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高一生物必修知識點:2.2.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

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高一生物必修知識點:2.2.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

  【必修一】高中生物必備知識點:2.2.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

  1、組成及特點:

  (1) 蛋白質(zhì)是由C(碳)、H(氫)、O(氧)、N(氮)組成,一般蛋白質(zhì)可能還會含有P(磷)、S(硫)、Fe(鐵)、Zn(鋅)、Cu(銅)、B(硼)、Mn(錳)、I(碘)、Mo(鉬)等。

  這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為:碳50% 氫7% 氧23% 氮16% 硫0~3% 其他微量。

  (2) 一切蛋白質(zhì)都含N元素,且各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近,平均為16%。

  (3) 氨基酸分子相互結(jié)合的方式是:一個氨基酸分子的羧基(-COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(— NH 2 )相連接,同時脫去一分子水,這種結(jié)合方式叫做脫水縮合。連接兩個氨基酸分子的化學(xué)鍵 (-NH-CO-)叫做肽鍵。 有兩個氨基酸分子縮合而成的化合物, 叫做二肽。肽鏈能盤曲、折疊、形成有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。

  2、蛋白質(zhì)的性質(zhì):

  (1) 兩性:蛋白質(zhì)是由α-氨基酸通過肽鍵構(gòu)成的高分子化合物,在蛋白質(zhì)分子中存在著氨基和羧基,因此跟氨基酸相似,蛋白質(zhì)也是兩性物質(zhì)。

  (2) 水解反應(yīng):蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下發(fā)生水解反應(yīng),經(jīng)過多肽,最后得到多種α-氨基酸。

  (3) 膠體性質(zhì):有些蛋白質(zhì)能夠溶解在水里(例如雞蛋白能溶解在水里)形成溶液。

  蛋白質(zhì)的分子直徑達(dá)到了膠體微粒的大小(10-9~10-7m)時,所以蛋白質(zhì)具有膠體的性質(zhì)。

  (4) 鹽析:少量的鹽(如硫酸銨、硫酸鈉等)能促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解。如果向蛋白質(zhì)水溶液中加入濃的無機(jī)鹽溶液,可使蛋白質(zhì)的溶解度降低,而從溶液中析出。

  這樣鹽析出的蛋白質(zhì)仍舊可以溶解在水中,而不影響原來蛋白質(zhì)的性質(zhì),因此鹽析是個可逆過程.利用這個性質(zhì),采用分段鹽析方法可以分離提純蛋白質(zhì)。

  (5) 變性:在熱、酸、堿、重金屬鹽、紫外線等作作用下,蛋白質(zhì)會發(fā)生性質(zhì)上的改變而凝結(jié)起來.這種凝結(jié)是不可逆的,不能再使它們恢復(fù)成原來的蛋白質(zhì).蛋白質(zhì)的這種變化叫做變性。

  蛋白質(zhì)變性之后,紫外吸收,化學(xué)活性以及粘度都會上升,變得容易水解,但溶解度會下降。

  蛋白質(zhì)變性后,就失去了原有的可溶性,也就失去了它們生理上的作用.因此蛋白質(zhì)的變性凝固是個不可逆過程。

  (6) 顏色反應(yīng):

 ?、倌芘c濃硝酸反應(yīng)變成黃色。

 ?、谀芘c雙縮脲試劑反應(yīng)生成紫色絡(luò)合物。

  3、蛋白質(zhì)的功能:

  (1) 構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)(肌肉毛發(fā))

  (2) 催化細(xì)胞內(nèi)的生理生化反應(yīng)

  (3) 運輸載體(血紅蛋白)

  (4) 傳遞信息,調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動(胰島素)

  (5) 免疫功能( 抗體)

  4、蛋白質(zhì)分子多樣性的原因:

  構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類,數(shù)目,排列順序,以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性導(dǎo)致蛋白質(zhì)的功能的多樣性。

  5、公式:

  肽鍵數(shù) =失去H2O數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)(不包括環(huán)狀) n個氨基酸脫水縮合形成 m 條多肽鏈時,共脫去 (n- m)個水分子,形成 (n-m)個肽鍵。

  至少存在 m 個- NH 2 和 m 個- COOH,具體還要加上 R 基上的氨(羧)基數(shù)。

  形成的蛋白質(zhì)的分子量為 nx 氨基酸的平均分子量- 18(n-m)。

  6、氨基酸數(shù) =肽鍵數(shù) +肽鏈數(shù)

