人教版生物必修一同步学案第2章第2节 第1课时 氨基酸及其种类 蛋白质的形成过程和相关计算Word文档下载推荐.docx

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脱水缩合。

（3）物质②名称：

二肽。

（4）结构③名称：

肽键，其结构简式为

。

[共研探究]

蛋白质是由氨基酸构成的，构成蛋白质的氨基酸约有20种，下面是部分氨基酸的化学结构图，由图可以看出：

1．各种氨基酸共有的元素是C、H、O、N，其中半胱氨酸还含有S元素。

由此推知，蛋白质的结构中，一定含有C、H、O、N四种元素，可能含有P和S元素，还可能含有Fe等微量元素，如血红蛋白。

2．甘氨酸、半胱氨酸、赖氨酸和天冬氨酸共同的结构是

，氨基和羧基可分别表示为—NH2和—COOH；

四种氨基酸中，不同的结构分别是—H、—CH2—SH、—（CH2）4—NH2、—CH2COOH。

3．观察各种氨基酸的化学结构图，发现：

每种氨基酸分子都含有一个氨基（—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。

4．如果组成蛋白质的氨基酸中不止一个氨基或羧基，多出的氨基或羧基可能在什么位置？

提示：

有一个—COOH和一个—NH2连在同一个碳原子上，多余的—COOH或—NH2在R基上。

5．结合以上共同点，在下面画出氨基酸结构的通式（各氨基酸的不同部分用R基表示）。

6．谷氨酸的R基为—C3H5O2，在一个谷氨酸中，碳和氧的原子数分别是多少？

碳和氧的原子数分别是5和4。

[总结升华]

1．氨基酸的组成元素

基本组成元素是C、H、O、N，有的含有S等元素。

2．氨基酸的结构通式

3．氨基酸的分类

组成蛋白质的氨基酸根据能否在人体内合成，分为必需氨基酸和非必需氨基酸。

（1）必需氨基酸：

人体细胞中不能合成，必须从食物中获取，共8种。

（2）非必需氨基酸：

既可以从食物中获得，又可以在人体内由其他化合物转化而来，共12种。

[方法规律]　构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件

（1）至少含有一个氨基和一个羧基。

（2）都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

[对点演练]

1．判断正误

（1）在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。

（　　）

（2）人体细胞不能合成的氨基酸称为必需氨基酸，共8种。

（3）每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。

（4）各种氨基酸共有的结构是CH2NHCOOH。

（5）各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同。

解析：

（2）人体细胞不能合成的氨基酸有8种，称为必需氨基酸，必须从外界环境直接获取，而婴儿有9种，多一种组氨酸。

（3）每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。

答案：

（1）√　

（2）×

　（3）×

　（4）√　（5）√

2．试判断下列有机酸，哪些属于组成蛋白质的氨基酸？

并说明判断理由。

（1）是　—NH2和—COOH连在同一个碳原子上

（2）不是　—NH2和—COOH没连在同一个碳原子上

（3）不是　没有—NH2

氨基酸是如何形成结构复杂的蛋白质的呢？

下面是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程，结合教材完成探究过程。

1．描述从氨基酸到蛋白质的形成过程：

氨基酸→二肽（由两个氨基酸缩合成的化合物）→多肽（由多个氨基酸缩合而成，含有多个肽键的化合物，通常呈链状结构）→盘曲、折叠→具有一定空间结构的蛋白质。

（1）肽：

氨基酸脱水缩合所形成的化合物，以组成的氨基酸数来命名，如二肽、三肽、多肽。

（2）肽链：

多肽所呈的链状结构。

2．在上面左图中，第一个氨基酸分子的羧基和第二个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的结合方式，叫脱水缩合。

