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第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
学习目标：
1.说出蛋白质的元素组成和基本单位
2.说出氨基酸分子的结构特点，写出氨基酸的结构通式及其变式
3.列举几种氨基酸结构，能识别组成蛋白质的约20种氨基酸分子
4.说出氨基酸的结合过程，写出肽键结构的几种表示方法
5.概述氨基酸形成蛋白质的过程，列举蛋白质结构的多样性的四大原因
6.计算蛋白质中氨基酸、肽链和肽键的数量关系
7.概述蛋白质的功能
8.认同蛋白质是生命活动的主要承担者
课前自主学习
【活动1】思考讨论：2004年，安徽阜阳市出现“大头婴儿”怪病，严重浮肿，体重不增反减，十几名婴儿夭折。经查，婴儿食用的劣质奶粉蛋白质含量极低，营养不及米汤。
为什么蛋白质会有如此重要的作用呢？
一、认识蛋白质＆蛋白质的功能：
⒈在细胞中的含量：____________________________
⒉蛋白质的功能：（P23）
⑴构成细胞和生物体的_________物质：如头发、肌肉、羽毛、蛛丝等；
⑵起细胞内化学反应的_________作用：如各种酶蛋白；
⑶有些起_______________的功能：如血红蛋白，细胞膜上的载体蛋白等；
⑷有些起_______________作用，______机体的生命活动：如胰岛素、生长激素；
⑸有些起_______________的功能：如抗体等
总之，一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的____________________。
【活动2】思考讨论：⑴生活中有哪些蛋白质含量特别丰富的食物？
⑵食物中的蛋白质能否被人体直接吸收呢?
⒊基本单位：__________________
补充一些化学基础知识(楷体字不需要记，但对理解氨基酸有帮助)
⒈化合物可简单分为离子化合物、共价化合物两类。
离子化合物：由不同种元素结合而成，原子之间通过正负静电作用，如食盐Na＋Cl-；
共价化合物：不同原子之间通过共用电子对形成稳定结构(即共价键)相连，共价键常
用一条短线表示，如水H-O-H，又如酒精CH3－CH2－OH
⒉为了形成稳定的共价化合物，不同元素所需共价键的数目不同：碳元素需要4个共价键，氮元素需要3个共价键，氧元素需要2个共价键(O=O)，氢元素需要1个共价键（H-H）。
⒊共价键的书写：很多时候可省略，如甲烷CH4，表示4个氢原子各通过一个共价键与碳相连；如羟基－OH（实为－O－H），如羧基－COOH（实为），氨基NH2－(实为)
二、氨基酸及其种类：课本P20:思考与讨论
⒈结构特点：至少含有一个__________和一个____________，并且都有一个氨基和一个羧基_______________________________________。（判断是否构成蛋白质的氨基酸的依据）
⒉结构通式：______________________________________________________________
⒊组成元素：主要有____________________________，有的还有_______元素；
⒋决定氨基酸的种类的是________不同，组成蛋白质的氨基酸约有_______种。
【小组活动3】：利用甲烷的球棍模型，学生分组组装氨基酸，理解氨基酸的空间结构
练习1：半胱氨酸的R基为-CH2-SH，1分子半胱氨酸含有的C、H、O、N、S原子数依次是________
练习2：下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸有（ ）
【活动4】[阅读]“与生活的联系”,谈谈什么是必需氨基酸，什么是非必需氨基酸？
为什么食品中要添加某些氨基酸？
判断：1.必需氨基酸是指人必需的氨基酸（ ）
2.非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸（ ）
三、蛋白质的结构及其多样性
㈠结构层次：【活动5】观察课本P21图2-4描述氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
脱水缩合 脱水缩合 脱水缩合 盘曲折叠
_________--------→_________------→_______------→_______-----------→_______
复杂的空间结构
1．结合方式：____________________
一个氨基酸分子的__________和另一个氨基酸分子的__________相连，同时脱掉一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。连接氨基酸分子的化学键叫______________。
练习：组成蛋白质氨基酸之间的肽键结构是：
A. NH-CO B. －NH－CO－ C. NH2－COOH D.－NH2－COOH－
⒉二肽：由_____个氨基酸分子缩合而成的化合物，含有____个肽键；
从氨基酸结构来看，二肽（属于 / 不属于）构成蛋白质的氨基酸；
⒊多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈链状结构，亦称为________；
