2022生物苏教版必修1文档：第二章 第4课时 蛋白质的结构和功能

第4课时蛋白质的结构和功能[目标导读] 1.阅读教材P17内容，结合图2－10和2－11，总结氨基酸的结构特点。

2.结合教材P18图2－12和第一段内容，理解脱水缩合过程及相关计算。

3.结合教材P18图2－13和最终一段内容，阐述蛋白质结构多样性的缘由。

4.结合教材P19表2－4，理解蛋白质的功能多样性。

[重难点击] 1.氨基酸的结构通式。

2.氨基酸的脱水缩合过程及相关计算。

3.蛋白质的结构和功能多样性。

一氨基酸及其种类蛋白质是由氨基酸构成的，构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，阅读教材P17内容，结合下面部分氨基酸的化学结构图，分析回答下列问题：甘氨酸半胱氨酸赖氨酸天冬氨酸1．各种氨基酸共有的元素是C、H、O、N，其中半胱氨酸还含有S 元素。

由此推知，蛋白质的结构中，确定含有C、H、O、N四种元素，大多数蛋白质还含有S元素。

有的还可能含有Fe等微量元素，如血红蛋白。

2．观看各种氨基酸的分子结构会发觉：每种氨基酸分子都至少含有一个氨基(－NH2)和一个羧基(－COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基与同一个碳原子相连，这个碳原子还分别与一个氢原子、一个可变的侧链基团相连接。

3．结合以上共同点，在下面画出氨基酸的通式(各氨基酸的不同部分用R基表示)。

答案4．观看天冬氨酸和赖氨酸的结构，分析为什么说每个氨基酸“至少”含有一个氨基和一个羧基？答案可以看到，天冬氨酸的R基中含有羧基，赖氨酸的R基中含有氨基，因此氨基酸的R基中也可能含有氨基或羧基，所以说每个氨基酸上至少含有一个氨基和一个羧基。

学问拓展1．氨基酸的种类⎩⎪⎨⎪⎧必需氨基酸：不能在人体细胞内合成，必需从外界环境中直接摄取非必需氨基酸：在人体细胞内能够合成(可从其他化合物转化而来)的氨基酸2．组成蛋白质的氨基酸的推断标准(1)数量标准：至少含有一个—NH2和一个—COOH。

(2)位置标准：一个—NH2和一个—COOH连接在同一个碳原子上。

活学活用1．推断下列相关说法的正误。

(1)在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种()(2)氨基、羧基、R基的书写格式分别是：NH2、COOH、R()(3)每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上()(4)各种氨基酸都共有的结构是()(5)各种氨基酸的区分在于R基不同()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)√解析(2)氨基、羧基、R基的书写格式分别是：—NH2、—COOH、—R。

(3)每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。

二蛋白质的形成氨基酸是如何形成结构简洁的蛋白质的呢？下面是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程，结合教材P17～18内容完成探究过程。

1．结合上面右图，描述从氨基酸到蛋白质的形成过程氨基酸→二肽(由两个氨基酸缩合成的化合物)→多肽(由多个氨基酸缩合而成，含有多个肽键的化合物，通常呈链状结构)→肽链盘曲、折叠→具有确定空间结构的蛋白质。

2．在上面左图中所显示的氨基酸与氨基酸的结合方式是什么？答案脱水缩合。

3．上面左图中显示的反应过程具有以下特点：(1)第一个氨基酸分子的羧基(基团)脱去—OH，其次个氨基酸分子的氨基(基团)脱去—H，两氨基酸脱去部分结合形成水。

(2)两个氨基酸之间新形成的化学键称作肽键，表示为—NH—CO—。

形成的化合物叫做二肽。

(3)若不考虑R 基团，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。

4．结合脱水缩合过程分析争辩(1)若m个氨基酸形成1条肽链，会脱去m－1分子水，形成m－1个肽键；若是m个氨基酸形成n条肽链，会脱去m－n分子水，形成m－n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条肽链时，所形成肽链的相对分子质量为ma－18(m －n)。

