高一生物蛋白质教案6。

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第2节生命活动的主要承担者——蛋白质

知识点一、氨基酸及其种类
1．氨基酸的结构特点
(1)结构通式
(2)不同氨基酸之间的区别在于R基的不同(根据R基的不同将氨基酸分为不同的种类)。
(3)结构上有共同点：至少都有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。(这两点是判断是否是组成生物体蛋白质的氨基酸的依据)
　对氨基酸结构共同点的理解
(1)“至少”的含义：氨基酸分子中的氨基和羧基的数目至少各1个，也可以是几个。例如当R基上含有氨基或羧基时，这个氨基酸分子就不止有一个氨基和一个羧基了，如：谷氨酸：
HOOC—CH2—CH2—CH—COOH
　|
NH2
赖氨酸：H2N—CH2—CH2—CH2—CH2—CH—COOH
|
NH2
(2)构成蛋白质的氨基酸分子中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。其意思是，氨基和羧基不连在同一个碳原子上的氨基酸不是构成蛋白质的氨基酸，因为自然界存在的蛋白质中尚未发现这样的氨基酸。
(3)“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系，“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分——氨基(碱性)和羧基(酸性)。
(4)由氨基酸的结构通式可知，氨基酸的组成元素中都有C、H、O、N。另外大多数蛋白质还含有少量的S元素，有些蛋白质含有P、Fe、Cu、I、Mo等。
2．氨基酸的种类(约20种)
(1)必需氨基酸：必须从外界获取。人体内有8种(婴儿体内有9种，比成人多1种组氨酸)
(2)非必需氨基酸：可通过其他化合物转化而成。
　记忆8种必需氨基酸的谐音方法：写(缬)一(异亮)本(苯丙)胆(蛋、甲硫)量(亮)色(色)书(苏)来(赖)。
知识点二、蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸的结合方式——脱水缩合
2．反应式
注意以下几点：
(1)反应产物中有“H2O”。脱去的水分子中的氢分别来自羧基和氨基，脱去的水分子中的氧来自羧基。
(2)参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。
(3)肽键的表达式以下几种都可以：—CO—NH—、—NH—CO—或CONH，总之不能忽略其中的“—”。
3．相关概念
(1)脱水缩合：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，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫做脱水缩合。
(2)肽键：连接两个氨基酸分子的化学键(—CO—NH—)。
(3)二肽：由两个氨基酸分子脱水缩合而成的含一个肽键的化合物。
(4)多肽：由多个氨基酸分子脱水缩合而成的含多个肽键的化合物。
(5)肽链：多肽通常呈链状结构，又叫肽链。
4．蛋白质的形成
1条或几条肽链通过一定的化学键(如二硫键：—S—S—)互相结合在一起，肽链盘曲、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质分子。
　蛋白质比肽链具有更复杂的空间结构。
5．蛋白质的结构层次
C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→三肽→多肽――→1条或几条蛋白质
食物中的蛋白质经过消化成为各种氨基酸后才能被人体吸收利用，该消化过程要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肽酶的作用。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。
6．蛋白质的结构特点——多样性
(1)组成蛋白质的肽链中氨基酸的数目不同(如A图)
(2)组成蛋白质的肽链中氨基酸的种类不同(如B图)
(3)组成蛋白质的肽链中氨基酸的排列顺序不同(如C图)
(4)肽链盘曲、折叠形成的空间结构不同(如D图)
　蛋白质相对分子质量的计算
(1)必记公式：肽键数＝脱水缩合产生的水分子数
(2)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸相对分子质量的总和－失去水分子的相对分子质量的总和。
(3)一条肽链至少含有一个氨基和一个羧基。
　知识点三、蛋白质的功能
功能举例
结构蛋白构成细胞和生物体的结构，如肌肉、头发等
催化作用如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等绝大多数酶
运输作用如血红蛋白能运输氧
调节作用起信息传递作用的部分激素，如胰岛素等
免疫作用如帮助人体抵御病菌和病毒等抗原侵害的
抗体
　蛋白质分子的空间结构不是很稳定，在特定条件下，蛋白质结构可发生变化。
(1)蛋白质变性的因素
①重金属盐(汞盐、银盐)；②酸、碱、乙醇、尿素；③高温；④X射线、紫外线等。
(2)蛋白质变性过程中发生的变化
蛋白质变性过程中不发生肽键断裂，而主要发生空间结构的变化，使肽链由有序状态变为无序状态，溶解度降低易于形成沉淀。
(3)蛋白质变性的应用
①加热或用乙醇处理可使细菌蛋白质变性而死亡，从而达到灭菌的目的。
②为防止生物制品(如疫苗、抗毒血清等)变性，应将它们保存在适宜环境中。
　在下列物质中，若将其中能构成人体蛋白质的氨基酸通过脱水缩合而形成蛋白质分子，则此蛋白质分子中所含有的羧基、氨基和肽键的数目依次是()
A．3、3、2B．4、3、3
C．3、2、4D．2、2、2
易错点提示　羧基脱掉—OH成为羰基，易被误解为仍为羧基；氨基脱掉—H后，易被误解为仍是游离的氨基。
解析　由氨基酸的概念和结构通式可知，能构成人体蛋白质的氨基酸有：①、②、③、④、⑥，这5个氨基酸可脱水缩合形成多肽。该多肽的羧基除肽链的游离端保留着一个外，在③、④的R基上还各有一个羧基；氨基除肽链的游离端保留着一个外，在②的R基上也有一个；5个氨基酸脱水缩合共形成4个肽键。
答案　C
　已知某种动物激素是一种链状“十九肽”，其分子式可表示为CxHyOzNwS(z≥22，w≥20)，经测定，其彻底水解的产物只有以下五种氨基酸。
请回答下列问题：
(1)一个该“十九肽”分子彻底水解需水分子________个，水解后可产生________个赖氨酸，________个天冬氨酸(用x、y、z或w表示)。
(2)假设20种氨基酸的平均相对分子质量为120，则形成该十九肽时，相对分子质量减少了________。
(3)写出由天冬氨酸和赖氨酸形成的二肽的化学式。
________________________________________________________________________。
(由天冬氨酸提供羧基)。
解析　(1)分析组成此“十九肽”的氨基酸结构，发现只有赖氨酸含有两个氨基，其余的氨基酸都含有一个氨基，因此分子式中所有的N原子个数减去氨基酸的个数就是赖氨酸的个数，赖氨酸的个数加上1就是氨基数；5种氨基酸中只有天冬氨酸的R基中含有1个羧基，除R基外，多肽链中含有20个氧原子，R基中含有z－20个氧原子，天冬氨酸的1个R基中含2个氧原子，因此(z－20)/2即为天冬氨酸的个数。(2)相对分子质量减少即为失去水分子的质量：18×18＝324。(3)写二肽的化学式时要注意R基中的－NH2和－COOH不参与肽键的形成。
答案　(1)18w－19(z－20)/2(2)324
CH2－COOH(CH2)3－CH2－NH2
||
(3)NH2－CH－CO－NH－CH－COOH
在氨基酸脱水缩合形成的蛋白质中有如下规律
(1)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数
(2)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数
(3)氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上氮原子数
(4)氧原子数＝肽键数＋肽链数×2＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去水分子数
(5)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去水分子数×2。
　下面是某物质的结构式：

