2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者（2课时+微专题）（精彩课件）-【堂堂清】2024-2025学年高一生物上学期同步精品课件（2019人教版必修1）

2.4.1 蛋白质是生命活动的主要承担者 本节聚焦： 1.怎样理解蛋白质是生命活动的 主要承担者？ 2.氨基酸的结构有什么特点？ 3.为什么细胞中蛋白质的种类 如此多样？ 为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？ 蛋白质的功能 01 【资料一】许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。 例如：肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质。 功能①： 。 组成细胞结构 （常考例子：结构蛋白） 蛋白质的功能 01 【资料二】有些蛋白质能够调节机体的生命活动，具有通过信息传递调节体内各器官生理活性的作用。例如:胰岛素是蛋白质，能够起到降血糖的作用； 生长激素也是蛋白质，能够调节生长和发育。 功能②： 。 调节作用/信息传递 （常考例子：激素） 蛋白质的功能 01 【资料三】细胞中的化学反应离不开酶的催化，而大多数的酶是蛋白质。 我们身体有数千种酶，每一种酶只能催化一种化学反应。相应的酶充足，反应就会顺利、快捷的进行，我们就会精力充沛，不易生病。否则，反应就变慢或者被阻断。 功能③： 。 催化作用 （常考例子：酶） 蛋白质的功能 01 【资料四】有些蛋白质具有运输功能。 如：血红蛋白、载体蛋白。 功能④： 。 运输作用 （常考例子：血红蛋白） 【资料五】有些蛋白质有免疫功能。 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。 抗原-抗体结合 功能⑤： 。 免疫作用/防御 （常考例子：抗体） 蛋白质的功能·小结 01 蛋白质 的功能 结构蛋白：构成 结构的重要物质; 功能蛋白 作用：如大多数酶； 作用：如载体、血红蛋白； 作用：如抗体； 作用：如胰岛素等； 细胞和生物体 催化 运输 免疫 调节 总之，细胞的各项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。 记忆口诀：催狗运面条 防御 信息传递 功能 种类 多 人体内有数万种不同的蛋白质； 生物界的蛋白质种类多达1010~1012种； 思考 为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？ 这与它的组成和结构有关吗？ 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 02 硒代半胱氨酸 1.种类:在人体中，组成蛋白质的氨基酸有 种。 21 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 02 2.分类：人体内有21种氨基酸，根据 分为两类。 人体细胞是否能够合成 氨基酸（8种）：人体细胞不能合成,必需从外界环境中获取。 氨基酸（13种）：人体细胞能够合成的。 苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、 笨 蛋 来 宿 舍 晾 一晾 鞋 必需 非必需 【判断】非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸。（ ） × 21种氨基酸都是人需要的氨基酸， 非必需氨基酸是指人体细胞能够合成的。 强调，这21种氨基酸都是人体合成蛋白质所需要的氨基酸。 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 02 硒代半胱氨酸 3.组成元素: 。 C、H、O、N，有的还含有S 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 02 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 氨基 氨基 氨基 氨基 羧基 羧基 羧基 羧基 不一样的基团，统称为侧链基团（简称R基），可用R来表示。 思考 这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 02 4.氨基酸分子结构通式: H N H C H C OH O R 氨基 羧基 侧链基团 【形象记忆】 把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子。 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 02 4.氨基酸分子结构通式: H N H C H C OH O R 氨基 羧基 侧链基团 5.特点： ①每种氨基酸至少都含有 . 和 ， 并且都有一个氨基和一个羧基 连接在 上。 这个碳原子还连接 .和 。 ②各种氨基酸之间的区别在于 的不同。 一个氨基（—NH2） 一个羧基（—COOH） 同一个碳原子 一个氢原子 一个侧链基团（用R表示） R基 扩展思考：每种氨基酸都只有一个氨基和一个羧基吗？ H 　　 │ H2N—C —COOH │ CH2 —CH2 —COOH 每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 【注】氨基酸的R基上也可能存在氨基或羧基。 H 　　 │ H2N—C —COOH │ CH2 —CH2 —CH2 —CH2 —NH2 谷氨酸 赖氨酸 01 1．