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教学目标 1.说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 2.概述蛋白质的结构和功能。 3.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 4.关注蛋白质研究的新进展。 教学重点和难点 1.教学重点 （1）氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 （2）蛋白质的结构和功能。 2.教学难点 （1）氨基酸形成蛋白质的过程。 （2）蛋白质的结构多样性的原因。 教学过程 一、蛋白质的结构 1、蛋白质基本组成元素：CH O N，有些含有P、S，有些含有Fe Mn等元素 2、蛋白质的基本单位—氨基酸 （1）种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，不同蛋白质所包含氨基酸的种类和数量不一样。 按照能否在人体内合成分为两类： 必需氨基酸（8种）：指人体自身不能合成，必须从食物中摄取的氨基酸。对成人来讲必需氨基酸共有八种:赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。（婴儿9种，比成人多一种组氨酸） 非必需氨基酸（12种）：指人体自身能合成，也能从食物中摄取的氨基酸。这类氨基酸包括谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸、天门冬氨酸、胱氨酸、脯氨酸、丝氨酸和酪氨酸等。 （2）结构通式： （3）结构特点：构成天然蛋白质的氨基酸分子都至少含有一个氨基(－NH2)、一个羧基(—COOH)、并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 3、蛋白质形成过程 （1）脱水缩合：P29一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水，形成—CO—NH—，这种结合方式叫作脱水缩合反应。脱水缩合还存在于多糖、核酸的形成过程中。 （2）肽：一条肽链由几个氨基酸分子组成就叫几肽 二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物 多肽：由三个或三个以上氨基酸分子缩合而成的，含三个或多个肽键的化合物 (3)肽键： 肽键的结构式可表示如下： （4）蛋白质的结构层次： 氨基酸多肽蛋白质 说明： (1) 一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端。 (2) H2O中的H来自于—COOH和—NH2，而O则只来自于—COOH。 4、蛋白质化学结构 由一条或几条多肽链组成，每条多肽链至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基。 5、蛋白质空间结构 由一条或几条肽链通过一定的化学键(如二硫键)折叠、盘曲，形成具有特定空间结构的蛋白质。 6、蛋白质结构多样性 (1) 直接原因是组成蛋白质分子的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同，多肽链盘曲、折叠的方式及形成的空间结构千差万别，使蛋白质的结构具有多样性。 说明：4个原因只要有一个原因存在两个蛋白质结构就不同，并非4个同时要满足。 (2) 根本原因是DNA分子的多样性。由于蛋白质是生命活动的主要承担者，从而导致了生物的多样性。 二、蛋白质的功能 1、蛋白质结构的多样性决定了给你的多样性。
2、功能相同的蛋白质结构不一定相同。 如同一个体产生的胃蛋白酶和胰蛋白酶功能相同，都能催化蛋白质水解，但二者最适PH值不同，由此可以推知二者结构肯定不同；猪体内产生的胰岛素和人体内产生的胰岛素一样都有降低血糖的功能，但是和人体内产生的胰岛素之间存在一个氨基酸的差异。 总之，一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。 三、利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律 （一）、方法诠释 1、掌握氨基酸的结构通式及肽链的基本结构是解答蛋白质类计算题的基础。我们可以认为“C”与“—CO—NH—”交替连接构成肽链的“基本骨架”，在“C”上连接着“R基”和“H”，在肽链的两端是游离的“—NH2”和“—COOH”，如图所示。 2、蛋白质上有-S-S-时，形成一个二硫键失去2个H原子 （二）、相关问题的计算方法 1．借助基本骨架示意图计算蛋白质中氨基酸、氨基、羧基、肽链、肽键、脱水数结合示意图，可以得出如下规律： (1)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18－二硫键数×2×1 。 (2)链状蛋白质：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数。 (3)环状多肽：可理解为肽链数为0，即肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数。 (4)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。（链状多肽） (5)游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。（链状多肽） 2．蛋白质中含有N、O、H、C原子数的计算 (1)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数 ＝各氨基酸中N原子总数 (2)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原子总数－脱去水分子数 (3)H原子数＝肽键数＋3×肽链数＋氨基酸数＋R基上的H原子数 ＝各氨基酸中H原子总数－2×肽脱去水分子数－二硫键数×2 (4)C原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的C原子数 ＝氨基酸分子数×2＋R基上的碳原子数。 ＝各氨基酸中C原子总数 3．多肽中除去氨基酸的有关计算 (1)若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键即可。 (2)每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。 4．假若有A、B和C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分如下两情形分析 (1)A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸数无限的情况下，可形成肽类化合物的种类 形成三肽的种类3×3×3＝33＝27种形成二肽的种类3×3＝32＝9种 (2)A、B、C三种氨基酸，且每种氨基酸只有一个的情况下，可形成肽类化合物的种类 形成三肽的种类 3×2×1＝6种 形成二肽的种类 3×2＝6种 提醒：在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱去氢的相对分子质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。 四、与蛋白质有关的4个易误问题分析 (1)结构多样性：导致蛋白质结构多样性的原因有四个，并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中的一点，这两个蛋白质分子的结构就不同。 (2)多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，无生物活性，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。 (3) 变性：高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，肽链变得松散，蛋白质丧失了生物活性，功能发生改变，但是肽键一般不断裂，但低温不会，；酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性；煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，易被蛋白酶分解。 （4）盐析：是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化，功能不会改变。 （5）水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。 （6）蛋白质的特征元素：是S，少数种类氨基酸含有S，多数蛋白质有S元素（主要位于二硫键中），蛋白质中的N元素主要存在于肽键中，少量位于游离的氨基中。 五、答案和提示 （一）问题探讨 1.提示：富含蛋白质的食品有大豆制品，如豆浆、豆腐、腐竹；奶类制品，如奶粉、酸奶、袋装奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋，等等。 2.提示：有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分，如结构蛋白；有些蛋白质能够调节生命活动，如胰岛素；有些蛋白质有催化作用，如绝大多数酶都是蛋白质；有些蛋白质具有运输载体的功能，如红细胞中的血红蛋白；有些蛋白质有免疫功能，如人体内的抗体。 3.提示：因为氨基酸是构成蛋白质的基本单位，在人体内约有20种氨基酸，其中有8种是人体需要而不能自己合成的，必须从外界环境获得，如赖氨酸、苯丙氨酸等，它们被称为必需氨基酸。所以有些食品中要添加赖氨酸或苯丙氨酸等人体必需的氨基酸。 （二）思考与讨论1 1.每个氨基酸都有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 2.“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分──氨基和羧基。 （三）思考与讨论2 1.提示：氨基酸→二肽→三肽→……→多肽，一条多肽链盘曲折叠形成蛋白质，或几条多肽链折叠形成蛋白质。 2.提示：食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入细胞后，要形成二肽、三肽到多肽，由多肽构成人体的蛋白质。人体的蛋白质与食物中的蛋白质不一样，具有完成人体生命活动的结构和功能。 3.提示：10个氨基酸能够组成2010条互不相同的长链。氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质空间结构的不同是蛋白质多种多样的原因。 （四）旁栏思考题 n个氨基酸形成一条肽链时，脱掉n-1个水分子，形成n-1个肽键。同理，n个氨基酸形成m条肽链时，脱掉n-m个水分子，形成n-m个肽键。 （五）练习 基础题 1.（1）√；（2）√。 2.A。3.B。 拓展题 提示：红细胞中的蛋白质和心肌细胞中的蛋白质，其氨基酸的种类、数量和排列顺序以及蛋白质分子的空间结构都不同，它们的功能也不相同。 |
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