(1)在结构式中，方框①表示的是，该物质中共有个①所示的基团。方框③所表示的是，该物质中共有个③所示的基团。
(2)方框②表示的是，它是由　而形成的。
(3)该物质是由个共种氨基酸缩合而成的，所以叫。结构式中的
是各氨基酸的R基。
(4)已知构成该分子的氨基酸的分子量之和为477，那么该物质的分子量是。
(5)假如该物质为食物的一种成分，它在消化道中被消化成氨基酸时，需要消耗个水分子。
解析　结构式中①为氨基，②为肽键，③为羧基，④⑤⑥⑦为四种氨基酸的R基。该物质中共有氨基2个，羧基2个，肽键3个。计算该物质分子量的方法为477-18×3=423。该物质叫四肽，由于形成四肽时脱去了3分子的水，因而将其消化成氨基酸时需消耗3分子水。
答案　(1)氨基　2　羧基　2
(2)肽键　一个氨基与一个羧基脱去1分子水
(3)4　4　四肽　④⑤⑥⑦
(4)423　(5)3
注意氨基酸与多肽的关系及相关计算。
肽链数氨基酸平均相对分子质量氨基酸数目肽键数目脱去水分子数目多肽相对分子质量氨基数目羧基数目
1条肽链amm-1m-1ma-18
(m-1)至少1个至少1个
n条肽链amm-nm-nmn-18
(m-n)至少n个至少n个

