2.1.1 蛋白质的结构与功能 学案（含答案）

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1、 第一章第一章 细胞中的蛋白质细胞中的蛋白质 第一节第一节 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 目标导航 1.通过各类氨基酸结构的比较， 总结氨基酸的结构特点。 2.结合氨基酸形成蛋白 质的过程图解，理解脱水缩合的过程及相关计算。3.阐述蛋白质结构多样性的原因，认同蛋 白质是生命活动的主要承担者。 一、蛋白质的基本单位(阅读 P2729) 1种类 研究表明组成动植物蛋白质的氨基酸约 20 种，不同蛋白质所含的氨基酸的种类和数量不一 样。 2结构通式 3结构特点(NH2、COOH 与氨基酸的关系) 数量关系：至少都含有一个氨基和一个羧基。 位置关系：都有一个氨基和一个羧基连结在同一个碳原子上。

2、 二、蛋白质的结构(阅读 P2930) 1蛋白质的结构层次 氨基酸 缩合概念：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水， 这种结合方式叫做缩合。,形成的化学键：肽键，表示为CONH) 二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物 多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈链状 蛋白质：由一条或几条多肽链经盘曲折叠而成的具有一定空间结构的有机高分子化合物 2蛋白质种类多样性的原因 氨基酸方面 种类不同 数目成百上千 排列次序变化多端 肽链方面：肽链盘曲折叠形成的空间结构千差万别 三、蛋白质功能(阅读 P3031) 1蛋白质结构的多样性 蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能

3、的多样性， 每一种生物都有一套特有的蛋白质， 从而 表现出不同的性状。 2蛋白质功能的多样性 (1)催化功能，如大多数的酶。 (2)调节功能，如胰岛素。 (3)结构功能，如胶原蛋白、弹性蛋白和角质蛋白。 (4)运输功能，如血红蛋白、细胞膜上的载体。 (5)运动功能，如骨骼肌的肌动蛋白、肌球蛋白。 (6)免疫功能，如抗体。 (7)信息传递功能，如激素与受体的识别。 判断正误： (1)在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有 20 种。( ) (2)每种氨基酸分子都只含有一个氨基和一个羧基，且都在同一个碳原子上。( ) (3)各种氨基酸理化性质不同的原因在于 R 基不同。( ) (4)分子式中只要有氨基和

4、羧基，就可判断为构成生物体的氨基酸。( ) (5)二肽是由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，含有两个肽键。( ) (6)多肽是有一定的空间结构的蛋白质。( ) (7)缩合过程中脱掉一分子水，形成一个新的化学键。( ) (8)两个蛋白质含有的氨基酸的种类、数量、排列顺序都相同，则这两个蛋白质相同。( ) (9)蛋白质的结构具有多样性，功能也具有多样性。( ) (10)抗体的化学成分是蛋白质，具有免疫功能。( ) 答 案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 一、氨基酸 1元素组成 氨基酸一定含有 C、H、O、N 四种元素，可能含有 S 元素。 2氨基酸的

5、结构通式 3氨基酸的结构特点 (1)NH2和COOH 的数目：每种氨基酸都至少含有一个NH2和一个COOH，R 基中也 可能存在NH2或COOH。 (2)NH2和COOH 的位置：构成蛋白质的氨基酸都有一个NH2和一个COOH 连结在 同一个碳原子上。 4氨基酸的种类 不同氨基酸之间的区别在于 R 基的不同(根据 R 基的不同将氨基酸分为不同的种类)， 在生物 体中构成氨基酸的 R 基共有 20 种，故构成蛋白质的氨基酸约有 20 种。 1氨基酸的通式(不包括 R 基)中分别含有多少个 C、H、O、N 原子？氨基酸的通式(不包括 R 基)的分子量是多少？ 答案 2 4 2 1 74 2蛋白质为

6、什么不能被人体直接吸收？ 答案 蛋白质的分子量一般很大， 不能被直接吸收， 只有被消化成小分子的氨基酸才能被人 体吸收。 3观察下列两种氨基酸的分子结构，说出其特点。 答案 谷氨酸 R 基中有COOH，赖氨酸 R 基中有NH2。 4观察下列几种氨基酸的结构图，说出各种氨基酸共有的元素有哪些？若还有其他元素位 于何处？ 答案 各种氨基酸都含有的元素是 C、H、O、N，若还有其他元素，则位于 R 基上，如半 胱氨酸的 R 基上还含有 S 元素。 5判断某化合物是否为构成蛋白质的氨基酸的依据是什么？ 答案 构成蛋白质的氨基酸都有一个NH2和一个COOH 连在同一个碳原子上， 此特点为 判断某化合物是

