2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者课件-2024-2025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 南溪一中生物教研组 刘海晗 手术缝合线 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 1．为什么缝合线可以被人体组织吸收？ 2．发生什么样的化学变化才能被吸收？ 这对你认识蛋白质的化学组成有何启示？ 因为与组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。 要变为小分子物质才能被吸收。 说明蛋白质可以分为更小的分子。 南溪一中生物教研组 刘海晗 思考：为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者（阅读P28） 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(图为胃蛋白酶结晶)。 催化 有些蛋白质具有运输功能(图为血红蛋白示意图，能运输氧)。 运输 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。 免疫 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(图为肌肉纤维)。 结构 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素(图中黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素)。 调节 一、蛋白质的功能 南溪一中生物教研组 刘海晗 连 一 连 结构 调节 催化 运输 免疫 抗体 胰岛素等蛋白质类激素 绝大多数酶 毛发，肌肉等 血红蛋白 一、蛋白质的功能 这与蛋白质的组成和结构有关吗？ 1010～1012种 蛋白质功能多种多样 蛋白质种类多种多样 南溪一中生物教研组 刘海晗 非必需氨基酸： 必需氨基酸： 组成人体蛋白质的21种氨基酸 甲硫氨酸，缬氨酸，赖氨酸，异亮氨酸，亮氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，苏氨酸 共13种，人体细胞能够合成的氨基酸 成人共8种，人体细胞不能合成的氨基酸 （甲 携 来 一 两 本“ 色 ”书） （婴儿9种，组氨酸） 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1、氨基酸的种类 南溪一中生物教研组 刘海晗 ①氨基酸的组成元素是什么？ ②找出共同点和不同点，写出氨基酸的结构通式 ③“氨基酸”名词与其分子结构有怎样的对应关系？ 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 阅读P29，结合下图回答下列问题： 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2、氨基酸的结构 主要是C,H,O,N 氨基 —— -NH2 酸 —— -COOH（羧基） C H R NH2 COOH R H H2N—C—COOH 侧链基团R： 决定氨基酸的种类和理化性质。 南溪一中生物教研组 刘海晗 SeH 南溪一中生物教研组 刘海晗 练一练：以下哪些是组成蛋白质的氨基酸? C H NH2 COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH CH NH2 COOH CH2 OH C H NH2 H CH2 COOH √ √ × × 南溪一中生物教研组 刘海晗 判断下列分子是不是氨基酸？如果是的话，R基是什么？ C COOH CH3 HOOC H C NH2 CH3 H2N H C H HOOC H CH2 NH2 C NH2 HOOC H CH2 NH2 CH NH2 HOOC CH NH2 HOOC 1 2 3 4 5 × × × 南溪一中生物教研组 刘海晗 氨基酸：21种 蛋白质：1010～1012种 三、蛋白质的结构及其多样性 ？ 南溪一中生物教研组 刘海晗 C H R1 H2N C O OH H H2O H N C H R2 C O OH H2O H N C H R3 COOH 二肽 肽键 三肽 肽键 三、蛋白质的结构及其多样性 脱水缩合 ...... 多肽 南溪一中生物教研组 刘海晗 三、蛋白质的结构及其多样性 脱水缩合 1.氨基酸脱水缩合产生的水中各原子来源? H来自于 ；O来自于 。 —H2N —COOH 、—COOH 2.