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第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者
【学习目标】
1.归纳概括氨基酸的结构通式和特点,阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。(生命观念、科学思维)
2.分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系,举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。(生命观念、科学思维)
3.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。(科学思维)
4.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者,认同蛋白质与人体营养、健康的关系。(生命观念、社会责任)
【自主预习】
一、蛋白质的功能
1.将下列蛋白质功能与相应的实例连接起来。
　　功能　　　　　　　　　 实例
Ⅰ.组成细胞结构　　　　　　 a.血红蛋白
Ⅱ.催化作用 b.胰岛素等蛋白质类激素
Ⅲ.运输功能 c.抗体
Ⅳ.信息传递、调节 d.绝大多数酶
Ⅴ.免疫功能 e.羽毛、肌肉、头发等
　　【提示】　Ⅰ—e　Ⅱ—d　Ⅲ—a　Ⅳ—b　Ⅴ—c
2.一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的　主要承担者　。
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1.元素组成:C、H、O、N,有的还有S等。
2.种类:组成人体蛋白质的氨基酸有　21　种。人体细胞能合成的氨基酸叫　非必需氨基酸　;人体细胞不能合成的氨基酸叫　必需氨基酸　,有8种,包括赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。
3.结构
(1)写出图中结构名称:a.　氨基　,b、d.　R基　,c.　羧基　。
(2)氨基酸分子的结构通式:
　。
(3)氨基酸的结构特点
a.数量关系:至少都含有　一个氨基(—NH2)　和　一个羧基(—COOH)　。
b.位置关系:都有　一个氨基和一个羧基　连接在　同一个碳原子　上。
c.各种氨基酸之间的区别在于　R基　的不同。
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸的脱水缩合
(1)此过程的名称是　脱水缩合　。
(2)写出字母代表的结构或名称:a.　肽键　,b.　二肽　。
(3)由多个氨基酸通过该过程形成的化合物,通常呈链状结构,叫作　肽链　。
2.蛋白质的结构层次
C、H、O、N等元素氨基酸二肽多肽蛋白质。
3.结构多样性的原因
(1)氨基酸方面:氨基酸的　种类　、　数目　、　排列顺序　不同。
(2)肽链方面:肽链的盘曲、折叠方式及其形成的　空间结构　千差万别。
【合作探究】
任务1　概括蛋白质的功能
活动1　分析课本P28图2-8,结合以往所学知识回答下列问题
1.肌肉、头发、羽毛、蛛丝、蚕丝等的成分主要是蛋白质,说明蛋白质的功能之一是什么
　　【提示】　肌肉、头发、羽毛、蛛丝、蚕丝等许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,称为结构蛋白,说明蛋白质功能之一是作为结构蛋白。
2.胃蛋白酶具有催化蛋白质水解的作用。胰岛素具有降血糖的作用,血红蛋白具有运输氧气和少量二氧化碳的作用,抗体具有抵御病原体的作用。它们分别说明蛋白质还具有哪些功能
　　【提示】　催化、调节、运输、免疫等。
3.1 g蛋白质在体内氧化分解可产生17.9 kJ能量。一般成人每日约有18%的能量来自蛋白质,但糖与脂肪可以代替蛋白质提供能量。蛋白质能作为主要的能源物质吗 为什么
　　【提示】　不能。蛋白质是细胞内重要的结构物质和功能物质,大多不能分解。
4.人体营养不良时,会出现贫血和免疫力下降等现象,从蛋白质的功能分析,其原因是什么
　　【提示】　蛋白质的摄入量不足将导致人体营养不良,影响血红蛋白和抗体的生成,出现贫血和免疫力下降等现象。
5.怎么理解蛋白质是生命活动的主要承担者
　　【提示】　细胞的各项生命活动离不开蛋白质。
例1　下列不能体现蛋白质功能的是(　　)。
A.胰岛素能降低血糖浓度
B.抗体能抵御病菌的侵害
C.作为细胞生命活动的主要能源物质
D.作为氧气运输的载体
　　【答案】　C
【解析】　胰岛素的化学本质是蛋白质,可以降低血糖浓度,A正确;抗体是免疫球蛋白,能抵御病菌的侵害,B正确;细胞生命活动的主要能源物质是葡萄糖,C错误;运输氧气的物质是血红蛋白,D正确。
