生物必修1《分子与细胞》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备课课件ppt
展开1.理解蛋白质是生命活动的主要承担者;2.了解氨基酸的结构特点;3.理解细胞中蛋白质的种类多样的原因。
从某些动物组织中提取的胶原蛋白,可以用来制作手术缝合线:手术后过一段时间,这种缝合线就可以被人体组织吸收,从而避免拆线的痛苦。
讨论1. 为什么这种缝合线可以被人体组织吸收?2. 这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收?这对你 认识蛋白质的化学组成有什么启示?
组成细胞的有机物中,含量最多的是:
其是目前已知结构最复杂、功能最多样的分子。遗传物质往往要表达成蛋白质才能起作用。蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质究竟有什么功能?
构成细胞以及生物体的重要物质 ——结构蛋白
有些蛋白质能够调节机体的生命活动
绝大多数是蛋白质催化作用
生物体的一切生命活动都离不开蛋白质。因此,蛋白质是生命活动的主要承担者。
总结(狗催运面条)1.结构蛋白:肌肉、头发、羽毛等 2.催化作用:绝大多数酶3.运输作用:血红蛋白、载体蛋白4.调节生命活动:胰岛素、生长激素5.免疫作用:抗体
食物中的蛋白质能否被人体直接吸收呢?
蛋白质必需经过水解成氨基酸才能被人体吸收和利用。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
1.蛋白质含量:占细胞干重的 以上。
3.蛋白质相对分子质量:
二、蛋白质的基本组成单位
在人体中,组成蛋白质的氨基酸有21种;有8种必需氨基酸
另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的,叫做非必需氨基酸。
〔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; 【甲携来一本亮色书】婴儿外加组氨酸。
人体细胞不能合成的(婴儿有9种),必须从外界环境中直接获取,这些氨基酸叫做必需氨基酸。
C、H、O、N等, 其中N含量达蛋白质的16%
另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的,叫做非必需氨基酸。
很大,属高分子化合物。
活动一:找出下列氨基酸结构上的的相同点和不同点
1、氨基酸的结构具有什么共同特点?
2、“氨基酸”这一名词与分子结构有对应关系吗?
代表了氨基酸分子结构中的主要部分 ——氨基和羧基
活动二:写出氨基酸的结构通式
②氨基酸分子的结构特点:a.数量关系b.位置关系:c.各种氨基酸之间的区别在于:
至少有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)
一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上
哪些是组成蛋白质的氨基酸?说出理由
练一练:请分别写出下列几种氨基酸分子的R基
氨基酸的判断依据:根据R基(—R)的种类
例1. 谷氨酸的R基为—C3H5O2,则其分子式为( ) A.C5H9O4N B. C4H8O5N C. C5H8O4N D. C4H9O4N
点拨:掌握氨基酸分子的结构通式是解决此类计算题的关键。
解析:由氨基酸分子的结构通式可推知谷氨酸中:C原子数=3+2=5,H原子数=5+4=9,O原子数=2+2=4,N原子数=1,故谷氨酸的分子式为C5H9O4N。
氨基酸脱水缩合形成肽链由于氨基酸之间能形成氢键,导致肽链盘曲折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质
三、蛋白质的结构及其多样性的形成原因
探究:氨基酸如何组成蛋白质?
1.氨基酸结合方式 ——脱水缩合
以此类推,由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物,叫多肽(链状)。
思考脱水缩合过程中,参与反应的化学基团分别是什么?脱掉的水分子中氢和氧分别来自什么基团?脱水缩合后形成的化学基团叫什么?多肽的命名取决于什么?若多肽呈链状,则该多肽至少含有几个氨基和羧基?多肽是否具有空间结构?若现有三种氨基酸,每种各一个,能够形成几种多肽
羧基和氨基 氢来自羧基和氨基,氧来自羧基;肽键 氨基酸个数 每条肽链至少一个氨基一个羧基 有,不同氨基酸之间能形成氢键等,从而使肽链能盘曲折叠形成一定的空间结构
元素 基本单位 化学结构 空间结构
3、蛋白质的结构多样性的原因
①.组成蛋白质的氨基酸数目不同②.组成蛋白质的氨基酸种类不同③.组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同④.肽链的盘曲、折叠方式不同
蛋白质和多肽的主要区别是在于蛋白质:
归纳:蛋白质功能多样性①直接原因:②根本原因:③同一个体不同细胞的蛋白质种类差异:
氨基酸的种类、数目、排序,肽链的盘曲折叠及其形成的空间结构
控制蛋白质合成的基因具有多样性。
4.蛋白质的结构和功能相适应
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。
血红蛋白中谷氨酸被缬氨酸代替,形成了异常的血红蛋白,使红细胞扭曲成镰状细胞(即镰变现象),导致运输氧的能力大为削弱。
蛋白质变性: 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(化学键未被破坏),从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。引起变性的原因: 加热、加酸、加酒精等
5、蛋白质与社会的联系
盐析: 向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后,可以降低蛋白质的溶解度,从而使蛋白质凝聚而从溶液中析出(物理变化,空间结构未改变,可复原)
6个氨基酸形成1条肽链时,形成几个肽键?脱掉几个水分子?
