2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者-2024-2025学年高一生物同步高效教学课件（人教版2019必修1）

第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 第二章 组成细胞的分子 1 目标 01 02 03 归纳概括组成蛋白质的基本单位——氨基酸的元素组成、结构特点、结构通式及种类 说出氨基酸分子连接形成肽链的过程 概述蛋白质的主要功能，认同蛋白质是生命活动的主要承担者 学习目标 Learning target 2 蛋白质的功能 Function of protein 组成细胞和生物体结构---结构蛋白 1 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。 如肌肉、头发、蛛丝、羽毛等的成分主要是蛋白质。 3 蛋白质的功能 Function of protein 2 作为酶来催化化学反应 细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。 酶 4 蛋白质的功能 Function of protein 运输物质的功能 3 有些蛋白质具有运输功能。如血红蛋白、载体蛋白。 细胞膜上具有物质运输功能的载体蛋白 O2分子 血红蛋白运输氧气 5 蛋白质的功能 Function of protein 免疫防御功能 抗体是具有免疫功能的蛋白质，可帮助人体抵御细菌和病毒的侵害。 4 6 蛋白质的功能 Function of protein 传递信息，调节生命活动 有些蛋白质能够起信息传递的作用，调节机体的生命活动，如胰岛素、胰高血糖素。 胰岛素 5 糖尿病患者注射胰岛素 胰腺 胰岛 7 请同学们总结教材p28图2-8蛋白质的功能，完成下列表格： 功能 举例 羽毛、头发、蛛丝等 血红蛋白、载体蛋白 胰岛素、生长激素等蛋白质激素 催化功能 大多数酶 运输功能 调节功能 免疫功能 抗体 结构蛋白 巧记：狗催运面条 蛋白质是生命活动的主要承担者 蛋白质的功能 Function of protein 一 【问题探讨】 胶原蛋白手术缝合线 纤细 强韧 可吸收 胶原蛋白线 传统缝合线 用某些动物组织提取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收。 这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收，初中学习过食物中的蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收，换句话说，氨基酸是蛋白质的基本单位。 蛋白质的基本组成单位—氨基酸 The basic unit of a protein------Amino acids 二 C C C C 1 氨基酸有哪些化学元素组成 ？ 2 这些氨基酸的结构具有什么共同特点？请圈出来。 4 尝试写出氨基酸的结构通式。 3 不同氨基酸分子的区别在哪里？组成人体蛋白质的氨基酸有多少种？ C、H、O，N，有的含有S等 侧链基团 R基，21种 P29思考.讨论：观察下列几种氨基酸的结构，讨论下列问题（5min） 11 氨基酸的结构通式 羧基 氨基 H2N N H H 或 COOH C O OH 或 “氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系？ 蛋白质的基本组成单位—氨基酸 The basic unit of a protein------Amino acids 二 蛋白质的基本组成单位—氨基酸 The basic unit of a protein------Amino acids C H H2N COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH CH H2N COOH CH2 OH C H H2N H CH2 COOH √ √ × × 练一练 哪些是组成蛋白质的氨基酸? 二 13 CH H2N COOH COOH CH2 CH NH2 HOOC CH2 NH2 √ √ ①每种氨基酸分子　　 都含有　　　 （　　　）和　　　 （　　　 ） ②且都有一个氨基和一个羧基连接在　　　　　　 上。 ③这个碳原子上还连接一个 和一个 ，这个侧链基团用R表示。 各种氨基酸的区别在于 的不同。 至少 一个氨基 —NH2 一个羧基 —COOH 同一个碳原子 R基 氢原子 侧链基团 氨基 羧基 侧链基团（R基） 3.氨基酸的结构特点P29: 14 变式： 谷氨酸的R基为——C3H5O2，则它的分子式是 （ ） 在一个谷氨酸分子中，含有碳和氧的原子数分别是（ ） A. 4、4 B. 5、4 C. 4、5 D. 5、5 C5H9O4N1 即时检测 In-class practice B 想一想 思考：细心的同学会发现，在我们食用的一些食品中添加了某些氨基酸。想一想，为什么有些食品中要添加这些氨基酸？ 