对点练1　下列关于蛋白质功能的叙述,错误的是(　　)。
A.许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,称为结构蛋白
B.有些蛋白质起信息传递作用,能够调节机体的生命活动,如性激素
C.人体内的抗体是蛋白质,可以帮助人体抵御病菌和病毒等的侵害
D.一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者
　　【答案】　B
【解析】　蛋白质的功能主要有:可构成细胞和生物体的结构;调节机体的生命活动,如胰岛素;催化,如胃蛋白酶;运输,如血红蛋白;免疫,如抗体。性激素属于脂质,不属于蛋白质,B错误。
任务2　探究蛋白质的结构
活动2　分析下列几种构成人体蛋白质的氨基酸结构,归纳氨基酸的结构特点
　　　　　 丙氨酸　　　　　　天冬氨酸
赖氨酸
苯丙氨酸
1.上述几种氨基酸都含有哪些化学元素 每种氨基酸含有几个氨基和羧基 你能写出不同氨基酸的共有部分吗
　　【提示】　C、H、O、N。至少有一个氨基和一个羧基。。
2.决定氨基酸种类不同的结构叫什么 如何表示 你能准确写出氨基酸的结构通式吗
　　【提示】　侧链基团。用表示。
结构通式为。
3.根据氨基酸的结构通式,你能准确表述氨基酸的结构特点吗
　　【提示】　每种氨基酸都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连接在同一个碳原子上。
4.什么叫必需氨基酸和非必需氨基酸
　　【提示】　人体细胞不能合成,必须从外界环境中获取的氨基酸叫必需氨基酸。人体细胞能合成的氨基酸叫非必需氨基酸。
例2　下列物质中,属于构成人体蛋白质的氨基酸的是(　　)。
①
②
③
④
⑤
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.①③⑤ B.①②③ C.②③④ D.③④⑤
　　【答案】　A
【解析】　根据氨基酸分子的结构通式可知,②没有羧基,不是氨基酸,④没有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,不是构成蛋白质的氨基酸,A符合题意。
对点练2　下列是四个构成蛋白质的氨基酸的结构简式,相关叙述错误的是(　　)。
甲: 乙:
丙: 丁:
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基依次是 —H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH
C.R基中可能有氨基或羧基
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
　　【答案】　D
【解析】　根据氨基酸的结构通式可以看出,各种氨基酸都含有的元素是C、H、O、N,A正确;在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中先找出连接在同一个碳原子上的—NH2、—COOH和—H,则剩下的就是R基,B正确;判断是不是构成蛋白质的氨基酸要注意氨基、羧基的个数及与碳原子的位置关系是否符合氨基酸分子的通式,D错误。
活动3　阅读课本P30~31,建构氨基酸形成蛋白质的过程,根据下图回答问题
1.图示物质的名称是什么 由几个氨基酸脱去几分子水缩合形成 图中哪些部分是肽键
　　【提示】　图示物质的名称是四肽,由四个氨基酸脱去三分子水缩合而成,其中③⑤⑥是肽键。
2.氨基酸脱水缩合过程中脱掉的水分子中的氧和氢分别来自什么基团
　　【提示】　氢来自羧基和氨基,氧来自羧基。
3.若有甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸各一个,能够形成几种三肽 若有足量甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸,则合成的三肽可能有多少种
　　【提示】　6种。27种。
4.肽链具有空间结构吗 如何形成的
　　【提示】　有。氨基酸之间能形成氢键、二硫键等,从而使得肽链能盘曲、折叠形成一定的空间结构。
5.进入人体消化道的蛋白质类食物,需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质 人体的蛋白质和食物中的蛋白质一样吗
　　【提示】　食物中的蛋白质要经过多种水解酶的作用,分解为氨基酸后才能进入人体细胞,这些氨基酸再脱水缩合形成肽键,由多肽链构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样,其具有完成人体生命活动的结构和功能。