  7、蛋白質(zhì)總的分子量 =組成蛋白質(zhì)的氨基酸總分子量 -脫水縮合反應(yīng)脫去的水的總分子量

  【習(xí)題三】

  (2018•五模擬)人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì)。下列有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的敘述,正確的是(  )

  A.蛋白質(zhì)的生物活性與蛋甴質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)無關(guān)

  B.檢測氨基酸的含量可用雙縮脲進(jìn)行顯色

  C.氨基酸序列相同的多肽鏈也可折疊成不同的空間結(jié)構(gòu)

  D.將抗體溶于NaCl溶液中必會造成其喪失生物活性

  【考點】

  蛋白質(zhì)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu).

  【分析】

  1、構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸,每種氨基酸分子至少都含有一個氨基和一個羧基,且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上,這個碳原子還連接一個氫和一個R基,氨基酸的不同在于R基的不同,構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。

  2、氨基酸在核糖體中通過脫水縮合形成多肽鏈,而脫水縮合是指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,同時脫出一分子水的過程;連接兩個氨基酸的化學(xué)鍵是肽鍵,其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-。

  【解答】

  A、若蛋甴質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞,則蛋白質(zhì)的生物活性將喪失,A錯誤;

  B、檢測生物組織中是否含有蛋白質(zhì)可用雙縮脲進(jìn)行顯色反應(yīng),看是否出現(xiàn)紫色,B錯誤;

  C、氨基酸序列相同的多肽鏈也可折疊成不同的空間結(jié)構(gòu),C正確;

  D、將抗體溶于NaCl溶液中屬于鹽析,不會破壞其空間結(jié)構(gòu),D錯誤。故選:C。

  【習(xí)題四】

  (2016秋•杭州期末)下列有關(guān)蛋白質(zhì)的敘述,正確的是(  )

  A.蛋白質(zhì)中的氮元素只存在于氨基中

  B.組成每一種蛋白質(zhì)的氨基酸均有20種

  C.氨基酸的種類和空間結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的功能

  D.熱變性后的蛋白質(zhì)還能與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)呈現(xiàn)紫色

  【考點】

  蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的綜合.

  【分析】

  1、蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸,組成生物體的氨基酸有20種,N元素就存在于氨基酸的氨基中,但是氨基酸脫水縮合后,氨基大多數(shù)都形成了肽鍵,因此蛋白質(zhì)中N元素存在于肽鍵中.

  2、蛋白質(zhì)鑒定利用雙縮脲試劑,顯色反應(yīng)的原理為:雙縮脲試劑與蛋白質(zhì)中的肽鍵形成紫色的絡(luò)合物.

  【解答】

  A、蛋白質(zhì)的氮元素主要存在于肽鍵中,A錯誤;

  B、組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種,但并不是每種蛋白質(zhì)均含有20種氨基酸,B錯誤;

  C、組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序、及肽鏈空間結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的功能,C錯誤;

  D、蛋白質(zhì)變性只是空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,肽鍵并沒有變化,雙縮脲試劑與肽鍵結(jié)合產(chǎn)生紫色反應(yīng),D正確。故選:D。

  高一上學(xué)期生物蛋白質(zhì)和核酸知識點

  (一)氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

  羧酸分子中烴基上的氫原子被氨基(-NH2)取代后的生成物稱為氨基酸;分子結(jié)構(gòu)中同時存在羧基(-COOH)和氨基(-NH2)兩個官能團(tuán),既具有氨基又具有羧基的性質(zhì)。

  說明:

  1、氨基酸的命名有習(xí)慣命名和系統(tǒng)命名法兩種。習(xí)慣命名法如常見的氨基酸的命名,如:甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸等;而系統(tǒng)命名法則是以酸為母體,氨基為取代基,碳原子的編號通常把離羧基最近的碳原子稱為α-碳原子,次近的碳原子稱為β-碳原子,依次類推。如:甘氨酸又名α-氨基乙酸,丙氨酸又名α-氨基丙酸,苯丙氨酸又名α-氨基β-苯基丙酸,谷氨酸又名α-氨基戊二酸等。

  2、某些氨基酸可與某種硝基化合物互為同分異構(gòu)體,如:甘氨酸與硝基乙烷等。

  3、氨基酸結(jié)構(gòu)中同時存在羧基(-COOH)和氨基(-NH2),氨基具有堿性,而羧基具有酸性,因此氨基酸既具有酸性又具有堿性,是一種兩性化合物,在與酸或堿作用下均可生成鹽。氨基酸在強(qiáng)堿性溶液中顯酸性,以陰離子的形式存在,而在強(qiáng)酸性溶液中則以陽離子形式存在,在溶液的pH合適時,則以兩性的形式存在。如:

