第2节　生命活动的主要承担者
——蛋白质
学习目标
问题探讨
1．你能够说出多少种富含蛋白质的食品？
（3）肉蛋类食品：
（1）大豆制品：
豆腐、豆浆、腐竹等；
（2）奶类制品：
奶粉、酸奶、牛奶等；
牛、羊肉、鸡蛋等。
2．你知道蛋白质在生命活动中的主要作用有哪些？
（1）、促进人体生长发育。
（青少年特别需要）
（2）、受损细胞的修复和更新。
（伤病员需要）
一、氨基酸及其种类
1.结构
(1)写出图中结构名称:
①a._____;②b、d:____;③c:_____
氨基
R基
羧基
(2)比较图中两种氨基酸,写出氨基酸分子的结构通式:

(3)氨基酸的结构特点:
①数量关系:至少都含有___________和____________。
②位置关系:都有________________连接在________上。
③各种氨基酸的区别在于____的不同。
一个氨基(-NH2)
一个羧基(-COOH)
一个氨基和一个羧基
同一个碳原子
R基
结合“思考与讨论”中给出的4种氨基酸的结构式 回答：
1.氨基酸有哪些化学元素组成 ？
2、这些氨基酸的结构具有什么共同特点？能否写出氨基酸的通式？
3、氨基、羧基、R基分别怎么写？
4.不同氨基酸分子的区别在哪里？
C、H、O、N
【训练1】 下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是(　　)。
A．NH2—CH2—COOH
B．NH2—CH2—CH2OH
C．HOOC—(CH2)2—NH2
D．HOOC—CH2—COOH
解析　B项无羧基，D项无氨基，而C项中氨基和羧基连接在不同的碳原子上。
答案　A
【训练2】下列哪一个不是构成蛋白质的氨基( )。
A．

B．
C．
D．
D
②
①
③
④
（2）如果是氨基酸，则它们的R基分别是:______________
1、
（1）以上属于氨基酸的是_____________________
①②④
—CH3,
—H,
【训练3】
2.种类
(1)划分依据:人体细胞_________。

__________：只能从外界环境中直接获取。8种
非必需氨基酸：可在人体合成，也可从外界
环境中获取 12种
能否合成
必需氨基酸
[活用巧记]8种必需氨基酸谐音记忆：甲(甲硫氨酸)携(缬氨酸) 来 (赖氨酸) 一（异亮氨酸）本(苯丙氨酸) 亮 (亮氨酸)
色 (色氨酸) 书 (苏氨酸)。
(2)种类
约20种
1.二肽的形成：
问题：n个氨基酸形成一条多肽链时失去几个水分子？形成几个肽键？如果n个氨基酸形成m条肽链呢？
注意：
脱水缩合
肽键
二肽
多肽(链)
水分子数=肽键数=n-1（个）
水分子数=肽键数=n- m（个）
二、蛋白质结构及其多样性
H
[思维激活2] 若R基中含有氨基或羧基，上述脱水缩合反应中，R基中氨基或羧基是否参与了反应？生成的肽链中氨基或羧基位于何处？

提示　R基中氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端和R基中。
2、氨基酸形成蛋白质的过程
讨论:1．从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
氨基酸
二肽
三肽
：
多肽
一条多肽链盘曲折叠形成蛋白质
多条多肽链盘曲折叠形成蛋白质
3．氨基、羧基及肽键的写法和多肽的命名
羟基(—COOH)
氨基（—NH2）
一分子水
肽键
—NH—CO—
多个氨基酸
两个氨基酸
链状结构
空间结构
6、蛋白质的结构多样性与功能多样性
蛋白质多样性的原因分析
蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
三、蛋白质的功能
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、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。
2、催化作用：细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。（上图所示为胃蛋白质酶结晶）
3、运输作用：有些蛋白质具有运输载体的功能。
如血红蛋白、载体蛋白。
血红蛋白
4、调节生命活动：有些蛋白质起信息传递的作用，
能够调节机体的生命活动，如胰岛素、生长激素。
图中央浅色区域的部分细胞分泌胰岛素
5、免疫作用：抗体
6、识别作用：细胞膜的外表有一层糖蛋白，与细胞的识别作用有密切关系。糖蛋白的识别作用好比是细胞与细胞之间，或细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言。
蛋白质的功能还有许多，可以说，