该反应过程具有以下特点：

（1）R基团未参与反应。

（2）第一个氨基酸分子的羧基（基团）脱去羟基，第二个氨基酸分子的氨基（基团）脱去H，羟基和氢结合形成水。

两个氨基酸之间新形成的化学键称作肽键，表示为

，形成的化合物叫二肽。

（3）若不考虑R基团，该二肽分子中还含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。

3．结合脱水缩合过程，失去的水分子中的氢来源于—NH2、—COOH，氧来源于—COOH，肽键和失去水分子的数量关系为：

肽键数＝失去水分子数。

4．据下图思考问题：

多肽中R1中含有氨基，R2中含有羧基，它们参与脱水缩合吗？

不参与。

参与脱水缩合的分别是氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基。

一般而言，R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合。

5．

（1）如果把一个氨基酸比作一个同学，四个同学手牵手形成的3个“手结”就相当于肽键，如图所示：

，那么10个氨基酸（同学）形成一条肽链时，脱掉9个水分子。

（2）若n个氨基酸形成m条肽链，肽键数与失去水分子数的关系为：

肽键数＝失去水分子数＝n－m。

（3）若20个氨基酸（同学）脱水缩合形成环状多肽（即首尾的两个同学手牵手形成环状），氨基酸数与肽键数之间的数量关系为：

环状多肽相当于肽链数为0，则此时氨基酸数＝肽键数。

6．

（1）一条肽链中至少含有1个游离的—NH2和—COOH；

m条肽链中至少含m个游离的—NH2和—COOH，强调“至少”的原因是：

R基中可能含有—NH2或—COOH。

（2）含有m条肽链的蛋白质中，至少含有的游离氨基数（a）或游离羧基数（b）之间的数量关系为：

a＝b＝m。

1．相关公式

（1）蛋白质中的肽键数＝缩合产生的水分子数＝水解所需要的水分子数＝氨基酸数－肽链数。

（2）蛋白质相对分子质量＝氨基酸分子数×

氨基酸平均相对分子质量－18×

脱去的水分子数。

2．假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链，则：

形成肽

链数

键数

脱去水

分子数

氨基

数目

羧基

多肽相对

分子质量

1

n－1

至少1个

na－18（n－1）

m

n－m

至少m个

na－18（n－m）

[特别提醒]　肽链中氨基、羧基与肽键数目的计算规律

（1）在一条肽链主链的两端分别是：

—COOH和—NH2，侧链R基中—COOH和—NH2不参与脱水缩合过程，所以多肽的游离氨基（或羧基）数目＝R基中的游离氨基（或羧基）数目＋肽链数。

（2）由n个氨基酸构成的环状肽，产生的肽键数＝脱去水分子数＝n；

所含的游离氨基（或羧基）只存在于R基中。

3．下列物质中，有的属于构成蛋白质的氨基酸，有的不是。

若将其中能够构成蛋白质的氨基酸缩合成多肽，请回答下列问题：

（1）该多肽由________个氨基酸缩合而成，内含______个肽键，叫________肽。

（2）该多肽中R基共有____种，④的R基是________。

（3）该多肽中共有________个游离氨基和________个游离羧基。

（4）该多肽的相对分子质量与组成其氨基酸的相对分子质量相比，减少了________。

（1）根据构成蛋白质氨基酸结构的共同特点，即每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（—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，将6种物质中属于构成蛋白质氨基酸的选出来，其中②⑥不属于。

将①③④⑤缩合形成四肽。

（2）根据氨基酸的结构通式，可知①的R基为—H，③的R基为—CH2—COOH，④的R基为—CH2OH，⑤的R基为—（CH2）4—NH2，因R基不参与脱水缩合，故形成的肽链中R基为4种。

（3）据

（2）分析R基中含有氨基的是⑤，含有羧基的是③，因R基不参与脱水缩合，故该肽链中游离氨基和羧基数量都为2。

（4）该四肽的相对分子质量与组成其氨基酸的相对分子质量相比减少了54（4个氨基酸失去3分子水形成四肽）。

（1）4　3　四　

（2）4　—CH2OH　（3）2　2　（4）54

1．下列物质中属于组成蛋白质氨基酸的是（　　）

选B　根据氨基酸分子的结构通式可知，构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。

2．2个氨基酸缩合成肽并生成水，水分子中的氢原子来源于（　　）

A．氨基　　　　　　　　　　B．羧基

C．R基D．氨基和羧基

选D　脱水缩合时，—NH2脱氢原子（—H），—COOH脱羟基（—OH），—H和—OH结合生成水。

水中的氢原子来源于氨基和羧基。

3．如图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是（　　）

A．这条肽链中的肽键数是2个

B．构成肽链的氨基酸数目是2个

C．合成蛋白质的生理过程称脱水缩合

D．在合成该肽链时形成2个水分子

选B　根据图示结构可知，该肽链中含有肽键（—NH—CO—）2个，说明该多肽是由3个氨基酸脱水缩合形成的，在此过程中形成了2分子水。

4．图甲是某物质的结构通式，据图回答问题：

（1）此类物质通称为________，它是构成________的基本单位。

（2）生物体中此类物质约有________种，决定其种类的是通式中的________。

若此物质中含有两个氨基，另外一个的位置应在________。

（3）牛胰岛素是由51个此类物质组成的两条多肽链，共有________个肽键，两条肽链至少含有________个游离氨基和________个游离羧基，可分别表示为________和________。

