高中生物浙科版必修1课件：第一章第三节第二课时蛋白质、核酸

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蛋白质的结构和功能 问题导引 前些年,在一些品牌奶粉中检出了含量不同的三聚氰胺。人和动 物长期摄入三聚氰胺会造成生殖泌尿系统的损害及膀胱肾部结石, 并可进一步诱发膀胱癌。不法商人为什么要向奶粉里添加三聚氰 胺? 提示 通用的蛋白质测定方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量 来估算蛋白质含量的,蛋白质的含氮量一般不超过30%,而三聚氰胺 的含氮量为66%左右。因此三聚氰胺也被称为“蛋白精”,常被不法 商人用作食品添加剂,以提高检测时的蛋白质含量。
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3.蛋白质分子的多样性
(1)蛋白质结构多样性的原因如下表所示。
蛋白质多样性的原因
图示
构成肽链的氨基酸种类不同
构成肽链的氨基酸数目不同
构成肽链的氨基酸的排列次序不同
构成蛋白质的肽链数目和空间结构不 同
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构成生物体的重要物质:如人和动物的肌肉 推动化学反应:如酶 (2) 与疾病作斗争:如抗体 帮助物质出入细胞:如细胞膜上的载体
R 基团含—NH2:
要有一个—NH2 和一个 反例:
—COOH 连在一个碳原子 H2N—CH2—CH2—CH2—COOH
(中央碳原子)上
非生物体内的氨基酸
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2.多个氨基酸分子通过脱水缩合形成多肽(肽链) (1)脱水缩合(以两个氨基酸为例)。
肽键:连接两个氨基酸分子的化学键,其结构
自主思考 把检测蛋白质的双缩脲试剂A和试剂B先混合均匀,再 加入待测液中,能否检测出蛋白质?
提示 不能。必须先加双缩脲试剂A,摇匀,再加双缩脲试剂B。 三、核酸 1.种类 核酸包括核糖核酸(即RNA)和脱氧核糖核酸(即DNA)。 2.作用 DNA中贮藏的遗传信息控制着细胞的所有活动,并决定细胞和整 个生物体的遗传特性。RNA在合成蛋白质时是必需的。
5.基本单位:氨基酸。
(1)结构通式:
。
(2)结构通式的特点。 ①每个氨基酸都有一个中央碳原子,且都有一个氨基和一个羧基 连在该碳原子上。
②不同氨基酸的R基团不同,绝大多数蛋白质是由约20种不同的 氨基酸组成的。
6.多肽的形成:通过脱水缩合反应。 (1)一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨 基(—NH2)相连接,同时失去一分子的水,这种结合方式叫作脱水缩 合。连接两个氨基酸分子的那个键叫作肽键。 (2)由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物,叫作二肽。由许多 个氨基酸以肽键的形式连成一个长链,形成多肽。 (3)不同的多肽,它们的差别在于组成它们的氨基酸的种类、数量 和排列顺序的不同。 7.蛋白质分子可由一条或几条多肽链组成。每一种蛋白质都有 其独特的空间结构,正确的三维结构是蛋白质表现其特有生物学活 性所必需的。
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【例题1】 关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述,错误的是
()
A.相对分子质量最大的氨基酸是甘氨酸
B.氨基酸的R基中可能含有—COOH或—NH2 C.氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键
D.不同氨基酸之间的差异是由R基团引起的
解析 甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸。
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名师精讲 1.蛋白质的结构单元是氨基酸 (1)氨基酸的结构通式。
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(2)结构特点:每个构成蛋白质的氨基酸分子都具有中央碳原子,
都有一个氨基和一个羧基连接在该碳原子上(举例分析如下表)。
分析
举例
R 基团含—COOH:
氨基酸分子中—NH2、 —COOH 至少各有一个, 因为 R 基团中可能有 —NH2、—COOH