下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸的是(　　) A．①②③④ B．①②③ C．①② D．②④ 重点题型随堂练1：蛋白质的基本组成单位——氨基酸 B √ √ √ × 01 2．缬氨酸的R基为—C3H7，则一分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数依次为(　　) A．2、4、2、1 B．5、11、2、1 C．5、9、4、1 D．5、8、2、1 重点题型随堂练1：蛋白质的基本组成单位——氨基酸 B C3H7 √ √ √ √ √ √ 分子式：C2H4O2N-R 分子式：C2H4O2N-C3H7 2.4.2 蛋白质是生命活动的主要承担者 本节聚焦： 1.怎样理解蛋白质是生命活动的 主要承担者？ 2.氨基酸的结构有什么特点？ 3.为什么细胞中蛋白质的种类 如此多样？ 为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？ 1965年由我国科学家人工合成的世界上第一个有生物活性的结晶牛胰岛素，其分子量相对较小，是由51个氨基酸组成。 科学家是怎样把单个氨基酸合成蛋白质的呢？ 思考 问题探讨 蛋白质的结构 03 + 脱水缩合 H2O + 二肽 肽键 脱去的水分子必须是由一个氨基酸的 基提供-OH， 由另一个氨基酸的 基提供-H。 思考 羧 氨 蛋白质的结构 03 + 脱水缩合 H2O + 二肽 肽键 【概念辨析】 一个氨基酸分子上的羧基(-COOH)和另一个氨基酸分子上的氨基(-NH2). 相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫做 。 连接两个氨基酸分子的化学键叫 。 由两个氨基酸通过缩合而成的化合物，叫做 。 脱水缩合 肽键 二肽 蛋白质的结构 03 + 脱 缩水 合 H2O + 三肽 肽键 肽键 以此类推， 由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫 。 其通常呈链状结构，叫作 。 多肽 肽链 由几个氨基酸缩合而成就叫几肽。 蛋白质的结构 03 氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质吗？ 思考 ①氨基酸之间 脱水缩合 形成肽链 ②肽链中的氨基酸之间能够形成 等，从而使得肽链能 、 ， 形成具有一定空间结构的蛋白质分子。 氢键 盘曲 折叠 蛋白质的结构 03 氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质吗？ 思考 ③许多蛋白质分子都含有 条肽链，它们通过一定的化学键， 如： 相互结合在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上， 而是形成更为复杂的空间结构。 两条或多 二硫键 -SH + HS-→ 二硫键是如何形成的？ 思考 -S-S-(二硫键) + 2H -SH 巯(qiu)基 -S-S- 二硫键 小结：蛋白质的结构 :由两个氨基酸缩合而成的化合物。 :由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物， 通常呈 结构 :蛋白质的基本组成单位。 蛋白质：具有一定的 。 二肽 链状 氨基酸 多肽 脱水缩合 脱水缩合 盘曲、折叠 空间结构 水解 水解 蛋白质的多样性 生物体的蛋白质种类多达1010～1012种，但构成蛋白质的氨基酸只有21种，这21种氨基酸又是如何构成数目这么大的蛋白质呢？ ? 蛋白质的多样性 04 【思考与讨论】尝试说说蛋白质结构多样性的原因 6个氨基酸形成的多肽链和4个氨基酸形成的多肽链一样吗 ？ 分别由10个氨基酸（但氨基酸种类不同）形成的2条多肽链一样吗？ 分别由8个氨基酸（氨基酸种类相同）形成的2条多肽链一样吗？ 同样的2条多肽链形成的蛋白质一定一样吗？ ①氨基酸的数目不同 ②氨基酸的种类不同 ③氨基酸的排列顺序不同 ④肽链盘曲折叠的方式以及 形成的空间结构不同 ◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◇-◇-◇-◇ ◇-◇-◎-◎- ◇-◇-◎-◎- ◎-◎- ◇-◇ -◎-◇-◇-◎- ◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎　 蛋白质的多样性:结构与功能相适应 血红蛋白 正常红细胞 VS 镰刀型红细胞 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 04 例如：人正常血红蛋白的空间结构成球状，由他参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状，如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白，这样的血红蛋白可聚合成纤维状，性质也与正常血红蛋白有差异，由他参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状，运输氧的能力会大为削弱。 思考 两则材料中的蛋白质分子分别发生了什么变化？ 【材料1】煮熟的鸡蛋蛋白会变成固态，并且无法恢复原状。 【材料2】鸡蛋清中加入食盐会有白色物质析出，加入清水后该现象又消失。 蛋白质变性 蛋白质盐析 与社会的联系 与社会的联系 【蛋白质变性】 蛋白质在某些 和 因素作用下其特定的 被破坏， 从而导致其 的改变和 的现象。 该过程 。