例3　蛋白质分子能被肽酶降解,至于哪一个肽键断裂则取决于肽酶的类型。肽酶P能催化断裂带有侧链基团R4的氨基酸的氨基和相邻氨基酸的羧基之间的肽键,如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A.该肽链一定由五种氨基酸脱水缩合而成
B.肽酶P可以催化1处的化学键断裂
C.在肽酶P的作用下,该肽链经过脱水缩合可以形成两条肽链
D.该肽链中含有游离的氨基和羧基各一个
　　【答案】　B
【解析】　由于氨基酸的种类取决于R基,图中所示的肽链为五肽,最多由五种氨基酸脱水缩合而成,A错误;在肽酶P的作用下,该肽链经过水解最多可以形成两条肽链,即一条二肽和一条三肽,C错误;由于组成该肽链的各氨基酸的R基是未知的,因此该肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基,D错误。
对点练3　下表中列举了人体中几种功能不同的多肽化合物,有关叙述错误的是(　　)。
多肽化合物 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
氨基酸数 9 9 9 10 13 22 223 51 660 524
A.多肽化合物①②③功能不同的原因有氨基酸的种类、数目、排列顺序不同等
B.多肽化合物⑧彻底水解后可能含有52个羧基
C.多肽化合物⑦⑨⑩中常见的氨基酸最多为21种
D.氨基酸的种类和数目相同的多肽不一定是同一种物质
　　【答案】　A
【解析】　多肽化合物①②③含有相同的氨基酸数,但它们功能不同,可能是因为它们的空间结构不同,也可能是因为它们的氨基酸种类和排列顺序不同,A错误;多肽化合物⑧由51个氨基酸组成,有些氨基酸可能含有2个羧基,故其水解后可能含有52个羧基,B正确;多肽化合物⑦⑨⑩的氨基酸数都多于21个,所以氨基酸最多为21种,C正确;氨基酸的种类和数目相同的多肽,其氨基酸的排列顺序可能不同,D正确。
任务3　讨论蛋白质分子结构多样性的原因
活动4　阅读课本P30~32,结合图示探讨蛋白质多样性的原因,并理解蛋白质的变性和水解
1.图甲中□、○代表不同氨基酸,A、B分别代表不同的多肽链或蛋白质,四个图示中A、B链不同的原因分别是什么
　　【提示】　(1)构成蛋白质的氨基酸的种类不同;(2)构成蛋白质的氨基酸的数目不同;(3)构成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同;(4)蛋白质的空间结构不同。
2.试据图推测蛋白质具有结构多样性的原因。
　　【提示】　在细胞内,组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万,氨基酸形成肽链时,不同种类氨基酸的排列顺序千变万化,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
3.如果蛋白质结构发生了改变,功能会受到影响吗 试举例说明。
　　【提示】　每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构,如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会影响其功能。如镰刀状红细胞的形成就是因为血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代,导致氨基酸序列和蛋白质的空间结构改变,其运输氧的能力大为削弱。
4.图乙为血红蛋白变性和水解的示意图,两者之间的区别是什么
　　【提示】　变性是蛋白质空间结构的改变,水解是肽键的断裂。
5.哪些因素会导致蛋白质变性 为什么变性的蛋白质更容易消化
　　【提示】　高温、重金属盐、有机溶剂、强酸、强碱等。蛋白质变性后,空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。
例4　下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法,正确的是(　　)。
A.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
B.已知某化合物含有C、H、O、N等元素,可以推断此物质一定为蛋白质
C.蛋白质种类繁多的原因之一是氨基酸互相结合的方式多种多样
D.蛋白质的空间结构被破坏会导致其失去生物活性,且这种改变一般不可逆
　　【答案】　D
【解析】　蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关,与氨基酸的空间结构无关,A错误;含有C、H、O、N等元素的化合物不一定是蛋白质,如磷脂也含有C、H、O、N等,B错误;氨基酸互相结合的方式是相同的,都是脱水缩合,其不是蛋白质种类繁多的原因,C错误。
