高中生物配套课件：2.2生命活动的主要承担者——蛋白质（人教版必修1）

(共76张PPT)
1.“组成蛋白质的氨基酸中至少含有一个氨基和一个羧基”，你对“至少”是怎样理解的
提示：R基也可能含有氨基和羧基。
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 尝试总结构成蛋白质的氨基酸须具备的条件有哪些？
提示：(1)不一定。必须至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(2)构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件：①至少含有一个氨基和一个羧基；②都至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
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 尝试总结构成蛋白质的氨基酸须具备的条件有哪些？
提示：(1)不一定。必须至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(2)构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件：①至少含有一个氨基和一个羧基；②都至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3.试判断下列有机酸中，哪些是组成生物体内蛋白质的氨基酸。
提示：
4.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。
有关氨基、羧基、R基的书写
(1)正确的格式：
—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。
(2)避免两种错误格式：
①写成NH2、COOH、R；
②写成NH3、—NH3、HCOOH等。
(3)除R基以外的氨基与羧基位置交换并不改变氨基酸的种类，因为氨基酸实际上是立体结构。
“一查二看法”判断氨基酸
(1)“一查”：是否含有氨基和羧基。
(2)“二看”：是否至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个H和一个R基。
典例 下面是四种构成蛋白质的氨基酸的结构简式，下列叙述错误的是
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蛋白质的氨基酸
依据氨基酸结构通式找出氨基、羧基和R基。
【规范解答】选D。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，故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，故B项正确。氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基，C项正确。只含氨基和羧基不能判断是构成蛋白质的氨基酸，只有同时具备至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上的条件才是构成蛋白质的氨基酸，故D项错误。
【拓展延伸】(1)若将丙中的HO—CH2—改为—H，则丙和甲是同种氨基酸吗
提示：是同种氨基酸，因为R基相同，与位置无关。
(2)甲、乙、丙和丁共有的结构是什么
提示：
组成氨基酸的基本元素与组成氨基酸的元素的概念外延是不相同的。“氨基酸分子的基本元素”是C、H、O、N，而不能说成“氨基酸中的元素”，因为R基中还可能含有其他元素。
1.如果把一个同学比作一个氨基酸，四个同学手牵手形成的3个“手结”就相当于肽键，如图示： ，据此比喻探讨下列问题。
(1)10个氨基酸(同学)形成一条肽链时，脱掉几个水分子 如果是n个氨基酸形成m条肽链呢
提示：9个。n个氨基酸形成一条肽链时脱掉的水分子数是
n-1；形成m条肽链时，脱掉的水分子数是n-m。
(2)若20个氨基酸(同学)脱水缩合形成的是环状多肽(即首尾的两个同学手牵手的形状)，试讨论此时氨基酸数与肽键数之间的数量关系。
提示：环状多肽相当于肽链数为0，则此时氨基酸数=肽键数。
2.若两个氨基酸的相对分子质量分别为a、b，则由这两个氨基酸形成的二肽的相对分子质量是多少 试总结蛋白质相对分子质量的计算公式。
提示：(1)每形成一个肽键，即脱去一分子水，则相对分子质量减少18，二肽是由两个氨基酸分子脱去一个水分子形成的，故其相对分子质量为(a+b-18)。
(2)蛋白质的相对分子质量=氨基酸的相对分子质量总和-失去的水分子的相对分子质量总和。
3.蛋白质的结构具有多样性，试分析其多样性的原因。
(图示中：、代表氨基酸；“-”代表肽键)
4.假如有A、B、C三种氨基酸，在每种氨基酸数目无限的情况下可形成多少种三肽 假如每种氨基酸只有一个呢
提示：(1)数目无限时三肽种类：3×3×3=33种。
(2)每种氨基酸只有一个时三肽种类：3×2×1=6种。
2.正确区分多肽、肽键、肽链与蛋白质
(1)肽键是肽链中连接相邻氨基酸的化学键。
(2)多肽通常呈链状结构，简称肽链。
(3)蛋白质分子可以含有一条或多条肽链。肽链通过肽键相互连接，构成具有不同空间结构的蛋白质。
多肽种类的计算方法
