逍遥右脑 2014-05-11 14:31
一、知识体系：
二、知识解析：
（一）蛋白质的分子结构
1．结构：
（1）化学结构
①基本组成元素：共有元素是C、H、O、N，很多含P、S，有的含微量元素Fe、Cu、Mn、I、Zn等。
②基本组成单位－氨基酸：
●种类：约20种
●通式：略
●结构特点：至少含一个氨基（－NH2）和一个羧基（－COOH），但都有一个与中心碳原子相连；氨基酸不同，Ｒ基不同。该特点也是判断组成生物体氨基酸的依据。
③氨基酸的连接：
氨基酸是在核糖体上以缩合的方式通过肽键（－CO－NH－）连接，形成的产物叫肽，其连接过程如下图：
多个氨基酸分子缩合而成的多肽呈链状结构，叫肽链。
（2）空间结构：一条或几条肽链通过一定的化学键连接，形成非常复杂的空间结构。
2．结构特点－多样性：
由于组成每种蛋白质分子的氨基酸种类不同，数目成百上千，排列次序变化多样，由氨基酸形成的肽链的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构具有多样性，这就决定了蛋白质分子功能的多样性。
注：蛋白质结构多样性是导致生物多样性的直接原因，生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性。
（二）蛋白质的鉴定：显色反应
蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发生作用（在碱性溶液中与Cu2+反应），可以产生紫色的络合物。
（三）功能：
1．结构蛋白：是构成细胞和生物体结构的重要物质，如：肌肉蛋白、血红蛋白、染色体蛋白、核糖体蛋白、膜蛋白等。
2．功能蛋白：
（1）具有催化功能的大多数酶。有些酶是RNA。酶的相关知识参见“高中生物中酶知识的梳理与整合”一文
（2）具有调节作用的某些动物激素，如胰岛素、生长激素、促激素等是蛋白质。
附：高中生物课本中涉及到的动物激素：
类别
名 称
产生部位
作 用
蛋白质类激素
胰岛素
胰岛B细胞
调节糖类代谢，降低血糖含量，促进血糖合成为糖元，抑制非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖含量降低。
生长激素
垂体
促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。
促甲状腺
激素
垂体
促进甲状腺的生长发育，调节甲状腺激素的合成和分泌。
促性腺激素
垂体
促进性腺的生长发育，调节性激素的合成和分泌等。
氨基酸衍生物
甲状腺激素
甲状腺
促进新陈代谢和生长，尤其对中枢神经系统的发育和功能具有重要影响，提高神经系统的兴奋性。
肾上腺素
肾上腺
与糖代谢的调节和体温调节有关
多肽类激素
胰高血糖素
胰岛A细胞
促进糖元分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖升高。
抗利尿激素*
下丘脑
肾小管、集合管重吸收水
类固醇类激素
性激素
雄性
激素
主要是睾丸
分别促进雌雄生殖器官的发育和生殖细胞的生成，激发和维持各自的第二性征；雌激素能激发和维持雌性正常的性周期。
雌性
激素
主要是卵巢
孕激素
卵巢
促进子宫内膜和乳腺等的生长发育，为受精卵着床和泌乳准备条件。
醛固酮*
肾上腺
肾小管、集合管吸Na+、排K+
注1 表中带*的为高考大纲中不做要求的内容。
注2 有关胰岛素的知识可参见“高中课本中胰岛素知识的梳理”一文。
（3）具有运输作用的物质，如：
●红细胞中的血红蛋白与氧的运输有关。
●参与细胞主动运输的载体是蛋白质。
（4）具有免疫作用的抗体：
有关抗体的知识可参见“高中课本中抗体知识的梳理”一文
（5）具有识别和信息传递作用的细胞膜上与糖类结合的糖蛋白。
（四）蛋白质代谢：
1．人和动物体内蛋白质的来源：通过食物链最终来自于植物蛋白。植物蛋白合成所需的N元素的来源途径主要是生物固氮。食物中的蛋白质，既有谷类和豆类等植物性蛋白质，也有肉和蛋等动物性蛋白质。
2．蛋白质的消化：首先在胃和小肠内经过蛋白酶（胃蛋白酶和胰蛋白酶）的作用水解为多肽，多肽在小肠中肽酶的作用下水解为消化终产物氨基酸。
3．氨基酸的吸收及运输途径：肠道内的氨基酸是通过主动运输方式被小肠绒毛上皮细胞吸收的，然后进入到小肠绒毛内的毛细血管，通过血液循环运输到全身各处的毛细血管网，再通过组织液进入到组织细胞内参与细胞内的代谢活动。（思考：肠道内的氨基酸到达组织细胞要通过几层膜？）