(3)m个氨基酸脱水缩合形成的1条肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基；m个氨基酸脱水缩合形成n条肽链构成的蛋白质中，至少含有n个游离的氨基和n个游离的羧基。

归纳总结1．蛋白质的结构层次：C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→三肽→多肽――→1条或几条肽链蛋白质。

2．肽键的表达式以下几种都可以：—CO—NH—、—NH—CO—，不能忽视其中的“—”。

3．参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。

4．已知形成肽链的氨基酸数为n，肽链数为m，氨基酸的平均相对分子量为a，则：肽键数n－m脱去的水分子数n－m蛋白质平均分子量na－18(n－m)游离的氨基数≥m游离的羧基数≥mN原子数≥nO原子数≥n＋m活学活用2．如图甲为某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨基酸序号)，图乙为部分肽链放大图，请据图推断下列叙述中正确的是()A．该蛋白质中含有1条肽链124个肽键B．图乙中含有的R基是①②④⑥⑧C．从图乙可推知该肽链至少含有2个游离的羧基D．图乙②中的—NH2不参与脱水缩合反应问题导析(1)图甲中有1条肽链，124个氨基酸，123个肽键。

(2)图乙中②④⑥⑧代表R基，③⑤⑦代表肽键。

(3)图乙中肽链右端有1个羧基，R基⑥⑧上也有羧基，据此推理该肽链至少有3个羧基。

答案D解析A项中，肽键数目＝氨基酸数目－肽链数目＝124－1＝123个。

B项中①为氨基，而非R基。

C项中游离的羧基的数目至少应为3个。

D项中图乙②中的—NH2在R基中，不参与脱水缩合反应。

三蛋白质的结构、功能多样性与鉴定1．蛋白质结构的多样性生物界中的蛋白质高达1010～1012种，20种氨基酸是如何形成种类繁多的蛋白质的呢？图中“□”或者“○”代表不同的氨基酸，请阅读教材P18最终一段内容，分析各图代表的含义，归纳结构蛋白质多样性的缘由。

(1)图甲说明：氨基酸的种类不同，构成的肽链不同。

(2)图乙说明：氨基酸的数目不同，构成的肽链不同。

(3)图丙说明：氨基酸的排列挨次不同，构成的肽链不同。

(4)图丁说明：肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同。

小贴士多肽和蛋白质的区分,(1)结构有差异。

多肽仅仅是蛋白质的初级结构形式，而蛋白质具有确定的空间结构。

蛋白质是由多肽和其他物质结合而成的，一个蛋白质分子可由一条肽链组成也可由多条肽链通过确定的化学键(确定不是肽键，如二硫键、氢键等)连接而成。

(2)功能有差异。

多肽往往无生物活性，而蛋白质是具有生物活性的。

多肽一般无活性(如蛋白质在胃、小肠中经消化产生的多肽)，少数有活性，与蛋白质相比，多肽的分子量较小，没有空间结构，一般无活性；蛋白质的分子量较大，有空间结构，有活性(变性后活性下降或消逝，活性消逝叫做失活)。