1．关于组成蛋白质的氨基酸概念的叙述，正确的是()
A．氨基酸是蛋白质的组成单位，由氨基和羧基组成
B．每个氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基
C．一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成多肽
D．氨基酸是酸碱两性化合物，分子中至少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
答案　D
解析　氨基和羧基只是氨基酸的必要部分，一个完整的氨基酸分子不只含有氨基和羧基，A项错误；因每个氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，所以B项错误；一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成的是二肽，C项错误；D项为氨基酸的概念，所以D项正确。
2．下列物质中属于组成蛋白质的氨基酸的是()
A．CCH3HHOCOOHB．CNH2HCOOHCH3
C．CHHH2NCCOOHCH3HD．CHHH2NCCH3CH2CH3NH2
答案　B
解析　本题考查构成蛋白质的氨基酸结构上的共同点。A项没有氨基；C项没有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上；D项没有羧基。
3．组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构式是()
A．NH－COB．－NH－CO－
C．－NH2－COOH－D．NH2－COOH
答案　B
解析　肽键是由－COOH脱去一个－OH和－NH2脱去一个－H形成一分子H2O而成的。
4．现已知构成蛋白质的氨基酸共20种，它们的平均相对分子质量为128，由50个氨基酸形成的某蛋白质的一条多肽链的相对分子质量是()
A．6400B．2560
C．5518D．2218
答案　C
解析　氨基酸形成蛋白质是一个脱水缩合的过程，通过相邻的氨基酸脱去一分子水，形成肽键而连接起来。因此，在计算一条多肽链的相对分子质量时，仅仅算出氨基酸的总相对分子质量是不够的，还要计算出脱去水的相对分子质量，两值相减才是多肽链的相对分子质量。
即：一条多肽链的相对分子质量＝氨基酸的总相对分子质量－脱去水的总相对分子质量，因此本题的计算过程为：128×50－18×49＝5518。
5．生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是()
A．组成肽键的化学元素不同
B．组成蛋白质的氨基酸种类和数目不同
C．氨基酸的排列顺序不同
D．蛋白质的空间结构不同
答案　A
解析　蛋白质分子多样性的原因是：组成蛋白质的氨基酸的种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端，肽链的空间结构千差万别。而组成肽键的化学元素都是相同的。

一、氨基酸及其种类
1．结构通式
2．结构上有共同点：至少都有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3．氨基酸的种类：20种。
二、蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸的结合方式——脱水缩合
2．反应式
3．相关概念：①脱水缩合；②肽键：(—CO—NH—)；③二肽；④多肽；⑤肽链。
4．蛋白质的形成
氨基酸→氨基酸→二肽→三肽→多肽→几条肽链盘曲、折叠形成蛋白质
5．蛋白质的结构多样性原因
三、蛋白质的功能
1．结构蛋白；2.催化作用；3.运输载体；4.信息传递，调节作用；5.免疫作用。
因此说蛋白质是生命活动的主要承担者，直接体现生物的性状。

知识点一、氨基酸及其种类

1．如果一个氨基酸分子中有两个羧基，其中的一个羧基连在R基上，那么，另一个羧基的位置应在()
A．氨基相连
B．与连有氨基的碳原子相连
C．与羧基相连
D．与氢相连
答案　B
解析　每一个能构成蛋白质的氨基酸中都有一个氨基与一个羧基连在同一个碳原子上。
2．下列氨基酸中，不是组成蛋白质的氨基酸的是()
答案　D
解析　每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基连在同一碳原子上；各种氨基酸的区别在于R基的不同。
知识点二、蛋白质的结构及其多样性
3．已知20种氨基酸的平均分子量是128，现有一蛋白质质量为11036，由2条多肽链组成，问此蛋白质的氨基酸数量最接近于()
A．98B．101
C．99D．100
答案　D
解析　该蛋白质是由两条肽链构成的，氨基酸缩合形成多肽，同时失去水分子。设此蛋白质有a个氨基酸，氨基酸缩合形成两条肽链时失去的水分子数是：a－2(个)。由此推知，该蛋白质的相对分子质量约是：128×a－(a－2)×18＝11036，可得a＝100。
知识点三、蛋白质的功能
4．用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目如下：