假设有甲、乙、丙、丁四种氨基酸,由这四种氨基酸组成多肽的种类分析如下：
(1)情况1:甲、乙、丙、丁四种氨基酸,在每一种氨基酸的数目无限的条件下,形成的多肽种类为:
①形成四肽的种类：
4×4×4×4(44=256种)
②形成三肽的种类：
4×4×4(43=64种)
(2)情况2：甲、乙、丙、丁四种氨基酸，在每一种氨基酸只有一个的条件下，形成的多肽种类为：
①形成四肽的种类：
(4×3×2×1=24种)
②形成三肽的种类：
(4×3×2=24种)
【特别提醒】若R基中含有硫氢键(—SH)，在多肽折叠形成蛋白质的过程中，2个—SH就会结合成1个二硫键(—S—S—)，通式脱掉2个H。若蛋白质中二硫键的个数为X，则此时蛋白质的相对分子质量的计算公式应为n·a-(n-m)·18-2X。
典例 下列物质中，有的属于构成蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中的每个氨基酸缩合成多肽，请回答下列问题：
(1)该多肽由______个氨基酸脱水缩合而成，内含_______个肽键，叫_______肽。
(2)该多肽中R基共有______种，④的R基是_______。
(3)该多肽中共有_______个氨基和________个羧基。
(4)该多肽的相对分子质量与组成其氨基酸的相对分子质量相比，减少了_________。
据氨基酸的结构通式特点可判断①③④⑤为构成蛋白质的氨基酸。
【规范解答】(1)根据氨基酸结构的共同特点，即每
种氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基
(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原
子上，这个碳原子还连着一个H和一个R基。可判断①③④⑤
是构成蛋白质的氨基酸，其形成的四肽含有3个肽键。
(2)根据氨基酸的结构通式，可知①的R基为—H，③的R基为
—CH2—COOH，④的R基为—CH2OH，⑤的R基为—(CH2)4—NH2，
因R基不参与脱水缩合，故形成的肽链中R基为4种。
(3)据(2)分析R基中含有氨基的是⑤，含羧基的是③，因R基不参与脱水缩合，且肽链两端各有一个氨基和一个羧基，故该肽链中氨基和羧基数目都为2。
(4)四个氨基酸失去3分子水形成四肽，故分子量减少了3×18=54。
答案：(1)4 3 四 (2)4 —CH2OH (3)2 2 (4)54
【变式备选】一个由n条肽链构成的蛋白质，共含有m个氨基酸，其中2条链呈环状(n＞2)，此蛋白质合成过程中至少脱去多少分子水( )
A.m-n B.m+n-2 C.m-n+2 D.n-2
【解析】选C。至少脱去的水分子数就是形成肽键的数目，若n条链都是直链，则共形成(m-n)个肽键，1条环状链比1条直链多1个肽键，2条多2个，所以肽键数为(m-n+2)，即至少脱去的水分子数为(m-n+2)。
1.真丝产品以其柔软、舒适的特点赢得众人的青睐，其主要成分是蛋白质，这体现了蛋白质有什么功能
提示：体现了蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。
2.某人在流感高发期前接种了流感疫苗，一段时间后检测到其体内含有抵抗流感病毒的抗体(蛋白质)。在流感高发期时此人并没有相应流感症状出现，这说明了蛋白质具有什么功能
提示：免疫功能。
3.贫血的原因之一是由于亚铁离子(Fe2+)含量过低，从而造成血红蛋白的合成受阻。试结合蛋白质的功能分析贫血造成头晕的原因。
提示：亚铁离子含量过低时，血红蛋白不能正常合成，红细胞运输氧的过程发生障碍，造成大脑暂时缺氧。
“串字法”记忆蛋白质的功能
蛋白质主要有构成细胞、催化、运输、免疫、调节等功能。用“串字法”就可以记成“构催运免调”五个字，如果再利用谐音，就可以记成“狗吹人面条”。
典例 在活细胞中，蛋白质的主要作用表现在
①可以抑制病原体的侵害 ②各种膜结构的重要成分
③能储存能量 ④能起催化作用
⑤在生物体之间稳定遗传
A.①②③ B.②④⑤ C.③④⑤ D.①②④
蛋白质不是储能物质，也不是遗传物质，而是组成生物体的结构物质，是生命活动的主要承担者。
【解题关键】
【规范解答】选D。①说明了蛋白质具有免疫作用；②说明了蛋白质是组成生物体的重要结构物质；③说法错误，活细胞中主要的能源物质是糖类；④表明蛋白质具有催化功能；⑤蛋白质不是遗传物质，生物体的遗传物质是核酸。
1.下面关于氨基酸的说法中正确的是( )
A.氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的
B.每个氨基酸分子都只含有一个氨基和一个羧基
C.氨基酸的种类共约有20种
D.组成蛋白质的氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，并且连在同一个碳原子上
【解析】选D。氨基酸分子不仅含有氨基和羧基，在连接氨基和羧基的同一个碳原子上还有R基和氢原子，所以A项错误；有些氨基酸的R基中也含有氨基和羧基，故B项错误；构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，自然界中的氨基酸种类更多，故C项错误；只有D项正确描述了氨基酸的结构特点。
2.(2011·宣城高一检测)用化学分析法测得某有机物的化学成分及含量如表所示，则该物质最可能是( )
A.核酸 B.脂肪 C.蛋白质 D.糖类
