶主要是破坏蛋白质的空间结构，形成多肽，不能水解所有的肽键。人体内的酶都是蛋白质，在人体中没有发现RNA构成的酶。激素不一定是蛋白质，如雄性激素属于固醇类。
AB
题组二：蛋白质的相关计算
3.（2009·上海生物，15）某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是 （ ）
A.n-m B.n-2m
C.n+m D.n+2m
解析 该蛋白质中含有肽键数为（n-m）个，每
个肽键（CONH）含有一个氧原子；m条肽链至少含有m个游离的羧基（COOH），因此，该蛋白质中至少含有的氧原子的个数为
n-m+2m=n+m。
C
4.含有215个N原子的200个氨基酸，形成的5个四肽、4个六肽和1个2条肽链构成的蛋白质分子。这些多肽和蛋白质分子中，肽键与氨基数目的最大值分别是 ( )
A.200和200 B.200和215
C.189和11 D.189和26
解析 5个四肽中肽键数为3×5=15个，4个六肽中肽键数为5×4=20个，1个2条肽链构成的蛋白质分子共有200-4×5-6×4=156个氨基酸，肽键数为156-2=154个,故这些多肽和蛋白质分子中,
题组三：蛋白质的知识综合应用
肽键数的最大值为15+20+154=189个；含有215个N原子的200个氨基酸中，R基中氨基酸数目最多有15个；每条多肽链至少含一个游离的氨基，这些多肽和蛋白质分子中共有5+4+2=11条肽链；故这些多肽和蛋白质分子中，氨基数目的最大值为15+11
=26个。
答案 D
5.我国中科院上海生化所于1982年5月合成一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物——脑啡肽，下面是它的结构简式。
据此回答：
（1）脑啡肽的化学本质是一种 ，它的基本组成单位的结构特是 。
（2）如果脑啡肽肽链长度不变，组成它的氨基酸的种类和数目均不变，改变其中的 ，
就可以改变其性质。
（3）脑啡肽只有皮下注射才有效，而不能口服，主要原因是 。
（4）若将脑啡肽完全水解，需要水分子 个，水解后的产物有 种。
解析 （1）从图中分析，脑啡肽由5个氨基酸组成，故其化学本质为五肽。构成多肽的基本单位是氨基酸。（2）多肽的结构与构成多肽的氨基酸的种类、数目、排列顺序有关。
（3）消化道中的肽酶能将多肽分解为氨基酸。
（4）由图可知，脑啡肽分子结构中包含4个肽键（—CO—NH—），故水解时需要4分子水。水解得到的5个氨基酸，其中有两个是相同的（H2N—CH2—COOH），故水解后的产物有4种。
答案 （1）五肽 都至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上 （2）氨基酸的排列顺序 （3）如果口服此药物，在消化道内药物会被消化液分解，失去药效 （4）4 4