7、否是构成蛋白质的氨基酸的依据。 1下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸( ) 问题导析 (1)氨基酸中应含有氨基和羧基。 (2)氨基酸中的氨基和羧基应连在同一个 C 原子上。 答案 B 一题多变 (1)分别写出上述构成蛋白质的氨基酸的 R 基。 答案 A：CH2NH2 C：CH2CH2COOH D：CH2COOH (2)判断正误： 氨基酸种类、数目及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质。( ) R 基中也可能存在氨基和羧基。( ) 氨基酸的组成元素是 C、H、O、N、P。( ) 答案 二、蛋白质的形成 1缩合过程图解 该反应过程： 第一个氨基酸分子的羧基和第二个氨基酸分子的氨基相连接， 同时脱去一分

8、子 水的结合方式，叫做缩合。具有以下特点： (1)第一个氨基酸分子的羧基脱去羟基，第二个氨基酸分子的氨基脱去 H，两个氨基酸脱去 的部分结合形成水。两个氨基酸之间新形成的化学键称作肽键，表示为CONH。形成 的化合物叫做二肽。 (2)若不考虑 R 基，该二肽分子中还含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链 的两端。 2计算规律 (1)若是 m 个氨基酸形成 n 条链，会脱去 mn 分子水，形成 mn 个肽键。 (2)假设氨基酸的平均分子量为 a，则 m 个氨基酸形成 n 条链时，所形成肽链的分子量为 ma 18(mn)。 (3)一条肽链至少含有 1 个游离的氨基和 1 个游离的羧基，m

9、 个氨基酸脱水缩合形成 n 条链 构成的蛋白质中，至少含有 n 个游离的氨基和 n 个游离的羧基。 1若 R 基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R 基中氨基或羧基是否参与了反应？生 成的肽链中氨基或羧基位于何处？ 答案 R 基中氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端和 R 基 中。 2下列是某位同学对氨基、羧基及肽键的错误写法和多肽的错误命名，请改正。 项目 正确 错误(举例) 氨基 NH2 NH2或NH3 羧基 COOH COOH 肽键 CONH CONH 含 5 个肽键 六肽 五肽 3.丙氨酸的 R 基为CH3，谷氨酸的 R 基为CH2CH2COOH，它们脱水缩合

10、形成的二 肽分子中，C、H、O 原子的比例、游离氨基和羧基的个数分别是多少？ 答案 由氨基酸的结构通式可以写出丙氨酸和谷氨酸的分子式分别为 C3H7O2N、C5H9O4N， 二者脱水缩合后， 失掉一分子 H2O， 得到的二肽的分子式是 C8H14O5N2， 所以答案是 5145； 1 个游离氨基，2 个游离羧基。 2根据下图所示化合物的结构分析回答： (1)该化合物中，表示_，表示_。 (2)该化合物由_个氨基酸失去_个水分子而形成，这种反应叫做_。 (3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由_决定的，其编号是_。 (4)该化合物称为_，含_个肽键，编号是_。 (5)该化合物含有_个游离的氨基和_

11、个游离的羧基。 问题导析 题图中是氨基；是羧基；、表示肽键；、是 R 基。 该化合物为四肽，是由 4 个氨基酸脱去 3 个水分子形成的。氨基酸种类不同，是由 R 基决 定的，而该化合物含有游离的氨基(羧基)数等于肽链数与 R 基中氨基(羧基)数之和。 答案 (1)氨基 羧基 (2)4 3 缩合 (3)R 基 (4)四肽 3 (5)2 2 一题多变 (1)上述化合物由几种氨基酸形成？如果数量足够多，这几种氨基酸最多可形成多少种五 肽？ 答案 4 451024 (2)若上述化合物中与反应则会形成环状肽，则该环状肽中含有几个肽键？几个氨基？ 几个羧基？ 答案 4、1、1 三、蛋白质的结构多样性和功能

12、多样性 1蛋白质的结构层次 C、H、O、N 等元素 组成 氨基酸 缩合 肽链 盘曲折叠 形成特定空间结构蛋白质。 2蛋白质分子结构多样性的原因 (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)肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同，构成的蛋白质不同 3蛋白质的功能及举例 蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性， 蛋白质的功能主要由空间结构决定的， 空间 结构破坏，功能丧失。蛋白质是生命活动的主要承担者，其功能多种多样，可以说，一切生 命活动都离不开蛋白质。其主要功能(见下表)。 功能 举例 结构蛋白组成细胞和

