2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修一

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 生物（人教版）必修一 学习目标： 1.通过对蛋白质的学习，形成唯物主义观和正确的健康观；从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性。（生命观念） 2.归纳氨基酸结构，演绎氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程，通过推理、空间想象解答与蛋白质有关的计算问题。（科学思维） 3.从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。（社会责任） 复习旧知 1.含量: 占细胞干重的50%以上。 细胞核中的遗传信息， 往往要表达成蛋白质才能起作用。 蛋白质是生命活动的主要承担者。 2.检测： 蛋白质与双缩脲试剂发生作用， 产生紫色反应 细胞中含量最多的有机物是 蛋白质 蛋白质解析图 3 多样 结构 调节 免疫 运输 催化 蛋白质是生命活动的主要承担者 任务1：阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能 一、 蛋白质的功能 4 不能，蛋白质是生物大分子要经过消化，水解为氨基酸才能被人体吸收 蛋白质的基本单位是： 胃蛋白酶 肠肽酶 氨基酸 胰蛋白酶 蛋白质 多肽 氨基酸 胃、胰蛋白酶 肠肽酶 蛋白质的基本单位----氨基酸 二、 蛋白质可以直接被人体吸收吗？ 种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有21种。 任务2：观察氨基酸的分子结构，概括氨基酸结构通式 蛋白质的基本单位--氨基酸 二、 蛋白质的基本单位----氨基酸 二、 1.结构通式： 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接在同一个碳原子上。 R基不同，氨基酸则不同。 H2N 氨基 C OH O 羧基 C H R 侧链基团 2.结构特点： 酸 氨基 C NH2 COOH H R NH2 H2N N H H N H H N H H COOH C OH O C O H O HOOC 氨基 羧基 书写提醒： 蛋白质的基本单位----氨基酸 二 特别提醒　氨基、羧基、R基的正确书写格式分别为： —NH2、—COOH、—R (千万不要忘记原子团前要有短线“—”) 非必需氨基酸： 必需氨基酸： 苯丙氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、赖氨酸、苏氨酸、 色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸 组成人体蛋白质的氨基酸有21种 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 笨 蛋 来 宿 舍 晾 一晾 鞋 (苯)(蛋)(赖)(苏)(色)(亮)(异亮)(缬) 蛋白质有数万种 共13种，人体可自身合成的氨基酸 共8种，人体不能自身合成的氨基酸 （婴儿9种，组氨酸） 氨基酸：20种 蛋白质： 1010～1012 ？ 蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。 10 氨基酸形成蛋白质的过程： C H R1 NH2 OH C O H2O C H COOH R2 H N H 脱水缩合——氨基酸之间相互连接而脱去水的过程。 1. 水中氢来自： 2. 水中氧来自： 氨基和羧基 羧基 1. 氨基酸的脱水缩合 三. 蛋白质的结构及多样性 C H R1 NH2 C O C H COOH R2 H N H2O 二肽 肽键 （1）肽键：连接两个氨基酸分子的化学键： （2）二肽：由 氨基酸分子缩合而成的化合物。 -NH-CO-或-CO-NH- 两个 （3）生成一个肽键，脱去 水。 一分子 肽键 肽键 三. 蛋白质的结构及多样性 2. 二肽 肽键 C H COOH R2 H N OH H C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O H2O H2O 三. 蛋白质的结构及多样性 肽键 三肽 （1）三肽（多肽）: 由三个或多个氨基酸分子缩合而成的化合物。 （2）肽链：多肽通常呈链状结构，所以多肽通常又叫肽链。 3. 三肽、多肽和肽链 有的是环状，首尾两端的氨基、羧基也脱水缩合连接起来，成为环状多肽。 由几个氨基酸形成的就叫几肽 三肽、四肽…… 统称为 多肽 肽链 呈链状 氨基酸脱水缩合形成的多肽链，就是蛋白质吗？ 三. 蛋白质的结构及多样性 15 肽链盘曲、折叠，形成蛋白质 由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫做多肽。多肽通常呈链状结构，叫做肽链。肽链能盘曲、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质分子。许多蛋白质分子含有几条肽链，它们通过一定的化学键互相结合在一起。（教材P30） 氨基酸的种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸的排列顺序不同 α-螺旋 β-折叠 肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同 三. 蛋白质的结构及多样性 脱水缩合 盘曲折叠 氨基酸 肽链(一条或多条) 蛋白质（有功能） 结构异常导致功能异常： 在镰状细胞贫血中，血红蛋白的谷氨酸被缬氨酸取代，形成的异常的血红蛋白直接造成了红细胞的异常。 正常血红蛋白的肽链和正常红细胞 异常血红蛋白的肽链和镰状红细胞 运输氧的能力会大为减弱 蛋白质的结构决定其功能 与社会联系 网络披露： 有人论文中提到可用熟鸡蛋可以孵出小鸡，你如何评论？ 