引出氨基酸... text has been truncated due to evaluation version limitation. 16 组成人体蛋白质的氨基酸有21种 必需氨基酸 非必需氨基酸 （婴儿9种，组氨酸） 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 氨基酸的种类： 蛋白质的基本组成单位—氨基酸 The basic unit of a protein------Amino acids 人体细胞不能合成的，必须从外界环境获取的氨基酸，共8种。 人体细胞能够合成的，共13种。 二 营养学家认为,最好的饮食其实是平衡膳食,要增加食物的多样性和均衡性,五谷杂粮、肉类等要均衡。保证人体对必需氨基酸的摄入,利于身体健康。 氨基酸：21种 蛋白质： 1010～1012 人体中氨基酸为21种，蛋白质为1010-1012种。 那么21种氨基酸是如何形成种类繁多的蛋白质的呢？ 脱水缩合 蛋白质的结构及其多样性 The structure and diversity of proteins 三 18 氨基酸 肽链 【阅读教材P30第2段】 小组利用纸板、胶棒等材料，动手粘贴二肽 1、什么是脱水缩合？什么是肽键？什么是二肽？ 2、参与缩合的部位？水中各元素的来源？ 3、二肽中还有几个氨基、几个羧基？ 脱水缩合 1. 氨基酸分子之间的结合方式—— 19 一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子的水，这种结合的方式叫脱水缩合。 H2O 肽键 － OH ‖ O －C－C R2 H － － －N H － －C －C R1 H2N H － － ‖ O OH － H 二肽 脱水缩合 1. 氨基酸分子之间的结合方式—— 20 肽键 H2O －C－COOH R3 H － － －N H － H OH － 肽键 ‖ O －C R1 H2N H － － －C －C－C R2 H － － －N H － ‖ O H2O 三肽 以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫多肽。 有的是环状： 首尾两端的氨基、羧基也脱水缩合连接起来 肽链 通常成链状结构 脱水缩合 1. 氨基酸分子之间的结合方式—— 21 C O H N C O H N O H C H N C H N O 是 是 不是 不是 它们是肽键吗? 1 2 3 4 练习：由半胱氨酸(R基-CH2-SH)和丙氨酸(R基-CH3)脱水缩合形成的二肽的分子式是 。 C6H12O3N2S ‹#› . . . 下图为脑啡肽的结构简式，据图回答： （1）脑啡肽分子是由_______种氨基酸形成的，造成氨基酸种类不同的原因是________不同。R基分别为？ （2）脑啡肽中含有____个肽键，脑啡肽的名称是_____肽，形成过程称为___________，形成过程中共脱去___个水分子。 4 R基 4 五 脱水缩合 4 第一步：找肽键 第二步：找R基 第三步：看头尾 小试牛刀 23 1、13种非必需氨基酸是指人体能合成的氨基酸，而8种人体不能合成的氨基酸叫做必需氨基酸，只能从外界获得。 2、蛋白质属于生物大分子，是多聚体，不能被人体直接吸收，需要在蛋白酶的催化下水解成小分子的氨基酸（蛋白质的基本单位，或者叫做组成蛋白质的单体），才能被细胞直接吸收。 3、小分子氨基酸通过脱水缩合反应生成多肽，但多肽并不是蛋白质，多条肽链盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。也就是说，多肽不具有空间结构，并且往往不具备生物活性。而蛋白质具有生物活性。 ‹#› . . . 1、每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或者蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能（不是一定）。 2、煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，容易被蛋白酶分解。 3、高温、过酸、过碱、重金属盐都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但是低温不会，所以冷冻不能使细菌或者病毒的蛋白质变性。 4、酒精、加热、紫外线消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。蛋白质的变性只破坏了空间构象，并没有破坏肽键，反而使肽键更充分暴露。反应后紫色更深。 5、注意区分盐析与变性，盐析可逆，变性不可逆。 ‹#› . . . 脱水缩合的知识总结 反应物： 参与反应的基团： 产物： 连接两个氨基酸的化学键： 脱去的H2O中H和O的来源分别是： 脱水数和肽键数的关系是： 肽的命名原则是： 氨基酸 水和多肽（肽链） 肽键 H来自于－NH2和—COOH O来自于—COOH （—COOH脱氢氧，—NH2脱氢） 相等 R基中的—NH2和—COOH不参与反应 氨基酸数目确定时：有几个氨基酸参与反应成就称几肽 氨基酸数目不确定时：三个及三个以上氨基酸参与反应统称多肽 —NH2和—COOH （连在中心碳原子上的） 特别提醒：寻找肽键的方法： 蛋白质只有一条肽链吗？ 