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高中生物学
（苏教版2019）
第一章 细胞的分子组成
第3节 第1课时 细胞的功能主要由蛋白质完成
1.简述在生物体内，蛋白质通常由常见的20种氨基酸组成。
2.简述氨基酸的结构特点，氨基酸形成蛋白质的过程。
3.阐明细胞的功能主要由蛋白质完成。
课标内容
01
蛋白质的组成元素和基本单位
细胞种的蛋白质分子是怎样组成的呢？
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
甲硫氨酸
半胱氨酸
观察六种氨基酸的结构思考：氨基酸的组成元素是哪些？
1、元素组成：
Gly
Val
Ala
Leu
Cys
Met
C H O N（有的含S）
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
甲硫氨酸
半胱氨酸
这六种氨基酸在结构有哪些相同点和不同点？
Gly
Val
Ala
Leu
Cys
Met
氨基
羧基
氢原子
2、共同结构：
不同结构：
氨基:—NH2
氢原子:—H
羧基:—COOH
中心碳原子:
侧链基团（R）：—R
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
甲硫氨酸
半胱氨酸
你能用一个结构通式来统一表示不同氨基酸分子吗？
Gly
Val
Ala
Leu
Cys
Met
3、结构通式：
每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(－NH2)和一个羧基(-COOH)，还有一分子氢和一个特有的R基团，它们都连在同一个碳原子上。此碳原子叫中心碳原子。R基不同，氨基酸就不同，组成蛋白质的氨基酸常见的有20种。
R
C
H
COOH
NH2
每个氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，其他的氨基或羧基位于侧链基团R基中。
观察以下两种氨基酸，说说它们的特别之处
判断下列分子是不是组成蛋白质氨基酸？不是的话说明原因
1
2
3
4
5
×
×
×
√
√
无氨基
无羧基
氨基和羧基未连在同一个碳原子上
如果某氨基酸的R基为－C3H5O2,则它的分子式为

如果某氨基酸的分子式为C9H11O2N,则它的R基为

C5H9O4N
-C7H7
练一练:
非必需氨基酸：
必需氨基酸：
组成生物的
20种氨基酸
人体不能自身合成，必须从外界环境获取的氨基酸。
根据人体能否自身合成
人体可自身合成的氨基酸。
共12种
成人共8种，婴儿有9种（多了组氨酸）
氨基酸的种类：
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（ ）
×
×
甲硫氨酸，缬氨酸，赖氨酸，异亮氨酸，
苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，苏氨酸。
食物 蛋白质含量 营养价值
鲜奶类 (1.5-3.8)% 主要含酪蛋白和丰富的赖氨酸，但白蛋白含量较低
禽肉类 (12-22)% 必需氨基酸比值接近肉、蛋类。
鱼肉类 (15-20)% 氨基酸比较丰富但色氨酸含量较低。
五谷类 (7-16)% 必需氨基酸不平衡，一般缺乏赖氨酸，亮氨酸过高，氨基酸利用率低
注：评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量
均衡膳食，不挑食
1.蛋白质的组成元素和基本单位
C、H、O、N
S
20
氨
基
羧
基
氨基
羧基
重点归纳
02
蛋白质的形成
COOH
NH2
H2O
脱 水
H2O
＋
缩 合
脱 水
H2O
＋
缩 合
脱 水
H2O
＋
肽键
缩 合
一个氨基酸分子的羧基(-COOH)和另外一个氨基酸分子的氨基(-NH2)相连接,同时脱去一分子的水,这种结合方式叫做脱水缩合。
脱 水
H2O
＋
二肽
肽键
缩 合
一个氨基酸分子的羧基(-COOH)和另外一个氨基酸分子的氨基(-NH2)相连接,同时脱去一分子的水,这种结合方式叫做脱水缩合。
脱 水
H2O
＋
二肽
肽键
缩 合
脱水缩合的脱去的H2O中H和O的来源分别是？
脱 水
H来自于－NH2和—COOH ；O来自于—COOH
H2O
氨基酸的脱水缩合
二肽
H2O
蛋白质的形成过程
肽键
肽键
肽键
H2O
氨基酸的脱水缩合
H2O
三肽
蛋白质的形成过程
肽键
肽键
H2O
氨基酸的脱水缩合
H2O
三肽
H2O
蛋白质的形成过程
肽键
肽键
肽键
H2O
氨基酸的脱水缩合
H2O
H2O
四肽
由3个及其以上氨基酸分子缩合而成的、含多个肽键的化合物，叫多肽。多肽一般呈链状，叫肽链
蛋白质的形成过程
H2O
肽键
二肽
多肽
H、O
H
2.蛋白质的形成过程
重点归纳
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，从蛋白质水解产物中分解出来的氨基酸有20种，右图为氨基酸的结构示意图，回答下列问题。
(1)写出图中序号代表的结构名称：
①______；②④____；③______。