对点练4　人的横纹肌中有球状蛋白,味蕾上有味觉蛋白,红细胞里有血红蛋白,这些蛋白质在不同细胞中发挥着不同作用,这是因为(　　)。
A.组成这些蛋白质的单体结构通式不同
B.不同细胞内蛋白质中肽键的形成方式不同
C.这些蛋白质有各自独特的结构
D.这些蛋白质含有的元素完全不同
　　【答案】　C
【解析】　组成蛋白质的单体结构通式相同,A不符合题意;不同细胞内蛋白质中的肽键都是经脱水缩合形成的,B不符合题意;这些蛋白质有各自独特的结构,结构决定功能,因此这些蛋白质在不同细胞中发挥着不同作用,C符合题意;每种蛋白质都至少含有C、H、O、N四种元素,有的还含有S、Fe等,D不符合题意。
认知生成
素能提升　联系实际,分析与蛋白质有关的计算规律(科学思维能力)
1.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条链状多肽或m条链状多肽或环状肽,请补充下列表格。
形成肽链数 1 m 环状肽
形成肽键数 n-1 n-m n
脱去水分子数 n-1 n-m n
蛋白质的相对 分子质量 na-18(n-1) na-18(n-m) na-18n
游离的氨基数 至少1个 至少m个 最少为0个
游离的羧基数 至少1个 至少m个 最少为0个
　注意:若蛋白质中存在二硫键(—S—S—),则每形成1个二硫键,脱去2个H,相对分子质量减少2。
2.氨基酸在脱水缩合形成多肽链时,其相关原子的数量关系是怎样的
(1)碳原子数=氨基酸的分子数×2+R基上的碳原子数。
(2)氢原子数=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)氧原子数=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)氮原子数=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　　【提示】　(2)各氨基酸中氢原子的总数-脱去的水分子数×2　(3)各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分子数(或肽键数+肽链数×2+R基上的氧原子数)　(4)氨基酸的分子数+R基上的氮原子数(或肽键数+肽链数+R基上的氮原子数,或各氨基酸中氮原子数)
【解题技巧】　　利用原子守恒法计算肽链中的原子数
氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中,若不考虑R基,至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子,氨基酸在脱水缩合形成多肽时,会失去部分氢原子、氧原子,但是碳原子、氮原子的数目不会减少。
例5　C10H17O6N3S是存在于动植物和微生物细胞中的重要三肽,它是由谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸缩合而成的,则半胱氨酸的分子式为(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.C3H3NS B.C3H7O2NS
C.C3H5ONS D.C3H3O2NS
　　【答案】　B
【解析】　根据三个氨基酸形成三肽(C10H17O6N3S)时,脱去两分子水(H2O),推出三个氨基酸所含有的C、H、O、N、S原子总个数分别是C=10,H=17+4=21,O=6+2=8,N=3,S=1。因此,半胱氨酸中C、H、O、N、S原子个数就可以根据三个氨基酸中的原子总数减去谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)的各原子个数而得出,C=10-5-2=3,H=21-9-5=7,O=8-4-2=2,N=3-1-1=1,S=1,故半胱氨酸的分子式为C3H7O2NS。
对点练5　(不定项)由氨基酸连接形成的某种结构蛋白的相关数据如下表所示。若R基上的羧基和氨基不会脱水缩合形成肽键,则下列对该蛋白质的叙述,正确的是(　　)。
氨基酸数目 游离羧基总数 R基上的羧基数 游离氨基总数
126 17 15 17
A.只有1条肽链
B.R基上的氨基有16个
C.水解时,水中的氧参与形成氨基
D.现有参与该蛋白质合成的三种氨基酸,每种仅有一个,则可形成的三肽种类有6种
　　【答案】　D
【解析】　该蛋白质共含有17个游离的羧基,其中有15个在R基中,说明该蛋白质含有2条肽链,A错误;因为游离的氨基总数是17个,而该蛋白质含有2条肽链,所以R基上的氨基有15个,B错误;氨基酸经脱水缩合形成蛋白质时,脱去的水中的氧来自氨基酸中的羧基,所以该蛋白质水解时,水分子中的氧参与形成羧基,C错误;有三种氨基酸,且每种氨基酸只有一个,可形成三肽的种类有3×2×1=6种,D正确。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