从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 26 由于氨基酸之间能够形成氢键、二硫键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子 氢键 二硫键 + 2.肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 氨基酸形成血红蛋白过程 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 这条肽链进一步盘绕形成一定的空间结构 四条肽链聚集在一起形成复杂空间结构 氨基酸 蛋白质 多肽 脱水缩合 盘曲、折叠 P31【思考•讨论1】 氢键、二硫键 空间结构 肽键 （才有生物活性，并承担特定功能） 29 2.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，需要经过怎样的过程才有变为人体的蛋白质，人体中蛋白质和食物中的蛋白质会一样吗？ （2） （3）不一样，人体内的蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能 P31【思考•讨论】 典型例题 蛋白质 蛋白酶 多肽 肽酶 氨基酸 （1） 氨基酸 脱水缩合 多肽 盘曲折叠 蛋白质 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 3.如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，由10个氨基酸组成的十肽，能形成多少种？形成不同种类十肽的原因？ 氨基酸的种类、排列顺序不同 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 P31【思考•讨论】 典型例题 2110种 试着说出蛋白质种类多种多样的原因 ②肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别 3. 蛋白质结构多样性的原因 课本31页 结构多样性决定功能多样性 ①氨基酸的种类、数目、排列顺序不同 血红蛋白的谷氨酸 血红蛋白的缬氨酸 运输氧气能力下降 每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 33 每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 正常血红蛋白 异常血红蛋白 镰状细胞贫血患者的血红蛋白运输氧的能力会大为削弱 蛋白质的空... text has been truncated due to evaluation version limitation. 34 与社会的联系 Connection with society 蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。 使蛋白质变性的因素： 高温、辐射、强碱、强酸、酒精、重金属盐。 课本32页 35 课堂检测 (1)消化道的酸碱环境使病菌、病毒的蛋白质变性失活 高温使蛋白质空间结构变得伸展、松散，肽键暴露，易被蛋白酶水解 1.煮熟的鸡蛋容易消化的原因？ 联系所学知识，解释下列现象： 2题变式.某些病菌、病毒会随着食物进入消化道，但它们往往不会导致人患病的原因是什么？ (2)消化道中的消化酶将病菌、病毒的各种化学成分分解成小分子有机物 2.加热、加酸、加酒精可以消毒、灭菌的原因？ 加热、加酸、加酒精等可引起细菌和病毒的蛋白质变性 乳制品或鸡蛋清中的蛋白质与消化道中的汞结合成变性的不溶解物，以阻止有毒的汞离子被人体吸收 3. 汞中毒早期，服用大量乳制品或鸡蛋清进行解毒的原因？ 与社会的联系 Connection with society 盐析 蛋白质在盐溶液中溶解度降低, 析出.可逆. 变性 肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸。 水解 空间结构发生改变，肽键未断裂。 紫色反应 37 蛋白质相关的计算问题 1、生成多肽种数的计算 例：若有足量的A、B、C三种氨基酸，则合成的三肽有多少种？ 若有A、B、C氨基酸各一个，则合成的三肽有多少种？ 33=27种 3x2x1=6种 3种 × =33 3种 3种 × 3种 2种 × 1种 × =6 38 蛋白质相关的计算问题 2、肽键数、脱水数的计算 n个氨基酸脱水缩合形成1条肽链，脱水_____个，形成肽键______个 n个氨基酸脱水缩合形成2条肽链，脱水_____个，形成肽键______个 n个氨基酸脱水缩合形成m条肽链，脱水_____个，形成肽键______个 n个氨基酸脱水缩合形成环肽，脱水_____个，形成肽键______个 n-1 n-1 n-2 n-2 n-m n-m n n 规律： 脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数 环肽：脱水数＝肽键数=氨基酸数 练习1：胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，胰岛素分子中肽键的数目是 。 