第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
第1课时 氨基酸及蛋白质的形成
学习目标
1．能写出氨基酸的结构通式并说出其特点(重难点)。2.据图说出氨基酸的脱水缩合及蛋白质空间结构的形成过程(重难点)。
|基础知识|
一、氨基酸及其种类
1．氨基酸的作用 组成蛋白质的基本单位。 2．氨基酸 (1)结构通式：
①写出字母所代表的结构：
a．氨基； b．羧基。
②氨基酸的种类、性质不同取决于R基不同。 (2)氨基酸的种类及分类：
①种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。
二、蛋白质的形成过程 1．蛋白质的结构层次
氨基酸――→二肽―→三肽―→多肽――→蛋白质 2．蛋白质的形成过程
脱水缩合
盘曲、折叠
(1)过程：脱水缩合。
(2)写出序号代表的物质或结构： 产物①：水。 产物②：二肽。 结构③：肽键。
|自查自纠|
1．组成蛋白质的氨基酸都只含有一个氨基与一个羧基，并且连接在同一个碳原子上；每一条肽链至少含有一个游离的氨基与一个游离的羧基。( )
2．生物体内组成蛋白质的氨基酸中，有些氨基酸不能在人体细胞中合成。( ) 3.脱水缩合发生在相邻氨基酸的氨基和羧基之间，H2O中的H来自于—COOH和—NH2，O来自于—COOH。( )
4．连接两个氨基酸分子的化学键叫做磷酸键，表示式为 NH—CO。( ) 5．蛋白质由C、H、O、N、P元素组成，只有一条肽链。( )
6．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。( )
7．生物体内组成蛋白质的氨基酸中，不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。( ) 8．含有两个肽键的化合物称为二肽。( )
答案 1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.× 7.√ 8.×
|图解图说|
★把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子
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★三个同学手牵手连在一起，牵在一起的手代表“肽键”。两端同学的没牵在一起的手分别代表肽链两端游离的氨基和羧基。
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★由氨基酸形成蛋白质的过程
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玉米中含有丰富的谷氨酸，谷氨酸的分子中含有两个(－COOH)，它们在分子结构中的位置如何？
提示：其中一个氨基一个羧基连在同一个碳原子上，另一个羧基在R基上。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
探究点一 氨基酸的结构及其特点
1．如图为氨基酸的结构通式
根据写出的氨基酸的结构通式思考 (1)氨基酸的元素组成有哪些？
(2)组成蛋白质的氨基酸中“至少”都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。如果氨基酸中含有多个氨基或羧基，则多出的氨基或羧基一定在什么位置？
提示 (1)C、H、O、N等 (2)R基 2．氨基酸的判断
试判断下列有机酸是否是组成生物体内蛋白质的氨基酸，并简要说明判断的理由。
提示 甲是氨基酸，因为有氨基和羧基，且有氨基和羧基连接在同一个碳原子上；乙不是，因为乙虽然含有氨基和羧基，但氨基和羧基不连接在同一个碳原子上。
【典例1】 下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是( )
解析 本题主要考查组成蛋白质的氨基酸的结构通式。由组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可知，每个氨基酸分子至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，题中只有D项能正确表示构成蛋白质的氨基酸分子。A项只有氨基，没有羧基；B项只有羧基，没有氨基；C项的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上。
答案 D
氨基酸分子的判断 (1)两个判断标准：
①一个数目标准：至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
②一个位置标准：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个氢原子(—H)和一个R基。
(2)一个决定关键：R基。 ①决定氨基酸的种类和理化性质。