（4）它与另一个同类分子结合的方式为________。

形成的化学键叫________，可表示为________，反应后的产物是________。

（5）某物质的R基若为—CH2—CO—CH3，请在上面的图乙方框中写出此物质的结构简式。

生物界中的氨基酸约有20种，决定氨基酸种类的是其通式中的R基。

构成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

氨基酸之间脱水缩合形成肽键，所以，两个氨基酸脱水缩合后的产物是二肽和水。

若某蛋白质由一条肽链构成，其脱去的水分子数和形成的肽键数为（n－1）个。

牛胰岛素由两条肽链构成，其脱去的水分子数和形成的肽键数为n－2＝51－2＝49（个）。

每条肽链的两端分别含有一个氨基和一个羧基，所以若每个氨基酸的R基上不含有氨基或羧基，两条肽链至少就含有2个氨基和2个羧基。

如果R基为—CH2—CO—CH3，则将通式中的R基换成—CH2—CO—CH3即可。

（1）氨基酸　蛋白质　

（2）20　R基　R基上　

（3）49　2　2　—NH2　—COOH　（4）脱水缩合　肽键　—NH—CO—　二肽和水

【基础题组】

1．如果一个氨基酸分子中含有两个羧基，其中一个氨基与羧基连在同一个碳原子上，那么，另一个羧基的位置是（　　）

A．与氨基端相连B．与羧基端相连

C．和氢相连D．在R基上

选D　连在氨基酸中心碳原子上的有一个氨基、一个羧基、一个氢原子和一个侧链基团R，显然另一个羧基只能在R基上。

2．下列多肽片段充分水解后，产生的氨基酸有（　　）

A．2种B．3种

C．4种D．5种

选B　据题图中氨基酸的R基判断，第1个和第3个氨基酸属于同种，第2个和第5个氨基酸属于同种，第4个与其他均不同，因此充分水解后应产生3种氨基酸。

3．丙氨酸的R基为—CH3，在一个丙氨酸分子中，含有碳和氧的原子数分别是（　　）

A．3,4B．4,3

C．3,2D．4,4

选C　依据R基写出丙氨酸的分子式，再判断碳和氧的原子数。

4．下列能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组是（　　）

①氨基酸　②C、H、O、N等元素　③氨基酸分子脱水缩合　④多肽　⑤形成一定的空间结构

A．①②③④⑤B．②①④③⑤

C．②①③⑤④D．②①③④⑤

选D　元素以原子的形式构成氨基酸分子，氨基酸通过脱水缩合形成多肽，多肽再通过盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子，这是蛋白质结构的不同组成层次。

但这种结构层次并不代表体内蛋白质就是从原子开始构成的，体内蛋白质是利用体内合成或转化而来的氨基酸以及从体外吸收来的氨基酸为原料形成多肽，再经过盘曲、折叠形成的。

5．蚕丝被贴身暖和、轻盈透气，是“健康绿色睡眠”的首选。

下列关于组成“蚕丝”的主要成分的叙述，正确的是（　　）

A．它的基本组成单位的通式为—CO—NH—

B．它的形成过程中没有水产生

C．蚕丝的基本组成单位是氨基酸

D．它一定含有的化学元素是C、H、O、N、P、Fe

选C　蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质的基本组成单位是氨基酸，蛋白质是通过氨基酸脱水缩合形成的，蚕丝蛋白中不一定含有P、Fe元素。

6．下面关于肽链和蛋白质关系的叙述，正确的是（　　）

A．二者是同一概念

B．多肽属于蛋白质的一种

C．多肽和蛋白质都具有空间结构

D．肽链可以进一步形成蛋白质

选D　多肽通常呈链状，不具有空间结构。

肽链可以进一步盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。

所以多肽没有空间结构。

7．以下所有的氨基酸分子中，经缩合反应形成的物质可能是（　　）

①NH2—CH2—COOH　②NH2—CH2—CH2OH

③NH2—CH（COOH）—（CH2）2—COOH

④NH2—CH2—CH2—COOH

A．二肽B．三肽

C．四肽D．蛋白质

选A　根据氨基酸结构通式可以判断，①③属于构成蛋白质的氨基酸，它们经脱水缩合形成二肽。

8．观察下列生物体内组成蛋白质的两种氨基酸，可以确定共同的结构特点是（　　）

A．都只含有一个氨基（—NH2）

B．都只含有一个羧基（—COOH）

C．都含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上

D．都只含有一个氮原子

选C　这两种氨基酸的共同点是都有一个氨基和一个羧基并且连接在同一个碳原子上。

【能力题组】

9．一般说来，每100g蛋白质平均含氮16g，这些氮主要存在于蛋白质的（　　）

A．肽键中　　　　　　　B．游离的氨基中

C．游离的羧基中D．R基中

选A　蛋白质中的N主要存在于肽键中。

10．某二十二肽的水解结果如图所示，则这些短肽的氨基总数最小值及肽键总数依次是（　　）

A．6　18B．5　18

C．5　17D．6　17

选C　分析时注意图文转化，该图可以转化为22个氨基酸形成了5个短肽，每个短肽的氨基总数至少为1个，所以5个短肽的氨基总数至少为5个；

氨基酸个数减去肽链数等于肽键数，22－5＝17。

11．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是（　　）

A．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NS

B．分子式为C63H105O45N17S2的一条（非环状）多肽化合物中，最多含有的肽键数目是16个

C．两个氨基酸脱水缩合过程中失去的H2O中的氢来源于氨基和羧基

D．10个氨基酸构成的多肽有9个—CO—NH—，称为九肽

选D　10个氨基酸脱水缩合形成9个水和9个肽键，形成的化合物为十肽。

12.