一条肽链中，氨基和羧基数各是多少? 至少含一个氨基和一个羧基，位于肽链两端，多余的分布在R基中 3.氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是怎样的？ 氨基酸数－肽链数＝形成的水分子数＝肽键数 4.假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链， 则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？ na－18(n－1) na－18(n－m) 多肽 南溪一中生物教研组 刘海晗 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质形成 有些蛋白质分子含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键相互结合 如：二硫键 -SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H 思考：在形成一个二硫键时，相对分子质量减少多少？ 多肽 南溪一中生物教研组 刘海晗 三、蛋白质的结构及其多样性 思考.讨论 由氨基酸形成血红蛋白的示意图（P31） 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构 四条肽链聚集形成复杂空间结构 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 1、蛋白质大致有哪些结构层次？ 2、 C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→一条或几条多肽链盘曲折叠形成蛋白质。 蛋白质 多肽 氨基酸 胃蛋白酶 肠肽酶 胰蛋白酶 ，不一样 南溪一中生物教研组 刘海晗 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质结构多样性的原因 ①三个不同种氨基酸可形成多少种三肽？ ②体内有21种常见氨基酸，能形成多少种三肽？ ③由500个氨基酸形成的肽链可能有多少种？ 213 21500 6 1、氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化 南溪一中生物教研组 刘海晗 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质结构多样性的原因 1、氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化 β-折叠 2、肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万别 α-螺旋 南溪一中生物教研组 刘海晗 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质结构多样性 功能多样性 决 定 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 结构 运输 催化 调节 免疫 南溪一中生物教研组 刘海晗 谷氨酸→缬氨酸 运输氧的能力会大为减弱 三、蛋白质的结构及其多样性 结构决定功能的例子 南溪一中生物教研组 刘海晗                                                                （1）该图中， ①表示　　　 ，③表示　　　， ⑦表示　　　 。 （2）该化合物由　　个氨基酸分子失去　　个水分子而形成，这种反应叫　　　　         反应。 （3）该化合物含有　　 个肽键，该图所示化合物的名称是：　　　　     。 （4）该图中所示的氨基酸种类不同，是由　　　 决定的。 （5）如果图中氨基酸的平均分子量为180，则该化合物的分子量是　　　　。 —C NH2 H H —C— O N— H C— CH3 H COOH —C— O N— H C— H CH2 C O NH2 —C— O N— H H CH2 C COOH ① ② ③ ④ ⑥ ⑤ ⑦ ⑧ ⑨ 例1、根据上面图解，回答问题： 氨基 肽键 羧基 四肽(多肽) 三 四 脱水缩合 R基 三 666 练一练 南溪一中生物教研组 刘海晗 19 三、蛋白质的结构及其多样性 变性 导致变性的因素：高温、强酸、强碱、重金属离子 氨基酸顺序 ，肽键 ， 空间结构 ，功能 。 不变 不变 改变 改变 能，因为双缩脲试剂检测的是肽键 思考：蛋白质变性后还能用双缩脲试剂检测吗？ 与社会的联系（P32） 盐析 向蛋白质溶液中加盐后，会使蛋白质凝聚而从中析出，加水又可重新溶解，属于物理变化，可逆。 