备课素材：蛋白质问题释疑-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

蛋白质问题释疑 1.氨基酸中心碳原子（靠近羧基的碳原子）是否必须结合H? 人教版必修一教材第29页提到，“每种氨基酸至少都含有一个 氨基(NH2)和一个羧基(-C00D),并且都有一个氨基和一个羧基连接 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。”那么，氨基酸中心碳原子（靠近羧基的碳 原子)是否必须结合H? 现已经发现的天然氨基酸有300多种，但参与生物体蛋白质合成 的氨基酸主要是21种标准氨基酸，这21种标准氨基酸除了脯氨酸外， 其余均为a氨基酸。a氨基酸的结构特点为：其靠近羧基的碳原子 (即中心碳原子)上结合一个氨基（一NH2)、一个羧基(C00H)、 一个氢原子（一H)和一个侧链基团。侧链以字母R表示，R不同构 成不同氨基酸。所以，教材中提到的氨基酸，其中心碳原子上必须结 合H. 2.为什么氨基酸既有酸性又有碱性？ 人教版必修一教材第29页“氨基酸分子结构通式”图： 侧链基团 R 氨基 H一NC-C-OH 羧基 那么，氨基酸为什么即有酸性又有碱性？ 通常根据氨基酸分子中所含氨基（一NH2)和羧基（一COOH)的 数目，将其分为中性、酸性和碱性氨基酸三类。中性氨基酸含1个氨 基和1个羧基，酸性氨基酸含1个氨基和2个羧基，碱性氨基酸有的 含有2个氨基和1个羧基。碱性氨基酸（精氨酸、赖氨酸、组氨酸） 是指PH为7.0时带净正电荷的侧链都带有含氮碱基基团的氨基酸， 即水解生成的氢氧根负离子多于氢正离子的氨基酸，其特点是侧链常 含有可质子化的碱性化学基团，分别是胍基、氨基、咪唑基”。精氨 酸是21种氨基酸中碱性最强的氨基酸，它的侧链胍基离子的PK值（平 衡常数的负对数)最高(PK=12.5)。天冬氨酸和谷氨酸是二羧基氨 基酸，分子中除了都含有羧酸外，天冬氨酸还含有B-羧基，谷氨 酸还含有Y-羧基，在PH为7.0时带负电荷，所以两个氨基酸又称为 酸性氨基酸。由于两个氨基酸的侧链在PH为7.0时都离子化了，所 以蛋白质中是带负电荷的。这两个氨基酸经常出现在蛋白质分子表而 上。 3催化脱水缩合反应形成肽键的酶来自哪里？ 人教版必修一教材第30页“蛋白质是以氨基酸为基本单位构成 的生物大分子。氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个 氨基酸分子的羧基（一COOH)和另一个氨基酸分子的氨基（一NH2)相连 接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。连接两个氨 基酸分子的化学键叫作肽键。由两个氨基酸缩合而成的化合物，叫作 二肽”。 H H0t壁 H ,N一C一C一0H+一N一C-COOH -H,0+H;N-C-C-N-C-C0OH H R2 R H 缩合 二社 ▲图2-0氨基酸脱水缩合示意图 那么，氨基酸脱水综合形成肽键的酶在哪里？ 核糖体上有起催化作用的活性部位，其中，催化肽链的肽键形成 (脱水缩合反应)的物质只包括rRNA。这表明核糖体蛋白质本身不 参与将遗传信息变成蛋白质的反应，它们的作用类似于黏土或者沙 浆，将关键的rRNA“砖”粘在一起，从而稳定rRNA,有助于rRNA催 化蛋白质合成时自身构象的改变。因此，核糖体中的rRNA才具有催 化功能，核糖体实际上是核酶。即催化脱水缩合反应形成肽键的酶为 核糖体中的rRNA。 4.蛋白酶水解蛋白质后得到的产物都是氨基酸吗？蛋白质一定 被水解成氨基酸才能被消化道吸收吗？ 人教版必修一教材第30页讨论题第2题，“进入人体消化道的 蛋白质食物，要经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些 氨基酸进入人体细胞后，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白 质？人体中的蛋白质和食物中的蛋白质功能会一样吗？为什 么？”答：食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶 等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入人体 细胞后，要经过脱水缩合形成二肽、三肽…多肽，由多肽链才 能构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质功能不一样， 因为它们的结构不同。 那么，蛋白酶水解蛋白质后得到的产物都是氨基酸吗？蛋白质一 定被水解成氨基酸才能被消化道吸收吗？ 首先，蛋白酶水解蛋白质后得到的产并不都是氨基酸，其水解产 物是多肽、寡肽和少量氨基酸。蛋白酶又称肽链内切酶，能够水解蛋 白质和多肽内部的肽键，不同蛋白酶的作用部位不同，例如：胰蛋白 酶可水解由赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键：糜蛋白酶可水解含有 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等残基羧基形成的肽键。而胃蛋白酶对肽 键的特异性较差，在酸性条件下，可水解各种水溶性蛋白质，产物为 多肽、寡肽和少量氨基酸。其次，蛋白质也不一定被水解成氨基酸才 能被消化道吸收。过去人们一直认为蛋白质必须降解为游离的氨基酸 才能被吸收。在1960年，Newey和Smyth用有力的证证实了完整的 G1yG1y可被转运吸收，1984年，Hara等