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必修1

第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 新人教版高中生物必修一 第二章 组成细胞的分子 蛋白质是生命活动的主要承担者 1. 问题探讨 2. 蛋白质的功能 3. 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 4. 蛋白质的结构及其多样性 5. 蛋白质变性 6. 蛋白质相关计算 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 1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？ 因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。 一、蛋白质的功能 许多蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质，称为结构蛋白。 1.结构蛋白 一、蛋白质的功能 2.催化作用 细胞中化学反应离不开酶催化。绝大多数酶都是蛋白质。 如：唾液淀粉酶、胃蛋白酶、过氧化氢酶等。 一、蛋白质的功能 3.调节作用 有些蛋白质能够调节机体的生命活动。 黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素 4.运输功能 如：胰岛素、生长激素等 如：血红蛋白、细胞膜上的载体蛋白等 有些蛋白质具有运输功能。 一、蛋白质的功能 5.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 功能 实例 参与组成细胞结构(结构蛋白) 肌肉、头发、羽毛、蛛丝等 催化作用 细胞中绝大多数酶 运输作用 载体、血红蛋白 信息传递和调节 胰岛素等蛋白类激素 免疫作用 抗体 一、蛋白质的功能 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 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？ 这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收，初中学习过食物中的蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收，因此说蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。 I我国科学家人工合成结晶牛胰岛素。 I它由51个氨基酸组成 氨基酸的结构是怎样的呢？氨基酸是如何组成蛋白质的呢？ 二、蛋白质的基本单位 ——氨基酸 1.氨基酸的种类 甲携来一本亮色书 异亮氨酸 缬氨酸 亮氨酸 苯丙氨酸 甲硫氨酸 色氨酸 苏氨酸 赖氨酸 食物 蛋白质含量 营养价值 鲜奶类 (1.5-3.8)% 主要含酪蛋白和丰富的赖氨酸，但白蛋白含量较低 禽肉类 (12-22)% 必需氨基酸比值接近肉、蛋类。 鱼肉类 (15-20)% 氨基酸比较丰富但色氨酸含量较低。 五谷类 (7-16)% 必需氨基酸不平衡，一般缺乏赖氨酸，亮氨酸过高，氨基酸利用率低 与生活的联系 二、蛋白质的基本单位 ——氨基酸 这些氨基酸的结构有什么共同点？ 二、蛋白质的基本单位 ——氨基酸 这些氨基酸的结构有什么共同点？ 二、蛋白质的基本单位 ——氨基酸 1.每种氨基酸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。 2.R基的不同导致氨基酸的种类不同。（构成人体蛋白质的氨基酸有21种） 羧基 氨基 侧链基团 2. 结构通式 1.下列物质中，属于组成蛋白质的氨基酸有几种（ ） A.4 B.3 C.2 D.1 B 练习 2.谷氨酸是组成蛋白质的一种氨基酸，其R基为： —C3H5O2。在一个谷氨酸的分子中，含有碳 原子和氧原子的个数依次是：____________。 练习 5和4 三、蛋白质的结构及其多样性 化学式 原子个数 相对分子质量 水 H2O 3 18 葡萄糖 C6H12O6 24 180 牛奶乳蛋白 C1642H2652O492N420S12 5224 36684 血红蛋白 C3032H4816O872N780S8Fe4 9512 64500 蛋白质组成元素： C、H、O、N （少数还含P、S等） 蛋白质相对分子质量： 几千—100万以上 （生物大分子） 氨基酸分子间经脱水缩合相互结合 三、蛋白质的结构及其多样性 OH C H R1 H2N C O H2O C H COOH R2 H N H 一个氨基酸的羧基(—COOH)和另一个氨基酸的基(—NH2)相连，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。 