判断下列说法的正误。 (1)蛋白质仅由C、H、O、N四种元素组成。 (×) (2)氨基酸形成不同蛋白质的连接方式不同。 (×) (3)脱去的水分子中的氢来源于氨基,氧来源于羧基。 (×) (4)蛋白质的多样性与氨基酸的空间结构有关。 (×) (5)非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸。 (×) (6)蛋白质变性是由肽键的断裂引起的。 (×)
2(共40张PPT)
第2章 组成细胞的分子
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
1.归纳概括氨基酸的结构通式和特点，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。（生命观念、科学思维）
2.分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系，举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。（生命观念、科学思维）
3.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。（科学思维）
4.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者，认同蛋白质与人体营养、健康的关系。（生命观念、社会责任）
一、蛋白质的功能
1.将下列蛋白质功能与相应的实例连接起来。
2.一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的____________。
主要承担者
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1.元素组成：C、 、 、 ，有的还有 等。
2.种类：组成人体蛋白质的氨基酸有____种。人体细胞能合成的氨基酸叫___________
___；人体细胞不能合成的氨基酸叫____________，有8种，包括赖氨酸、色氨酸、苯
丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。
3.结构
21
非必需氨基酸
必需氨基酸
（1）写出图中结构名称： .______， 、 ._____， .______。
（2）氨基酸分子的结构通式：
_ _____________。
（3）氨基酸的结构特点
.数量关系：至少都含有_________________和___________________。
.位置关系：都有____________________连接在______________上。
.各种氨基酸之间的区别在于_____的不同。
氨基
基
羧基
一个氨基
一个羧基
一个氨基和一个羧基
同一个碳原子
基
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸的脱水缩合
（1）此过程的名称是__________。
（2）写出字母代表的结构或名称： .______， .______。
（3）由多个氨基酸通过该过程形成的化合物，通常呈链状结构，叫作______。
脱水缩合
肽键
二肽
肽链
2.蛋白质的结构层次
3.结构多样性的原因
（1）氨基酸方面：氨基酸的______、______、__________不同。
（2）肽链方面：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的__________千差万别。
种类
数目
排列顺序
空间结构
任务1 概括蛋白质的功能
活动1 分析课本P28图2-8，结合以往所学知识回答下列问题
1.肌肉、头发、羽毛、蛛丝、蚕丝等的成分主要是蛋白质，说明蛋白质的功能之一是什么
提示 肌肉、头发、羽毛、蛛丝、蚕丝等许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白，说明蛋白质功能之一是作为结构蛋白。
2.胃蛋白酶具有催化蛋白质水解的作用。胰岛素具有降血糖的作用，血红蛋白具有运输氧气和少量二氧化碳的作用，抗体具有抵御病原体的作用。它们分别说明蛋白质还具有哪些功能
提示 催化、调节、运输、免疫等。
3. 蛋白质在体内氧化分解可产生 能量。一般成人每日约有 的能量来自蛋
白质，但糖与脂肪可以代替蛋白质提供能量。蛋白质能作为主要的能源物质吗 为什么
提示 不能。蛋白质是细胞内重要的结构物质和功能物质，大多不能分解。
4.人体营养不良时，会出现贫血和免疫力下降等现象，从蛋白质的功能分析，其原因是什么