【解析】选C。由表格信息可知，该有机物中含有C、H、O、N，还含有S和Fe，由此可判断该有机物为蛋白质。
3.氨基酸中氨基和羧基数目相同的是中性氨基酸。羧基数目比氨基数目多的是酸性氨基酸，羧基数目比氨基数目少的是碱性氨基酸。这样构成蛋白质的氨基酸可以分为酸性、碱性和中性氨基酸，这种差异取决于氨基酸的( )
A.羧基 B.氨基 C.R基 D.碳原子
【解析】选C。如果R基中没有羧基和氨基，蛋白质分子只有一个游离的氨基和一个游离的羧基，因此多出的氨基和羧基都存在于R基中，且多出的氨基和羧基决定了氨基酸的酸碱性。
4.(2011·邵阳高一检测)如图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是( )
A.这条肽链中的肽键数是2个
B.构成肽链的氨基酸数目是2个
C.合成蛋白质的生理过程称脱水缩合
D.在合成该肽链时形成2分子水
【解析】选B。根据图中肽链的结构可知，该肽链中含有肽键2个(—NH—CO—)，说明该多肽是由3个氨基酸脱水缩合形成的，且在此过程中形成了2分子水。
5.一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在缩合过程中生成的水分子数分别是多少( )
A.145、144 B.145、145 C.145、146 D.146、145
【解析】选D。氨基酸脱水缩合形成一条肽链时，形成的肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-1，有145个肽键的一条肽链，应是146个氨基酸脱水缩合形成的，该过程中形成了145个水分子。
6.在同一草场上，牛和羊吃同样的草料，但牛肉和羊肉的味道却不同，这是因为( )
A.同种植物对不同生物的影响不同
B.牛和羊的消化能力不同
C.牛和羊的蛋白质结构存在差异
D.牛和羊的亲缘关系比较远
【解析】选C。不同生物体由于遗传物质的差异，合成的蛋白质结构就有差异。含同种氨基酸的草料在牛、羊体内合成了不同结构的蛋白质，故牛肉和羊肉的味道大不相同。
7.根据下图回答问题：
(1)图中A表示_____，D表示______。(写出基团的中文名称)
(2)由氨基酸分子形成该化合物的反应叫做______。
(3)图中表示R基的字母是_____，表示肽键的字母是______。
(4)该化合物是由______种氨基酸组成的。
【解析】根据氨基酸的结构通式特点可判断，图中A表示氨基，D表示羧基，E和F都表示肽键，B、C、G表示R基；氨基酸的种类决定于R基，图中B、G所表示的R基是相同的，所以图示多肽是由2种氨基酸组成的。
答案：(1)氨基 羧基 (2)脱水缩合
(3)B、C、G E、F (4)2
一、选择题(本题包括8小题，每小题3分，共24分)
1.(2011·安新高一检测)如果一个氨基酸分子中含有两个氨基，其中一个氨基与羧基连在同一个碳原子上，那么，另一个氨基的位置是( )
A.与氨基端相连
B.在羧基上
C.和羧基连在同一个碳原子上
D.在R基上
【解析】选D。与氨基酸中心碳原子相连的是一个氨基、一个羧基、一个氢原子和一个侧链基团，显然另一个氨基只能在侧链基团R基上。
2.有毒奶粉事件的原因是不法分子在劣质牛奶中添加了有毒物质——三聚氰胺，因为该物质中氮含量较高，而牛奶中蛋白质含量是通过检测氮的含量来估算的。一般说来，每100 g蛋白质平均含氮16 g，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】选A。氨基酸分子中的—NH2参与脱水缩合后形成了肽键(—CO—NH—)，蛋白质中的氮主要存在于肽键中。游离的氨基中虽含有氮，但数目很少。
3.某蛋白质的结构如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成，则每个蛋白质分子在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )
A.m个、18m
B.(m-4)个、18(m-4)
C.(m-3)个、18(m-3)+4
D.(m-2)个、18(m-2)+4
【解析】选D。该蛋白质由两条肽链和一个环肽构成，并且含有m个氨基酸，形成2个二硫键，所以该蛋白质脱水数为(m-2)个。相对分子质量减少为脱去的水和脱去的H的相对分子质量之和，即18(m-2)+4。
4.(2011·长春高一检测)两条肽链分别由360个氨基酸和380个氨基酸组成，若每个氨基酸的平均相对分子质量为a，则两肽链之间相差的肽键数和相对分子质量分别是 ( )
A.19和19a B.19和19a-19×18
C.20和20a D.20和20a-20×18
【解析】选D。360个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时，形成的肽键数是360-1=359个，380个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时，形成的肽键数是380-1=379个，二者肽键数相差是379-359=20个；相对分子质量相差：(380a-379×18)-(360a-359×18)=20a-20×18。
5.现有100个氨基酸共含有116个羧基和106个氨基，这些氨基酸缩合成6条多肽链时共含有—NH2个数是 ( )
A.6 B.12 C.22 D.100
