2.4蛋白质是生命活动的主要承担者课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第2章 组成细胞的分子 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 1 一 蛋白质的功能 1. 组成细胞结构 许多蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质，称为结构蛋白。 如肌肉、头发、羽毛、蛛丝的主要成分。 2. 运输 有些蛋白质具有运输功能，如血红蛋白可以运输氧。 2 3. 催化 细胞中的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质（少数为RNA）。 4. 信息传递 有些蛋白质能调节机体的生命活动，如胰岛素等蛋白质类激素。 胃蛋白酶结晶 红色为胰岛A细胞，分泌胰高血糖素，升血糖 黄色为胰岛B细胞，分泌胰岛素，降血糖 3 5. 防御 有些蛋白质具有免疫功能。人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。 一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。 4 二 蛋白质的基本单位——氨基酸 （一）人体中的氨基酸 组成人体蛋白质的21种氨基酸 非必需氨基酸：人体能够自身合成的氨基酸，共13种。 必需氨基酸：人体不能自身合成的氨基酸，共8种。 甲硫氨酸，缬氨酸，赖氨酸，异亮氨酸， 苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，苏氨酸 “甲携来一本亮色书” 注意：生物界中不只有21种氨基酸；并非所有蛋白质都有21种氨基酸。 5 （二）氨基酸的元素组成及结构特点 6 7 氨基酸共有的元素是C、H、O、N，有的氨基酸还含有S等元素。 氨基酸的结构特点： 每个氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子。碳原子还连接一个氢原子和一个侧链集团，用R表示。各种氨基酸的区别在于R基的不同。 氨基酸分子结构通式 α碳 8 三 蛋白质的结构 （一）一级结构 从N端到C端氨基酸的排列顺序 脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸的氨基相连接，同时脱去一分子水的结合方式。 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键。 二肽：由两个氨基酸脱水缩合而成的化合物。 多肽（肽链）：由多个氨基酸缩合而成含有多个肽键的化合物。 9 （二）二级结构 多肽主链骨架原子沿一定的轴盘旋或折叠而形成的特定的构象， 即肽链主链骨架原子的空间位置排布，不涉及氨基酸残基侧链。 1. α螺旋 蛋白质分子中多个肽平面通过氨基酸α-碳原子的旋转，使多肽主链各原子沿中心轴向右盘曲形成稳定的α螺旋构象，氨基酸残基的侧链基团伸向螺旋的外侧。 10 每3.6个氨基酸旋转一周，螺距为0.54nm，每个氨基酸残基的高度为0.15nm，肽键平面与中心轴平行。 氢键是α螺旋的主要次级键，相邻螺旋之间形成链内氢键，即每个肽单位N上的氢原子与第四个肽单位羰基上的氧原子生成氢键，氢键与中心轴平行。 多肽链中连续存在酸性或碱性氨基酸、侧链较大的氨基酸集中的区域不利于α螺旋的生成。 脯氨酸N原子上无氢原子，不能形成α螺旋。 11 2. β折叠 β折叠是指多肽链以肽单元为单位，以α-碳原子为旋转点形成伸展的锯齿状折叠构象。 肽链折叠成伸展的锯齿状，肽单元间的夹角为110°，氨基酸残基的R侧链上下分布。 氢键是β折叠的主要次级键，相邻肽链之间形成氢键。 反式平行折叠更加稳定。 同种电荷氨基酸、侧链较大的氨基酸，不利于β折叠的生成。 甘氨酸、丙氨酸出现的概率最高。 12 3. β转角 多肽链中出现的180°回折的结构。 它是由四个连续氨基酸残基构成，第2个氨基酸残基多为脯氨酸， 甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺也常出现在β转角结构中。 13 4. 无规卷曲 除上述有规则的构象外，多肽链中肽平面的一些无规则排列的无规律构象。 卷曲的柔性构象可使肽链改变走向，利于连接结构相对刚性的α螺旋和β折叠。 14 （三）超二级结构 由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则、在空间上能辨认的二级结构组合体。 常见的超二级结构有αα、βαβ和ββ三种组合形式。 15 （四）结构域 多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，进一步折叠形成一个或多个相对独立的致密三维实体。 结构域与分子整体以共价键相连，一般难以分离，这是它与蛋白质亚基结构的区别。 对于一个较大球状蛋白质分子来说，一条庞大的多肽链往往由两个或两个以上结构域形成三级结构；对于较小的蛋白质分子或亚基，“结构域”和“三级结构”往往是一个概念，也就是说这些蛋白质属于单结构域分子。 很多属于多结构域的酶蛋白，其活性中心都位于结构域之间，这是基于：（1）通过结构域容易构建具有特定三维排布的活性中心；（2）结构域之间常只有一段肽链相连，使域间容易发生相对运动，这将有利于活性中心结合底物或施加应力，有利于别构中心结合调节物和发生别构效应，以利于酶对反应的催化。 16 （五）三级结构 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置， 三级结构的形成和稳定主要靠疏水键、离子键、氢键、二硫键等。 非共价键：氢键、疏水作用、离子键、范德华力 共价键：二硫键 17