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研究性学习---蛋白质在化学和生物中的关联94


研究性学习结题报告

北京市第六十三中学 2013-2014 学年度第一学期

研究性学习结题报告

课题名称:高中课本学科关联知识研究 ——蛋白质在高中生物和化学中的 关联 所在班级:高二 3 班 课题组长:朱新宇 课题成员:刘硕、潘山林、朱新宇 指导教师:高健,王顺建 关键词:蛋白质

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目 录
? 研究摘要 1、研究背景 2、研究目的 3、研究意义 4、小组分工 ? 研究过程 1、研究内容 2、研究纪实 ? 总结报告 ? 心得体会 ? 参考文献 ? 致谢

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一、研究摘要
(一)研究背景
一种生物体的基因组规定了所有构成该生物体的蛋白质,基因规定了蛋白质的氨基酸序列。 虽然蛋白质由氨基酸的线性序列组成, 但是它们只有折叠成特定的空间构象才能具有相应的 活性和生物学功能。 了解蛋白质的空间结构不仅有利于认识蛋白质的功能, 也有利于认识蛋 白质是如何执行其功能的。确定蛋白质的结构对于生物学研究是非常重要的。

(二)研究目的
帮助学生更好了解蛋白质,使学生对一些生物、化学对蛋白质知识有更加深刻的理解, 不让知识学死,科目和科目之间是有很大联系的,将其融会贯通起来对我们会很有帮助。

(三)研究意义
高中生物中的蛋白质,对于了解部分高中化学中的蛋白质有很大帮助梳理清楚。

(四)小组分工
潘山林:制作 ppt,查找资料,总结整理 刘硕:写论文,查找资料,询问指导老师,总结整理 朱新宇:查找资料,询问指导老师,总结整理

二、研究过程
(一) 研究内容
1、生物课本中涉及概念及内容
一、知识体系:

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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:

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研究性学习结题报告 多个氨基酸分子缩合而成的多肽呈链状结构,叫肽链。

三、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。

2、在化学中的应用
一,概念 蛋白质(protein)是生命的物质基础,是构成细胞的基本有机物。没有蛋白质就没有生命。 因此, 它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。 机体中的每一个细胞和 所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的 16%~20%,即一个 60kg 重的成 年人其体内约有蛋白质 9.6~12kg。人体内蛋白质的种类很多,性质、功能各异,但都是由 20 多种氨基酸按不同比例组合而成的,并在体内不断进行代谢与更新。 二,定义 蛋白质是一种复杂的有机化合物,旧称“朊”。氨基酸是组成蛋白质的基本单位,氨基 酸通过脱水缩合连成肽链。 蛋白质是由一条或多条多肽链组成的生物大分子, 每一条多肽链 有二十至数百个氨基酸残基(-R)不等;各种氨基酸残基按一定的顺序排列。蛋白质的氨 基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种基本氨基酸,在蛋白质中,某 些氨基酸残基还可以被翻译后修饰而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。 多个蛋白质可以一起, 往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物, 折叠或螺旋构成一 定的空间结构, 从而发挥某一特定功能。 合成多肽的细胞器是细胞质中糙面型内质网上的核 糖体。蛋白质的不同在于其氨基酸的种类,数目,排列顺序和肽链空间结构的不同。

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研究性学习结题报告 食入的蛋白质在体内经过消化被水解成氨基酸被吸收后, 重新合成人体所需蛋白质, 同 时新的蛋白质又在不断代谢与分解,时刻处于动态平衡中。因此,食物蛋白质的质和量、各 种氨基酸的比例,关系到人体蛋白质合成的量,尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优 育、老年人的健康长寿,都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系。蛋白质又分为完全蛋白质 和不完全蛋白质。富含必需氨基酸,品质优良的蛋白质统称完全蛋白质,如奶、蛋、鱼、肉 类等属于完全蛋白质, 植物中的大豆亦含有完全蛋白质。 缺乏必需氨基酸或者含量很少的蛋 白质称不完全蛋白质,如谷、麦类、玉米所含的蛋白质和动物皮骨中的明胶等。

三,计算

有关原子数的计算
由 m 个氨基酸,n 条肽链组成的蛋白质分子,至少含有 n 个—COOH,至少含有 n 个 —NH2,肽键 m-n 个,O 原子 m+n 个。

相对分子质量的计算
设氨基酸的平均相对分子质量为 a,蛋白质的相对分子质量=ma-18(m-n)

有关基因控制的计算
基因中的核苷酸 6 信使 RNA 中的核苷酸 3 蛋白质中氨基酸 1

四,组成及其特点
蛋白质是由 C (碳) 、 H(氢) 、 O (氧) 、 N (氮) 组成, 一般蛋白质可能还会含有 P (磷) 、 S(硫) 、Fe(铁) 、Zn(锌) 、Cu(铜) 、B(硼) 、Mn(锰)、I(碘) 、Mo(钼)等。 这些元素在蛋白质中的组成百分比约为:碳50% 氢7% 氧23% 氮16% 硫0~3% 其他 微量。 (1)一切蛋白质都含 N 元素,且各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16%; (2)蛋白质系数:任何生物样品中每1g 元 N 的存在,就表示大约有100/16=6.25g 蛋
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研究性学习结题报告 白质的存在, 6.25常称为蛋白质常数

整体的结构
蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物高分子。 蛋白质分子上氨基酸的序列和由此形 成的立体结构构成了蛋白质结构的多样性。蛋白质具有一级、二级、三级、四级结构,蛋白 质分子的结构决定了它的功能。 一级结构(primary structure):氨基酸残基在蛋白质肽链中的排列顺序称为蛋白质的一 级结构,每种蛋白质都有唯一而确切的氨基酸序列。 二级结构(secondary structure) :蛋白质分子中肽链并非直链状,而是按一定的规律 卷曲(如 α -螺旋结构)或折叠(如 β -折叠结构)形成特定的空间结构,这是蛋白质的二 级结构。蛋白质的二级结构主要依靠肽链中氨基酸残基亚氨基(—NH—)上的氢原子和羰 基上的氧原子之间形成的氢键而实现的。 三级结构(tertiary structure) :在二级结构的基础上,肽链还按照一定的空间结构进一 步形成更复杂的三级结构。 肌红蛋白, 血红蛋白等正是通过这种结构使其表面的空穴恰好容 纳一个血红素分子。 四级结构(quaternary structure) :具有三级结构的多肽链按一定空间排列方式结合在 一起形成的聚集体结构称为蛋白质的四级结构。如血红蛋白由4个具有三级结构的多肽链构 成,其中两个是 α -链,另两个是 β -链,其四级结构近似椭球形状。 连接方法 用约20种氨基酸作原料,在细胞质中的核糖体上,将氨基酸分子互相连接成肽链。一 个氨基酸分子的氨基,脱去一分子水而连接起来,这种结合方式叫做脱水缩合。通过缩合反 应, 在羧基和氨基之间形成的连接两个氨基酸分子的那个键叫做肽键。 由肽键连接形成的化 合物称为肽。

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