不可逆 南溪一中生物教研组 刘海晗 练习与应用P32 一、概念检测1. √ × × √ 2.A 3. A 4.B二、拓展应用1.食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质才能被人体吸收，这些小分子在人体细胞内重新合成不同的蛋白质执行不同的功能。2.(1)5，4，4。(2)见下图。(3)不具有，因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，如果氨基酸排列顺序变了，新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能。3.必需氨基酸是人体细胞不能合成的氨基酸，必须从食物中获得，因此在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们注重其中必需氨基酸的种类和含量。 南溪一中生物教研组 刘海晗 作业 1、预习第二章第5节，完成教材P36：练习与应用 2、完成优化方案P24：教材知识梳理 南溪一中生物教研组 刘海晗 一、氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数之间的关系 二、肽链数、氨基数、羧基数之间的关系 三、蛋白质相对分子量的计算 四、蛋白质中原子数的计算 蛋白质计算专题 南溪一中生物教研组 刘海晗 1.链状多肽基团数和相对分子质量的计算 (1)肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数 (2)游离氨基(或羧基)数=肽链数+R基中氨基(或羧基)数 (3)至少含有游离氨基(或羧基)数=肽链数 (4)蛋白质的相对分子质量=氨基酸的总相对分子质量-脱去水的总相对分子质量-二硫键数×2 　　举例:若氨基酸的平均相对分子质量为a,则由b个氨基酸形成的含1条或m条肽链的蛋 白质中的数量关系见表(形成的蛋白质分子中含有x个二硫键—S—S—)。 关键能力 定点破 蛋白质形成过程中的数量关系  定点 南溪一中生物教研组 刘海晗 肽链数 氨基酸数 肽键(或脱水)数 游离氨基(或羧 基)数 蛋白质(或多肽)相对分子质量 1 b b-1 至少1个 ab-18(b-1)-2x m b b-m 至少m个 ab-18(b-m)-2x 南溪一中生物教研组 刘海晗 2.链状多肽中各原子数的计算 (1)碳原子数=氨基酸数×2+R基中碳原子数 (2)氧原子数=氨基酸数+肽链数+R基中氧原子数=肽键数+肽链数×2+R基中氧原子数 (3)氮原子数=氨基酸数+R基中的氮原子数 (4)氢原子数=各氨基酸总的氢原子数-脱水数×2-二硫键数×2 3.环状多肽 (1)肽键数=氨基酸数=脱水数 (2)游离氨基(或羧基)数=R基上的氨基(或羧基)数 南溪一中生物教研组 刘海晗 典例 如图为牛胰岛素的结构简图及其某片段的分子式,该胰岛素由51个氨基酸构成,其中 —S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的二硫键。下列说法错误的是(　    ) A.该牛胰岛素分子中含有49个肽键 B.氨基酸脱水缩合形成胰岛素时,水中的氧原子来自羧基 C.该胰岛素分子中至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基 D.形成牛胰岛素过程中相对分子质量减少了888 C 思路点拨:由题图可知,牛胰岛素含两条肽链,含有3个二硫键;①中含有1个氨基,⑤中含有1 个羧基。 南溪一中生物教研组 刘海晗 解析：  已知牛胰岛素由51个氨基酸构成,肽链数为2,则该牛胰岛素所含肽键数=脱掉水分子 数=51-2=49,A正确。氨基酸脱水缩合是氨基(—NH2)和羧基(—COOH)发生反应,水中的氧 原子来自羧基,氨基中没有氧,B正确。已知该胰岛素含有2条肽链,β链的部分片段的R基中 含1个游离的氨基、1个游离的羧基,依据游离氨基(或羧基)数=肽链数+R基中的氨基(或羧 基)数,可判断该胰岛素中至少含有3个游离的氨基和3个游离的羧基,C错误。形成牛胰岛素 过程中脱去49分子水和6个氢(形成3个二硫键),因此相对分子质量减少了18×49+1×6=888, D正确。 