2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

人工牛胰岛素结晶 观看视频，思考： 1.合成胰岛素的原料是什么？ 2.该原料是如何形成胰岛素的？ 世界上第一个人工合成蛋白质的诞生 一、蛋白质的基本组成单位—氨基酸 非必需氨基酸：人体细胞能够合成的氨基酸， 共13种 必需氨基酸：人体细胞不能合成的，必须从外界环境 中获取的氨基酸，共8种 1.氨基酸的种类 21种 甲硫（蛋）氨酸，赖氨酸，缬氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，苏氨酸。 “甲来写一本亮色书” 2.氨基酸的结构通式 结构特点：每种氨基酸 都含有一个氨基（ ）和一个羧基（ ），并且都有一个氨基和一个羧基连接在 上，这个碳原子还连接一个 和一个侧链基团 。 至少 -NH2 -COOH 同一个碳原子 氢原子 R基 C H R H2N COOH 2.氨基酸的结构通式 R H 侧链基团 羧基 C OH O 氨基 N H H C R基中也可能含有氨基或羧基 赖氨酸 谷氨酸 CH2 C H2N COOH H CH2 COOH 下列哪一项属于构成生物体蛋白质的氨基酸 C COOH CH3 HOOC H C NH2 CH3 H2N H C H HOOC H CH2 NH2 C H2N COOH H CH2 A B C D CH3 研究显示：胰岛素是一种由17种、51个氨基酸组成，相对分子质量为5807的蛋白质。胰岛素分子含有两条肽链，其中ɑ链含有21个氨基酸，β链含有30个氨基酸，两条链之间由二硫键（—S—S—）相连。如下图： β链 胰岛素平面结构 ɑ链 思考：如果由你及你的团队承担国家合成胰岛素的科研工作，你们将如何设计合成胰岛素？ 模型建构 阅读教材P30页上的内容，利用教具演示2个氨基酸脱水缩合的过程，思考并回答： 1.什么是脱水缩合？ 2.两个氨基酸分子如何连接起来？ 3.形成的化合物叫什么？ 4.脱去的H2O中的H和O分别来自于哪个部位？ 二、蛋白质的结构及其多样性 H R COOH H2N C C H C R2 OH O N H ＋ H C H C R1 H2N O OH H2O H2O C H C R1 H2N O C H C R2 OH O N H ＋ C H C R2 OH O N H ＋ H C H C R1 H2N O OH C H C R1 H2N O OH C H C R2 OH O N H H 肽键 二肽 脱水缩合 演示3个氨基酸脱水缩合的过程，思考并回答： 1.所形成的化合物叫什么？ 2.形成几个肽键？指出肽键的位置？ 3.脱去几个H2O？ 4.如果是4个氨基酸脱水缩合，以上问题又如何？ 以此类推，多个氨基酸脱水缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽（通常呈链状结构，肽链）。 H R COOH H2N C 研究显示：胰岛素是一种由17种、51个氨基酸组成，相对分子质量为5807的蛋白质。胰岛素分子含有两条肽链，其中ɑ链含有21个氨基酸，β链含有30个氨基酸，两条链之间由二硫键（—S—S—）相连。如下图： β链 胰岛素平面结构 ɑ链 1.合成一个胰岛素分子需要形成几个肽键？脱去几个水？ 2.据图分析肽链之间如何连接？ 一定的化学键，如二硫键（—S—S—） -SH + HS- → -S-S- + 2H 据图分析，形成1个二硫键（—S—S—），需要脱去几个H？ ɑ链 β链 ɑ链 β链 β链 胰岛素平面结构 ɑ链 胰岛素空间结构 盘曲折叠 氨基酸分子之间能形成氢键等 组成蛋白质的氨基酸只有21种，但生物界的蛋白质种类多达1010~1012种，这是怎么回事呢？根据氨基酸形成胰岛素的过程，分析蛋白质具有多样性的原因？ 如果胰岛素的肽链连接不准确，空间结构建构不精确，得到的蛋白质还具有与天然胰岛素一样的生物活性吗？ β链 β链 导致镰刀型细胞贫血症的原因是什么？ 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 1 一条肽链的特定区域有规律的盘曲、折叠 2 这条肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构 3 四条肽链聚集形成复杂空间结构 4 由氨基酸形成血红蛋白的示意图 三、蛋白质的功能 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。 研究显示在鸡蛋清中加一些食盐，会看到白色絮状物，兑水稀释后絮状物消失。若将该絮状物提取出来，加入双缩脲试剂，出现紫色反应。据此推测该絮状物是什么物质？ 