【解析】选B。每1个氨基酸分子中，至少有1个氨基和1个羧基，R基中可能存在氨基或羧基，且不参与脱水缩合。由题意可知，100个氨基酸中共有106个氨基，说明R基中共有6个氨基，又因为每条肽链的末端会有1个氨基，所以6条肽链中共有氨基：6+6=12个。
6.由m个氨基酸经脱水缩合后形成的蛋白质分子种类最多为
( )
A.mm种 B.4m种 C.20m种 D.无法确定
【解析】选D。由于这m个氨基酸的种类没有确定，因此由其脱水缩合形成的蛋白质种类无法确定。
7.某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是( )
A.4、50、50 B.10、40、40
C.9、42、8 D.9、49、49
【解析】选C。题中由51个氨基酸组成的多肽链经分解得到了9个短肽，故氨基总数至少为9个，肽键总数为51-9=42个，分解得到9个短肽需断裂8个肽键，需8分子水，故选C。
8.如图表示有关蛋白质分子的概念图，下列对图示分析正确的是(多选)( )
A.A中肯定含有S元素
B.①过程会有水产生
C.多肽中B的数目等于C的数目
D.蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因
【解析】选B、D。A为构成氨基酸的元素，其中含C、H、O、N，但不一定含S元素，①过程为脱水缩合，形成肽键的过程中会有水产生。环状肽中，B的数目等于C(肽键)的数目，但是链状肽中B的数目不等于C的数目。蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因。
二、非选择题（共2小题，共26分）
9.(10分)如图是某物质的结构通式，据图回答问题：
(1)此类物质通称为________，它是构成_______的基本单位。
(2)生物体中此类物质约有____种，决定其种类的是通式中的____。若此物质中含有两个氨基，另外一个的位置应在_____。
(3)牛胰岛素是由51个此类物质组成的两条多肽链，共有_____个肽键，两条肽链至少含有______个氨基和_______个羧基，可分别表示为_______和_______。
(4)它与另一个同类分子结合的方式称为_____。形成的化学键叫______，可表示为______，反应后的产物是_______。
(5)某物质的R基若为—CH2—CO—CH3时，此物质的结构简式可表示为：___________。
【解析】生物体中的氨基酸约有20种，决定氨基酸种类的是其通式中的R基。构成蛋白质的氨基酸至少有1个氨基和1个羧基连接在同1个碳原子上。另外R基上也可能有氨基和羧基。氨基酸之间脱水缩合形成肽键，所以，两个氨基酸脱水缩合后的产物是二肽和水。若某蛋白质由一条肽链构成，其脱去的水分子数和肽键数为(n-1)个。牛胰岛素由两条肽链构成，其脱去的水分子数和形成的肽键数为n-2=51-2=49(个)。每条肽链的两端分别含有1个氨基和1个羧基，所以两条肽链至少含有2个氨基和2个羧基。如果R基为—CH2—CO—CH3，则将通式中的R基换成—CH2—CO—CH3即可。
答案：(1)氨基酸 蛋白质 (2)20 R基 R基上
(3)49 2 2 -NH2 -COOH
(4)脱水缩合 肽键 -NH-CO- 二肽和水
(5)
【实验·探究】
10.(16分)脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物工程在分子水平上的又一突破。
请根据此化合物的结构分析回答：
(1)该化合物有______个氨基和_______个羧基。
(2)该化合物是由_____个氨基酸失去______分子水形成的，这种方式叫做______，该化合物叫______肽。在形成时，相对分子质量减少了_______。
(3)该化合物水解后可产生_____种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是______。
(4)现有质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、鸡蛋、人的唾液(酶)、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶。请设计实验证明“脑啡肽是多肽”。
①实验原理：在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。
②方法步骤：
③预期结果：_____________________________________。
④实验结论：______________________________________。
【解析】该多肽含有4个肽键，故由5个氨基酸缩合而成，在形成多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×18=72。该多肽中有一个氨基和一个羧基。从结构上可以看出，左起第二个氨基酸R基和第三个氨基酸R基相同，应为同一种氨基酸，因此脑啡肽水解后产生4种氨基酸。脑啡肽是多肽，含肽键，在碱性溶液中，多肽能与CuSO4反应产生紫色物质。
答案：(1)1 1 (2)5 4 脱水缩合 五 72
(3)4 R基不同
(4)②脑啡肽液 0.1g／mL NaOH溶液
0.01g/mL的CuSO4溶液 ③A试管中出现紫色，B试管中
不出现紫色 ④脑啡肽是一种多肽