南溪一中生物教研组 刘海晗 氨基酸数目 肽链条数 肽键数 脱去H2O数 1 2 1 2 … 2 1 形成1条肽链时：脱水数＝肽键数＝氨基酸数－1 一、氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数之间的关系 3 n … … 1 1 4 1 1 3 3 n-1 n-1 南溪一中生物教研组 刘海晗 29 氨基酸数目 肽链条数 肽键数 脱去H2O数 n-1 n-2 n-1 n-2 … n m n-m n-m 结论： 脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数 一、氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数之间的关系 n n … … … 若n个氨基酸形成的一个环状肽（仍然叫n肽）， 则：脱水数＝肽键数＝ 氨基酸数 1 2 n-3 n-3 n 3 南溪一中生物教研组 刘海晗 没有特别说明或暗示，不考虑环肽。 30 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 ( ) A.48个 B.49个 C.50个 D.51个 例1 B 南溪一中生物教研组 刘海晗 31 由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n条多肽，其中z条是环状多肽，其余是直链肽，这个蛋白质分子完全水解共需水分子个数为 ( ) A. m – n + z B. m – n – z C. m – z + n D. m + z + n 变式训练1 A 南溪一中生物教研组 刘海晗 学生不懂水解是什么意思，要解释 32 H2N R1 C H C O N R2 C H H C O R3 C H H N C O R4 C H H N COOH 二、肽链数、氨基数、羧基数之间的关系 H2N R1 C H C O N R2 C H H C O R3 C H H N C O R4 C H H N COOH 1条肽链至少有几个游离的氨基和羧基？ 南溪一中生物教研组 刘海晗 ２条肽链呢？ 33 肽链条数 游离的氨基数 游离的羧基数 不考虑R基 考虑R基 不考虑R基 考虑R基 1 2 … … … 1 n 二、肽链数、氨基数、羧基数之间的关系 2 n 1+R基中的氨基 1+R基中的羧基 1 2+R基中的氨基 n+R基中的氨基 … 2 n … 2+R基中的羧基 n+R基中的羧基 结论：不考虑R基，n条肽链至少含有n个氨基和n个羧基。 南溪一中生物教研组 刘海晗 注：游离即是不参与肽键的形成，参与形成肽键后，叫氨基酸残基。若是环状肽，则氨基(或羧基)数=R基中的氨基(或羧基)数 34 例3 现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为 （ ） A．798、2和2 B．798、12和10 C．799、1和1 D．799、11和9 B 南溪一中生物教研组 刘海晗 某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是（ ） A. 6 18 B. 5 18 C. 5 17 D. 6 17 C 变式训练3 南溪一中生物教研组 刘海晗 某些蛋白质在形成过程中会形成二硫键（—S—S—）， 每形成一个二硫键，相对分子质量要减2。 三、蛋白质相对分子量的计算 蛋白质相对分子质量= n：氨基酸的数目 a：氨基酸的平均分子质量 m：肽链条数 n·a-18（n-m） 注意： —SH + —SH → —S—S— + 2H 南溪一中生物教研组 刘海晗 形成二硫键的实质是两个游离的巯基氧化后形成硫—硫共价键。从化学机理上讲是个自由基反应。2RSH+O2→RSSR+H2O，从反应的机理看，氢应该是生成水。这些键二硫键有助于稳定蛋白质，特别是那些从细胞中分泌的蛋白质。 若是环肽，蛋白质相对分子质量=na-18n。 37 已知20种氨基酸的平均分子量是128，现有一蛋白质分子由两条多肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质的分子量接近于（ ） 例2 C A. 12800 B. 12544 C. 11036 D. 12288 南溪一中生物教研组 刘海晗 若某蛋白质的分子量为926 ，在合成这个蛋白质分子的过程中脱去水的总质量为90，假设氨基酸的平均分子量为127，则组成该蛋白质分子的肽链有（　） A. 1条　     B. 2条　 C. 3条　　     D.  4条 C 变式训练2 南溪一中生物教研组 刘海晗 四、蛋白质中原子数的计算 1. N原子数 = = 肽键数 + 肽链数×2 + R基上的O原子数 2. O原子数 = = 肽键数+肽链数+R基上的N原子数 各氨基酸中N原子总数 各氨基酸中O原子总数一脱去H2O数 3. H原子数 = 各氨基酸中H原子总数一脱去H2O数×2 H2N R1 C H C O N R2 C H H C O R3 C H H N C O R4 C H H N COOH 南溪一中生物教研组 刘海晗 40 例4 