2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者（教学课件）-2024-2025学年高一生物上学期同步优质教学课件（人教版2019必修1）

第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 高中生物学 第二章 组成细胞的分子 人教版 2019 目录 课堂小结 04 课堂练习 情境导入 02 03 素养目标 01 05 探究新知 一、蛋白质的功能 二、蛋白质的基本单位-氨基酸 三、蛋白质的结构及其多样性 四、蛋白质的相关计算 学习目标 核心素养 1.归纳概括氨基酸的结构通式，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。 2.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。 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。 1.通过分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系，理解蛋白质的结构是与功能相适应的。（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.通过学习蛋白质是生命活动的主要承担者，认同蛋白质与人体营养、健康等关系密切。 （社会责任） 素养目标 情境导入 思考 生物体内的蛋白质有什么功能呢？ 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。 为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？ 组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称结构蛋白，例肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分，主要都是蛋白质。 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。 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。 有些蛋白质就有运输功能，如血红蛋白可以运输氧气。 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。 一、蛋白质的功能 ②催化作用 ③运输作用 ④免疫防御作用 ⑤传递信息，调节生命活动 ①参与组成细胞结构 蛋白质的功能举例 功能 运输 免疫 举例 肌肉、头发、 羽毛、蛛丝等 胃蛋白酶 胰岛素 归类 构成结构 催化 血红蛋白 膜载体蛋白 调节 结构蛋白 功能蛋白 (降血糖) (信息传递) 抗体 (防御) 一、蛋白质的功能 小结 RNA 蛋白质 多数酶是 。 少数酶是 。 为什么蛋白质有这么多样的功能呢？与它的组成和结构有关吗？ 蛋白质是生命活动的主要承担者。 记忆口诀：“催狗运面条” 二、蛋白质的基本单位-氨基酸 氨基酸 作为手术缝合线的胶原蛋白之所以能被人体组织吸收，是因为胶原蛋白被分解为可以被人体吸收的 。 氨基酸 —NH2 —COOH 氨基： 羧基： N H H N H H N H H N H H C OH O C OH O C HO O C HO O 基团前面的“—”必须写出来！ 认识 二、蛋白质的基本单位-氨基酸 氨基酸的组成元素 1 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 这些氨基酸的元素组成有什么共同特点？ 都含有 ， 部分还含有 。 即： 。 C、H、O、N S或Se C、H、O、N(、S或Se) 观察下列4种氨基酸的结构，回答问题： 甲硫氨酸 氨基酸结构有什么特点呢？ 二、蛋白质的基本单位-氨基酸 氨基酸的结构特点 2 甘氨酸 缬氨酸 这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 丙氨酸 亮氨酸 氨基 羧基 中心碳原子 侧链基团(R基) ①每种氨基酸 都含有　　　 ( )和 ( )， 并且都有 和 连接在　　　 　　 上。 ②这个碳原子上还连接 ( )和 ( ) ③各种氨基酸之间的区别在于 的不同。 至少 -NH2 -COOH 一个氨基 一个羧基 R基 数量 位置 (判断是否是氨基酸的依据) 一个氨基 一个羧基 同一个碳原子 -R -H 一个侧链基团 一个氢原子 (R基中可能含有氨基、羧基、S、Se) 结构特点： 二、蛋白质的基本单位-氨基酸 氨基酸的结构通式 3 结构通式 R基决定氨基酸种类 侧链基团 R C H C H2N OH O 氨基 羧基 H2N— —COOH C H R 四个方向可互换 (分子式通式) C2H4O2N-R R基=总分子式－分子式通式(C2H4O2N) 分子式 甲氨基酸C5H9O4N 丙氨基酸C3H7O2NS R基 是最小氨基酸 甘 —C3H5O2 —CH3S 典例应用 1.判断下列分子是不是构成蛋白质的氨基酸？如果不是为什么？ 无氨基 无羧基 氨基和羧基未连在同一个碳原子上 氨基酸的种类有多少种呢？ 二、蛋白质的基本单位-氨基酸 氨基酸的种类 4 非必需氨基酸： 必需氨基酸： ②种类 甲硫氨酸，缬氨酸，赖氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，苏氨酸。 那么氨基酸是如何形成种类繁多的蛋白质的呢？ 二、蛋白质的基本单位-氨基酸 ①分类依据：能否在人体内 。 组成人体蛋白质的氨基酸有21种。 合成 (共13种) 人体 的氨基酸。 可自身合成 人体不能自身合成，必须从外界环境获取的氨基酸。 (共8种) 并非人体内每一种蛋白质都一定含有21种氨基酸。 肽键 C H R1 NH2 OH C O H2O C H COOH R2 H N H 脱水缩合 氨基和羧基 羧基 三、蛋白质的结构及其多样性 氨基酸的结合方式—脱水缩合 1 二肽 两个 一分子 -NH-CO-或-CO-NH- 肽键 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。 水中H来自： 。 水中O来自： 。 3.生成一个肽键，脱去（ ）水 氨基酸的R基不参与脱水缩合反应。 注意：由几个氨基酸构成，就称为几肽。 ◆三肽（多肽）： 。 ◆肽链： 。 C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O C H COOH R2 H N 肽键 三肽 肽键 三肽 由三个或多个氨基酸分子缩合而成的化合物 多肽通常呈链状结构，所以多肽通常又叫肽链 三、蛋白质的结构及其多样性 氨基酸的结合方式—脱水缩合 1 —C H2N 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 ④ ⑥ ⑤ ⑦ ⑧ ③ （1）该化合物中，①表示_____⑦表示______③ 表示_____ ； （2）该化合物由____个氨基酸通过____________ 反应，失去____个水分子形成的，有氨基___个，有羧基__个，含有____个肽键。 （3）该化合物称为 _______ 氨基 羧基 肽键 2 2 四肽 4 脱水缩合 3 3 三、蛋白质的结构及其多样性 典例应用 氨基酸脱水缩合形成的多肽链，就是蛋白质吗？ 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 1 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 2 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 三、蛋白质的结构及其多样性 肽链形成蛋白质 为什么肽链能够折叠？ 空间结构靠什么维持？ 2 S S C O HO O - 氢键 二硫键 S S 由于氨基酸之间能够形成氢键、二硫键等，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。 为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？ 三、蛋白质的结构及其多样性 肽链形成蛋白质 2 （丢失两个H） —SH —SH —S—S— + 2H 二硫键的形成 1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 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，人体中的蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能。 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？ 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？（每种氨基酸数量足够多） 思考.讨论 2110 α-螺旋 β-折叠 氨基酸______ 氨基酸______ 氨基酸_________ 肽链数目和盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同 决定 ________ (蛋白质类激素) ________ (大多数酶) ________ (载体蛋白) ________ (抗体) 种类 数目 排列顺序 ________ (头发、蛛丝) 调节 催化 运输 免疫 结构 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质结构多样性的原因 3 结构多样性 功能多样性 1.氨基酸层面 2.肽链层面 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质结构与功能相适应 4 蛋白质空间结构改变或破坏 蛋白质的功能减弱或丧失 导致 β链6号 缬氨酸 替 换 β链6号 谷氨酸 正常血红蛋白(球状) 异常血红蛋白(纤维状) 正常β链 异常β链 正常圆饼状 异常镰刀状 镰状细胞贫血患者血红蛋白运输氧的能力大为削弱 帕金森病、囊性纤维化、阿尔茨海默病等——直接源于 。 肽链折叠错误 还有其他方式可以改变蛋白质的构象吗？ 蛋白质溶液 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质变性、盐析、水解 5 高温、强酸碱、 重金属盐、酒精等 空间结 构改变 丧失生物学活性 水溶性下降 更易水解 不可逆 ①变性 ②盐析 肽键都没断裂 加入相应酶 ③水解 水解酶 彻底水解 短肽 氨基酸 水解酶 初步水解 蛋白质 可逆 加入某些盐 空间结构不变，形成沉淀而析出 都能与双缩脲 试剂产生紫色 高温使蛋白质的空间结构改变，变得伸展、松散，更易被蛋白酶水解。 21 种类 变性 盐析 水解 空间结构 生理活性 肽键 是否可逆 与双缩脲混合 未破坏 破坏 破坏 未丧失 破坏 丧失 未破坏 破坏 未破坏 可逆 不可逆 不可逆 紫色 紫色 紫色(含酶蛋白) 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质变性、盐析、水解 5 小结 低温不破坏蛋白质的空间结构,只是抑制其功能。 蛋白质的相关计算 ◆1.游离氨基数和羧基数计算： 一条肽链至少含有____个羧基和_____个氨基。 一 一 ②游离氨基(羧基)数=肽链数+R基上的氨基(羧基)数 m条肽链至少含有____个羧基和_____个氨基。 m m 四、蛋白质的相关计算 ①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数 蛋白质的相关计算 ◆2.肽键数和水分子数: 氨基酸 肽键 肽链数为2时：肽键数 = 脱去水分子个数=氨基酸数-2 2.肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数-肽链数 肽键数= 脱去水分子个数 =5-1 肽键数= 脱去水分子个数 =6-1 肽链数为1时 如果是环肽呢？ ◆肽键数= 脱水数 =氨基酸数 四、蛋白质的相关计算 例：某胰岛素的结构如下图，该胰岛素的相对分子质量是多少？ （氨基酸平均相对分子质量为128） =氨基酸数×氨基酸平均分子质量 - 。 =51×128 - 49×18 - 3×2 =氨基酸数×氨基酸平均分子质量 - 。 S 二硫键 H H H2 S 蛋白质的相关计算 ◆3.蛋白质相对分子质量 四、蛋白质的相关计算 如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。 脱水数×18 脱水数 ×18 - 二硫键数×2 蛋白质的相关计算 ◆4.N原子数和O原子数计算 -NH2（肽链数） = -CO-NH- -R中N数 N原子数 -COOH×2（肽链数×2） = -CO-NH- -R中O数 O原子数 N个数=氨基酸数+R基上N O个数=氨基酸数+肽链数+R基上O 四、蛋白质的相关计算 组成元素 C、H、O、N、（S、Fe） 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 课堂小结 课堂练习 D 1.抗体(免疫球蛋白IgG)的结构示意图如下图，其中-S-S-为二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG的肽键数和脱去部分的相对质量为（ ） A、m个；18（m-4）+6 B、m+1个；18（m-4） C、m-2个；18m+6 D、m-4个；18（m-4）+6 课堂练习 至少 2.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 (　　) 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 谢谢您的聆听 人教版 2019 $$