提示 蛋白质的摄入量不足将导致人体营养不良，影响血红蛋白和抗体的生成，出现贫血和免疫力下降等现象。
5.怎么理解蛋白质是生命活动的主要承担者
提示 细胞的各项生命活动离不开蛋白质。
例1 下列不能体现蛋白质功能的是( )。
C
A.胰岛素能降低血糖浓度 B.抗体能抵御病菌的侵害
C.作为细胞生命活动的主要能源物质 D.作为氧气运输的载体
[解析] 胰岛素的化学本质是蛋白质，可以降低血糖浓度，A正确；抗体是免疫球蛋白，能抵御病菌的侵害，B正确；细胞生命活动的主要能源物质是葡萄糖，C错误；运输氧气的物质是血红蛋白，D正确。
对点练1 下列关于蛋白质功能的叙述，错误的是( )。
B
A.许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白
B.有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如性激素
C.人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等的侵害
D.一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者
[解析] 蛋白质的功能主要有：可构成细胞和生物体的结构；调节机体的生命活动，如胰岛素；催化，如胃蛋白酶；运输，如血红蛋白；免疫，如抗体。性激素属于脂质，不属于蛋白质，B错误。
任务2 探究蛋白质的结构
活动2 分析下列几种构成人体蛋白质的氨基酸结构，归纳氨基酸的结构特点
1.上述几种氨基酸都含有哪些化学元素？每种氨基酸含有几个氨基和羧基？你能写出不同氨基酸的共有部分吗？
提示C、 、 、 。至少有一个氨基和一个羧基。 。
2.决定氨基酸种类不同的结构叫什么？如何表示？你能准确写出氨基酸的结构通式吗？
提示 侧链基团。用 表示。
结构通式为&3& 。
3.根据氨基酸的结构通式，你能准确表述氨基酸的结构特点吗？
提示 每种氨基酸都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连接在同一个碳原子上。
4.什么叫必需氨基酸和非必需氨基酸？
提示 人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸叫必需氨基酸。人体细胞能合成的氨基酸叫非必需氨基酸。
例2 下列物质中，属于构成人体蛋白质的氨基酸的是( )。
①&4&
②&5&
③&6&
④&7&
⑤&8&
A
A.①③⑤ B.①②③ C.②③④ D.③④⑤
[解析] 根据氨基酸分子的结构通式可知，②没有羧基，不是氨基酸，④没有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，不是构成蛋白质的氨基酸，A符合题意。
对点练2 下列是四个构成蛋白质的氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是( )。
甲：&9& 乙：&10&
丙：&11& 丁：&12&
D
A.构成上述氨基酸分子的基本元素是 、 、 、
B.上述四种氨基酸的 基依次是 、 、 、
C. 基中可能有氨基或羧基
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
[解析] 根据氨基酸的结构通式可以看出，各种氨基酸都含有的元素是C、 、 、 ，A正确；在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中先找出连接在同一个碳原子上的 、 和 ，则剩下的就是 基，B正确；判断是不是构成蛋白质的氨基酸要注意氨基、羧基的个数及与碳原子的位置关系是否符合氨基酸分子的通式，D错误。
活动3 阅读课本P30～31，建构氨基酸形成蛋白质的过程，根据下图回答问题
1.图示物质的名称是什么？由几个氨基酸脱去几分子水缩合形成？图中哪些部分是肽键？
提示 图示物质的名称是四肽，由四个氨基酸脱去三分子水缩合而成，其中③⑤⑥是肽键。
2.氨基酸脱水缩合过程中脱掉的水分子中的氧和氢分别来自什么基团？
提示 氢来自羧基和氨基，氧来自羧基。
3.若有甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸各一个，能够形成几种三肽 若有足量甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸，则合成的三肽可能有多少种
提示 6种。27种。
4.肽链具有空间结构吗 如何形成的
提示 有。氨基酸之间能形成氢键、二硫键等，从而使得肽链能盘曲、折叠形成一定的空间结构。
5.进入人体消化道的蛋白质类食物，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？人体的蛋白质和食物中的蛋白质一样吗？