n个氨基酸形成1条肽链时,形成几个肽键?脱去几个水分子?
小结:水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数
1、水分子数、肽键数、氨基酸数与肽链数的关系
6个氨基酸形成2条肽链时,形成几个肽键?脱去几个水分子?
n个氨基酸形成m条肽链时,形成几个肽键?脱去几个水分子?
小结:在m条肽链中 脱去的水分子数 =肽键数=氨基酸总数-
=氨基酸总数-肽链的条数
结论:水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数
若n个氨基酸形成一个环状链,形成几个肽键? 脱去几个水分子?
结论:失去的水分子数=肽键数=氨基酸数
100个氨基酸形成的1条肽链,至少含有多少 个氨基,至少含有多少个羧基呢?
100个氨基酸形成的2条肽链,至少含有多少 个氨基,至少含有多少个羧基呢?
推理:n个氨基酸形成的m条肽链,至少含有 个氨基,至少含有 个羧基。(每条肽链至少含有一个氨基和一个羧基)
2、 蛋白质中氨基或羧基数目的计算
结论: 蛋白质中至少含有氨基或羧基的数目 =肽链数目
结论:蛋白质中最多含有氨基或羧基的数目=肽链数目+R基中含有的氨基数或羧基数目
蛋白质中最多含有氨基或羧基的数目是多少?
3、蛋白质的相对分子质量的计算方法
例题2、组成人体的20种氨基酸的平均分子量是128,血红蛋白由4条多肽链组成,共含有574个氨基酸,则血红蛋白的分子质量约为( ) A.73472 B.12800 C.63212 D.63140
解析:血红蛋白的分子质量 = 574×128—18×(574 - 4)
结论:蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸的平均分子量 -失去的水分子数×水的分子量
推理:一个由n个氨基酸形成的含有m条肽链的蛋白质,氨基酸的平均分子质量为a,则 蛋白质的相对分子质量=
a · n - 18 ( n - m )。
应用拓展:某蛋白质的结构示意图如下,其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成,则每摩尔该蛋白质在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )A. m个 18m B.(m-4)个 18(m-4)C.(m-3)个 18(m-3)+4D.(m-2)个 18(m-2)+4
4、 蛋白质中含有N、O原子的计算
肽键数+肽链数+R基上的N原子数=氨基酸个数+R基上的N原子数
肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子数-脱去水分子数
主链上N原子与O原子的数量关系:
N原子数 = O原子数 -1
例3 经测定某多肽分子式为C21HxOyN4S2(无二硫键)。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作原料合成的:苯丙氨酸(C9H11NO2),天冬氨酸(C4H7NO4),丙氨酸(C3H7NO2),亮氨酸(C6H13NO2),半胱氨酸(C3H7NO2S)。请回答:(1)该多肽共由 个氨基酸组成,参与的氨基酸的种类与数目各为 。(2)该多肽分子中的H原子数是 ,O原子数是 。
2个半胱氨酸、1个苯丙氨酸和1个亮氨酸
5、 氨基酸的排列与多肽种类的计算
(1)若有n种氨基酸形成一个三肽,那么形成的三肽种类:
(2)若有n种氨基酸形成一个m肽,那么形成的m肽种类:
(3)若有n种氨基酸形成一个三肽,且每种氨基酸只有1个,那么形成的三肽种类:
n ×(n-1)×(n-2)
(4)若有n种氨基酸形成一个n肽,且每种氨基酸只有1个,那么形成的n肽种类:
例6 某多肽的分子式C42H65N11O9,它彻底水解后只得到如下3种氨基酸,则此多肽中含有赖氨酸的个数为( )A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
6、 蛋白质或多肽中某种氨基酸个数的计算
举一反三:现有一种“十四肽”,分子式CxHyNzOwS(z>14,w>15)。已知将它彻底水解后只得到下列氨基酸: 该“十四肽”彻底水解后,能得到 个赖氨酸和 个天门冬氨酸。
(w - 15)/ 2
