（新人教）生物必修一课件：2.4蛋白质是生命活动的主要承担者(共41张PPT)

(共41张PPT)
（新人教）生物必修一课件
一、蛋白质的功能
　连一连:基于不同蛋白质具有不同功能的事实,将下列实例中的蛋白质与其对应功能连线:
必备知识·自主学习
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
　选一选:结合组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式,分析下列有关描述正确的
是___________。
①都含有C、H、O、N
②都只含有一个氨基和一个羧基
③都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上
④人体细胞不能合成赖氨酸
⑤若某氨基酸的R基是—CH3,则该氨基酸中C原子数∶N原子数等于3∶1
⑥人体细胞中R基有21种
①③④⑤⑥
　 【问·答】
不同的氨基酸理化性质也不相同,如甘氨酸易溶于水,而酪氨酸几乎不溶于水,从氨基酸的结构分析,原因是什么
提示:不同氨基酸的R基不同。
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸的脱水缩合:
填一填:结合下图,填出相应内容。
(1)此生理过程的名称是_________。
(2)写出字母代表的结构或名称:a._____,b._____。
(3)判断产物H2O中原子的来源。
(4)多肽中氨基或羧基的含量:至少___个。
脱水缩合
肽键
二肽
一
2.蛋白质的形成过程:
(1)肽链的形成依靠的化学键的名称是_____。
(2)肽链能盘曲、折叠,形成一定的空间结构,是由于氨基酸之间能形成_____等。
(3)能形成更复杂的空间结构是由于两条或多条肽链能通过一定的化学键如___
_____相互结合在一起。
肽键
氢键
二
硫键
3.蛋白质结构的多样性:
判一判:请依据蛋白质的结构,判断下列说法的正误。
(1)蛋白质结构的多样性只取决于氨基酸的排列顺序。 ( )
提示:蛋白质结构多样性的原因包括氨基酸的种类、数目和排列顺序不同及蛋白
质的空间结构不同。
(2)相同种类、数目的氨基酸组成的蛋白质可能不同。 ( )
(3)蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质分子的空间结构更复杂。 ( )
(4)氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质结构完全相同。( )
提示:氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质,空间结构可能不同。
×
√
√
×
关键能力·合作学习
　知识点一 组成蛋白质的氨基酸
1.组成元素分析:主要由C、H、O、N四种元素组成,有的氨基酸还含有S,其可作为区分蛋白质与其他有机物的特征元素。
2.结构通式分析:
特别提醒:
①通式中的中心碳原子的一变三不变:R基可变,氨基、羧基和H原子不变。
②氨基酸的理化性质不同主要与R基不同有关。
【思考探究】
1.教材二次开发:教材【与社会的联系】拓展:结合人体中氨基酸的分类,分析平衡膳食的合理性。(科学思维)
提示:人体中的氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸两类,而必需氨基酸人体细胞无法合成,不同的食物中含有人体所需的不同的必需氨基酸,平衡膳食可以保证必需氨基酸的摄入,利于身体健康。
2.拓展探究:某物质水解后得到如图所示的产物,根据生物学知识判断它是不是构成蛋白质的氨基酸,并说出判断依据。(科学思维)
提示:不是,该物质所含氨基和羧基没有连在同一个碳原子上。
　 【典例示范】
如图为3种氨基酸的结构简式,相关叙述正确的是 (　　)
A.甘氨酸的R基为—CH2,丙氨酸的R基是
—CH3
B.由图可知不同氨基酸的R基不同,所以
人体内氨基酸的R基有上百种
C.R基中可以有氨基和羧基
D.一分子谷氨酸中含两个羧基,羧基可表示为
【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选C。甘氨酸的R基为—H,A项错误;构成生物体蛋白质的氨基酸有21种,