加入清水稀释 蛋白质盐析：蛋白质在盐溶液中溶解度降低而析出的现象。 蛋白质水解 肽键断裂，分解为短肽或氨基酸的过程。 水解 C H C R1 H2N O C H C R2 OH O N H OH ＋ H H2O C H C R1 H2N O C H C R2 OH O N H ＋ 脱水缩合 1.吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化，这是为什么？ 2.蛋白质变性后还可以与双缩脲试剂发生紫色反应吗？为什么？ 高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散 易被蛋白酶水解 蛋白质的变性 可以。因为蛋白质变性后空间结构改变，但肽键未被破坏。 蛋白质的相关计算 1.肽键数、脱水数和氨基酸数的关系 （1）n个氨基酸分子脱水缩合形成1条肽链 氨基酸数 肽键数 脱水数 减少的相对分子质量 1 3 n-1 2 1 2 3 n-1 18 2*18 3*18 （n-1）*18 2 3 4 …… n 肽键数=脱水数=氨基酸数-1 …… …… …… 1.肽键数、脱水数和氨基酸数的关系 （2）n个氨基酸分子脱水缩合形成m条肽链 肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数 例1：胰岛素分子含有两条肽链，其中ɑ链含有21个氨基酸，β链含有30个氨基酸。如下图： β链 胰岛素平面结构 ɑ链 1.氨基酸形成胰岛素的过程中，相对分子质量一共减轻多少？ 2.设氨基酸的平均相对分子质量为a， 则胰岛素的相对分子质量是多少？ 2.蛋白质相对分子质量的计算 蛋白质相对分子质量 = 氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量—18×脱水数—2×二硫键数 减少的质量 = 18×脱水数 + 2×二硫键数 至少含有的游离氨基或羧基数 = 肽链数 含有的游离氨基或羧基数 = 肽链数 + R基中游离的氨基或羧基数 3.蛋白质中游离的氨基数目和羧基数目 胰岛素平面结构 ɑ链 β链 例:2：胰岛素的ɑ链中至少有几个游离的氨基和羧基？β链中呢？ 4.环状肽 肽键数 = 脱水数 = 氨基酸数 游离的氨基或羧基数 = R基中游离的氨基或羧基数 例3：由10个氨基酸形成的1个环状肽，则该过程脱去几分子水？形成的十肽含有几个肽键，几个游离的氨基和羧基？ 1.现有800个氨基酸，其中氨基总数为810，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、羧基的数目依次分别为（ ） A. 798、2和2 B. 799、1和1 C. 798、12和10 D. 799、11和9 2.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 3.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、1C．5、9、4、1 D．5、8、2、1 4.下列选项中不能作为“蛋白质是生命活动的主要承担者”证据的是(　　)A．胃蛋白酶起催化作用B．血红蛋白能运输氧气C．性激素能促进生殖器官的发育D．肌肉的成分主要是蛋白质 4.组成生物体蛋白质的氨基酸中，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于(　　)A．酪氨酸的氨基比较多 B．两者R基组成不同C．精氨酸的羧基比较多 D．两者的结构不同 5.如图表示二肽分子的结构，①②③④中代表肽键的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 6.某条多肽链由31个氨基酸构成，如图为其部分结构示意图，下列叙述不正确的是(　　) A．该多肽的侧链基团有31种B．该多肽至少有一个游离氨基C．该多肽有30个肽键D．该多肽形成过程中相对分子质量减少了540 7.脑啡肽具有镇痛作用，如图是该物质的结构简式。 (1)该化合物有______个氨基和______个羧基。(2)该化合物是由_____个氨基酸失去_____分子水而形成的，这样的反应叫作_________，该化合物叫_____肽。在形成时，相对分子质量减少了________。 1 1 5 4 脱水缩合 五 72 7.脑啡肽具有镇痛作用，如图是该物质的结构简式。 (3)脑啡肽水解后可产生_____种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是___________________。 (4)其基本单位的结构通式为______________。 4 R基不同