《蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的承擔(dān)者第2課時(shí)》

生物學(xué)

必修一

分子與細(xì)胞

第2章第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的承擔(dān)者

第2課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.闡明蛋白質(zhì)通常由21種氨基酸分子組成。2.說(shuō)明氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，氨基酸形成蛋白質(zhì)過(guò)程。1.生命觀念：從結(jié)構(gòu)與功能的角度闡明蛋白質(zhì)的功能取決于氨基酸種類(lèi)、數(shù)目、序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成。2.科學(xué)思維：從氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)理解氨基酸脫水縮合的過(guò)程，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型解答與蛋白質(zhì)有關(guān)的計(jì)算問(wèn)題。3.社會(huì)責(zé)任：從蛋白質(zhì)功能多樣性角度明確蛋白質(zhì)與人體健康的關(guān)系。蛋白質(zhì)是以氨基酸為單位構(gòu)成的生物大分子。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性CHCOOHR2HN二肽CHR1H2NOHCOH2OH1.氨基酸的結(jié)合方式：脫水縮合肽鍵肽鍵CHCOOHR3HNOHHCCHR1H2NCOCHR2HNO二肽H2OH2O三肽肽鍵以此類(lèi)推，由多個(gè)氨基酸分子縮合而成的含有多個(gè)肽鍵的化合物，叫多肽。多肽通常呈鏈狀，叫作肽鏈。以此類(lèi)推，三個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物叫做三肽；

四個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物叫做四肽……。

由三個(gè)或者三個(gè)以上的氨基酸分子縮合的含有多個(gè)肽鍵的化合物通稱(chēng)為多肽。四個(gè)層次六肽一個(gè)來(lái)自羧基，一個(gè)來(lái)自氨基由于氨基酸之間能夠形成氫鍵等，從而使得肽鏈能盤(pán)曲、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。許多蛋白質(zhì)分子都含有兩條或多條肽鏈，它們通過(guò)一定的化學(xué)鍵如二硫鍵相互結(jié)合在一起。這些肽鏈不呈直線，也不在同一個(gè)平面上，而是形成更為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。例如，血紅蛋白是一種由574個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，含四條多肽鏈。2.由肽鏈形成蛋白質(zhì)由氨基酸形成血紅蛋白的示意圖看教材31頁(yè)圖12－2，理解蛋白質(zhì)形成過(guò)程，

尤其注意多肽與蛋白質(zhì)的區(qū)別。蛋白質(zhì)和多肽的主要區(qū)別是在于蛋白質(zhì)：_______________。氨基酸怎樣構(gòu)成蛋白質(zhì)1．從氨基酸到蛋白質(zhì)大致有哪些結(jié)構(gòu)層次？2．進(jìn)入人體消化道的蛋白質(zhì)食物，要經(jīng)過(guò)哪些消化酶的作用才能分解為氨基酸？這些氨基酸進(jìn)入人體細(xì)胞后，需經(jīng)過(guò)怎樣的過(guò)程才能變?yōu)槿梭w的蛋白質(zhì)？人體中的蛋白質(zhì)和食物中的蛋白質(zhì)會(huì)一樣嗎？3．如果用20個(gè)不同的字母代表20種氨基酸，若寫(xiě)出由10個(gè)氨基酸組成的長(zhǎng)鏈，可以寫(xiě)出多少條互不相同的長(zhǎng)鏈？試著說(shuō)出蛋白質(zhì)種類(lèi)多種多樣的原因（提示：一個(gè)蛋白質(zhì)分子往往含有成百上千個(gè)氨基酸）。1.氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→一條或幾條多肽鏈盤(pán)曲折

疊形成蛋白質(zhì)。3.2010條。2.蛋白質(zhì)多肽氨基酸胃蛋白酶腸肽酶胰蛋白酶在細(xì)胞內(nèi)，組成一種蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目可能成千上萬(wàn)，氨基酸形成肽鏈時(shí)，不同種類(lèi)氨基酸的排列順序千變?nèi)f化，肽鏈的盤(pán)曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，因此，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)極其多樣，這就是細(xì)胞中蛋白質(zhì)種類(lèi)繁多的原因。3.蛋白質(zhì)多樣性的原因氨基酸的種類(lèi)、數(shù)目、排序，

肽鏈空間結(jié)構(gòu)不同。每一種蛋白質(zhì)分子都有與它所承擔(dān)功能相適應(yīng)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，如果氨基酸序列改變或蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，就可能會(huì)影響其功能。

蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些物理和化學(xué)因素作用下其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象。例如，雞蛋、肉類(lèi)經(jīng)煮熟后蛋白質(zhì)變性就不能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。原因是高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟雞蛋、熟肉容易消化。又如，經(jīng)過(guò)加熱、加酸、加酒精等引起細(xì)菌和病毒的蛋白質(zhì)變性，可以達(dá)到消毒、滅菌的目的。蛋白質(zhì)變性：P32蛋白質(zhì)變性的實(shí)質(zhì)是蛋白質(zhì)分子的次級(jí)鍵被破壞，引起天然構(gòu)象

