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2019-2020年高中生物 2.2 生命活動的主要承擔者 蛋白質(zhì)知識歸納 新人教版必修1 知識巧學(xué)升華 　　一、氨基酸及其種類 氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。對于組成蛋白質(zhì)的氨基酸必須是至少含有一個氨基和羧基，并且都有一個氨基和羧基連在一個碳原子上。不同的氨基酸具有不同的R基，組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸的區(qū)別在于R基的不同。 如： 這20種氨基酸根據(jù)人體細胞能否合成劃分為兩大類，一類是人體細胞不能合成的，必須從外界環(huán)境中直接獲取的（主要從飲食獲得），這些氨基酸叫必需氨基酸，共8種（嬰兒有9種），它們是：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸、（組氨酸）。另一類是人體細胞能夠合成的，叫非必需氨基酸，共12種，它們是：甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、脯氨酸、組氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、絲氨酸。 知識拓展 動物蛋白食品要比植物蛋白食品營養(yǎng)價值更高。因為動物蛋白含的氨基酸種類要比植物蛋白豐富。另外，動物蛋白所含各種必需氨基酸的比例比植物蛋白更接近人體必需氨基酸的比例。 二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性 1.氨基酸分子互相結(jié)合的方式是：脫水縮合。 一個氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一個氨基酸分子的氨基（—NH2）相連接，同時脫去一分子的水，這種結(jié)合方式叫做脫水縮合。連結(jié)兩個氨基酸分子的化學(xué)鍵叫做肽鍵。 肽鍵的結(jié)構(gòu)為：—NH—CO—（或者） 方法點撥 關(guān)于蛋白質(zhì)的計算問題，記住下面兩個算式即可：(1)肽鍵數(shù)=失水數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)；(2)蛋白質(zhì)分子量=氨基酸數(shù)氨基酸平均分子量-18失水數(shù)。 也可以參照下表： 氨基酸數(shù) 肽鍵數(shù) 脫去水分子數(shù) 氨基數(shù) 羧基數(shù) 一條肽鏈 n n-1 n-1 至少1個 至少1個 m條肽鏈 n n-m n-m 至少m個 至少m個 在計算多肽分子中含有的氨基和羧基數(shù)目時，需要把R基中的氨基和羧基的數(shù)目加上。蛋白質(zhì)相對分子量的計算公式： na－（n－m）18（其中n為氨基酸總數(shù)，a為氨基酸的平均相對分子質(zhì)量，m為肽鏈數(shù)） 2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多樣性，其原因包括三方面： （1）氨基酸的數(shù)目不同：一般蛋白質(zhì)都含有20種氨基酸，但每種氨基酸的數(shù)目是不一樣的。 （2）氨基酸的排列順序千變?nèi)f化：當n個（多數(shù)）氨基酸脫水縮合形成多肽時，n個氨基酸的排列方式就有n！種，所以能形成n！種多肽。 （3）肽鏈的盤曲折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別：蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中原子和基團在空間的排列分布和肽鏈的走向。分為一級、二級、三級、四級結(jié)構(gòu)。如：二級結(jié)構(gòu)有α-螺旋，β-折疊等結(jié)構(gòu)類型。 深化升華 兩個氨基酸脫水縮合形成二肽，三個氨基酸脫水縮合形成三肽，多個形成多肽。開始形成的多肽鏈是直線形的。然后經(jīng)過折疊盤繞形成有生物活性的蛋白質(zhì)。 三、蛋白質(zhì)的功能 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性決定了蛋白質(zhì)具有多種功能。 1.構(gòu)成細胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，如：動物的毛發(fā)、指甲等。 2.運輸作用，如：血紅蛋白能運載氧，細胞膜上的載體能運載物質(zhì)，脂蛋白能隨血流將脂質(zhì)從肝運到身體其他部位。 3.調(diào)節(jié)機體生命活動，如胰島素、甲狀腺激素、生長激素等激素能調(diào)節(jié)控制細胞的生長、分化以及遺傳信息的表達。 4.催化作用，生物體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)幾乎都是在蛋白質(zhì)類的酶的催化下進行的。 5.免疫作用，如抗體能幫助人體抵御細菌和病毒等抗原的侵害，凝血蛋白能保護受傷的血管。 6.收縮和運動，肌肉中的一些蛋白質(zhì)，如肌動蛋白和肌球蛋白，構(gòu)成骨骼肌中的收縮系統(tǒng)，通過它們的相互作用，直接參與肌肉的收縮舒張過程。 