(2)比较图中几种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：
_______________________________。
氨基
R
羧基
情境探疑
(3)从位置上看，组成蛋白质的氨基酸都有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连接在________________。
(4)氨基酸的不同取决于____的不同，图中赖氨酸的R为_________________。
同一个碳原子上
R
情境探疑
例1 以下关于氨基酸的说法，正确的是(　　)
A.组成蛋白质的氨基酸都只有一个氨基和一个羧基，连接于碳原子上
C.人体内最简单氨基酸的R为—CH3
D.每个氨基酸分子都只含C、H、O、N四种元素
B.组成人体蛋白质的氨基酸有20种，但有的氨基酸人体不能合成，必须从外界食物中获得，如赖氨酸
典例应用
例2 下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是(　　)
A.①③⑤
B.①②③
C.②③④ D.③④⑤
典例应用
例3 下列关于人体必需氨基酸和非必需氨基酸的说法，正确的是(　　)
A.必需氨基酸是指必须在人体内合成的氨基酸
B.相对非必需氨基酸而言，必需氨基酸对人体生命活动更为重要
D.细胞中参与组成蛋白质的氨基酸为必需氨基酸
C.评价食物中蛋白质成分的营养价值时，常以必需氨基酸的种类和含量为标准
典例应用
1.人胰岛素是人体中降低血糖浓度的唯一激
素，观察其分子组成示意图，回答下列问题：
(1)人胰岛素除含有C、H、O、N四种元素外，还一定含有什么元素？该元素位于氨基酸的什么部位？
提示：S　侧链基团(R)。
教材图解
(2)数一数，人胰岛素分子由多少个氨基酸分子组成，这些氨基酸分子形成胰岛素时，需脱去多少水分子？
提示：51　49。
(3)人胰岛素由两条肽链构成，通过二硫键(—S—S—)相互结合在一起，其中共含有____个二硫键。
3
教材图解
结合教材及下列材料，完成下列探究过程：
材料1　血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，由两条α链和两条β链(α链和β链不同)组成，具有运输氧气等功能。图甲表示组成血红蛋白的一条β链的部分氨基酸排列顺序。
图甲
情境探疑
材料2　下面是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程(图乙)
图乙
情境探疑
(1)材料1中肽链是由氨基酸经__________形成的，该过程形成的连接两个氨基酸分子的化学键称为_____，如图甲中的_______ (填图中的序号)。
(2)材料1中一条β链至少含有几个游离的氨基和羧基？
提示：2；3。　　　　　　　 　 无生物活性
(3)据材料2描述从氨基酸到蛋白质的形成过程：氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定__________的蛋白质。
(4)由2个氨基酸脱水缩合形成的化合物的名称是什么？其内含有多少个肽键？在形成过程中脱去多少分子水？
提示：二肽；1个肽键；1个水分子。
脱水缩合
肽键
③⑤⑦
空间结构
情境探疑
(5)由n个氨基酸形成一条肽链的化合物名称是什么？其形成多少肽键？脱去多少分子水？
提示：n肽；(n－1)个肽键；(n－1)个水分子。
(6)①若n个氨基酸形成m条肽链，则形成肽键数和脱去水分子数分别是多少？
提示：肽键数为(n－m)个，脱去水分子数为(n－m)个。
②试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。
提示：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链条数。
情境探疑
1.氨基酸脱水缩合过程分析
(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的－H和另一个氨基酸羧基中的－OH。
(2)H2O中H和O的来源：H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基。
(3)－NH2和－COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的－NH2和一个游离的－COOH，分别位于肽链的两端，其余的－NH2和－COOH位于R中。
归纳提升
2.蛋白质形成过程的有关计算规律
(1)氨基数＝肽链数＋R上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。
(2)羧基数＝肽链数＋R上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。
(3)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链或环状多肽：
形成的多肽 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量
1条肽链 n－1 n－1 至少1个 至少1个 na－18(n－1)