②决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目；除了连接在同一碳原子上的氨基和羧基外，多余的氨基和羧基一定位于R基中。
(3)决定氨基酸的组成元素：氨基酸结构通式中含有C、H、O、N四种元素，若含有其他元素则一定位于R基中。
【跟踪训练】
1．谷氨酸的R基为—C3H5O2,1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是( ) A．5、9、4、1 C．5、8、4、1
B．4、8、5、1 D．4、9、4、1
解析 根据组成蛋白质的氨基酸的结构通式：，知道了R基为—C3H5O2，
就可以求出谷氨酸的分子中含C原子2＋3＝5(个)，H原子4＋5＝9(个)，O原子2＋2＝4(个)，N原子1个。
答案 A
探究点二 蛋白质的形成过程
结合“氨基酸脱水缩合的过程”示意图，思考并探讨：
(1)连接氨基酸的结构是什么？氨基酸中参与该结构形成的成分是什么？
(2)形成一个肽键要脱去一个水分子，水分子中的H和O分别来自氨基酸的什么结构？ (3)由3个氨基酸组成的多肽被称为几肽？形成的多肽是不是具有生物学功能的蛋白质？
提示 (1)肽键 一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的羧基。 (2)H2O中的H一个来自氨基一个来自羧基，O来自羧基。
(3)四肽 多肽还不是具有生物学功能的蛋白质，必须经过盘曲、折叠形成一定的空间结构才是具有生物学功能的蛋白质。
1．蛋白质的结构层次
C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→三肽→多肽――→蛋白质 折叠2.氨基酸脱水缩合的两个关键点
(1)脱水的结构：参与脱水缩合的分别是相邻氨基酸中的与中心碳原子相连的氨基和羧基，R基不参与脱水缩合。
(2)缩合的产物：H2O和二肽(或多肽)。产物不能直接说是蛋白质，因为蛋白质需要由肽链进一步盘曲、折叠才能形成。
【典例2】 下列有关图中所示多肽的叙述中，正确的是( )
1条或多条
A．由5个氨基酸缩合而成 B．有游离的氨基和羧基各1个 C．由4种氨基酸组成
D．该多肽在形成过程中失去了3分子水 解析 慧眼识图，获取信息
从图中可以看出，有3个肽键，所以该多肽属于四肽，由4个氨基酸组成；有4个R基，其中有两个是相同的，所以总共有3种R基；该多肽中有1个游离的氨基，2个游离的羧基；四肽的合成过程要形成3个肽键，所以要失去3分子水，D正确。
答案 D
“两看”法分析多肽
【跟踪训练】
2．某多肽分子结构如图所示，下列关于该多肽的叙述正确的是( )
A．该多肽水解后可产生5种氨基酸 B．该多肽为六肽，含有4个肽键 C．该多肽形成时会产生4分子水 D．该多肽用双缩脲试剂检测不显色 解析 本题解题思路可图解如下：
4个含有5个由结构＋1―→――→―→五肽―→
—CO—NH—肽键氨基酸
由氨基酸缩合形成多肽时会产生水；该多肽中有4个肽键，故在形成该多肽时会产生4分子水；多肽含有肽键，能与双缩脲试剂发生反应，形成紫色的络合物。
答案 C
知识脉络 要点晨背
1.蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上。 2.氨基酸的种类取决于R基。 3.氨基酸间通过脱水缩合的方式连接起来，形成一个肽键脱去一个水，水中的氧来自羧基，氢来自氨基和羧基。 4.一个多肽至少有一个氨基和一个羧基。
1．氨基酸结构通式中R基不同，决定了( ) A．生物种类不同 C．氨基酸的种类不同
B．肽键数目不同 D．蛋白质的种类不同
解析 不同的氨基酸R基不同，所以决定氨基酸种类的是R基。 答案 C
2．(2017·北京朝阳)某氨基酸分子中含有两个氨基(—NH2)，其中一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子，则另一个氨基的部位应是( )
A．连在氨基和羧基之间 C．在R基上
B．一定连在羧基上 D．与氨基一端相连
解析 若一个氨基酸分子含两个氨基，结合氨基酸的结构通式可知，有一个碳原子上同时连着一个氨基和一个羧基，则另一个氨基只能是在R基上。
答案 C
3．(2016·安徽合肥高一期中)下列氨基酸中，不是组成蛋白质的氨基酸的是( )
解析 组成蛋白质的氨基酸，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，D项中氨基和羧基连接在不同的碳原子上，所以其不是组成蛋白质的氨基酸。
答案 D
4．在组成生物体蛋白质的氨基酸中，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．两者的R基组成不同 C．两者的结构完全不同
B．酪氨酸的氨基多 D．精氨酸的羧基多
解析 从氨基酸的结构通式可以看出，R基的不同导致了氨基酸结构和功能的不同。 答案 A
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