如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子，下列叙述正确的是（　　）

A．该分子中含有198个肽键

B．这200个氨基酸中至少有200个氨基

C．合成该蛋白质时相对分子质量减少了3582

D．该蛋白质中至少含有3个游离的氨基

选C　由图可知，该蛋白质分子由两条肽链组成，两条肽链间还有一个肽键，所以该分子含有的肽键数为200－2＋1＝199（个），A错误；

由图可知，第70个氨基酸的R基中有一个氨基，所以这200个氨基酸中至少有201个氨基，B错误；

合成该蛋白质时减少的相对分子质量为199×

18＝3582，C正确；

该蛋白质分子有两条肽链，所以至少有两个游离的氨基，D错误。

13．根据下图所示化合物的结构分析回答：

（1）该化合物中，①表示________，⑦表示________。

（2）该化合物由________个氨基酸失去________个水分子而形成，这种反应叫做________。

（3）该化合物中的氨基酸种类不同，是由________决定的，其编号是________。

（4）该化合物称为________，含__________个肽键，编号是________。

（5）该化合物含有________个游离的氨基和________个游离的羧基。

图中①表示氨基，⑦表示羧基，③⑤⑥表示肽键，②④⑧⑨表示R基。

该化合物为四肽，是由4个氨基酸脱去3个水分子形成的。

氨基酸种类不同，是由R基决定的，而该化合物含有游离的氨基（羧基）数等于肽链数与R基中氨基（羧基）数之和。

（1）氨基　羧基　

（2）4　3　脱水缩合

（3）R基　②④⑧⑨　（4）四肽　3　③⑤⑥　（5）2　2

14．如图所示的几种图形代表不同种类的氨基酸，请据图完成有关问题。

（1）它们结构的差别在于________________不同。

（2）7种氨基酸通过________的方式形成一条肽链，此过程可形成________个肽键，脱去________个水分子，相对分子质量减少________。

（3）如果上述肽链原长度不变，改变其中的________，就可改变该肽链的性质。

（4）若两个蛋白质分子均由两条

（2）中的肽链构成，那么它们的功能是否一定相同？

________，原因是__________________________________________。

题目以不同的图形代表不同种类的氨基酸，将蛋白质结构这一抽象的知识形象化、直观化。

（1）构成天然蛋白质的20种氨基酸均为α氨基酸，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。

（2）氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。

（3）（4）肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同决定了蛋白质结构的不同，而不同的蛋白质分子的空间结构也各不相同，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。

（1）R基　

（2）脱水缩合　6　6　108　（3）氨基酸的排列顺序　（4）不一定　分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子

15．脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物技术在分子水平上的又一突破。

请根据此化合物的结构分析回答：

（1）该化合物中有________个游离氨基和________个游离羧基。

（2）该化合物是由________个氨基酸失去________分子水而形成的，这种方式叫做________，该化合物叫______肽。

在形成时，相对分子质量减少了________。

（3）该化合物的R基从左到右依次是____________。

（4）该化合物水解后可产生________种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是______________________。

（5）现有质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液、鸡蛋、人的唾液（含淀粉酶）、质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶。

请设计实验证明“脑啡肽是多肽”。

①实验原理：

在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。

②方法步骤：

__________________________________。

③预期结果：

④实验结论：

该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸脱水缩合而成的，在形成多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×

18＝72。

该多肽中有一个氨基和一个羧基；

从结构上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，应为同一种氨基酸，因此脑啡肽水解后产生4种氨基酸。

脑啡肽是多肽，在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。

在设计实验时应注意空白对照。

（1）1　1　

（2）5　4　脱水缩合　五　72　

（3）—CH2OH、—H、—H、—CH2、

—CH2CHCH3CH3　（4）4　R基不同　（5）②取2支试管分别编号A、B，在A中加入2mL脑啡肽液，在B中加入2mL清水；

在2支试管中各加入1mL0.1g/mLNaOH溶液，振荡；

在2支试管中各加入4滴0.01g/mL的CuSO4，振荡　③A试管中出现紫色，B试管中不出现紫色　④脑啡肽是一种多肽