7.信息傳遞，如激素與受體的識別，視紫質(zhì)參與視覺形成過程等。 問題思路探究 問題1 蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸的結(jié)構(gòu)有什么特點？為什么細胞中蛋白質(zhì)的種類如此多樣？ 思路點撥:每種氨基酸分子至少有一個氨基（—NH2）和一個羧基（—COOH），并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。組成蛋白質(zhì)分子的氨基酸的種類不同，數(shù)目成千上萬，排列次序變化多端，多肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別，因此，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)是多樣的。 問題2 為什么說蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者？ 思路點撥:蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性決定了蛋白質(zhì)分子具有多種重要功能：（1）有些蛋白質(zhì)是構(gòu)成細胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，如人和動物的肌肉主要是蛋白質(zhì)。（2）有些蛋白質(zhì)有催化作用，如參與各種生命活動的絕大多數(shù)酶。（3）有些蛋白質(zhì)有運輸作用，如紅細胞中的血紅蛋白是運輸氧的蛋白質(zhì)。（4）有些蛋白質(zhì)有調(diào)節(jié)作用，如胰島素和生長激素，能夠調(diào)節(jié)人體的新陳代謝和生長發(fā)育。（5）有些蛋白質(zhì)有免疫作用，如動物和人體內(nèi)的抗體能消除外來蛋白質(zhì)對身體正常生理功能的干擾，起到免疫作用?？傊?，蛋白質(zhì)是細胞中重要的有機化合物，一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)。 典題熱題新題 例1 人體的肌肉主要是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，這是因為（　?。┆? A.肌細胞形狀不同 B.在人體的分布位置不同 C.支配其運動的神經(jīng)不同 D.構(gòu)成肌細胞的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同 思路解析：生物體的結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的，結(jié)構(gòu)不同可以導(dǎo)致功能不同。骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，原因是構(gòu)成三種肌肉的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)不同所致。 答案：D 方法點撥 學(xué)習(xí)生物學(xué)要建立“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”“局部與整體相統(tǒng)一”“生物與環(huán)境相統(tǒng)一”和“生命與非生命的組成物質(zhì)具有統(tǒng)一性”等觀點。在運用這些觀點和方法分析和解決實際問題時，能夠看清問題的實質(zhì)，提高學(xué)習(xí)能力。學(xué)習(xí)本節(jié)知識，要注意用“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點來分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與其功能之間的關(guān)系。 例2 已知20種氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，現(xiàn)有某蛋白質(zhì)分子由n條肽鏈組成，相對分子質(zhì)量為b，求此蛋白質(zhì)分子中的肽鍵數(shù)(　　) A.（b－18n）/（a－18） B.（b－an）/（ a－18） C.［（b－18n）/ （a－18）］－1 D.（b－n）/a 思路解析：本題考查對氨基酸分子脫水縮合知識的理解。解題思路是：設(shè)肽鍵的數(shù)目為x，則氨基酸的數(shù)目為x＋n，縮合時脫去的水分子數(shù)為x，可列式：a（x+n）－18x=b，求x。 答案：B 例3 谷胱甘肽（分子式C10H17O6N3S）是存在于動植物和微生物細胞中的重要三肽，它是由谷氨酸（C5H9O4N）、甘氨酸（C2H5O2N）和半胱氨酸縮合而成，則半胱氨酸可能的分子式為(　　) A.C3H3NS B.C3H5ONS C.C3H7O2NS D.C3H3O2NS 思路解析：本題考查氨基酸及其相互縮合過程的有關(guān)知識。三肽是由三個氨基酸縮合而成，在縮合過程中同時脫去2個水分子，即H原子減少了4個，O原子減少了2個，由此得出三個氨基酸的H、O原子數(shù)之和分別為21、8，進而得到半胱氨酸的分子式為C3H7O2NS。 答案：C 誤區(qū)警示 在分析得出半胱氨酸的分子式時，切忌忽略脫水這一點。