练习：⑴ ( 存在 / 不存在 ) 一肽？
⑵2个氨基酸脱水缩合成的化合物叫_______，含有 个肽键，失去 个水分子；
⑶3个氨基酸脱水缩合成的化合物叫 _ ，含有 个肽键，失去 个水分子；
⑷ m个氨基酸脱水缩合成一条肽链的化合物含有 _ 个肽键，失去____ 个水分子。
⒋空间结构：一个蛋白质分子由一条或几条多肽链盘曲、折叠形成特定的空间结构。
㈡蛋白质多样性的直接原因：⒈氨基酸______不同； ⒉氨基酸________成百上千；
⒊氨基酸___________千变万化； ⒋蛋白质的_______________千差万别。
四、蛋白质的元素组成与分子量
⒈元素组成：主要是由 4种元素组成的，很多重要的蛋白质都含有________元素，有的还结合有微量的Fe、Cu、Mn、I、Zn等；
⒉分子量：几千~100万以上，是生物大分子，为高分子化合物。
⒊蛋白质中含氮量平均为16%，通常采用 “定氮法” 检测________来估算蛋白质含量。
【活动6】阅读：2008年，很多食用三鹿集团生产的奶粉的婴儿被发现患有肾结石，随后在其奶粉中被发现化工原料三聚氰胺（分子式为C3H6N6）,含氮量达66.6%，后续发现数万人致病。年底，三鹿集团破产；2009年1月，系列刑事人员被判死刑至有期徒刑。
⑴三鹿奶粉为什么要添加三聚氰胺？
⑵此案对我们有何启示？
【活动7】与生活联系：课本P22：思考与讨论2、3
目标检测1：(没有说明的即为单选题)
1. 蛋白质的基本单位是
A．C、H、O、N B．氨基酸 C．二肽 D．多肽
2. 一个氨基酸分子中有两个羧基，其中一个羧基连在R基上，那么另一个羧基
A．与氨基相连 B．与羧基相连 C．与氢相连 D．与连有氨基的碳原子相连
3. 下列叙述中能高度概括出蛋白质功能的一项是
A．细胞和生物体的重要结构物质 B．调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质
C．生命活动的主要体现者 D．收缩、运输、免疫等功能活动的物质基础
4. 区别组成蛋白质的20种氨基酸的依据是
A．氨基酸数目不同 B．R基不同 C．羧基数目不同 D．碳原子数不同
5. 谷氨酸的R基为C3H5O2，1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是
A.5、9、4、1 B.4、8、5、1 C.5、8、4、1 D.4、9、4、1
6.下列属于构成蛋白质的氨基酸是：（多选）
A. B. COOH
C. NH2—CH2—CH2OH D. NH2—CH2—COOH E. HOOC－CH－NH2
7.下列关于生物体内氨基酸的叙述，正确的是（多选）
A．是蛋白质分子的基本单位，由氨基和羧基组成
B．每个氨基酸分子一定都含有C、H、O、N四种元素
C．必需氨基酸就是指人体细胞必需的氨基酸
D．玉米蛋白质中缺少赖氨酸，故以玉米为主食的儿童应适当补充赖氨酸
8.两个氨基酸分子脱水缩合成二肽，脱去的水分子中的氢来自
A．羧基 B．氨基 C．羧基和氨基 D．连接在碳原子上的氢
9.下列有关肽键的书写方式正确的是：(多选)
A.-NH-CO- B. C.-CO-NH- D.-C-O-N-H- E. NH-CO
【活动8】阅读思考＆疑难探讨：▲有关蛋白质的相关计算：
思考：提示：一个蛋白质可由一条或多条肽链盘旋、折叠而成。
(游离的)氨基和(游离的)羧基：
即指－COOH和－NH2，可能位于肽链的两端或参与反应的氨基酸的R基团上。
氨基酸的平均分子量：构成蛋白质的氨基酸约有20种，不同的氨基酸分子量不一样，为了计算蛋白质的分子量，常用128代表氨基酸的平均分子量，有时为了方便计算也用100。
有关蛋白质分子量的计算：可依据反应物质量之和＝反应产物分子量之和来计算
反应物是众多的氨基酸，反应产物是蛋白质和脱去的水，水的分子量为18
可总结以下有关蛋白质的计算公式：
⒈肽键数与水分子数的关系
蛋白质的肽键数 生成蛋白质时脱去的水分子数 彻底水解蛋白质时消耗的水分子数
⒉肽键数与氨基酸个数的关系：
在1条肽链中：肽键数＝___________________
由m条肽链形成的蛋白质中：肽键数＝___________________
⒊－NH2和－COOH个数：在1条肽链中_____个，多条肽链形成的蛋白质中__________个
⒋蛋白质的分子量＝
第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
练习1. 肌红蛋白 胰岛素 血红蛋白
(1条肽链，153个氨基酸) (2条肽链,51个氨基酸) (4条肽链,574个氨基酸)
肽键数=
脱去的水分子数=
氨基数=
练习2.我国1965年合成的结晶牛胰岛素是由含2条肽链组成，其中A链含21个氨基酸，B链含30个氨基酸。则牛胰岛素：
⑴含有肽键数和脱去水分子数分别为多少？
⑵含有氨基、羧基数至少有多少个？
⑶若氨基酸平均分子量为128，则牛胰岛素分子量约为多少？
练习3.下图是某化合物的结构图解，请据图回答问题
⑴该化合物有（ ）个氨基，（ ）个羧基；
⑵该化合物有（ ）个肽键，它的名字叫（ ）
⑶该化合物有（ ）个（ ）种氨基酸
⑷如果图中氨基酸的平均分子量为128，则该化合物的分子量是＿＿＿＿＿＿＿
练习4.某22肽被水解成1个四肽，2个三肽，2个六肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是