（“可逆”或“不可逆”） 物理 化学 →高温、强酸、强碱、重金属盐、紫外线等 空间构象 理化性质 生物活性丧失 不可逆 与社会的联系 【蛋白质盐析】 蛋白质在某些盐溶液中析出，溶解度 。 该过程 。（“可逆”或“不可逆”） 降低 可逆 01 3．两种氨基酸结构式如图，它们在形成二肽化合物时，最可能相互缩合的基团是(　　) A.①与③ B.②与④ C.②与⑥ D.③与④ 重点题型随堂练2：蛋白质的结构及其多样性 B ①与⑤ 或 ②与④ 01 4．血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示； 图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答下列问题： (1)图乙所示结构含有 种氨基酸，①的名称是 。 (2)血红蛋白是由574个氨基酸组成的，氨基酸经过 过程形成4条 多肽链，该过程中形成 个肽键。 重点题型随堂练2：蛋白质的结构及其多样性 3 氨基 脱水缩合 570 01 4．血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答下列问题： (3)若两条β肽链完全相同，则图甲所示的血红蛋白至少含有 个羧基。 (4)据图分析，蛋白质分子的多样性是由 . 不同导致的。 重点题型随堂练2：蛋白质的结构及其多样性 8 氨基酸的数目、种类、排列顺序 肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构 01 4．血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答下列问题： (5)若图甲血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成聚合成纤维状的异常血红蛋白，则由其参与组成的红细胞运输氧的能力将 (填“不变”“减弱”或“失去”)。由此能得到什么结论？ 。 重点题型随堂练2：蛋白质的结构及其多样性 减弱 蛋白质结构与功能相适应 01 (6)图丙为血红蛋白变性和水解的示意图，总结两者的区别： . . 。 重点题型随堂练2：蛋白质的结构及其多样性 水解是蛋白质 变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键一般不断裂 或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反。 随堂小结 C、H、O、N，有的含有S 必需 非必需 笨蛋来宿舍晾一晾鞋 氨基 羧基 碳原子 结构 功能 ①氨基酸的种类、数目、排列顺序不同；②肽链的盘曲、折叠方式及其形成的 空间结构千差万别 ①结构蛋白：组成细胞结构； ②功能蛋白：催化、运输、免疫、调节 催狗运面条 水解 【微专题】 与蛋白质的合成和水解过程相关的计算 旧知识回顾 :由两个氨基酸缩合而成的化合物。 :由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物， 通常呈 结构 :蛋白质的基本组成单位。 蛋白质：具有一定的 。 二肽 链状 氨基酸 多肽 脱水缩合 脱水缩合 盘曲、折叠 空间结构 水解 水解 旧知识回顾 【脱水缩合】 一个氨基酸分子上的 和另一个氨基酸分子上的 相 连接，同时脱去 ，这种结合方式叫做脱水缩合。 注意：脱去的水分子必须是由一个氨基酸的 提供-OH， 由另一个氨基酸的 提供-H。 羧基(-COOH) 氨基(-NH2) 一分子的水 羧基(-COOH) 氨基(-NH2) ①脱去的水分子与肽键数有什么关系？跟氨基酸数有什么关系？ ②已知氨基酸数及其平均相对分子质量，如何计算蛋白质的相对分子质量？ ③肽链中游离的氨基或羧基如何计算？ 思考 蛋白质的相对分子质量、氨基(羧基)数、肽键数和脱水数的计算 01 【找规律】 2个氨基酸脱水缩合形成 ：脱去 分子的水，形成 个肽键； 3个氨基酸脱水缩合形成 ：脱去 分子的水，形成 个肽键； H2O H2O — — 二肽 1 1 三肽 2 2 小结1：肽键数＝ ＝ 。 失去水分子数 氨基酸数－肽链数 【规律】每形成一个肽键，脱去 ，相对分子质量减去 。 【扩展】每形成一个二硫键，脱去 ，相对分子质量减去 。 小结2：蛋白质的相对分子质量(一般题目会给出氨基酸的平均相对分子质量)＝ 。 1个H2O 氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－脱去水分子数×18 18 2个H 2 (若有二硫键生成，则还应减去2×二硫键数目) 蛋白质的相对分子质量、氨基(羧基)数、肽键数和脱水数的计算 01 【找规律】 三肽至少有 个氨基（—NH2）， 个羧基（—COOH）； 氨基酸的 上也可能存在氨基或羧基。 1 1 R基 小结3：肽链中游离氨基或羧基的计算 ①至少含有的游离氨基或羧基数＝ 。 ②游离氨基或羧基数＝ 。 肽链数 肽链数＋R基中含有的氨基数或羧基数 蛋白质的相对分子质量、氨基(羧基)数、肽键数和脱水数的计算 01 想一想：完成下列表格 肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去 水分子数 氨基 数目 羧基 数目 多肽(蛋白质)的相对分子质量 1条 n m条 n n－1 n－1 至少 1个 至少 1个 na－18(n－1) n－m n－m 至少 m个 至少 m个 na－18(n－m) 设氨基酸的平均相对分子质量为a， 由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽。 注：若肽链间含有二硫键，则蛋白质的相对分子质量＝ 。 (k为二硫键的个数，n为氨基酸数，m为肽链数，a为氨基酸的平均相对分子质量)。 na－18(n－m)-2k 01 扩展：环状肽 【思考】上图环状肽由 个氨基酸脱水缩合而成， 脱去 分子的水，形成 个肽键； 至少有 个氨基（—NH2）， 个羧基（—COOH）； 7 7 7 0 0 01 想一想：完成下列表格 肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去 水分子数 氨基 数目 羧基 数目 多肽(蛋白质)的相对分子质量 1条 n m条 n n n 0 0 na－18n n n 0 0 na－18n 设氨基酸的平均相对分子质量为a， 由n个氨基酸分别形成1条环状肽或m条环状肽。 注：(1)环状肽的主链中 氨基和羧基(填“有”或“无”)， 环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸 中的氨基和羧基数目。 (2)若出现环状多肽，可将肽链条数看作 ，再进行计算。 无 R基 0 01 随堂小练 【例1】如图为牛胰岛素结构图，该物质中 —S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。 下列说法正确的是(　　) A．牛胰岛素含有50个肽键 B．牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH C．牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸 D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882 B =氨基酸数－肽链数 =（21+30）-2=49，×； =肽链数，√； 最多，×； 脱去水分子数×18+二硫键数×2= 49×18+3×2=888，×； 随堂小练 【例2】如图表示某蛋白质(无环状肽)中氨基酸和相关基团的数目。 下列有关叙述错误的是(　　) A．共有2条肽链 B．共有124个肽键 C．形成此蛋白质时，相对分子质量减少2250 D．R基中共含有15个氨基 突破点 17-15=2，√； =126-2=124，√； =氨基酸数－肽链数 =124×18 =2232，×； 2个位于主链末端，17-2=15，√； C 随堂小练 【例3】如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为(　　) A．(m－3)，18(m－3)＋4 B．(m－4)，18(m－4) C．(m－2)，18(m－2)＋4 D．m,18m 突破点：由题图可知， 该蛋白质中含有 条链状肽和 条环状肽，且含有 个二硫键。 2 1 2 套用公式时，若出现环状肽， 可将其肽链数看为0。 失去水分子数 =氨基酸数－肽链数 =m－2 减少相对分子质量 =18(m－2)+4 =水分子水×18+二硫键×2 C 蛋白质中各原子数的计算 02 计算依据：碳原子数、氮原子数在肽链形成前后 。 计算公式：①碳原子数＝ 。 ②氮原子数＝ 。 ＝ 。 均不变 R基中C原子数＋ (主链上) 各氨基酸的N原子总数 R基中N原子数＋ (主链上) 氨基酸数×2 肽键数+肽链数 蛋白质中各原子数的计算 02 计算依据：每脱去一分子水，减少 个氢， 个氧。 计算公式：③氢原子数＝ 。 ＝ 。 ④氧原子数＝ 。 ＝ 。 2 1 各氨基酸中H原子的总数- R基中H原子数＋ (主链上) 各氨基酸中O原子的总数— R基中O原子数＋ (主链上) 脱去水分子数×2 脱去水分子数 (氨基酸个数＋肽链数)×2 氨基酸个数＋肽链数 【特别提醒】 一般以氮原子数或氧原子数的计算为突破口 随堂小练 【例4】某多肽化合物M可被水解成1个五肽、2个三肽、3个四肽、4个二肽，下列有关分析错误的是(　　) A．这些短肽中至少共含有10个氨基 B．这些短肽中共含有21个肽键 C．这些短肽中至少共含有62个氧原子 D．多肽化合物M中共含有31个氨基酸 =肽链数 =1+2+3+4 =10，√； 氨基酸数=5+2×3+3×4+4×2=31 =0+31+10=41，×； =氨基酸数－肽链数 =31-10=21，√； 如上，√； =R基中氧原子数＋氨基酸数＋肽链数 =各氨基酸中氧原子的总数-脱去水分子数 =31×2-21=41，×； C 随堂小练 【例5】某多肽长链分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到如图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 突破点：氨基酸之间，不同的是R基。 赖氨酸特有N， 均没有O。 O（9个）只存在于主链上，可得：氨基酸有 个； 8 氨基酸数+肽链数； N（11个）主链上有8个，可得：R基上有 个； 3 即：有3个赖氨酸； B 氨基酸的排列与多肽种类的计算 03 1．假若有n种氨基酸(数量不限)形成一个三肽， 那么形成三肽的种类有 种。 2．假若n种氨基酸(数量不限)形成一个m肽， 则形成的多肽种类有 种。 3．假若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个， 则形成三肽的种类有 种。 n n n n3 n ... n m个 nm n (n－1) (n－2) n(n-1)(n-2) 随堂小练 【例6】如果有足量的3种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类最多是(　　) A．9种　9种 B．6种　3种 C．27种　6种 D．3种　3种 3 3 3 33=27种 3×2×1=6种 C 3 2 1 $$