某蛋白质分子中有M个氨基酸，其中有N条肽链，则此蛋白质中至少含有多少个氧原子 （ ） A. 2M B. M-N C. M D. M+N D 南溪一中生物教研组 刘海晗 经分析某条多肽链中有O原子p个，N原子q个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为（　　） D A． p﹣q B． q﹣p C． p﹣q+1 D． q﹣p+1 南溪一中生物教研组 刘海晗 氨基酸数设为X，则2X-(X-1)=P, X=P-1，R中的N为q-(p-1) 42 某蛋白质的结构示意图如下，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成，则每摩尔该蛋白质在形成时生成的水分子摩尔数和减少的相对分子质量分别为（ ） D A．m个　18m B．(m－2)个　18(m－2) C．(m－3)个　18(m－3)＋4 D．(m－2)个　18(m－2)＋4 南溪一中生物教研组 刘海晗 A.图1所示的蛋白质的相对分子质量为13652 B.图2中含有的R基是①②④⑥⑧，肽键有③⑤⑦三个 C.从图2可知该肽链至少有2个游离的羧基和2个游离的氨基 D.高温使蛋白质变性，主要是因为破坏了-S-S-、③⑤等结构 若20种氨基酸的平均相对分子质量为128。图1为某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨基酸序号)，图2为部分肽链放大示意图，下列叙述正确的是（ ） A 反馈训练 1 图1 图2 南溪一中生物教研组 刘海晗 高温破坏空间结构 (二硫键,氢键等被破坏) 44 有关如图中蛋白质的叙述，正确的是（ ） A 反馈训练 2 A． 含有两条肽链 B． 共有126个肽键 C． R基中共含17个氨基 D． 形成该蛋白质时共脱掉125个水分子 南溪一中生物教研组 刘海晗 45 肉毒类毒素是由两个亚单位（每个亚单位为一条链盘曲折叠而成）组成的一种生物大分子，下图为其局部结构简式，下列说法中不正确的是（ ） C 反馈训练 3 A．肉毒类毒素由氨基酸组成，其化学本质是蛋白质 B．图中该片段由5种氨基酸组成，有4个肽键 C．一分子肉毒类毒素至少含有1个氨基和1个羧基 D．高温下可使肉毒类毒素失活，主要原因是高温首先破坏蛋白质的空间结构 南溪一中生物教研组 刘海晗 46 C 某多肽链分子式是C21HxOyN4S2（—SH＋—SH→ —S—S—＋2H)，其中含有一个二硫键（—S—S—）。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列有关该多肽的叙述，正确的是（ ） A．该多肽为三肽 B．该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸 C．该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5 D．该多肽形成过程中相对分子质量减少了54 反馈训练 4 南溪一中生物教研组 刘海晗 某三十九肽中共有丙氨酸(R基为―CH3)4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽(如图)，下列有关该过程的叙述中错误的是（ ） D 反馈训练 5 A．肽键数目减少7个 B．C原子减少12个 C．氨基和羧基分别增加3个 D．O原子数目减少7个 南溪一中生物教研组 刘海晗 此题难度较大，在黑板上画出结构分析。注意39号氨基酸掉 了并不在肽链中。另外，非末端氨基酸掉了以后并不会改变氧原子数。 在该三十九肽中，第8、18、27、39个氨基酸是丙氨酸，每去掉中间的一个丙氨酸，将破坏两个肽键，去掉一端的丙氨酸，要破坏1个肽键，因此，去掉四个丙氨酸，肽键数目减少7个，A正确；一个丙氨酸含有3个碳原子，去掉四个丙氨酸，将减少12个碳原子，B正确；去掉四个丙氨酸，使原来的一条肽链变成了四条肽链，每条肽链至少含有1个氨基和1个羧基，所以氨基和羧基分别增加3个，C正确；去掉中间的丙氨酸，多肽链中的氧原子数目不变，去掉一端的丙氨酸，多肽链中的氧原子数目减少一个，所以D错误。 48 蛋白质 基本单位 元素 组成 功能 基本元素：C、H、O、N，有的含有S等元素 结构 层次 氨基酸 场 所：___________ 形成键：___________ 氨基酸 多肽或肽链 蛋白质 脱水缩合 盘曲折叠 肌肉纤维等 结构蛋白 绝大多数酶 催化功能 膜转运蛋白 运输功能 胰岛素等 调节功能 免疫功能 抗体等 种类 约21种 结构通式 核糖体 肽键 总 结 南溪一中生物教研组 刘海晗 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$