m条肽链 n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18(n－m)
环状多肽 n n 最少为0 最少为0 na－18n
归纳提升
例4 如图是细胞中常见的反应，下列相关叙述正确的是(　　)
B.图中虚线箭头所指化学键是肽键
A.乙分子的R为—H
C.化合物丙中含有一个游离的羧基 D.水中的H都来自乙的氨基
典例应用
氨基酸：
20种
蛋白质：
1010～1012
两个氨基酸分子
空间结构
03
蛋白质结构多样性
蛋白质结构的多样性的原因
◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇
◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎　
　 2、氨基酸种类不同，肽链结构不同
◇-◇-◇-◇-◇-◇
◇-◇-◇-◇
3、氨基酸排列顺序不同，肽链结构不同
◇-◇-◎-◎-
◇-◇-◎-◎-
◎-
◇-◇
-◎-◇-◇-◎-
4、肽链数目和形成空间结构不同
1、氨基酸数目不同,肽链结构不同
◎-
蛋白质结构的多样性
蛋白质功能多样性
1、结构蛋白：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。如羽毛、角、肌肉、头发、指甲、蛛丝等的成分主要是蛋白质。
决定
种类繁多的蛋白质承担了多种多样的功能，蛋白质是生命活动的主要承担者。
蛋白质结构的多样性
蛋白质功能多样性
决定
功能　　　　　 　 实例
①催化 a.抗体
②运输 b.绝大多数酶
③运动 c.脂蛋白
④结构 d.细胞质膜成分
⑤防御 e.生长激素
⑥调控 f.肌肉
连一连
04
检测生物组织中的蛋白质
碱性
紫色的
双缩脲
紫色
NaOH
溶液
CuSO4溶
液3～4滴
紫
蛋白质
检测生物组织中的蛋白质
检测生物组织中的蛋白质——双缩脲试剂
检测生物组织中的蛋白质——组织样液
检测生物组织中的蛋白质——颜色反应
蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏（肽键不断裂），从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
例如，鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。又如，经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
关于蛋白质的变性与蛋白质的水解
蛋白质水解是指蛋白质在蛋白酶的催化作用下水解的过程。该过程使蛋白质的空间结构破坏，也会使部分肽键断裂，产物为小分子的肽和氨基酸。
蛋白质变性及初步水解产物也能与双缩脲试剂反应
生物界中的蛋白质种类多达1010～1012种，20种氨基酸是如何形成如此种类丰富的蛋白质的呢？下图中“ ”“ ”代表不同的氨基酸。分析各图代表的含义，归纳蛋白质多样性的原因。
情境探疑
如图丁所示为蛋白质的各级结构。
图丁
(1)图甲、乙、丙说明：氨基酸的_______________不同，构成的肽链不同。
(2)图丁说明：_____________________________
________________________不同，构成的蛋白质不同。
种类、数量、排列顺序
肽链的数目和盘曲、折叠
方式及其形成的空间结构
情境探疑
例5 生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是(　　)
B.组成蛋白质的氨基酸的种类和数量不同
C.氨基酸的排列顺序不同
D.蛋白质的空间结构不同
A.氨基酸的空间结构不同
典例应用
例6 (多选)如图为蛋白质加热过程中的变化，据此判断下列有关叙述正确的是(　　)
C.加热变性并不会改变该蛋白质的氨基酸序列
D.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能发生改变
A.加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展并断裂
B.变性后的蛋白质不能与双缩脲试剂产生紫色反应
典例应用
1.右图为还原糖检测实验，请回答问题：
(1)经图示处理2 min后试管内将呈现何种颜色？
试说明原因。
提示：应为浅蓝色，即斐林试剂的颜色，因为未经水浴加热。
(2)利用配制斐林试剂的两种溶液和蒸馏水能否检测蛋白质？为什么？
提示：能；斐林试剂的两种溶液的成分分别与配制双缩脲试剂的两种溶液相同，只是配制斐林试剂的CuSO4溶液的质量浓度比配制双缩脲试剂的CuSO4溶液高，只需将配制斐林试剂的CuSO4用蒸馏水稀释即可。
情境探疑
(3)检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为颜色反应，在选择实验材料时应该注意哪些问题？
提示：一是要富含待检测的化合物，二是材料本身要颜色较浅(无色或白色最佳)。
情境探疑
1.斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
归纳提升
2.检测三类有机物步骤上的“三个唯一”