二肽 肽键 C H R1 H2N C O C H COOH R2 H N 三、蛋白质的结构及其多样性 脱水缩合 H2O + 三肽 三、蛋白质的结构及其多样性 多肽： 3个氨基酸经脱水缩合形成1条三肽时，需脱去几分子的水？形成几个肽键？ n个氨基酸经脱水缩合形成1条多肽链时，需脱去几分子的水？形成几个肽键？ 脱去2分子水，形成2个肽键 脱去（n-1）分子水，形成（n-1）个肽键 多个氨基酸分子经脱水缩合形成一条多肽链 由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物。 某种脑啡肽具有镇痛作用，可以作为药物来使用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是脑啡肽的结构简式。回答下列问题： 练习 1.脑啡肽分子是由_______种氨基酸形成的，造成氨基酸种类不同的原因是________不同。 2.脑啡肽中含有____个肽键，脑啡肽的名称是_____肽，形成过程称为_______，形成过程中共脱去___个水分子。 4 R基 4 五 脱水缩合 4 三、蛋白质的结构及其多样性 ①肽链中的氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲、形成具有一定空间结构的蛋白质。 氨基酸之间脱水缩合形成多肽链 一条多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 三、蛋白质的结构及其多样性 ②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，如：二硫键相互结合在一起。 -SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H ③氨基酸→二肽→三肽......→.....→多肽→蛋白质 三、蛋白质的结构及其多样性 氨基酸形成血红蛋白的示意图 氨基酸 脱水缩合 肽链 盘曲、折叠 蛋白质 （ ） （ ） 1条或几条肽链 （ ） 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质结构多样性的原因 ◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎ ①氨基酸种类不同 ②氨基酸数目不同 ◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◇-◇-◇-◇ ③氨基酸排列顺序不同 ◇-◇-◎-◎- ◇-◇-◎-◎ ◎-◎- ◇-◇ -◎-◇-◇-◎ ④肽链形成的空间结构不同 蛋白质结构极其多样 蛋白质种类极其多样 蛋白质功能极其多样 蛋白质结构 蛋白质功能 血红蛋白的谷氨酸 血红蛋白的缬氨酸 圆饼状红细胞 镰刀状红细胞 运输氧气能力正常 运输氧气能力下降 决定 四、蛋白质变性 吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化，这是为什么？ 高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，使内部的肽键暴露出来，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。 四、蛋白质变性 小结 脱水缩合 盘曲、折叠 五、蛋白质相关计算 理论依据 多肽形成与水解的相关计算 1.氨基酸数、肽键数、肽链数之间的关系 ①肽键数=脱水数 ②肽键数=氨基酸数-肽链数 2.游离氨基或羧基数 ①至少游离氨基(羧基数)=肽链数 ②实际游离氨基(羧基数)=肽链数+R基中的氨基(羧基数) 例1.某一多肽链内共有肽键109个，则此分子中含有-NH2和-COOH的数目至少为（ ） A.110、110 B.109、109 C.9、9 D.1、1 D 五、蛋白质相关计算 例2.某蛋白质由4条肽链组成，共含有109个肽键，则此蛋白质分子，至少含有一NH2和一COOH个数及氨基酸数分别为多少个（ ） A.105、105、105 B.110、110、110 C.4、4、113 D.1、1、113 C 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 五、蛋白质相关计算 五、蛋白质相关计算 3.多肽链中氧原子或氮原子数 ①至少氧原子数= 肽键数+2×肽链数 =2×氨基酸数—肽键数 =氨基酸数+肽链数 ②实际氧原子数= 至少氧原子数+R基中氧原子数 ③至少氮原子数= 肽键数+肽链数=氨基酸数 ④实际氮原子数= 至少氮原子数+R基中氮原子数 例4. 有关图中蛋白质的叙述，错误的是 (　　) A.R基中共含15个氨基 B.