练习2：如图，某蛋白分子中含 100 个氨基酸。在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键数目 分别是 。 49 98、98 ‹#› . . . 3、如图表示的是一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是(　　) A.该分子中含有198个肽键 B.这200个氨基酸中至少有200个氨基 C.合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 600 D.该蛋白质中至少含有4个游离的羧基 C ‹#› . . . 3.游离氨基、羧基的计算 1条多肽链中至少含有 个氨基， 个羧基。其他的氨基和羧基来自 . n条多肽链中至少含有 个氨基， 个羧基。其他的氨基和羧基来自 . 1 1 R基 n n R基 蛋白质相关的计算问题 规律：所有氨（羧）基数=肽链数+ R基氨（羧）基 至少氨（羧）基数=肽链数 环肽:氨（羧）基数=R基中的氨（羧）基数 例题、如图表示某种蛋白质中相关基团的数目，据图可知该蛋白质（　　） A. R基中共含17个氨基 B.共有126个肽键 C.由两条肽链组成 D.形成过程中脱去125分子的水 C ‹#› . . . 4.蛋白质相对分子质量的计算 蛋白质相关的计算问题 脱水缩合形成该蛋白质过程中，损失的分子量为 . 假设氨基酸的平均相对分子质量为a，则初始总分子量为 . 由n个氨基酸生成m条肽链，进而构成蛋白质，该蛋白质的相对分子质量： 该蛋白质的分子量为 . an - 18（n-m) 18（n-m) an 规律：蛋白质的分子量＝氨基酸数×氨基酸平均分子量—脱水数×18 若肽链盘曲折叠形成该蛋白质时形成了3个二硫键，则该蛋白质的分子量为 . an - 18（n-m)-3x2 —二硫键(—S—S—)个数×2 例、21种氨基酸的平均分子质量是128，现有一 蛋白质分子由2条肽链组成，共有98个肽键，此 蛋白质的相对分子质量约为（ ） A、12800 B、12544 C、11036 D、12288 C 规律：蛋白质相对分子质量 = 氨基酸相对分子质量×氨基酸数—18×脱去水分子数 ‹#› . . . 假设某一蛋白质分子的分子量为11054，21种氨基酸的平均分子量为128，在形成该蛋白质分子时脱去水的分子量为1746，则组成该蛋白质分子的肽链数是 A．4条 B．3条 C．2条 D．1条 逆向思维 B ‹#› . . . 5. 利用N原子个数求氨基酸的个数 氨基酸通式中N的数目最少，一般只出现在氨基中， 若氨基酸R基中没有氨基， 则N原子数=氨基酸数； 若R基中含1个氨基， 则氨基酸个数=N原子个数-1。 练习1：分子式为C63H105O45N17S2的多肽化合物中， 最多的肽键数是 个。 练习2：甜味肽的分子式为C13H16O5N2 , 则甜味肽一定是一种 肽。 16 二 ‹#› . . . 蛋白质相关的计算问题 5.蛋白质中N、O原子数计算 规律： O原子= N原子= 肽键数 + 2 × —COOH数 肽键数 + —NH2数 （—COOH数=肽链数+R基上的—COOH数） （—NH2数=肽链数+R基上的—NH2数） =各氨基酸中O原子总数 - 脱去的水分子数 =各氨基酸中N原子总数 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 多肽的 相对 分子质量 氨基 数目 羧基 数目 1 a n 至少 个 m a n 至少 个 环状多肽 a n 至少 个 n-1 n-1 na-18(n-1) 1 n-m n-m n n na-18(n-m) na-18n m 0 课堂小结 50 组成元素 C、H、O、N（有的有S） 导致 氨基酸 种类：21种 必需氨基酸：8种 非必需氨基酸：13种 通式： C H CO NH2 OH R 特点：至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上 脱水缩合 多肽 氨基酸种类数目排序不同 蛋白质空间结构不同 折叠盘旋 蛋白质 结构多样性 功能多样性 构成生物体，如结构蛋白 运输作用，如血红蛋白 催化作用，如酶 调节作用，如胰岛素 免疫作用，如抗体 组成 导致 脱水数=肽键数 =氨基酸数-肽链数 m条肽链构成的蛋白质，至少m个氨基，至少m个羧基 蛋白质质量=氨基酸总质量-水的质量-H 蛋白质小结 计算 ‹#› . . . 随堂练习 In-class practice 某多肽长链分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到如下3种氨基酸，则此多肽中含有赖氨酸的个数为 A.2个 B.3个 C.5个 D.8个 52 Lavf58.20.100 $$