2．蛋白质参与组成细胞和生物体的各种结构，并执行各种特定的生理功能。

请阅读教材P19表2－4蛋白质的部分功能举例，完成下面的连线。

3．蛋白质的结构与功能多样性的关系小贴士(1)变性：高温、过酸、过碱或在重金属离子的作用下，蛋白质的分子结构变得伸展、松散，失去活性。

变性过程中肽键并没被水解，所以变性后的蛋白质与双缩脲试剂反应仍呈紫色。

(2)不同生物之间同类蛋白质也有区分，可以作为鉴定生物间亲缘关系远近的依据。

4．鉴定蛋白质(1)试验原理：在双缩脲试剂中的NaOH溶液形成的碱性环境下，蛋白质分子中的肽键与Cu2＋形成紫色的简洁化合物，产生紫色反应。

(2)试验过程和结果①配制双缩脲试剂：A液：质量浓度0.1 g/mL的NaOH溶液；B液：质量浓度0.01 g/mL的CuSO4溶液。

②取材：取一支洁净试管，加入2 mL牛奶(或鸡卵清蛋白、豆浆、生物组织研磨液等)。

③加双缩脲试剂A液2 mL，轻轻振荡试管，摇匀，试管中液体呈现无色。

④加双缩脲试剂B液3～4滴，轻轻振荡试管，摇匀，试管中液体呈现紫色。

(3)试验结论：待测组织样液中含有蛋白质。

(4)试验思考①试验中能否先加B液再加A液？答案不行以，先加A液是为了制造碱性环境。

②氨基酸能不能发生双缩脲反应？二肽呢？答案双缩脲反应是肽和蛋白质所特有的，而氨基酸并没有这种颜色反应。

所以氨基酸不能发生双缩脲反应，而二肽是最简洁的肽，可以发生双缩脲反应。

易混易错斐林试剂和双缩脲试剂在成分和使用上的比较试剂名称化学本质使用挨次和用量反应条件颜色变化斐林试剂甲液0.1 g/mL的NaOH甲、乙等量混合再使用水浴加热浅蓝色→棕色→砖红色(沉淀)乙液0.05 g/mL的CuSO4双缩脲试剂A液0.1 g/mL的NaOH先加A液2 mL，再加B液3～4滴，摇匀常温无色→浅蓝色→紫色B液0.01 g/mL的CuSO4活学活用3．用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目如下表所示：化合物多肽化合物蛋白质①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩催产素牛加压素血管舒张素平滑肌舒张素猪促黑色素细胞激素人促黑色素细胞激素牛胰蛋白酶人胰岛素免疫球蛋白(抗体)人血红蛋白氨基酸数目99910132222351764574(1)表中①②③的氨基酸数目虽相同，但其生理作用彼此不同，这是由于它们的不同。

(2)表中③与④、⑤与⑥的功能虽相像，但各自具有专一性。

它们之间的差异主要取决于。

(3)在未知平滑肌舒张素的状况下，推知这种肽类化合物至少有个氨基和个羧基，这些氨基和羧基位于肽类化合物的哪一位置？。

(4)⑧是由51个氨基酸组成的两条多肽链，共有个肽键。

(5)⑧的生理功能说明蛋白质具有作用；⑨的生理功能说明蛋白质具有作用；⑩的生理功能说明蛋白质具有作用；⑩有4条肽链，在574个氨基酸分子脱水缩合过程中生成个水分子。

(6)这些实例说明蛋白质的分子结构具有，这种结构特点打算了。

答案(1)氨基酸种类和排列挨次(2)氨基酸的种类、数量、排列挨次不同(3)11肽链两端(4)49(5)调整免疫运输570(6)多样性蛋白质分子具有多种功能解析(1)虽然①②③的氨基酸数目相同，但其种类和排列挨次未必相同，因此形成的多肽结构不同，生理功能各异。

(2)结构的特异性打算了功能的专一性，就③与④、⑤与⑥而言，均为肽类物质，其结构的差异是由于氨基酸的种类、数量、排列挨次不同导致的。

(3)从氨基酸脱水缩合生成多肽的过程可知，肽链为开链式结构，其两端各游离着一个氨基和一个羧基。

(4)由51个氨基酸脱水缩合形成两条肽链时共形成49个肽键。

(5)⑧为激素，可说明蛋白质具有调整作用；⑨为抗体，说明蛋白质具有免疫功能；⑩为血红蛋白，可运输O2，说明蛋白质具有运输功能；⑩由574个氨基酸形成4条肽链时共脱去水分子数为570(个)。

(6)不同的蛋白质其结构不同，所具有的功能也各不相同。

4．下列关于试验操作步骤的叙述中，正确的是()A．用于鉴定还原性糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定B．脂肪的鉴定需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的颗粒C．鉴定还原性糖时，要先加入斐林试剂甲液摇匀后再加入乙液D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必需现用现配答案B解析斐林试剂与双缩脲试剂所用溶质相同，且所用氢氧化钠溶液的浓度相同，但二者所用的硫酸铜的浓度不同。