某多肽链为199肽,其分子式为CXHYNaObS2(a>199、b>200),并且由下5种氨基酸组成。那么这条多肽链彻底水解后得到的赖氨酸、天冬氨酸分子的个数分别是( )。A.a—199 (b—200)/2 B.a—200 b—200C.a—199 (b—199)/2 D.a—200 (b—200)/2
举一反三2:有一条多肽链,分子式为CyHzOpNqS,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( ) A.q+1 B.p-1 C.q-2 D.p+1
举一反三3:有一条多肽链,分子式为CyHzOPNQS,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 到的赖氨酸个数为( )A. P-Q B. Q-P C. Q-P+1 D. (Q−P)2
解析:分析题图中的氨基酸的结构特点可知,半胱氨酸含有1个S原子,因此分子式为CyHzOPNQS的多肽链中含有1个半胱氨酸;赖氨酸含有两个氨基,四种氨基酸都只含有一个羧基,设赖氨酸的数目是X,根据反应前后原子守恒定律可得关系式:氨基酸的个数=Q-X,脱水缩合形成的肽链中氧原子的数目=氨基酸的总氧数{2(Q-X)} − 形成肽链时脱去的氧原子数{(Q-X-1)}即 P=2(Q-X)-(Q-X-1),得X=Q-P+1。故选:C。
举一反三4:有一条由12个氨基酸缩合而成的多肽链,其分子式为C33H56O16N12S2 ,已知该肽链由以下四种氨基酸组成,并有3个甘氨酸参与其中。参与该十二肽合成的丙氨酸数目为( ) 甘氨酸 H2N—CH2—COOH (C2H5NO2)丙氨酸 (C3H7NO2)丝氨酸 (C3H7NO3) 半胱氨酸 (C3H7NO2S) A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
举一反三5:已知氨基酸的平均分子质量为126,天冬酰胺的R基为(—C2H4ON),现有化学式为CxHyOzN17S2的一条多肽链,其中有2个天冬酰胺参与组成。则该多肽的分子质量最大约为( )A.1 638 B.1 854 C.1 890 D.2 142
解析:天冬酰胺的R基中含有N元素,则如果该多肽链其他R基不含N元素时,该多肽链最长,相应的分子质量最大。该多肽分子式中有17个N,则在上述情况下,去掉2个天冬酰胺R基中的2个N,肽链中有15个N,说明该多肽为15肽,其分子质量为15×126- (15-1 )×18=1 638,故A正确。
举一反三6:有关蛋白质的叙述,正确的是( )A.含有2条肽链 B.共有126个肽键C.R基中共含17个氨基 D.形成该蛋白质时共失去水分子125个
解析:由题意可知,羧基总数=R基上羧基数目+肽链数,可得肽链数=羧基总数- R基上羧基数目=17-15=2,A对;肽键数=氨基酸数-肽链数=126-2=124,B错;R基上的氨基数=氨基总数-肽链数=17-2=15,C错;形成该蛋白质时共失去水分子=肽键数=124,D错。
运用拓展例4、某蛋白质有m条肽链、n个氨基酸组成,该蛋白质至少有氧原子的个数是( )A. n-m B.n-2m C.n+m D.n+2m
如图所示,一个蛋白质分子由两条多肽链(52个氨基酸)和一个环状肽(20个氨基酸)组成,它们之间由二硫键(两个—SH形成—S—S—)相连,假设氨基酸的平均相对分子质量为a,则下列叙述错误的是( )A.该蛋白质的相对分子质量 为72a-1 264B.该蛋白质共有肽键70个C.该蛋白质至少含有两个氨基 和两个羧基D.该蛋白质分子至少含有N原子 和O原子的数量为72和75
3、蛋白质的相对分子质量
2、含有的游离氨基(或者游离羧基)总数
=(氨基酸数×氨基酸的平均分子量)-(失去的水分子数×水的分子量)
=肽链数+R基上游离氨基(或者游离羧基)
四.有关蛋白质计算的小结
水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数 - 肽链数
4、蛋白质中含有N、O原子数
N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸N原子数
O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数 =各氨基酸中O原子数-脱去水分子数
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