2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者-2024-2025学年高一生物爱上课堂优质课件（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 从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线:手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。 问题探讨 讨论： 1. 为什么这种缝合线可以被人体组织吸收? 2. 这种缝合线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什么启示? 为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？ 一、蛋白质的功能 结构蛋白：构成细胞和生物体的重要物质 催化作用，如酶 运输作用，如血红蛋白、载体蛋白 调节作用，如胰岛素、生长激素 免疫功能，如免疫球蛋白、抗体 一、蛋白质的功能 总的来说，蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能。可以说，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。 蛋白质能够承担如此多样的功能，与蛋白质的多样性有关。 观察以下几种氨基酸的结构 C H C H H2N OH O C H C H2N O OH CH3 CH3 H O C C H2N OH CH3 C H C H2N OH O CH3 CH3 CH3 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 6 氨基酸分子结构通式 C H C H2N OH O R 氨基 羧基 侧链基团 特点：a. 每个氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)， 并连在同一个碳原子上。 b. R基不同、氨基酸不同。 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 练习： COOH —C— H H2N CH3 ① —C— —C H2N COOH H H CH3 CH3 ② —C—— ③ H2N COOH H —C— H CH3 CH3 下面属于氨基酸的是________ ① ③ NH2 —C— H H2N CH3 ④ H2N—C— COOH H H H—N—C— C—OH H O H H = × × √ √ 非必需氨基酸：共13种，人体可自身合成的氨基酸 必需氨基酸：共8种，人体不能自身合成的、必须从外界环境中直接获取的氨基酸。 异亮氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸（一家人来写两三本书） 21种氨基酸 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 三、蛋白质的结构及其多样性 思考：生物体的蛋白质的种类多达1010～1012，但构成蛋白质的氨基酸只有20种，这20种氨基酸又是如何构成数目这么大的蛋白质呢？ 三、蛋白质的结构及其多样性 C H R1 H2N OH C O H2O C H COOH R2 H N H 氨基酸1 氨基酸2 C H R1 H2N C O C H COOH R2 H N 氨基酸1 氨基酸2 肽键 二肽 三、蛋白质的结构及其多样性 脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基（－COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（－NH₂）相连接，同时脱去一分子的水的结合方式。 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键 二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物 三、蛋白质的结构及其多样性 C H COOH R2 H N C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O 肽键 H2O 肽键 三肽 H2O 氨基酸的脱水缩合 二肽 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，叫多肽（链状）。 2个氨基酸形成一条肽链，要脱去 分子水，并形成 个肽键。 3个氨基酸形成一条肽链，要脱去 分子水，形成 个肽键。 那么，n个氨基酸形成一条肽链，要脱去_____个水分子，形成______个肽键。 n个氨基酸形成m条肽链，要脱去_____个水分子，形成______个肽键。 n-1 n-m n-m n-1 二、蛋白质的结构及其多样性 1 1 2 2 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 1条 n m条 n 脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数 n-1 n-1 至少1个 至少1个 n-m n-m 至少m个 至少m个 三、蛋白质的结构及其多样性 —SH —SH + —S—S— + 2H 许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。 二硫键 由于氨基酸之间能够形成氢键等，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。 两条肽链 三、蛋白质的结构及其多样性 1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 思考与讨论：氨基酸怎样构成蛋白质 C、H、O、N (元素组成) 氨基酸 (基本单位) 多肽 (化学结构) 脱水缩合 由氨基酸形成蛋白质: 蛋白质 (空间结构) 折叠盘曲 三、蛋白质的结构及其多样性 由氨基酸形成蛋白质的示意图 三、蛋白质的结构及其多样性 1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 思考与讨论：氨基酸怎样构成蛋白质 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 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，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质?人体中的蛋白质和食物中的蛋白质会一样吗? 食物蛋白 胃、胰、肠蛋白酶 多肽 肠肽酶 氨基酸 吸收 人体内氨基酸 合成 人体的蛋白质 三、蛋白质的结构及其多样性 3.