4．氨基酸在组织细胞内的变化：
（1）参与代谢的氨基酸的来源途径：从肠道吸收（即来自于食物）、自身蛋白质的分解、通过氨基转换作用（也叫转氨基作用）产生的非必需氨基酸。
（2）氨基酸的去向：
①合成各种组织蛋白以及酶和蛋白质类激素。
②通过转氨基作用产生新的氨基酸（非必需氨基酸）。催化转氨基作用的酶是转氨酶，主要存在于肝脏中，所以，可通过检验血液中转氨酶的含量来判断肝脏的功能。
③通过脱氨基作用分解为含氮部分即氨基和不含氮部分，其中氨基可以转变为尿素通过肾脏而排出体外；不含氮部分可以参与呼吸作用，氧化分解为二氧化碳和水，同时释放能量，也可以合成为糖类和脂肪。
5．代谢终产物的排出：蛋白质的代谢终产物有CO2、H2O和尿素。其主要排出途径是：CO2主要通过呼吸系统排出；H2O的主要是通过尿液排出，通过皮肤和呼吸系统也可以排出部分水；尿素的排出途径是尿液和汗液。
（五）与人体健康
1．生理性疾病：
（1）营养不良：各种蛋白质中所含氨基酸的种类有差别，动物性食物中的蛋白质中所含氨基酸种类较齐全；有些植物性食物中的蛋白质缺少人体的某些必需氨基酸。如果人的食物种类过于单一，体内就会由于缺乏某些必需氨基酸而导至蛋白质合成受阻，而出现营养不良。
（2）组织水肿：参见“水??生命之源”专题相应部分内容。
2．与遗传相关的疾病：
（1）突变引起的疾病：
●镰刀型细胞贫血症：若控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生改变，CTT//GAA变成了CAT//GTA，也就是说，DNA上的一个碱基对发生了改变（T//A→A//T），最终会导致镰刀型细胞贫血症的发生。
（2）酶的合成异常导致的疾病：
●白化病：正常人的皮肤、毛发等处的细胞中有一种酶，叫酪氨酸酶，它能够将酶氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，而表现出白化病的症状。
●苯丙酮尿症：患者由于缺少正常基因而导致体细胞中缺少一种酶，这样，体内的苯丙氨酸就不能沿正常的代谢途径转变成酪氨酸，只能按另一条途径转变成苯丙酮酸。
（六）蛋白质的生物合成
1．合成部位
蛋白质的合成场所是核糖体。细胞内的核糖体有两种存在形式，一种是游离于细胞质基质中的核糖体，一种是附着于粗面内质网上的核糖体，两类核糖体合成的蛋白质的种类是不同的，其中分泌蛋白（指在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如抗体、胰岛素、某些激素等）是在粗面内质网上的核糖体上合成的，与其合成及分泌相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体（注意掌握各细胞器所起的作用）；其合成及分泌的途径是：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→胞外。通过该过程能够证明的结论有：膜的流动性、外排作用、细胞的整体性等。
2．过程：
蛋白质的合成是在基因（原核和真核细胞基因的结构）的控制下完成的，其合成包括转录和翻译过程（定义、场所、原料、条件、过程、结果）。
（七）应用－蛋白质工程：参见高三选修教材57页“课外读”。
（八）相关计算：
1．设某蛋白质分子由n个氨基酸、m条肽链组成，每个氨基酸的平均分子量为a，则：
（1）肽腱数＝失去的水分子数＝n－m
（2）该蛋白质分子至少含有m个－NH2，m个－COOH
（3）蛋白质的分子量＝n·a－(n－m)·18
（4）N原子数＝氨基酸数（R基上无N原子时）
2．多肽种类的计算：
有n（n≤20）种、m个氨基酸任意排列构成多肽：
（1）若允许重复的话，可形成的多肽种类有nm种。
（2）若不允许重复的话，可形成的多肽种类n×(n-1)×(n-2)…×(n-m+2)×(n-m+1)= A种。（这里m≤n）
3．在基因控制蛋白质合成过程中，原核细胞基因编码区中的脱氧核苷酸（或碱基）、核糖核苷酸（或碱基）、氨基酸的数量比例关系为6(n+1):3(n+1):n；真核细胞基因编码区中外显子中的脱氧核苷酸（或碱基）、核糖核苷酸（或碱基）、氨基酸的数量比例关系为6(n+1):3(n+1):n。若n的数值很大的话，可把三者的比值近似看成6:3:1。
（九）其它：
1．病毒蛋白：是组成病毒衣壳的成分。
2．单细胞蛋白：指通过发酵获得的大量微生物菌体。可用作饲料、食品添加剂、蛋白食品等。
三、各知识点间的联系：