提示 食物中的蛋白质要经过多种水解酶的作用，分解为氨基酸后才能进入人体细胞，这些氨基酸再脱水缩合形成肽键，由多肽链构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样，其具有完成人体生命活动的结构和功能。
例3 蛋白质分子能被肽酶降解，至于哪一个肽键断裂则取决于肽酶的类型。肽酶 能
催化断裂带有侧链基团 的氨基酸的氨基和相邻氨基酸的羧基之间的肽键，如图所示。
下列说法正确的是( )。
B
A.该肽链一定由五种氨基酸脱水缩合而成
B.肽酶 可以催化1处的化学键断裂
C.在肽酶 的作用下，该肽链经过脱水缩合可以形成两条肽链
D.该肽链中含有游离的氨基和羧基各一个
[解析] 由于氨基酸的种类取决于 基，图中所示的肽链为五肽，最多由五种氨基酸脱水缩合而成，A错误；在肽酶 的作用下，该肽链经过水解最多可以形成两条肽链，即一条二肽和一条三肽，C错误；由于组成该肽链的各氨基酸的 基是未知的，因此该肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，D错误。
对点练3 下表中列举了人体中几种功能不同的多肽化合物，有关叙述错误的是( )。
多肽化合物 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
氨基酸数 9 9 9 10 13 22 223 51 660 524
A
A.多肽化合物①②③功能不同的原因有氨基酸的种类、数目、排列顺序不同等
B.多肽化合物⑧彻底水解后可能含有52个羧基
C.多肽化合物⑦⑨⑩中常见的氨基酸最多为21种
D.氨基酸的种类和数目相同的多肽不一定是同一种物质
[解析] 多肽化合物①②③含有相同的氨基酸数，但它们功能不同，可能是因为它们的空间结构不同，也可能是因为它们的氨基酸种类和排列顺序不同，A错误；多肽化合物⑧由51个氨基酸组成，有些氨基酸可能含有2个羧基，故其水解后可能含有52个羧基，B正确；多肽化合物⑦⑨⑩的氨基酸数都多于21个，所以氨基酸最多为21种，C正确；氨基酸的种类和数目相同的多肽，其氨基酸的排列顺序可能不同，D正确。
任务3 讨论蛋白质分子结构多样性的原因
活动4 阅读课本P30~32，结合图示探讨蛋白质多样性的原因，并理解蛋白质的变性和水解
1.图甲中 、 代表不同氨基酸，A、B分别代表不同的多肽链或蛋白质，四个图
示中A、B链不同的原因分别是什么？
提示（1）构成蛋白质的氨基酸的种类不同；（2）构成蛋白质的氨基酸的数目不同；
（3）构成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同；（4）蛋白质的空间结构不同。
2.试据图推测蛋白质具有结构多样性的原因。
提示 在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
3.如果蛋白质结构发生了改变，功能会受到影响吗？试举例说明。
提示 每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。如镰刀状红细胞的形成就是因为血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，导致氨基酸序列和蛋白质的空间结构改变，其运输氧的能力大为削弱。
4.图乙为血红蛋白变性和水解的示意图，两者之间的区别是什么？
提示 变性是蛋白质空间结构的改变，水解是肽键的断裂。
5.哪些因素会导致蛋白质变性 为什么变性的蛋白质更容易消化
提示 高温、重金属盐、有机溶剂、强酸、强碱等。蛋白质变性后，空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
例4 下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法，正确的是( )。
D
A.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
B.已知某化合物含有 、 、 、 等元素，可以推断此物质一定为蛋白质
C.蛋白质种类繁多的原因之一是氨基酸互相结合的方式多种多样
D.蛋白质的空间结构被破坏会导致其失去生物活性，且这种改变一般不可逆
[解析] 蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序以及肽链
的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关，A错误；含
有C、 、 、 等元素的化合物不一定是蛋白质，如磷脂也含有C、 、 、 等，
B错误；氨基酸互相结合的方式是相同的，都是脱水缩合，其不是蛋白质种类繁多的
原因，C错误。