共有124个肽键 C.含有两条肽链 D.至少含有126个氮原子 D 4.根据氮原子估算多肽链中氨基酸数 五、蛋白质相关计算 蛋白质中的含氮量通常占其总质量的16%左右(12%~19%),因此，通过测定物质中的含氮量便可估算出物质中的总蛋白质含量(假设测定物质中的氮全来自蛋白质)，即: 蛋白质含量=含氮量/16%。——凯氏定氮法 例5.通常情况下，分子式C63H103065N17S2的多肽化合物中最多含有肽键（ ） A.63个 B.62个 C.17个 D.16个 D 5.关于环肽 五、蛋白质相关计算 氨基酸数=脱水数=肽键数 该环肽由_____种氨基酸形成，形成过程中脱去____个水分子。 5 7 6.蛋白质相对分子质量 五、蛋白质相关计算 蛋白质相对分子质量= 氨基酸的总质量-18×脱水数 =氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-18×脱水数 =氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-18×脱水数-2×二硫键数 例6.如果组成蛋白质的21种氨基酸的平均相对分子质量为128，测得某种含有3条肽链的蛋白质分子的相对分子质量为11384，该蛋白质分子所含的肽键数是( ） A．110 B．103 C．100 D．97 C 例7.已知21种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质分子由3条肽链组成，在肽链形成空间结构时，产生了4个二硫键(-SH＋-SH→-S-S-＋2H)，共有肽键97个，此蛋白质分子的相对分子质量最接近(　　) A.11 046　 B.11 060 C.12 800 D.12 280 A 五、蛋白质相关计算 7.多肽链中氨基酸排列顺序 ①3种氨基酸，可以形成多少种二肽？可以形成多少种三肽？ 二肽：3×3 = 32 = 9种 三肽：3×3×3 = 33 = 27种 ②n个氨基酸形成的多肽链，最多有多少种氨基酸排列顺序？ 21×21×----×21=21n ③三种氨基酸各1个，可以形成多少种二肽？可以形成多少三种肽？ 形成二肽： 3×2=6种 形成三肽： 3×2×1=6种 8.计算水解后某种氨基酸的数目 五、蛋白质相关计算 例8.某十一肽的分子式为C61H83O20N12，已知它由下列5种氨基酸组成：甘氨酸（C2H5NO2）、丙氨酸（C3H7NO2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）、谷氨酸（C5H9NO4）、赖氨酸（C6H9O2N2），那么该多肽彻底水解可产生谷氨酸和赖氨酸的分子数分别为（ ） A.4个、2个 B.5个、1个 C.6个、2个 D.4个、1个 C61H83O20N12 +10H2O →(11-x) 其他氨基酸 + x(C5H9NO4) O原子守恒： 20+10=2(11-x) + 4x x=4 C61H83O20N12 +10H2O →(11-y) 其他氨基酸 + y(C6H9O2N2) N原子守恒： 12=11-y + 2y y=1 D 例9.有一条多肽链由12个氨基酸组成，分子式为CxHyOwNzS(z>12，w>13)，这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、赖氨酸(C6H14O2N2)、苯丙氨酸(C9H11O2N)。水解产物中天冬氨酸的数目和赖氨酸的数目是( ) 　A.(y＋12)个、 （Z-12）个 B.(z＋12)个 、（Z-13）个 C.(w－13)个 、（y+12）个 D.(w－13)/2个、（Z-12）个 D 8.计算水解后某种氨基酸的数目 五、蛋白质相关计算 五、蛋白质相关计算 9.水解后的产物有哪些 例10.某十九肽含 4 个天冬氨酸(R基为-CH2-COOH)，分别位于第7、8、14、19位(见下图)。肽酶E1专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶E2专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键。 ①肽酶E1完全作用后的产物为： 七肽 、六肽、五肽各1个，1个天冬氨酸 ②肽酶E2完全作用后的产物为： 2个六肽、1个五肽，2个天冬氨酸 10.水解后产物与原多肽相比，氨基、羧基数目及原子数目变化 五、蛋白质相关计算 例11.某三十九肽中共有丙氨酸4个（R基是-CH3），现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽（如图）。那么这4条多肽与原多肽相比，分析错误的是（ ） A.肽键数目减少8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1个 A 7 $$