蛋白质的变性： 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，致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。过程不可逆。 蛋白质变性的原因： 化学因素（如强酸、强碱、重金属离子、酒精）、物理因素（如加热、剧烈振荡、超声波、射线等） 思考：变性的蛋白质还能与双缩脲试剂发生紫色反应吗？ 还可以，因为变性的蛋白质肽键没有被破坏。 组成 元素 C、H、O、N、（S） 氨基酸 种类： 通式： C H C H2N OH O R 特点： 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 组成 基本单位： 形成 导致 21种 至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上 核糖体 小结 蛋白质的相关计算 四 1.蛋白质中肽键数与水分子数及氨基酸数目的关系 肽键数=脱去的水分子数=氨基酸个数－1(肽链条数) 肽键数=脱去的水分子数=氨基酸个数－2 (肽链条数) ｎ个氨基酸脱水缩合形成一条多肽链，则肽键数＝  ｎ个氨基酸脱水缩合形成ｍ条多肽链，则肽键数＝ (ｎ－1)个；    (ｎ－ｍ)个 多肽链形成蛋白质 H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O 公式：肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数-肽链数 蛋白质的相关计算 四 环状多肽形成蛋白质 1.蛋白质中肽键数与水分子数及氨基酸数目的关系 公式：脱去水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数 如m个氨基酸构成n个环状多肽，有____个肽键 m 多肽链形成蛋白质 H2N COOH 游离羧基数 = 1 游离氨基数 = H2N H2N COOH COOH 游离羧基数 = 2 游离氨基数 = R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 公式：蛋白质中至少含有的游离的氨基或羧基数 = 肽链的条数 公式：蛋白质中含有游离氨基/羧基数=肽链的条数+R基中游离氨/羧基 蛋白质的相关计算 四 2 蛋白质中游离氨基、羧基数目与肽链的关系 23 环状多肽形成蛋白质 公式：蛋白质中至少含有的游离的氨基或羧基数=0 公式：蛋白质中含有游离氨基/羧基数 = R基中游离氨/羧基 蛋白质的相关计算 四 2 蛋白质中游离氨基、羧基数目与肽链的关系 蛋白质的相关计算 四 3 蛋白质中相对分子质量的计算 C H COOH R2 H N OH H C C H R1 H2N C O C H R2 H N O H2O H2O 肽键 肽键 三肽 公式：蛋白质相对分子质量 = 氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱去的水分子数×18 蛋白质的相关计算 四 公式：蛋白质相对分子质量 = 氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱去的水分子数×18 - 二硫键数×2 图2-1 某胰岛素通过二硫键连接 蛋白质中存在二硫键 S 二硫键 H H H2 S 3 蛋白质中相对分子质量的计算 蛋白质的相关计算 四 4 蛋白质原子数目的计算 C H C R1 H2N O N H C H C R2 O N H C H C R3 O N H C H C R4 O N H C H C R5 O N H C H C R6 O N H C H COOH R7 N原子数 = 各氨基酸中的N原子总数 = 氨基酸数 + R基上的N原子数 = 肽键数 + 肽链数 + R基上的N原子数 O原子数 = 各氨基酸中O原子总数－脱水数 = 肽键数 + 肽链数×2 + R基上的O原子数 = 氨基酸数×2 + R基上的C原子数 C原子数 = 氨基酸中的C原子数 H原子数 = 各氨基酸中的H总数－脱水数×2 －2 × 二硫键数 1.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 2.由105个氨基酸合成某蛋白质过程中，失去了水的相对分子量为1800。则该蛋白质的肽链数是 A. 100 B.5 C.105 D.205 经典例题 1、分子式为C63H103O65N17S2的多肽化合物，通常情况下，最多含有多少个肽键（ ） A、63 B、62 C、17 D、16 随堂练习 In-class practice C 2、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分别为： A、9种、9种 B、6种、3种 C、27种、6种 D、29种、3种 A 29 3、某多肽，经测定其分子式是C21HxOyN4S2（无二硫键）。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）、亮氨酸（C6H13O2N）、丙氨酸（C3H7O2N）、半胱氨酸（C3H7O2NS），下列有关叙述不正确的是（ ） A.该多肽水解后形成3种氨基酸 B.该多肽中氢原子数和氧原子数分别为32和5 C.该多肽中有3个肽键 D.该多肽中不止1个羧基 随堂练习 In-class practice D 30 4、美国科学家吉尔曼、罗德贝尔因发现G蛋白和G蛋白偶联受体(GPCRs)及其在细胞中转导信息的内在工作机制，分别荣获1994和2012年诺贝尔奖。GPCRs是由m个氨基酸组成的一条往返穿膜七次的多肽链跨膜蛋白，下面是其结构模式图。与此有关的说法不正确的是 (　　) 随堂练习 In-class practice B A．G蛋白偶联受体(GPCRs)的化 学本质是糖蛋白 B．图中所示的该条多肽链只有一个游离的氨基和羧基 C．图中—S—S—结构具有维持该受体空间结构的作用 D．合成该跨膜蛋白时共失去m－1个水分子 31 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$