R基也有21种,B项错误;每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基,多出的氨基和羧
基就存在于R基中,C项正确;羧基可以表示为—COOH或 ,D项错误。
【审答误区】本题常见错因有两种
(1)不清楚人体细胞中R基种类:人体中氨基酸有21种,所以R基有21种。
(2)化学基团书写不规范:书写氨基或羧基时,前面的横线代表化学键,容易遗忘。
　【母题追问】
(1)图中的氨基酸是否能用双缩脲试剂检测
提示:不能。双缩脲试剂用来检测蛋白质,但不与氨基酸反应。
(2)图中哪种氨基酸是相对分子质量最小的氨基酸 为什么
提示:甘氨酸。因为甘氨酸的R基是—H。
　 【类题精练】
甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3,它的分子式是 (　　)
A.C5H11O2NS　　　　 B.C3H7S
C.C4H11O2S D.C5H10O2N
【解析】选A。氨基酸的分子通式为C2H4O2N—R,氨基酸分子式中各原子数等于R基上的各原子数加上公共部分中的相应原子数。
【补偿训练】
　　如图为组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是 (　　)
A.结构④决定氨基酸的种类
B.氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自②和③
C.结构④中含有的氨基或羧基也可参与脱水缩合
D.生物体内n个氨基酸形成的多肽链就有蛋白质的功能
【解析】选A。R基决定氨基酸的种类,A项正确;氨基酸脱水缩合产生的水中的氢来自氨基和羧基,B项错误;参与脱水缩合的氨基和羧基与中心碳原子相连,R基中的氨基或羧基不参与脱水缩合反应,C项错误;多肽链经盘曲折叠形成复杂空间结构才具有蛋白质的功能,D项错误。
　知识点二 蛋白质的结构及其多样性
1.蛋白质结构多样性的原因及与功能多样性的关系:
特别提醒:
①构成蛋白质的氨基酸种类相同时,蛋白质不一定相同,可能排列顺序不同或数目不同或形成的蛋白质空间结构不同。
②功能不同的蛋白质,氨基酸的种类、数目或排列顺序可能相同,但空间结构不同。
③决定蛋白质结构多样性的原因之一是蛋白质的空间结构而不是氨基酸的空间结构。
2.氨基酸在脱水缩合时的有关数量变化:
项目 氨基酸平均相
对分子质量 氨基酸
数目 肽键
数目 脱去水
分子数 多肽链相对
分子质量 氨基
数目 羧基
数目
1条
肽链 a n n-1 n-1 an-
18(n-1) 至少
1个 至少
1个
m条
肽链 a n n-m n-m an-
18(n-m) 至少
m个 至少
m个
特别提醒:
①在脱水缩合过程中变化的是O原子数和H原子数,其他原子个数不变。
②二硫键的形成是两个—SH脱去两个H形成,所以每形成一个二硫键,相对分子质量减少2。
【思考探究】
　教材二次开发:教材【与社会的联系】拓展:蛋白酶可以使肽键断裂,从而将蛋白质水解成小分子多肽或氨基酸,从肽链与蛋白质的区别的角度分析,为什么煮熟的鸡蛋更容易被消化 (科学思维)
提示:生鸡蛋中的蛋白质具有复杂的空间结构,蛋白酶不容易与肽键结合发挥作用;而高温可以破坏蛋白质的空间结构,使蛋白质变性失活变为松散的肽链,蛋白酶更容易与肽键结合起作用。
　情境探究:
哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用,加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图所示,其中各氨基酸残基用3个字母缩写表示。
(1)结合图示,分析催产素与加压素功能不同的原因。(科学思维)
提示:两种激素间有2个氨基酸种类不同。
(2)依据催产素的结构简式图,某同学认为催产素所含游离氨基数目与参与构成肽链的氨基酸种类有关。你是否同意他的说法 说出你的理由。(科学思维)
提示:同意,不同的氨基酸中游离的氨基数目不同,所以催产素含游离氨基数目与参与构成肽链的氨基酸种类有关。
　 【典例示范】
蛋白质是生命活动的主要承担者,基于对蛋白质结构的理解,判断下列说法正确的是 (　　)
A.氨基酸种类、数目和排列顺序相同的蛋白质,功能可能不同
B.由n条肽链组成的蛋白质,含有氨基和羧基各n个
