1.3 有机化合物及生物大分子（二）课件（34张）

(二)　蛋白质和核酸
《第三节 有机化合物及生物大分子（二）》课件
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1.概述蛋白质的结构和功能，解释蛋白质分子结构多样性与功能复杂性的关系，形成事物
统一性的观点。(重难点)
2．认同生物体的一切生命活动都与蛋白质有关。(重点)
3．说出核酸的种类和功能。
新知初探思维启动
一、蛋白质
1．生理功能：生物体的一切生命活动都与________有关。下表是蛋白质的部分功能和举例：
蛋白质
蛋白
质种类
功能
举例
结构蛋白
是生物体和细胞的重要组成物质，______材料
肌肉组织、鸟的羽毛、人的毛发中的蛋白质
_______
推动化学反应的作用
消化食物的消化酶
免疫蛋白
参与对_______的清除
抗体
________
帮助物质出入细胞
细胞膜上的载体蛋白
建筑
催化剂
病原体
载体蛋白
2．组成和结构
(1)组成元素： _____________________ ，有的含有______ 。
(2)化学结构和空间结构
①组成单位：蛋白质的基本单位是_________，绝大多数蛋白质由约_____种不同的氨基酸组成。
氨基酸的结构通式是：
_______________
C、H、O、N
S
氨基酸
20
即：一个中央碳原子上连接着一个________ (—NH2)、一个羧基(—COOH)、一个H和一个R基团。不同氨基酸的_________ 不同。
②形成肽链：两个氨基酸分子发生___________便形成二肽，其间的化学键称为__________ (—NH—CO—)。许多个氨基酸以肽键的形式连成不同的______，差别在于组成它们的氨基酸的______、 ______和____________的不同。
氨基
R基团
脱水缩合
肽键
多肽
种类
数量
排列顺序
③空间结构：蛋白质分子可由一条或几条
______组成，肽链形成了每一种蛋白质独特的空间结构。
3．结构和功能的关系
每种蛋白质含有的氨基酸______和______都不同，形成肽链的氨基酸的____________可能多种多样，蛋白质具有各自特有的____________。这就决定了蛋白质分子的___________，这与蛋白质具有多种重要的功能是____________的。
肽链
种类
数目
排列顺序
空间结构
多样性
高度统一
判一判
(1)生物体的一切生命活动都与蛋白质有关。 (√)
(2)氨基酸含有的元素只有C、H、O、N四种。 (×)
(3)不同的氨基酸都只有一个氨基和一个羧基。 (×)
DNA
遗传信息
细胞活动
遗传特性
核糖核酸
蛋白质
DNA
核糖核酸
想一想
蛋白质和核酸是两种与细胞和生物体生命活动有重要关系的生物大分子，你能分别用一句话来概括它们各自与生命活动的关系吗？
提示：蛋白质是生命活动的体现者(或承担者)，核酸是生命活动的控制者。
1．结构特点
(1)氨基酸分子中的氨基和羧基数目至少各一个，也可以是几个，因为R基团中可能含有氨基或羧基。例如：
氨基酸的有关知识
要点突破
(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，只有一个氨基和羧基，但没有连在同一个碳原子上，故不是氨基酸。
(3)不同的氨基酸分子，具有不同的R基团，这是氨基酸分类的依据。R基团可以较小，如甘氨酸的R基团是—H，丙氨酸的R基团是—CH3。R基团也可以是较长的链，或是环状结构。
2．利用N原子个数求氨基酸的个数
氨基酸通式中N原子的数目最少、最简单，一般只出现在氨基中。若氨基酸R基团中没有氨基，则N原子数＝氨基酸数；若R基团中含1个氨基，则氨基酸个数＝N原子个数－1。
3．利用分子式求某种氨基酸中各原子个数
氨基酸的分子式可以表示为C2H4O2NR，知道了R基团的具体原子组成，即可求出某氨基酸分子中各种原子的个数。
特别提醒
(1)绝大多数蛋白质是由约20种不同的氨基酸组成的。这些蛋白质属于组成生物体的蛋白质。
(2)决定氨基酸种类的是R基团，决定氨基酸性质的也是R基团，因为除了R基团，氨基酸的其他结构是一致的。
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(　　)
例1
A．3、3、2　　　　B．4、3、3
C．2、2、2 D．3、4、2