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【例题2】 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( )
半胱氨酸
丙氨酸
天冬氨酸
赖氨酸
苯丙氨酸 那么将该178肽彻底水解后将会得到 个天冬氨酸。
个赖氨酸,
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游离氨基数
解析 ①据肽链数和氨基酸数
和羧基数肽 键数 = 失去
水分子数
②据分子式中
(1)蛋白质中至少含有游离的氨基数=游离的羧基数=肽链数。
(2)肽键数=氨基酸数-肽链条数=脱去水分子数=655。减少的相
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特别提醒 ①一个蛋白质分子往往由多个氨基酸分子缩合而成的 一条肽链或几条肽链构成。
②参与缩合的氨基和羧基脱水缩合后,不再是游离的氨基和羧基, 因此,游离的氨基和羧基仅存在于肽链的两端或某些R基团中。
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2.氨基酸的排列与多肽种类的关系。 假如有A、B、C三种氨基酸,由这三种氨基酸组成多肽的情况可 分为两种。 (1)A、B、C三种氨基酸,在每种氨基酸数目无限的情况下,可形 成多肽化合物的种类数如下。 ①形成三肽的种类数:33=27 ②形成二肽的种类数:32=9 (2)A、B、C三种氨基酸,在每种氨基酸数目只有一个的情况下, 可形成多肽化合物的种类数如下。 ①形成三肽的种类数:3×2×1=6 ②形成二肽的种类数:3×2=6
轻松判断 1.每个氨基酸只含有一个氨基和一个羟基。( ) 提示 × 每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基。 2.4种氨基酸形成三肽,可形成几种? 提示 4种氨基酸形成的三肽有43=64种。 自主思考 在高温下已经失去生物活性的蛋白质随温度的降低还 能恢复活性吗? 提示 蛋白质的空间结构一旦被破坏,就不能再恢复了,所以已 经失去活性的蛋白质,即使再降低温度也不能恢复结构,也就不能 恢复其活性。
(1)n个氨基酸构成1条肽链或环状肽链。
肽链
氨基酸 数目
肽键数 目/脱水 数
游离氨基 数
游离羧基 数
多肽或蛋白质的 相对分子质量
1条 肽链
n
n-1
至少 1 个 至少 1 个 na-(n-1)×18
环状
肽链 n
n
最少 0 个 最少 0 个 n(a-18)
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(2)n个氨基酸构成m条肽链。
A.q+1
B.p-1 C.q-2
半胱氨酸
丙氨酸
D.p+1
赖氨酸
苯丙氨酸
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解析 (1)一个氨基酸的中央碳原子上含有一个氨基和一个羧基, 多出来的氨基和羧基应在R基团上。本题800个氨基酸合成2条肽 链,肽键应有800-2即798个,氨基数为810-800+2=12个,羧基数为808800+2=10个。
二、活动:检测生物组织中的糖类和蛋白质 1.原理 (1)可溶性还原糖(如葡萄糖、果糖、麦芽糖)与本尼迪特试剂混 合后水浴加热可以生成红黄色沉淀。
(2)淀粉遇碘—碘化钾溶液变成蓝色。 (3)蛋白质与双缩脲试剂反应可以产生紫色物质。 2.步骤 (1)检测淀粉:取2 mL样本上清液,加入5滴碘—碘化钾溶液,与样 本上清液比较,观察颜色变化。 (2)检测蛋白质:取2 mL样本上清液,加入2 mL双缩脲试剂A,振荡 试管,使样本与试剂A混合均匀,再加入5滴双缩脲试剂B,与样本上 清液比较,观察颜色变化。 (3)检测还原糖:取2 mL样本上清液,加入2 mL本尼迪特试剂,振荡 试管,使样本与之混合均匀,将试管置于热水浴中加热2~3 min,与样 本上清液比较,观察颜色变化。
将n个氨基酸分成m组,第一组为n1个,构成第1条肽链,第二组为n2 个,构成第2条肽链,以此类推,第m组为nm个,构成第m条肽链,则相关 计算结果如下表所示。
肽链
氨基酸 脱水数或 游离 数目 肽键数 氨基数
游离 羧基数
多肽或蛋 白质的相对 分子质量
第 1 条 n1 第 2 条 n2 …… ……
n1-1 n2-1 ……
8.蛋白质的热变性:蛋白质的空间结构并不稳定,会随温度的升高 发生改变,并且空间结构一旦发生不可逆的改变,便会失去生物活 性。这种现象就是蛋白质的热变性。一般的蛋白质在温度升高后, 其生物活性会降低。当温度超过40~50 ℃时,其生物活性就可能完 全丧失。