C.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同方式脱水缩合
D.高温会使蛋白质变性,蛋白质的空间结构保持不变
　　【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选A。氨基酸种类、数目和排列顺序相同,但蛋白质的空间结构可能不同,则其功能也可能不同,A项正确;由于R基中可能含有氨基或羧基,且R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合,因此蛋白质中氨基数或羧基数=n(肽链数)+R基中的氨基或羧基数,B项错误;组成蛋白质的氨基酸脱水缩合的方式都是相同的,C项错误;高温会使蛋白质的空间结构发生改变,D项错误。
【审答误区】本题常见错因有两种
(1)不能正确理解蛋白质结构多样性的原因:蛋白质结构的多样性与蛋白质的空间结构也有关系。
(2)不清楚蛋白质中氨基或羧基的分布:n个氨基酸构成的蛋白质,至少含有n个氨基和羧基,因为R基中可能也含有氨基或羧基。
【方法规律】蛋白质中氨基数和羧基数的计算方法
(1)氨基数=肽链数+R基中氨基数。
(2)羧基数=肽链数+R基中羧基数。
【类题精练】
(2020·南昌高一检测)如图为细胞中蛋白质合成过程简图,①～④表示相关变化过程,下列分析正确的是 (　　)
A.①～④过程都叫作脱水缩合
B.④过程不相同,合成的蛋白质也就不相同
C.①②③过程形成的化学键相同,④过程一定没有新化学键形成
D.蛋白质独特的空间结构是不同蛋白质功能不同的根本原因
【解析】选B。④过程是肽链盘曲、折叠,不是脱水缩合过程,A错误;肽链的盘曲、折叠方式不同,形成的蛋白质也就不同,B正确;④过程也可能有新化学键形成,如二硫键等,C错误;不同蛋白质空间结构不同是蛋白质功能不同的直接原因,D错误。
【补偿训练】
　　(2018·北京合格考)脑啡肽是一种具有镇痛作用的药物,它的基本组成单位是氨基酸。下面是脑啡肽的结构简式,形成这条肽链的氨基酸分子数以及缩合过程中生成的水分子数分别是 (　　)
A.3和2　　B.4和3　　C.5和4　　D.6和5
【解析】选C。由图可知,脑啡肽由5个氨基酸经脱水缩合而成,含有4个肽键,即该多肽缩合过程脱去4分子水。
元素
氨基酸
组成
蛋白质
折叠
盘曲
结构的多样性
功能的多样性
C
COOH
H2N
H
R
结构通式
肽键
含有
结构与功能观
R基不同
差异
必需（8种）
非必需（13种）
种类
氨基酸种类、数目和排列顺序千变万化
蛋白质的空间结构千差万别
原因
结构蛋白、催化、免疫、运输、调节
多肽
脱水
缩合
决定
　【科技情境】1965年,中国科学院上海生物化学研究所、北京大学和中国科学院上海有机化学研究所的科学家通力合作,在经历了多次失败后,第一次用人工方法合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。牛胰岛素的平面结构如图所示:
核心素养·情境探究
探究:
(1)细胞中,氨基酸在形成牛胰岛素时,进行何种反应 脱去多少分子的水 氨基酸之间以何种化学键相连 (科学思维)
提示:氨基酸通过脱水缩合反应形成肽链,氨基酸之间以肽键相连。由图可知,牛胰岛素含有两条肽链,共由51个氨基酸组成,所以在形成过程中脱去49个水分子。
(2)如果氨基酸的平均相对分子质量为128,则牛胰岛素的相对分子质量是多少 (科学思维)
提示:由图可知,氨基酸之间形成了3个二硫键,每个二硫键是由两个-SH脱去两个H形成的,所以牛胰岛素的相对分子质量为51×128-18×(51-2)-3×2=5 640。
【科技情境】纯天然胶原蛋白缝合线取材于特种动物獭狸肌腱部位,纯天然胶原蛋白含量高,生产工艺不经化学成分参与,具备了胶原蛋白应有的特性;为目前真正意义上的第四代缝合线,具有吸收完全、抗拉强度高、生物相容性好、促进细胞生长等优点。根据线体粗细一般8～15天完全吸收,且吸收稳定可靠,无明显个体差异。
探究:
(1)为什么这种缝合线可以被人体组织吸收
提示:成分为胶原蛋白,能被水解为其基本单位氨基酸,从而被人体吸收。
(2)有些同学怀疑某种缝合线的成分是否含有胶原蛋白,探讨实验的设计思路,证明其成分中含有蛋白质。
提示:可以用双缩脲试剂来检测是否有蛋白质成分。