【思路点拨】　本题主要考查氨基酸的识别和有关氨基酸脱水缩合形成多肽的计算问题，解答本题关键掌握：
　
关键点
①氨基酸的结构通式；
②决定氨基酸种类的结构是R基团，明确找出各氨基酸的R基团；
③脱水缩合发生在一个氨基酸的氨基(—NH2)和另一个氨基酸的羧基(—COOH)之间，形成的肽键结构是—NH—CO—。
【解析】　解答本题时，首先要根据氨基酸的结构通式把属于构成人体的氨基酸挑选出来。由于②号没有羧基，④号氨基和羧基没有同时连在同一个碳原子上，所以它们不是组成人体蛋白质的氨基酸。①③⑤是构成蛋白质的氨基酸，它们脱水缩合后形成三肽，由于③号氨基酸R基上有1个羧基，⑤号氨基酸R基上有1个氨基，因此三肽中有氨基2个，羧基2个，肽键2个。
【答案】　C
变式训练
赖氨酸的分子式为C6H14O2N2，则赖氨酸的R基团为(　　)
A．—C4H10N B．—C4H10O
C．—C4H10ON D．—C5H11N
解析：选A。根据氨基酸的结构通式，其分子式可表示为C2H4O2NR，与赖氨酸的分子式相对比，可以看出赖氨酸的R基团是—C4H10N。
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)肽键的正确写法有—CO—NH—，或—
NH—CO—，或 。
(2)多肽的命名是以氨基酸的数目为准，N个氨基酸分子缩合而成的化合物称为N肽。
(3)脱去的H2O中，H既来自氨基又来自羧基，O来自羧基。
2．蛋白质合成中的相关计算总结
氨基
酸数
氨基酸平均相对分子质量　
肽链数
肽键数
脱水数
蛋白质
相对分
子质量
n
a
1
n－1
n－1
na－18(n－1)
2
n－2
n－2
na－18(n－2)
m
n－m
n－m
na－18(n－m)
特别提醒
(1)肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
(2)蛋白质相对分子质量＝所有氨基酸的相对分子质量之和－脱去水的相对分子质量。
(3)某蛋白质分子中的氨基或羧基数＝肽链数＋R基团中的氨基或羧基数。
(4)蛋白质中游离的氨基或羧基数至少为构成蛋白质的肽链的条数。
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(　　)
例2
A．q＋1 B．p－1
C．q－2 D．p＋1
【解析】　(1)R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
【探规寻律】　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。
互动探究
由50个氨基酸构成的一个环状多肽，其游离的氨基和羧基至少几个？它完全水解共需水分子个数为多少？
【提示】　至少含0个氨基和羧基，需要50个水分子。
探规寻律
在直链肽链的两端各有一个游离的氨基和羧基，而在环状肽链中这两个基团也会发生脱水缩合形成肽键，故环状多肽中游离的氨基和羧基至少0个，形成的肽键数＝氨基酸数＝脱去的水分子数＝水解需要的水分子数。
不能理解蛋白质结构与功能的关系
?【例题】　下列有关生物体内的蛋白质多样性的原因，不正确的选项是(　　)
A．组成肽键的化学元素不同
B．组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同
C．蛋白质的空间结构不同
D．组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同
易错警示
【解析】　构成蛋白质结构多样性的原因：①组成蛋白质的氨基酸种类不同；②组成蛋白质的氨基酸数目不相同；③组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同；④每种蛋白质分子的空间结构不相同。肽键的结构是固定的，都是—CO—NH—，故其元素组成是一样的。
【答案】　A
【纠错笔记】　 (1)蛋白质的结构多样性决定功能多样性。
(2)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氨基酸的排列顺序不同，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，是由排列顺序不同造成的；若仅数目相同，则是由氨基酸的种类和排列顺序不同造成的；若两个蛋白质分子的结构和功能都不同，则答全四个方面。