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。
三、蛋白质的功能：
1、结构蛋白：
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
6、识别作用：糖蛋白
练习
蛋白质的特性
1、假如有n个氨基酸脱水缩合，形成的多肽就叫n肽。如果形成1条肽链，则失去水的分子数=肽键数=（n-1）个。至少有一个（-NH2）和一个（-COOH）。
2、假如有n个氨基酸脱水缩合形成的m条肽链。然后由这些（m条）肽链构成一个蛋白质分子，那么这个蛋白质失去水的分子数=肽键数=（n-m）个。至少有m个（-NH2）和m个（-COOH）。
3、n个氨基酸形成m条肽链，每个氨基酸的平均分子量是a。那么形成的蛋白质的相对分子量为：na-18（n-m）
【其中（n-m）是失去水的分子数，18是水的相对分子质量】
4、氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中的氨基总数-肽键数
羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中的羧基总数-肽键数
5、N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸上的N总数
O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸上的N总数-脱水数
H原子数=各氨基酸上的H总数-2 ×脱水数
6、肽链、肽键、脱水数目等有关计算公式
n-1
n-1
an-18（n-1）
至少1个
至少1个
n-m
n-m
至少m个
至少m个
an-18（n-m）
注意：n表示氨基酸分子数目；
a表示每个氨基酸平均相对分子质量
7、特殊情况
1、环状肽链：氨基酸=脱水数=肽键数
2、多肽相对分子质量有时不是na-18(n-m),因为多条肽链之间可能存在二硫键,在每形成1个二硫键时脱去了2个H。
蛋白质分子量=na-18×（n-m）-2×二硫键数
3、A、B、C三种氨基酸，
①当这三种氨基酸数量无限多时，形成的
三肽种类： 3 =27
二肽种类：3 =9
②当每种氨基酸只有一个时，形成的
三肽种类： 3×2×1 =6
二肽种类：3×2 =6
3
2
先完成课后题和导学案，再做练习。
【学而后思】
(1)若一个氨基酸中含有两个—COOH(或两个—NH2),它们都位于哪些部位?
提示：一个与氨基(或羧基)连在同一个C原子上,另一个位于R基中。
(2)不同氨基酸的理化性质不同,如溶解性和酸碱度。请分析氨基酸理化性质不同的原因。
提示：R基不同。
【典例训练1】下列物质中,属于构成人体蛋白质的氨基酸的是
　 (　　)
①H2N－CH2－COOH
②H2N－CH2－CH2OH
③