  4、氨基酸結(jié)構(gòu)中存在羧基(-COOH)在一定條件下可與醇作用生成酯。

  5、氨基酸結(jié)構(gòu)中羧基(-COOH)和氨基(-NH2)可以脫去水分子,經(jīng)縮合而成的產(chǎn)物稱為肽,其中-CO-NH-結(jié)構(gòu)稱為肽鍵,二個分子氨基酸脫水形成二肽;三個分子氨基酸脫水形成三肽;而多個分子氨基酸脫水則生成多肽。如:

  發(fā)生脫水反應(yīng)時,酸脫羥基氨基脫氫

  多個分子氨基酸脫水生成多肽時,可由同一種氨基酸脫水,也可由不同種氨基酸脫水生成多肽。

  6、α-氨基酸的制?。旱鞍踪|(zhì)水解可得到多肽,多肽水解可得到α-氨基酸。各種天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物都是α-氨基酸。

  (二)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì):  蛋白質(zhì)的組成中含有C、H、O、N、S等元素,是由不同的氨基酸經(jīng)脫水反應(yīng)縮合而成的有機(jī)高分子化合物;蛋白質(zhì)分子中含有未被縮合的羧基(-COOH)和氨基(-NH2),同樣具有羧基(-COOH)和氨基(-NH2)的性質(zhì);蛋白質(zhì)溶液顆粒直徑的大小達(dá)到膠體直徑的大小,其溶液屬于膠體;酶是一種具有催化活性的蛋白質(zhì)。

  說明:

  1、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu):在天然狀態(tài)下,任何一種蛋白質(zhì)都具有獨特而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);而蛋白質(zhì)分子中各種氨基酸的連接方式和排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。

  2、蛋白質(zhì)分子中含有未被縮合的羧基(-COOH)和氨基(-NH2),具有兩性,可與酸或堿作用生成鹽。

  3、在酸、堿或酶的催化作用下,蛋白質(zhì)可發(fā)生水解反應(yīng),最終生成氨基酸。水解時肽鍵斷裂分別生成羧基和氨基。如:

  各種天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物都是α-氨基酸

  4、鹽析:向蛋白質(zhì)溶液中加入某些濃的輕金屬無機(jī)鹽溶液(如食鹽、硫酸銨、硫酸鈉)等,可使蛋白質(zhì)在水中的溶解度降低,從溶液中析出,這個過程稱為鹽析,鹽析是個可逆的過程,向析出的沉淀中再加入水,沉淀又會溶解,此時,沒有破壞蛋白質(zhì)本身的性質(zhì),是一個物理變化過程,可用來分離提純蛋白質(zhì)。

  5、變性:受熱、酸堿、重金屬鹽、某些有機(jī)物(乙醇、甲醛等)、紫外線等作用時蛋白質(zhì)可發(fā)生變性,失去其生理活性;變性是不可逆過程,是化學(xué)變化過程。

  6、某些苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃硝酸變性,產(chǎn)生黃色物質(zhì),利用這一性質(zhì)可鑒別蛋白質(zhì),這就是蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)。

  7、灼燒蛋白質(zhì)會產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味,利用這一性質(zhì)可鑒別蛋白質(zhì)。

  8、酶也是蛋白質(zhì),是一種具有催化活性的蛋白質(zhì),有強(qiáng)的催化作用,酶的催化作用有如下幾個特點:①條件溫和,不需加熱;②專一性;③高效性

  (三)核酸的結(jié)構(gòu)和生理功能

  核酸是具有重要生理功能的一類生物大分子,分為核糖核酸(簡稱RNA)和脫氧核糖核酸(簡稱DNA)兩種。核酸分子由核苷酸聚合而成。核苷酸是一個含雜環(huán)的堿基與一個核糖或脫氧核糖結(jié)合形成核苷,核苷再通過核糖或脫氧核糖中的羥基與磷酸形成磷酸酯。核酸徹底水解后可得到核糖或脫氧核糖。

  核酸對人體的生理功能的重要性在于它攜帶著遺傳信息。DNA是遺傳物質(zhì),生物的信息從DNA傳到作為“信使”的RNA,最終指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。

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