解體。變性不涉及肽鍵等的破裂，一級(jí)結(jié)構(gòu)仍保持完好。加熱、紫外線照射、高壓、表面張力、有機(jī)溶劑都會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生變性。變性的蛋白質(zhì)生物活性喪失，一些原來(lái)在分子內(nèi)部包藏的側(cè)鏈基團(tuán)暴露出來(lái)，

物理化學(xué)性質(zhì)改變，蛋白質(zhì)變性后，分子結(jié)構(gòu)伸展松散，易被蛋白水解酶分

解。變性蛋白質(zhì)比天然蛋白質(zhì)更易受蛋白水解酶作用。這就是熟食易于消化

的道理。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是表現(xiàn)其生物活性的基礎(chǔ)，變性后的蛋白質(zhì)雖然化學(xué)組成

沒(méi)變，但空間結(jié)構(gòu)已破壞（伸展、松散），內(nèi)部某些特性也隨之改變，其生

物活性也發(fā)生變化。

肽鍵變了嗎？使蛋白質(zhì)變性的因素：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)數(shù)量關(guān)系氨基酸肽鍵肽鍵數(shù)=6－1肽鍵數(shù)=8－2肽鍵數(shù)=3－1肽鍵數(shù)=2－1脫掉的水分子數(shù)呢？肽鍵

個(gè)R基

種氨基

個(gè)1羧基

個(gè)332n個(gè)氨基酸形成一條肽鏈時(shí),脫掉幾個(gè)水分子?形成幾個(gè)肽鍵?如果n個(gè)氨基酸形成m條肽鏈呢?脫掉水分子數(shù)=肽鍵數(shù)=n-1脫掉水分子數(shù)=肽鍵數(shù)=n-m肽鍵數(shù)==脫去的水分子數(shù)氨基酸分子數(shù)–肽鏈數(shù)某種蛋白質(zhì)（由一條肽鏈組成）分子中至少有多少個(gè)游離的氨基和羧基？血紅蛋白（由四條肽鏈組成）呢？至少有一個(gè)氨基，一個(gè)羧基至少有四個(gè)氨基，四個(gè)羧基例.已知20種氨基酸的相對(duì)分子質(zhì)量平均是128，現(xiàn)有一蛋白質(zhì)分子由兩條多肽鏈組成，共有肽鍵98個(gè)，此蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量接近于A.12800B.12544C.11036D.12288C氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量×氨基酸分子數(shù)-18×脫去的水分子數(shù)蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量=一個(gè)由n個(gè)氨基酸形成的含有m條肽鏈的蛋白質(zhì)，氨基酸的

平均分子質(zhì)量為a，則蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量＝an－18(n－m)。歸納：計(jì)算假設(shè)：氨基酸平均分子量為a肽鏈數(shù)氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)脫水?dāng)?shù)肽鏈分子量氨基數(shù)羧基數(shù)1條NN－1N－1aN－18(N－1)至少1個(gè)至少1個(gè)m條

NN－mN－maN－18(N－m)至少m個(gè)至少m個(gè)（2）有時(shí)還要考慮一些其他化學(xué)變化過(guò)程，如二硫鍵（-S-S-）形成，將脫去2個(gè)-H，相對(duì)分子質(zhì)量因此應(yīng)減少2。有幾個(gè)氨基酸則脫幾分子水。（1）環(huán)狀肽：特殊情況：形成的肽鍵數(shù)＝氨基酸數(shù)C肽B肽A肽3012111.肽鍵是下列哪兩個(gè)基團(tuán)之間形成的？A.磷酸基和羧基B.羧基和氨基C.醇基和醛基D.醛基和氨基練習(xí)B2.催產(chǎn)素、牛加壓素、血管舒張素是氨基酸數(shù)量相同的蛋白質(zhì)，但其生理功能不同，最可能的原因是（）A.肽鍵的結(jié)構(gòu)不同B.肽鍵的數(shù)目不同C.蛋白質(zhì)合成時(shí)期不同D.氨基酸排列順序不同練習(xí)D3.某一多肽鏈中共有肽鍵151個(gè)，則此分子中含有一NH2和—COOH的數(shù)目至少有A.152，152B.151，151C.1，1D.2，2練習(xí)C4.人體血紅蛋白的一條肽鏈有145個(gè)肽鍵，形成這條肽鏈的氨基酸分子數(shù)以及它們?cè)诳s合過(guò)程中生成的水分子數(shù)分別是A.145和144B.145和145C.145和146D.146和145練習(xí)D5.根據(jù)下面圖解，回答問(wèn)題：

（1）該圖中，①表示

，③表示

，⑦表示

。（2）該化合物由

個(gè)氨基酸分子失去

個(gè)水分子而形成，這種反應(yīng)叫

反應(yīng)。（3）該化合物含有

個(gè)肽鍵，該圖所示化合物的名稱(chēng)是：

。（4）該圖中