如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出由10个氨基酸组成的长链，可以写出多少条互不相同的长链? 试着说出蛋白质种类多种多样的原因(提示:一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸)。 2110 由n个氨基酸所构成的肽链的种类数是21n种 思考与讨论：氨基酸怎样构成蛋白质 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质的多样性 ①氨基酸种类不同，肽链结构不同。 ◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎ ②氨基酸数目不同，肽链结构不同。 ◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◇-◇-◇-◇ ③氨基酸排列顺序不同，肽链结构不同。 ◇-◇-◎-◎- ◇-◇-◎-◎- ◎-◎- ◇-◇ -◎-◇-◇-◎- ④肽链盘曲折叠的方式不同，蛋白质种类不同。 多样性原因 氨基酸种类多，数目不同 氨基酸形成肽链时的排列顺序多种多样 肽链盘曲、折叠，形成的空间结构千差万别 三、蛋白质的结构及其多样性 思考：生物体的蛋白质的种类多达1010～1012，但构成蛋白质的氨基酸只有20种，这20种氨基酸又是如何构成数目这么大的蛋白质呢？ 三、蛋白质的结构及其多样性 正常红细胞是 两面凹的圆盘状 由纤维状连接的血红蛋白组成的红细胞就会扭曲成镰刀状。 镰状细胞贫血患者的血红蛋白运输氧的能力会大为削弱 正常血红蛋白质形成的四聚体接近于球状 异常血红蛋白质会相互连接成纤维状 蛋白质的变性 原因：物理因素（高温、紫外线等）；化学因素（强酸、强碱、重金属盐、乙醇等） 结果：空间结构改变和破坏，肽键没有破坏 特点：不可逆 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。 蛋白质的盐析 原因：轻金属盐、铵盐的加入使得蛋白质的溶解度降低 结果：蛋白质析出 特点：可逆，加水后絮状物消失 三、蛋白质的结构及其多样性 23 组成元素 C、H、O、N（P、S） 导致 氨基酸 种类：20种 必需氨基酸：8种 非必需氨基酸：12种 通式： C H C H2N OH O 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 组成蛋白质的氨基酸种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸排列顺序不同 多肽的空间结构不同 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 导致 导致 总结归纳 巩固练习 1.同一草场上的牛和羊吃了同样的草，可牛肉和羊肉的口味却有差异，这是由于（ ） A.同种植物对不同生物的影响不同 B.牛和羊的消化功能强弱有差异 C.牛和羊的蛋白质结构存在差异 D.牛和羊的亲缘关系比较远 C 2.2个氨基酸分子缩合形成二肽，并生成一分子水，这分子水中的氢来自（ ） A.羧基 B.氨基 C.羧基和氨基 D.连接在碳原子上的氢 C 巩固练习 2.谷氨酸的R基为－C3H5O2，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 3.人体免疫球蛋白由4条肽链构成，共有764个氨基酸，则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是（ ） A.746和764 B.760和760 C.762和762 D.4和4 B D 巩固练习 4.下列叙述中，哪项是对蛋白质功能的高度概括（ ） A.细胞和生物体重要的结构物质 B.收缩、运输、免疫等活动的物质基础 C.调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质 D.生命活动的主要体现者 5.蛋白质和多肽的主要区别是在于蛋白质（ ） A.含有的氨基酸更多 B.空间结构更复杂 C.相对分子质量更大 D.能水解成多种氨基酸 D B 巩固练习 6.下列关于蛋白质的叙述中，正确的是（ ） A.蛋白质是以一定方式形成的具有复杂空间结构的高分子化合物 B.蛋白质是酶 C.每种蛋白质都由20种氨基酸组成 D.每种蛋白质都含有C、H、0、N、S、P、Fe等元素 7.鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，这是由于高温破坏了蛋白质的（ ） A.肽键 B.肽链 C.空间结构 D.氨基酸 A C 巩固练习 8.下列物质中,有的属于构成蛋白质的氨基酸,有的不是。若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成蛋白质,则其中含有的氨基，羧基和肽键的数目依次是( ) (1)NH2-CH2-COOH (2)NH2-CH2-CH2OH (3)NH2-CH-CH2-COOH COOH (4)NH2-CH-CH2-COOH NH2 (5)NH2-CH-(CH2)4-NH2 COOH A.2,2,2 B.3,3,2 C.4,3,3 D.3,4,3 A 巩固练习 9.胰岛素是一种蛋白质分子，它含有2条多肽链，其中A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，据此回答： (1)从理论上分析，胰岛素分子至少含有 个—COOH。 (2)糖尿病病人只能注射而不能口服胰岛素的原因什么？ 2 因为胰岛素是一种蛋白质，口服会在消化道里以蛋白质的形式被消化成氨基酸，而失去胰岛素的功能。 10.据下列结构式，回答问题： 　　　 CH3         H　　 H 　　　 ｜          |          ｜ 　H2N—C—CO—NH—C—CO—NH—C—COOH 　　　 ｜　　　　 ｜　　　　 ｜ 　　　 H　　　　 CH2　　 CH2 　　　　　　　　 ｜　　　　 ｜ 　　　　　　　　 CO　　　　 COOH 　　　　　　　　 ｜ 　　　　　　　　 NH2 （1）该化合物中有　　　　　　　种氨基酸。 （2）该化合物中有　　　　　　　个肽键。 （3）该化合物是由　　　个氨基酸失去　　　分子 水而形成的，这样的反应叫做         。 （4）该化合物叫做 　　　　　　　。 3种 2个 3个 2个 脱水缩合 三肽 巩固练习 下面是日常生活中的一些实例,你知道为什么吗？ (3)含丰富蛋白质的食物最好煮熟后再食用。 (2)加酶的洗衣粉不宜用开水溶解。 (1)沾有血渍、牛奶的衣服不易用热水洗净。 血渍、牛奶的主要成分是蛋白质，一般温度下，蛋白质能以胶体的形态溶解于水中，一旦受热，它就会凝固起来，不易溶解于水。 绝大多数酶为蛋白质成分，蛋白质在高温时会变性，失去蛋白酶的功能。 加热以后，具备一定空间结构的螺旋形蛋白质分子链会松开，这是蛋白质的变性，蛋白质在变性后更加容易消化和吸收。 $$