④

⑤

A.①③⑤　　B.①②③　　C.②③④　　D.③④⑤
【解题关键】解答本题的关键是判断每种化合物是否至少有一个—NH2和一个—COOH,且是否有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。
【解析】选A。构成人体蛋白质的氨基酸至少有一个—NH2和一个—COOH,并且都有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。②中没有—COOH,④中—NH2和—COOH没有连在同一个碳原子上,因此②和④不是构成人体蛋白质的氨基酸,而①③⑤符合构成人体蛋白质的条件。
【互动探究】
(1)由③和⑤脱水缩合形成的化合物中含有几个—NH2和几个
—COOH?
提示：2个—NH2和2个—COOH。
(2)分别写出①和③的R基。
提示：—H、—CH2—COOH。
【方法规律】判断组成生物体内蛋白质的氨基酸的方法
(1)从数量上看,至少有一个—NH2和一个—COOH。如下不属于
构成生物体蛋白质的氨基酸:
①H2N—CH2—CH2OH⇒缺少—COOH
②HOOC—CH2—CH2—COOH⇒缺少—NH2
(2)从位置上看,必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳
原子上。
如下不属于构成生物体蛋白质的氨基酸:
⇒氨基与羧基未连在同一个碳原子上。
二、氨基酸脱水缩合过程分析
1.过程图示分析
(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既来自于氨基又来自于羧基,O只来自于羧基。
(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基中。
(4)肽键的正确书写方式:
－CO－NH－或 。
【学而后思】
(1)在氨基酸脱水缩合过程中,多肽中N原子数与各氨基酸中N原子总数相等吗?
提示：相等,因为在脱水缩合过程中,N原子没有失去,只是参与了肽键的形成。
(2)若n个氨基酸形成一条环状肽,其含有多少个肽键?产生多少个水分子?
提示：n个;n个。
命题角度1 蛋白质相关计算
【典例训练2】(2013·余姚高一检测)现有氨基酸800个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目分别为(　　)
A.798、2和2 B.798、12和10
C.799、1和1 D.799、11和9
【解题关键】解答本题的关键是确定肽键数、氨基数、羧基数与氨基酸数的关系。
【解析】选B。肽键数=氨基酸数-肽链数=800-2=798个,蛋白质的氨基数=氨基总数-肽键数=810-798=12个,蛋白质的羧基数=羧基总数-肽键数=808-798=10个。
命题角度2 蛋白质结构分析
【典例训练3】据下图所示的化合物的结构简式,回答下列问题:
(1)该化合物由　　　　种氨基酸构成,各个氨基酸的区别就在于侧链基团的不同,图中表示侧链基团的编号是　　　 　。
(2)该化合物称为　　　　,形成该化合物的生物化学反应叫做　　　　　　　,在该过程中,相对分子质量减少了　　　。
(3)该化合物中有　　　　个肽键,编号是　　　　。肽键的化学式是　　　　　　。
3
b、d、g
三肽
脱水缩合
36
2
c、e
—CO—NH—
【解题关键】解答本题的关键是依据氨基酸的通式,找出脱水缩合形成的肽键,来判断出氨基酸的个数以及不同氨基酸的R基组成,进而判断氨基酸的种类。
【解析】(1)(3)通过图中的c、e可以判断出该图示中有2个肽键,由3个氨基酸构成,通过这3个氨基酸的R基b、d、g判断这是3种不同的氨基酸;(2)由3个氨基酸组成的多肽,称为三肽;它们是通过脱水缩合形成的,脱去了2分子水,相对分子质量减少了36。
答案：(1)3　b、d、g　(2)三肽　脱水缩合　36
(3)2　c、e　—CO—NH—
【变式备选1】某条多肽链中共有肽键151个,则此分子中—NH2和—COOH的数目至少是　(　　)
A.152　152 B.151　151 C.1　1 D.2　2
【解析】选C。每两个相邻的氨基酸之间会形成1个肽键。因此,在肽链的两端一定是氨基(—NH2)和羧基(—COOH),如果构成多肽的每个氨基酸分子的R基上都没有氨基(—NH2)和羧基
(—COOH),这时该多肽所含的氨基(—NH2)和羧基(—COOH)数最少,数目为1个。
【学而后思】
(1)若有A、B、C 3种氨基酸,在数量足够多的情况下,能形成多少种三肽化合物?在每种氨基酸只有1个的情况下,能形成多少种三肽化合物?
提示：27种（3 =27）,6种。 ABC,ACB,BAC,BCA,CAB,CBA
AAA,BBB,CCC,AAB,AAC,BAA,CAA,ABA,ACA,BBA,BBC,ABB,
CBB,BAB,BCB,CCA,CCB,ACC,BCC,CAC,CBC,