化合物
多肽化合物
①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩
催产素牛加压素血管舒缓素平滑肌舒张素猪促黑色素细胞激素人促黑色素细胞激素牛胰蛋白酶人胰岛素免疫球蛋白人血红蛋白
氨基酸数目99910132222351660574

(1)表中①②③的氨基酸数目虽相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的________________________________________________________________________
________________________________________________________________________不同。
(2)表中③与④、⑤与⑥虽功能相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)⑧的生理功能说明蛋白质具有________作用；⑨的生理功能说明蛋白质具有________作用；⑩的生理功能说明蛋白质具有________作用；⑩有4条肽链，574个氨基酸分子脱水缩合过程中生成________分子水。
(4)这些实例说明蛋白质的分子结构具有________，这种特点决定了________________________________________________________________________。
答案　(1)氨基酸的种类、排列顺序和肽链的空间结构
(2)氨基酸的种类、排列顺序和肽链的空间结构
(3)调节　免疫　运输　570
(4)多样性　蛋白质分子具有多种功能
解析　本题①～⑩所述物质均由氨基酸组成，由于组成每种物质的氨基酸的种类、数量、排列顺序以及肽链空间结构的差异，使得即使数目相同的①～③其功能也不一样。相似功能的③与④、⑤与⑥各具专一性，也是由于组成中氨基酸的差别及肽链空间结构的不同。③对于调节血糖浓度有关，与其他功能无关，说明具有专一性，⑨对人体有免疫作用，⑩具有运输氧气功能。574个氨基酸形成4条肽链的⑩，失去的水分子数应为574－4＝570(个)。氨基酸结构的共同点都是至少有一个氨基和一个羧基并且它们连在同一个碳原子上。
一、选择题

1．下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸()
答案　B
解析　每种氨基酸分子都至少有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示，各种氨基酸的不同就在于R基团不同。在解答这类题目时，就要从这点出发，去分析每个选项的结构式，看它是否符合这一特点。
2．一个由n条多肽链组成的蛋白质分子共有m个氨基酸，该蛋白质分子完全水解共需水分子()
A．n个B．m个
C．(m＋n)个D．(m－n)个
答案　D
解析　蛋白质水解时需要的水，正好就是这m个氨基酸形成n条肽链时脱去的水分子数。
3．免疫球蛋白IgG的结构示意图(如下图)，其中－S－S－表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则其含有肽键数是()

A．m个B．(m＋1)个
C．(m－2)个D．(m－4)个
答案　D
解析　由图示信息可知，该IgG由4条多肽链组成，共含m个氨基酸，所以该IgG含有的肽键数为m－4。
4．人体的肌肉主要是由蛋白质构成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，这是因为()
A．肌细胞的性状不同
B．在人体内的分布位置不同
C．支配其运动的神经不同
D．构成肌细胞的蛋白质分子结构不同
答案　D
解析　生物体的结构和功能是相适应的，结构不同可以导致功能不同，功能也可以反过来作用于结构。骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，原因是构成三种肌肉的蛋白质分子结构不同。
5．某一多肽链中共有肽键151个，则此分子中含有—NH2和—COOH的数目至少为()
A．152和152B．151和151
C．1和1D．2和2
答案　C
解析　肽链是由氨基酸分子脱水缩合而成的，每两个相邻的氨基酸之间会形成一个肽键。因此，在肽链的两端一定是—NH2和—COOH。如果构成多肽的每个氨基酸分子的R基上都不带有—NH2和—COOH，该多肽中所含的—NH2和—COOH最少，即一个氨基和一个羧基。
6．鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，这是由于高温破坏了蛋白质的()
A．肽键B．肽链
C．空间结构D．氨基酸
答案　C
解析　高温使肽链盘曲、折叠形成的蛋白质的一些化学键破坏或断开，从而使其空间结构遭到破坏，影响其功能。
7．谷胱甘肽(分子式C10H17O6N3S)是存在于动植物和微生物细胞中的一种重要三肽，它是由谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸缩合而成的，则半胱氨酸可能的分子简式为()
A．C3H3NB．C3H5ONS
C．C3H7O2NSD．C3H3O2NS
答案　C
8．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等化学元素　③氨基酸分子相互结合　④多肽　⑤肽链　⑥形成具有一定空间结构的蛋白质分子
A．①②③④⑤⑥B．②①④③⑥⑤
C．②①④③⑤⑥D．②①③④⑤⑥
答案　D
9．血红蛋白分子中含574个氨基酸，4条肽链。在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键数分别是()
A．574和573B．573和573
C．570和573D．570和570
答案　D
解析　根据氨基酸的脱水缩合，若由n个氨基酸缩合成m条肽链，可形成(n—m)个肽键，脱去(n—m)个水分子。
10.下列不属于植物体内蛋白质功能的是()
A．构成细胞膜的主要成分
B．催化细胞内化学反应的酶
C．供给细胞代谢的主要能源物质
D．根细胞吸收矿质元素的载体
答案　C
解析　供给细胞代谢的主要能源物质是糖类。
二、非选择题
11．某物质的结构通式为，请回答下列问题：
(1)此类物质的名称为__________，它是构成__________的基本单位。
(2)生物界中此类物质约有__________种，决定其种类的是通式中的__________。若此物质中含有两个氨基，除了本来的氨基外，还有一个氨基在____________上。
(3)某物质的R基若为—CH2—CO—CH3，此物质的结构简式可表示为____________。
(4)它与另一个同类分子结合时的方式称为__________，形成的化学键叫做__________，可表示为__________。
答案　(1)氨基酸　蛋白质
(2)20　R基　R基
(3)CHNH2CH2—CO—CH3COOH