对点练4 人的横纹肌中有球状蛋白，味蕾上有味觉蛋白，红细胞里有血红蛋白，这些
蛋白质在不同细胞中发挥着不同作用，这是因为( )。
C
A.组成这些蛋白质的单体结构通式不同
B.不同细胞内蛋白质中肽键的形成方式不同
C.这些蛋白质有各自独特的结构
D.这些蛋白质含有的元素完全不同
[解析] 组成蛋白质的单体结构通式相同，A不符合题意；不同细胞内蛋白质中的肽键
都是经脱水缩合形成的，B不符合题意；这些蛋白质有各自独特的结构，结构决定功
能，因此这些蛋白质在不同细胞中发挥着不同作用，C符合题意；每种蛋白质都至少
含有C、 、 、 四种元素，有的还含有 、 等，D不符合题意。
认知生成
素能提升联系实际，分析与蛋白质有关的计算规律（科学思维能力）
1.假设氨基酸的平均相对分子质量为 ，由 个氨基酸分别形成1条链状多肽或 条链状多肽或环状肽，请补充下列表格。
形成肽链数 1 环状肽
形成肽键数
脱去水分子数
蛋白质的相对分子 质量
游离的氨基数
游离的羧基数
注意：若蛋白质中存在二硫键 ，则每形成1个二硫键，脱去2个 ，相对
分子质量减少2。
至少1个
至少 个
最少为0个
至少1个
至少 个
最少为0个
2.氨基酸在脱水缩合形成多肽链时，其相关原子的数量关系是怎样的？
（1）碳原子数 氨基酸的分子数 基上的碳原子数。
（2）氢原子数 _____________________________________________。
各氨基酸中氢原子的总数-脱去的水分子数
（3）氧原子数 ____________________________________________________________
____________________。
各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分子数（或肽键数 肽链数 基上的氧原子数）
（4）氮原子数 ____________________________________________________________
__________________________________。
氨基酸的分子数 基上的氮原子数（或肽键数 肽链数 基上的氮原子数，或各氨基酸中氮原子数）
&13& 利用原子守恒法计算肽链中的原子数
氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑 基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子，氨基酸在脱水缩合形成多肽时，会失去部分氢原子、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。
例5 是存在于动植物和微生物细胞中的重要三肽，它是由谷氨酸
、甘氨酸 和半胱氨酸缩合而成的，则半胱氨酸的分子式为
( )。
B
A. B. C. D.
[解析] 根据三个氨基酸形成三肽 时，脱去两分子水 ，推出三个
氨基酸所含有的C、 、 、 、 原子总个数分别是 ， ，
， ， 。因此，半胱氨酸中C、 、 、 、 原子个数就可
以根据三个氨基酸中的原子总数减去谷氨酸 、甘氨酸 的各原子
个数而得出， ， ， ，
， ，故半胱氨酸的分子式为 。
对点练5 （不定项）由氨基酸连接形成的某种结构蛋白的相关数据如下表所示。若
基上的羧基和氨基不会脱水缩合形成肽键，则下列对该蛋白质的叙述，正确的是( )。
氨基酸数目 游离羧基总数 基上的羧基数 游离氨基总数
126 17 15 17
D
A.只有1条肽链
B. 基上的氨基有16个
C.水解时，水中的氧参与形成氨基
D.现有参与该蛋白质合成的三种氨基酸，每种仅有一个，则可形成的三肽种类有6种
[解析] 该蛋白质共含有17个游离的羧基，其中有15个在 基中，说明该蛋白质含有2条肽链，A错误；因为游离的氨基总数是17个，而该蛋白质含有2条肽链，所以 基上的氨基有15个，B错误；氨基酸经脱水缩合形成蛋白质时，脱去的水中的氧来自氨基酸中的羧基，所以该蛋白质水解时，水分子中的氧参与形成羧基，C错误；有三种氨基酸，且每种氨基酸只有一个，可形成三肽的种类有 种，D正确。
课堂小结
课堂小测
判断下列说法的正误。
（1）蛋白质仅由C、 、 、 四种元素组成。( )
×
（2）氨基酸形成不同蛋白质的连接方式不同。( )
×
（3）脱去的水分子中的氢来源于氨基，氧来源于羧基。( )
×
（4）蛋白质的多样性与氨基酸的空间结构有关。( )
×
（5）非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸。( )
×
（6）蛋白质变性是由肽键的断裂引起的。( )
×

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