(1)唯一需要加热——还原糖检测，若不加热，则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜——脂肪颗粒的观察。
(3)唯一使用酒精——脂肪的检测，实验用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。
归纳提升
例7 下列哪组试剂在使用过程中，必须经过加热(　　)
B.苏丹Ⅲ染色液在鉴定动物组织中的脂肪时
C.双缩脲试剂鉴定蛋白质时
D.稀碘液鉴定淀粉时
A.斐林试剂鉴定还原糖的过程中
典例应用
例8 某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如图)，下列叙述正确的是(　　)
A.在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好
B.在进行组织样液鉴定时，加入斐林试剂后就能出现砖红色沉淀
C.用于该实验检测的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同
D.由于斐林试剂不稳定，在使用斐林试剂时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液
典例应用
(1)还原糖主要有葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等，而蔗糖、淀粉、纤维素、糖原均为非还原糖。在还原糖检测实验中，选择材料时不选甘蔗、甜菜等是因为其含有的是非还原糖，而不选番茄、西瓜等原因是其红色色素会干扰实验结果。
(2)斐林试剂本身的颜色为浅蓝色，不是无色，故非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色。
(3)多肽与双缩脲试剂反应是紫色。
归纳提升
1.蛋白质可用双缩脲试剂来检测。( )
2.具有催化作用的酶都是蛋白质。( )
提示：绝大多数的酶是蛋白质。
3.在人体中，组成蛋白质的氨基酸有20种，氨基酸是组成蛋白质的基本单位。( )
4.组成生物体内蛋白质的氨基酸结构相似，即每种氨基酸只含有一个氨基和一个羧基。( )
提示：有的氨基酸R上含有氨基或羧基。
√
×
√
×
5.氨基酸仅通过脱水缩合的方式即可形成蛋白质。( )
提示：氨基酸通过脱水缩合的方式形成肽链，肽链经盘曲、折叠后才能形成蛋白质。
×
自查自纠
思维导图 晨读必背
1.蛋白质是生命活动的主要承担者。氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
2.在人体中组成蛋白质的氨基酸有20种。其中有8种是人体自身不能合成的，必须由食物提供的氨基酸，称为必需氨基酸。另外12种氨基酸是人体能自行合成并满足自身需要，不必由食物供给的氨基酸，称为非必需氨基酸。
3.每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基与同一个碳原子相连接。
4.氨基酸分子通过脱水缩合的方式连接成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
5.碱性条件下，双缩脲试剂中的Cu2＋与肽键形成紫色的复杂化合物。
课堂小结
1.下列有关蛋白质的叙述，错误的是(　　)
B.有些蛋白质具有防御功能
C.蛋白质属于大分子化合物
D.蛋白质的功能与其特定结构有关
A.蛋白质是生物体的主要能源物质
随堂检测
2.(多选)某实验小组利用双缩脲试剂验证蜘蛛丝中含有蛋白质时，先将蜘蛛丝置于溶液中煮沸，再进行鉴定。下列相关叙述正确的是(　　)
B.加热煮沸后，构成蛛丝蛋白质的肽链充分伸展并断裂
A.双缩脲试剂和斐林试剂的配方中都有NaOH和CuSO4
C.使用双缩脲试剂时，应该先加NaOH溶液，后加CuSO4溶液
D.加入双缩脲试剂后，蛛丝蛋白溶液会出现紫色现象
随堂检测
3.关于下列四个构成蛋白质的氨基酸的结构简式的叙述，错误的是(　　)
D.只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B.上述四种氨基酸的R依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH
C.R中可以有氨基或羧基
随堂检测
A.a肯定含有P
B.多肽中b的数目等于c的数目
D.d表示氨基酸的多样性
4.蛋白质是生命活动的主要承担者，在组成细胞的有机物中含量最多。下图为有关蛋白质的简要概念图。下列对图示的分析正确的是(　　)
C.①过程有水生成
随堂检测
5.血红蛋白由四条肽链组成，两条α链都是由141个氨基酸组成，两条β链都是由146个氨基酸组成。血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代后，其运输能力大为削弱。以下关于血红蛋白的叙述错误的是(　　)
A.缬氨酸与谷氨酸的R不同
C.高温加热过的血红蛋白与双缩脲试剂混合仍然会显紫色
D.氨基酸形成血红蛋白过程中脱去的水分子中的氢来自氨基和羧基
B.一分子血红蛋白中含有572个肽键
随堂检测
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