(4)脱水缩合肽键－NH－CO—
12．中科院上海生化所于1982年5月合成了脑啡呔，它具有镇痛作用，但不会像吗啡那样使患者上瘾，是一种良好的镇痛药物，受到广大患者的欢迎。它的结构简式如下，根据此结构分析回答：
(1)该化合物有个氨基和个羧基。
(2)该化合物是由________个氨基酸结合而形成的。这样的反应称为________，该化合物准确地说称为________肽化合物。
(3)该化合物的R基从左到右依次是________________________
________________________________________________________________________。
(4)该化合物由几种氨基酸构成？________。造成氨基酸种类不同的原因是________________________________________________________________________。
答案　(1)1　1
(2)5　脱水缩合　五
(3)—CH2OH、—H、—H、
—CH2、CH—CH2CH3CH3
(4)4种　R基的差异
jaB88.cOm

相关知识

高一生物下册《蛋白质》知识点复习

高一生物下册《蛋白质》知识点复习

一、相关概念：

氨基酸：蛋白质的基本组成单位，组成蛋白质的氨基酸约有20种。

脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基(-NH2)与另一个氨基酸分子的羧基(-COOH)相连接，同时失去一分子水。

肽键：肽链中连接两个氨基酸分子的化学键(-NH-CO-)。

二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，只含有一个肽键。

多肽：由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构。

肽链：多肽通常呈链状结构，叫肽链。

二、氨基酸分子通式：

NH2

|

R-C-COOH

|

H

三、氨基酸结构的特点：

每种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(如：有-NH2和-COOH但不是连在同一个碳原子上不叫氨基酸);R基的不同导致氨基酸的种类不同。

四、蛋白质多样性的原因是：

组成蛋白质的氨基酸数目、种类、排列顺序不同，多肽链空间结构千变万化。

五、蛋白质的主要功能(生命活动的主要承担者)：

①构成细胞和生物体的重要物质，如肌动蛋白;

②催化作用：如酶;

③调节作用：如胰岛素、生长激素;

④免疫作用：如抗体，抗原;

⑤运输作用：如红细胞中的血红蛋白。

六、有关计算：

①肽键数=脱去水分子数=氨基酸数目-肽链数

②至少含有的羧基(-COOH)或氨基数(-NH2)=肽链数

练习题：

生命活动的主要承担者是（）

A.蛋白质

B.糖类

C.脂质

D.核酸

答案：A

A、蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者，A正确

B、糖类是主要的能源物质，B错误

C、脂质具有储存能量、调节代谢、参与细胞膜的组成等多种功能，C错误

D、核酸是遗传信息的携带者，D错误

高一生物上册《蛋白质工程的崛起》导学案

课题

1.4蛋白质工程的崛起

主备人

上课时间

编号

05

教师

教学重点

（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？

（2）蛋白质工程的原理。

教学难点

蛋白质工程的原理。

教

学

目

标

知识

目标

1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

能力

目标

2.简述蛋白质工程的原理。

情感

目标

3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。

教学媒体

多媒体课件：

教学过程

教学内容

教师的组织和引导

个人札记

一、蛋白质工程崛起的缘由（P26）

二、蛋白质工程的原理

三、蛋白质工程的进展和前景

四、答案和提示

引言：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。举例：P26干扰素例子、工业用酶的例子

于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。

回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。

图1-4遗传信息的流动方向

那么，既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。（结合课本中插图）

小结：蛋白质工程的概念（是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。或者从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地改造天然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造新型的蛋白质。）