9.蛋白质分子的特点:多样性。 (1)原因:每种蛋白质含有的氨基酸的种类、数目不同;氨基酸的 排列顺序不同,因而具有各自独特的空间结构。 (2)蛋白质分子的多样性与其多种重要的功能是高度统一的。
第二课时 蛋白质、核酸
一、蛋白质 1.蛋白质与糖类和脂质不同,通常不是生物体内的能源物质。 2.生物体的一切生命活动都与蛋白质有关。蛋白质的每种特定 功能都与其特定的结构有关。 (1)有的蛋白质是生物体和细胞的“建筑”材料,如肌肉组织中含有 大量的蛋白质。 (2)有的蛋白质起着推动化学反应的作用,如食物的消化必须要有 消化酶。 (3)有的蛋白质负责与疾病作斗争,如抗体参与对病原体的清除。 (4)有的蛋白质帮助物质出入细胞,如细胞膜上的载体。 3.蛋白质是相对分子质量很大的生物大分子,也称高分子化合物。 4.元素组成:除含有 C、H、O 3种元素外,还含有N元素,有些还含 有S元素等。
对分子质量为脱去水的相对分子质量之和+脱去的6个H的相对原
子质量之和。
(3)五种氨基酸中只有赖氨酸R基团中含有一个—NH2,多肽中N
答案 A
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有关蛋白质的计算 问题导引 蛋白质由氨基酸组成,氨基酸中含有氨基和羧基,那么蛋白质分 子中至少有几个氨基?几个羧基? 提示 至少有一个氨基、一个羧基,分别位于肽链的两端。
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名师精讲
1.对于游离氨基数、游离羧基数、脱水数、肽键数和相对分子 质量的计算(设氨基酸的平均相对分子质量为a)。
①H2N—CH2—CH2OH ②H2N—CH2—COOH
③
A④.二肽 1 C.四肽 1
B.三肽 2 D.蛋白质 2
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易错点排查ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
解析 根据构成生物体蛋白质的氨基酸分子至少含有一个氨基 (—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接 在同一个碳原子上,可看出题中①和③不是构成生物体蛋白质的氨 基酸,②和④是构成生物体蛋白质的氨基酸,这2个氨基酸脱水缩合 所形成的物质应是二肽。
答案 A
借题发挥 20种氨基酸是依据R基团不同来划分的。其共同点是
至少含有一个—NH2和一个—COOH,并且都有一个—NH2和一 个—COOH连接在同一个碳原子上,这是判断是否为组成蛋白质的
氨基酸的依据。
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变式训练 1在下列物质中,找出构成生物体蛋白质的氨基酸,若这 些氨基酸脱水缩合,所形成的物质和脱去的水分子数分别是( )
至少 1 个 至少 1 个 n1a-(n1-1)×18 至少 1 个 至少 1 个 n2a-(n2-1)×18 至少 1 个 至少 1 个 ……
第 m 条 nm
nm-1
合计 n
n-m
至少 1 个 至少 1 个 nma-(nm-1)×18 至少 m 个 至少 m 个 na-(n-m)×18
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可表示为“—NH—CO—”
(2)几个概念 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
(具体有几个氨基酸就叫几肽)。多肽通常
呈链状,又叫肽链 蛋白质分子可由一条或几条多肽链组成,不同的蛋白质分子,所 含肽链条数不同,各肽链之间通过一定的化学键相连,如—S—S—。 肽链通过一定的方式(折叠、缠绕、螺旋等)形成具有一定空间 结构的蛋白质分子。
注:2—SH→—S—S—+2H
(1)该蛋白质分子中至少含有游离的氨基 个,游离的羧基
个。
(2)该蛋白质分子中,共有 个肽键;在该蛋白质分子形成过程
中,相对分子质量减少了
。
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(3)假设该蛋白质分子中的一条肽链为178肽,其分子式为
CxHyNzOwS(z>178,w>179),并且是由下列五种氨基酸组成的:
(2)分析4种氨基酸可知,每个氨基酸都只有一个羧基,由它们脱水 缩合形成的多肽中含有的氧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
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变式训练 2某蛋白质分子由2条肽链组成,共657个氨基酸(如图所 示),请回答下列问题。