13、生物体的结 构 动物和人体的肌肉，构成生物膜、核糖体、染色体等 的成分 功能蛋白完成 细胞和生物体 的功能 催化功能 参与生物体各项生命活动的酶大多是蛋白质 运输功能 红细胞中的血红蛋白，膜载体蛋白 运动功能 肌动蛋白和肌球蛋白，二者使肌肉收缩，产生运动 信息传递功能 如受体蛋白参与生物体的各种信息传递 调节功能 多数激素，能调节生物体的生命活动 免疫功能 生物体内的抗体，能消灭外来的抗原物质 细胞内的能源 物质 在糖类和脂肪被消耗后，机体也会分解蛋白质供能 1两种蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序都一样，但两者的功能相差很大，为什么？ 答案 蛋白质的结构取决于氨基酸的种类、数量、排列顺序以及

14、肽链的盘曲、折叠方式所形 成的空间结构，蛋白质的结构决定蛋白质的功能。 2血红蛋白是由 4 条多肽链组成的蛋白质。根据示意图，简述蛋白质的水解和变性有何区 别？ 答案 水解是蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程，和缩合的过程相反。 变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程中肽键不断裂。 3请结合下列给出的材料说明蛋白质的相关功能。 (1)肉、蛋、奶、蚕丝等的主要成分是蛋白质，肌肉组织也含有大量的蛋白质，说明有些蛋 白质有结构功能，该类蛋白也称为结构蛋白。 (2)细胞内的各种生化反应都需要酶的参与，绝大多数酶是蛋白质，说明有些蛋白质起着催 化功能。 (3)当有病原体侵入人体后，人体会产生

15、抗体参与病原体的清除，抗体是一种免疫球蛋白， 说明有些蛋白质具有免疫功能。 (4)细胞膜上具有帮助物质出入细胞的载体蛋白，人血液中含有能与氧气结合的血红蛋白， 这说明有些蛋白质具有运输功能。 (5)人体内的复杂生理过程要靠激素来调节，激素中大部分是蛋白质，说明有些蛋白质具有 调节功能。 3生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是( ) 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氨基酸的排列顺序不同 D蛋白质的空间结构不同 问题导析 (1)蛋白质的种类取决于氨基酸的种类、数量、排列顺序以及肽链的盘曲、折叠 方式所形成的空间结构。 (2)组成肽键的化学元素都是 C、H、O、N

16、。 答案 A 一题多变 判断正误： (1)蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关。( ) (2)两种蛋白质不同，其氨基酸种类、数量、排列顺序及肽链折叠盘曲形成的空间结构一定 均不同。( ) (3)蛋白质中有些具有调节功能。( ) (4)蛋白质的空间结构改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，而这种改变是可逆的。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 1.组成蛋白质的 20 种氨基酸分子中，其共有的结构是( ) 答案 D 解析 氨基酸的通式为，其共有的结构是。 2.下列关于肽键的描述中，正确的是( ) A在缩合过程中所形成的肽键数一定等于所失去的水分子数 B肽键可以表

17、示为 CONH 或 NHCO C几条肽链在形成蛋白质的过程中也通过肽键连接起来 D在链状肽中一个十肽分子比一个八肽分子多一个肽键 答案 A 解析 缩合中相邻氨基酸的氨基脱去一个H 和羧基脱下一个OH 后形成一个肽键，故肽 键数等于脱水数，A 正确。肽键可表示为CONH或NHCO等形式，B 错误。肽 链通过一定的化学键如二硫键连接形成蛋白质，C 错误。链状肽一个十肽分子比一个八肽分 子多两个肽键，D 错误。 3.能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组排列顺序是( ) 氨基酸 C、H、O、N 元素 氨基酸分子相互结合 多肽 形成一定的空间结构 A B C D 答案 C 解析 蛋白质分子由简到

18、繁的结构层次是 C、H、O、N 元素氨基酸氨基酸分子相互结 合多肽形成一定的空间结构。 4.关于蛋白质功能的叙述，错误的是( ) A细胞和生物体的结构物质 B调节细胞和生物体的新陈代谢 C细胞和生物体的主要能源物质 D参与细胞的免疫作用 答案 C 解析 蛋白质不是主要的能源物质，主要的能源物质是糖类。 5.根据下列化合物的结构分析回答下面的问题。 (1)该化合物有_个氨基和_个羧基。 (2)该化合物有_种氨基酸，造成其种类不同的原因的编号是_。 (3)该化合物是由_个氨基酸失去_分子水而形成的，这样的反应叫做 _。 (4)该化合物中肽键编号是_，该化合物的名称是_。 答案 (1)2 2 (2)3 (3)3 2 缩合 (4) 三肽