A．6 18 B．5 18 C．5 17 D．6 17
练习5.现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基有1050个，则由此合成的4条肽链中共有肽键、氨基、羧基的数目是
A．996、1016、1046 B．996、4、4 C．996、24、54 D．999、20、50
练习6.已知一多肽(肽链)分子式为： C34H68O24N17S2，则该多肽最多含有肽键数为：
A.22 B.17 C.16 D.2
练习7.谷胱甘肽(分子式：C10H17O6N3S)是存在于动植物和微生物细胞中的一种重要三肽，它是由谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸缩合而成，则半胱氨酸可能的分子式为：
A．C3H3NS B．C3H5NS C．C3H7O2NS D．C3H3O2NS
练习8. 由4种氨基酸，每种氨基酸数量不限，最多能合成不同结构的三肽有（ ）
A．4种 B．64种 C．81种 D．12种
练习9.根据下列物质的结构式回答问题：
①NH2—CH2—COOH ②NH2—CH2—CH2OH ③NH2—CH2—CH2—COOH
⑴上述物质中属于构成蛋白质的氨基酸是__________________（填序号）
⑵上述构成人体蛋白质的氨基酸在细胞内经过脱水缩合，合成了___________(几肽)。
⑶上述主要产物中有氨基_____个，肽键_____个
⑷第⑵题中的主要产物与组成它的氨基酸分子量之和相比，相对分子量减少了_______。
疑难解析：
练习4：每条肽链的氨基总数≥1,肽键数为多少肽－1,故氨基最小值1+2+2＝5,肽键数(4-1)+2(3-1)+2(6-1)=17
练习5：1000个氨基酸中有氨基1020个，羧基1050个，多出来的20个氨基或50个羧基存在于R基中，蛋白质中含有的游离氨基或羧基数目=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数，故氨基＝20+4，羧基=50+4；
练习6：根据肽链分子式判断某结构的数量，判断顺序为S、N、O、C、H。
S原子数反应了参与反应的含S氨基酸的个数(S元素不因脱水而失去)；
N原子也不会因为脱水缩合而失去，在一条多肽中N原子数=肽键数(一个肽键含一个N)+ 肽链一端的氨基(含一个N)+ R基团上的氨基，故最多肽键时，R基团氨基为0，得肽键数最多为＝17-1，
同理一条多肽中O原子数＝肽键数(一个肽键含一个O) + 肽链一端的羧基(含2个O)+ R基团上的氧
练习7：反应产物各原子数之和＝各反应物原子数之和，故C10H17O6N3S + 2H2O – C5H9O4N – C2H5O2N = C3H7O2NS
练习8：造成多肽结构不同的因素有氨基酸种类、数目和排列次序。由4种氨基酸合成三肽时，第一个位置上的氨基酸有4种可能，第2、3位置上的氨基酸也有4种可能，故最多可以合成三肽有4×4×4＝64。
目标检测2：
1. 在同一草场，牛和羊吃同样的草料，但牛肉和羊肉的味道却不同，这是因为
A.同种植物对不同生物的影响不同 B.牛和羊的消化能力不同
C.牛和羊的蛋白质结构存在差异 D.牛和羊的亲缘关系比较远
2.狼体内有a种蛋白质，兔体内有b种蛋白质，狼捕食兔子后，狼体内的一个细胞中含有的蛋白质种类最可能是
A. 少于a B. a+b C. a D. 多于a
3. 与蛋白质多样性无关的是
A．氨基酸的数目、种类和排列顺序 B．构成蛋白质的多肽链的数目
C．构成蛋白质的多肽链的空间结构 D．氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基
4．一条肽链共有肽键109个，则它含有的氨基和羧基的数目至少是
A．110和110 B．109和109 C．9和9 D．1和1
5．已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质由两条肽链构成，共有肽键98个，则此蛋白质的相对分子质量最接近于
A．1280 B．12544 C．11036 D．12288
6．某蛋白质由2条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少含有氧原子多少个
A．n－2 B．n－4 C．n＋2 D．n＋4
7．下列不是蛋白质在人体内的生理功能的是：
A．细胞的重要组成成分 B．催化各类的生化反应
C．调节机体的代谢 D．能量的主要来源
8. 在下列四支试管中，加入双缩脲试剂，振荡后，有紫色反应的是：（多选）
A．豆浆 B．氨基酸溶液 C．多肽溶液 D．用蒸馏水涨破的新鲜鸡血细胞溶液
9. 请据右图化合物回答：
（1）图中A表示_______，
D表示_________。
（2）该化合物是由____个氨基酸分子失去___水分子而形成的，这种反应叫做____________。
（3）图中表示R基的字母是______，
表示肽键的字母是___。
（4）图中有____个肽键，有____个氨基和____个羧基。
（5）该化合物由_____种氨基酸组成。
（6）该化合物水解成氨基酸的过程中需要___个水分子。
（7）如氨基酸平均分子量为128，则该化合物分子量为___________。
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