思考：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？

答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。

蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。

1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关

2、现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。

科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。

（一）思考与探究1.蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？

提示（供教师在教学中参考）：蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。

在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。

下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β-干扰素专一活性和稳定性的例子。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。

在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。

2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？

答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。

3.你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？

提示：酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰竭等。至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的体现了。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。

（二）正文中讨论题

答：（1）每种氨基酸都有对应的三联密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂，至少可以排列出16种，可以让学生根据学过的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C），再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。

（2）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。

（三）异想天开能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？

提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。

（四）旁栏思考题1.你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？

提示：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。

“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。

人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。

2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？

答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：

（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。

（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。

1.建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。

新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。

学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。

课堂巩固

学案与测评的课堂反馈

作业

学案与测评

板书设计：蛋白质工程的崛起

一．蛋白质工程崛起的缘由

二、蛋白质工程的原理

三、蛋白质工程的进展和前景

课后笔记：本节内容是基因工程的延伸和发展。由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。

高一生物教案：《生命活动的主要承担者——蛋白质》教案一

一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备，准备好一份优秀的教案往往是必不可少的。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容，帮助高中教师能够更轻松的上课教学。你知道怎么写具体的高中教案内容吗？考虑到您的需要，小编特地编辑了“高一生物教案：《生命活动的主要承担者——蛋白质》教案一”，欢迎大家阅读，希望对大家有所帮助。

高一生物教案：《生命活动的主要承担者——蛋白质》教案一

“生命活动的主要承担者---蛋白质”是人教版教科书《分子与细胞》模块第二章第二节的内容。本节重点是氨基酸的结构特点，以及氨基酸的脱水缩合过程；难点是蛋白质结构多样性的原因。本节内容比较抽象，高一学生没有有机化学的知识，对于氨基酸的结构通式以及氨基酸如何脱水缩合等理解起来有一定困难。要上好该节内容，对于不同的班级，不同的学生可能不一样，下面，我就一篇教学案例作一些分析：

一． 教学案例：

1．创设教学情境 开场白:生活中不是缺少美，而是缺少发现美的眼睛。下面请大家欣赏一些图片。用多媒体展示精美的丹顶鹤舞蹈、可爱的婴儿、健美运动员图片，配上悦耳音乐。