ABC,ACB,BAC,BCA,CAB,CBA.
(2)食用熟鸡蛋比生鸡蛋更易于人体消化吸收,请分析其中的原因。
提示：高温破坏了蛋白质分子的空间结构,容易被蛋白酶水解。
3
有关蛋白质计算类题目
【案例】一条肽链的分子式为C22H34O13N6,其水解后共产生了下列3种氨基酸。据此回答:
(1)该肽链是由　　　　　　　个氨基酸失去　　　　分子水形成的,其名称是　　　　　　　,这样的反应叫做　　　　。
(2)1个C22H34O13N6分子水解后可以产生　　　　个谷氨酸。
(3)1个C22H34O13N6分子中存在　　　　个游离的氨基和______个游离的羧基。
(4)由上述3种氨基酸(数量不限)形成的三肽共有________种。
6
5
六肽
脱水缩合
3
1
4
27
【审题——抓准信息·快速推断】
【答题——规范答案·警示失误】
(1)6　5　六肽　脱水缩合
错答：五肽。
错因：没能区分多肽的命名和脱水数目之间的关系,由几个氨基酸脱水缩合而成就叫几肽,若n个氨基酸形成一条肽链,脱水数是(n-1),形成的多肽叫n肽。
(2)3 (3)1　4
(4)27
错答：6种。
错因：误认为构成三肽的3个氨基酸种类各不相同,而没考虑到2种或1种氨基酸也能构成三肽。
1.组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构简式是　(　　)
A.NH—CO　　　　　　　　B.—NH—CO—
C.—NH2—COOH— D.NH2—COOH
【解析】选B。肽键可表示为—NH—CO—或 。
2.下列选项中属于构成生物体蛋白质的氨基酸的是　(　　)
A.
B.
C.
D.
【解析】选C。组成生物体蛋白质的氨基酸必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3.同为组成生物体蛋白质的氨基酸,酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异的产生,取决于　(　　)
A.两者R基的不同 B.两者的结构完全不同
C.酪氨酸的氨基多 D.精氨酸的羧基多
【解析】选A。组成蛋白质的氨基酸大约有20种,不同种类的氨基酸分子的差异主要与氨基酸分子中的R基的差异有关。
4.能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组数字是
　 (　　)
①氨基酸　　　　　　　　②C、H、O、N等化学元素
③氨基酸分子相互结合　　④多肽
⑤形成具有一定空间结构的蛋白质分子
A.①②④③⑤ B.②①③⑤④
C.②①④③⑤ D.②①③④⑤
【解析】选D。C、H、O、N等化学元素构成小分子化合物氨基酸,氨基酸通过脱水缩合形成肽链,肽链进一步盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
5.(2013·江阴高一检测)甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3,它的分子式是　(　　)
A.C5H11O2NS　　　　　　　B.C3H7S
C.C4H11O2S D.C5H10O2N
【解析】选A。氨基酸的结构通式为 ,所以甲硫
氨酸的分子式为C5H11O2NS。
6.(2013·邯郸高一检测)唾液中的酶蛋白和肌肉中的肌动蛋白的结构不同的原因是　(　　)
A.所含的氨基酸种类不同
B.所含的氨基酸数目不同
C.所含的氨基酸的排列顺序不同
D.所含的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构都不同
【解析】选D。蛋白质结构的不同是由所含的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同造成的。
7.如图为结晶牛胰岛素的一个模式图,其中A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸,试问:
(1)这51个氨基酸彼此之间结合成结晶牛胰岛素的方式是___
____________________________________________________。
(2)该蛋白质分子中含有肽键　　　　个,写出其中一个肽键的结构简式:___________________________________。
(3)从理论上分析,胰岛素分子至少有　 个—NH2,至少有
_____个—COOH。
脱水缩合
49
—CO—NH—
2
2
【解析】(1)氨基酸之间通过脱水缩合的方式结合形成多肽; (2)结晶牛胰岛素为由51个氨基酸组成的2条肽链,所以其含有的肽键数是51-2=49个;(3)结晶牛胰岛素由2条肽链组成,所以至少含有2个氨基和2个羧基。
答案：(1)脱水缩合　(2)49　—CO—NH—　(3)2　2