教师问：这些图片美吗？生齐答：美。

教师再问：你们发现这些美丽的图片蕴含的生物学知识吗？等学生思考后,教师指出丹顶鹤的羽毛、人的头发、肌肉的组成成分中都含有蛋白质。

2.蛋白质的基本单位：氨基酸

请一位同学观看教师带来的护发素说明书，找出其添加的物质是什么。学生观察，找出添加的是维他命、氨基酸等。

( 过渡 )组成头发的蛋白质有赖氨酸、半胱氨酸等,下面我们就来看看它们的结构简式。

（1）学习活动一：比一比 展示赖氨酸、半胱氨酸的结构简式,请学生找出它们的相同点和不同点。教师根据学生的分析，归纳出氨基酸的结构通式。

设计意图：从前面熟悉的赖氨酸、半胱氨酸开始分析,从心理上学生觉得自然；通过对比，找出异同点，学生印象比较深刻。

（2）学习活动二：装一装 教师介绍氨基酸的分子模型，指出代表氨基、羧基、R基和H的部分；指导学生动手组装甘氨酸的分子模型，体验氨基酸的结构特点。

学生活动：学生认真听讲，两人一组，合作完成甘氨酸的模型。

3．氨基酸分子脱水缩合

（过渡）教师手中拿着氨基酸模型，指着大屏幕展示的蛋白质分子结构模型图片质疑：氨基酸的分子比较小，蛋白质的分子却很大，氨基酸是怎样组成分子量巨大的蛋白质呢？

学习活动三：看一看 连一连 教师播放氨基酸脱水缩合的FLASH动画，指导学生仔细观察；请前后两个小组把刚才组装的甘氨酸脱水缩合成二肽。

学生活动：仔细观察，组装。在教师的指导下，一个大组的同学把氨基酸连成多肽。

4 .人工合成的蛋白质

(过渡) 刚才我们学习了氨基酸通过脱水缩合形成多肽,我们能否自己合成蛋白质呢？

教师展示我国结晶牛胰岛素合成的有关资料。

学生阅读资料，了解我国在蛋白质合成方面的巨大成就，学习科学家们团结、协作、无私忘我的精神。

5. 蛋白质分子结构多样性原因

(过渡) 组成蛋白质的氨基酸约有20种，但是由氨基酸构成的蛋白质却多种多样，蛋白质分子结构为什么有多样性呢？

学习活动四：粘一粘

教师把学生分四个大组，先给所有学生每人发一条长方形的黄色卡纸和双面胶；再给第一组的所有同学每人发四个小的正方形红色卡纸，给第二组同学发四个小的圆形红色卡纸，给第三组分五个小圆形红色的卡纸，给第四组同学分五个小的正方形红色的卡纸。不同形状红色卡纸代表不同种类氨基酸图片，黄色卡纸条代表肽链。指导学生把红色的卡纸粘在黄色的卡纸条上，寻找蛋白质分子结构多样性的原因。

学生活动：利用老师发的材料，认真粘贴。

通过比较第一组和第二组、第三组和第四组同学粘贴的图形，得出氨基酸的种类不同；通过比较第二组和第三组同学粘贴的图形，得出氨基酸的数目不同。

教师再给每个同学分三个红色圆形的图片和三个红色正方形的图片，指导学生贴在黄色卡纸条的另一面，要求贴成一行，圆形和正方形顺序任意安排。

通过刚才的图片分析，学生很容易得出在氨基酸种类和数目都相同的情况下，氨基酸的排列顺序不同。

教师引导：组成生命的氨基酸有20种，组成每种蛋白质的氨基酸有几百个，甚至成千上万，氨基酸的排列顺序更多！

学习活动五：折一折

教师指导学生把刚才贴好的卡纸条折叠成自己喜欢的物体，例如：飞机、青蛙、小船等。

学生很高兴地动手折叠，每个学生开动脑筋，折叠成不同的形状。(课堂上掀起一个高潮)

最后，学生很兴奋地把折叠的物体举在手上，前后同学相互欣赏自己的作品。教师顺势利导：为什么会有这么多种形状？

学生齐答：折叠方式不同。

6 .蛋白质分子功能的多样性

（过渡）生物学的重要原理之一就是结构和功能相适应，蛋白质结构的多样性决定了蛋白质具有多种功能。

学习活动六：找一找

教师展示有关蛋白质功能的资料，指导学生认真阅读，找出体现蛋白质功能的关键词。

学生仔细阅读，认真提炼关键词，大胆发言。

教师精心设计课件，重点突出有关蛋白质功能的关键词，让学生齐读、记忆。

7.归纳小结 教师精心设计知识网络,学生边思考边回答.

8. 练习反馈 教师事先把有关的练习题按照难度梯度从易到难编排成第一关、第二关、第三关、第四关和难关，计算机做好交互，让学生能自由选择闯第几关。

二．案例分析

（一）案例中的可取之处

1.创造了好的氛围

案例中通过老师多媒体的展示和卡片活动通过学生身边美好的事物，激发学生的学习兴趣，很自然地从熟悉的事物过渡到抽象的蛋白质，营造了积极、和谐的教学氛围和平等、民主、自由的师生关系，使学生在轻松愉快的扭转中接受知识。

2.锻炼学生的思考与合作的能力

通过让学生动手粘贴卡片，让学生真正在“做中学”，教师在“学中教”。学生通过粘贴、对比、类比，很容易体会组成多肽的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。这样的教学方法设计由浅入深、化难为易、化抽象为具体，很容易突破了教材的难点

3．通过我国合成结晶牛胰岛素的事实培养学生的民族自豪感。

（二）不足之处和改进的方法

1.该案例中的分组活动实施有较大困难

本案例中吧学生分成四个组来贴卡片和组与组比较，我认为真正课堂实施起来是比较困难的，做该活动所消耗的时间太多，利用一节课的时间，无法完成该节的教学内容，并且，控制不好会让学生闹成一团。

我认为有以下几种解决方法（1）在课前就把活动的材料发给学生，集中每组的小组长，告诉小组长材料的用意，让小组长带领大家预习时就贴一贴。（2）该活动可以不用卡片，让同学们直接在草稿纸上画再来分小组对比，既方便又节省时间。（3）如果老师对计算机应用熟悉，可以利用课件的设置请学生在多媒体上演示。

2.对于蛋白质的空间结构理解，仅仅用折纸的方式学生还不太好理解

本案例中，老师用让学生折纸的方式来理解蛋白质的空间结构，一是课堂不好控制，二是既浪费时间又让学生不太好理解。

我认为可以这样来改进一下：老师在做课件的时候，可以找一些动画的资料，让学生认识，这样更直观和生动，折纸的方式可以留作课后小实验让学生做，这样既可以提高学生的兴趣，又加强了学生的动手能力，还可以节约时间。

3.本案例中，这一节的一个重要内容，氨基酸的脱水缩合的计算规律没有分析。我们知道，高中阶段的教学，除了培养学生的动手和思考能力外，考试也至关重要，本案例中基本没有涉及。

我认为应该在活动过程中加以体现，改进的方法有：（1）在讲解完氨基酸的脱水缩合后就可以把肽链中有关脱去的水分子数的计算、肽键数目的计算、游离得氨基和羧基的数目计算规律教学生归纳和总结。讲完蛋白质的空间结构后再归纳有关蛋白质的分子量的相关计算。（2）在把本节内容全部讲完后通过练习再统一归纳。

4.本案例在一节课的时间内实施完比较困难

本节内容比较抽象，高一学生没有有机化学的知识，对于氨基酸的结构通式以及氨基酸如何脱水缩合等理解起来有一定困难。所以讲解起来比较慢，学生的基础不同讲解的进度也有不同，况且本案例学生活动较多，就更难以完成。

我认为可以用下面的方法来解决：在实际的教学过程中，我们可以把本案例分两节课来实施，一种方法是，第一节课先把氨基酸的通式、氨基酸的脱水缩合、蛋白质的空间结构分析完，第二节课分析蛋白质的功能和相关的计算，以及适当的课堂练习。第二种方法是，第一节课先把大体内容讲解完，第二节课再分析相关的计算和进行课堂的训练。

总的来说，课堂教学的实施方法是多种多样的，由于是和学生的相互交流和活动，在实施的过程会受到较多因素的影响，比如，班级人数的多少、学生的基础好坏、学校硬件设施配备等等。本案例的分析只是我个人的看法和见解，有不当之处，望同行的专家给予指正。

高一生物知识点总结：基因指导蛋白质的合成

作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，高中教师要准备好教案，这是每个高中教师都不可缺少的。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动，减轻高中教师们在教学时的教学压力。优秀有创意的高中教案要怎样写呢？下面是小编精心为您整理的“高一生物知识点总结：基因指导蛋白质的合成”，仅供参考，大家一起来看看吧。

高一生物知识点总结：基因指导蛋白质的合成

　知识点：
转录
定义：在cell核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。
场所：细胞核
模板：DNA的一条链
信息的传递方向：DNA———mRNA
原料：含A、U、C、G的4种核糖核苷酸
产物：信使RNA
翻译
定义：游离在细胞质中的各种AA，就以mRNA为模板合成具有一定AA顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。
场所：细胞质(核糖体)
条件：ATP、酶、原料(AA)、模板(mRNA)
信息传递方向：mRNA到蛋白质。
密码子：mRNA上3个相邻的碱基决定1个AA。每3个这样的碱基又称为1个密码子。
mRNA线形tRNA三叶草型rRNA线型
翻译位点：一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA的结合位点。(一种tRNA携带相应的AA进入相应的位点)
习题：
如果DNA分子一条链的碱基排列顺序是……ACGGATCTT……，那么，与它互补的另一条DNA链的碱基顺序是TGCCTAGAA;如果以这条DNA链为模板，转录出的mRNA碱基顺讯应该是UGCCUAGAA在这段mRAN中包含了3个密码子.。需要3个tRNA才能把所需要的氨基酸转运到核糖体上。这些氨基栓酸的种类依次是半胱氨酸—亮氨酸---谷氨酸。
转录过程是
DNA双链解开
以DNA的一条链为模板，根据碱基互补配对原则，合成一条Mrna
合成的mRNA从DNA链上释放