2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者-【精讲课堂】2024-2025学年高一生物同步教学实用课件（人教版2019必修1）

第2章 组成细胞的分子 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 水 无机盐 无机物 有机物 糖类 脂类 蛋白质 核酸 2 Spiderman Superman Ultraman iron Man 超级英雄 蜘蛛丝主要是由多种氨基酸构成的蛋白质。蜘蛛丝蛋白纤维与强度最高的碳纤维的强度相接近，但它的韧性优于上述碳纤维。蜘蛛丝在国防、军事（防弹衣）、建筑等领域具有广阔的应用前景。 转基因蛛丝的防弹衣 蜘蛛丝织成的衣裳 蜘蛛丝制成的派克大衣 问题探讨 一、蛋白质的功能 功能多样 结构 调节 免疫 运输 催化 蛋白质是生命活动的主要承担者 活动1：阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能。 6 一、蛋白质的功能 结构蛋白 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。如羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。 肌肉的收缩与舒张是靠肌细胞中由细丝状蛋白质组成的肌丝间的滑动实现的。 一、蛋白质的功能 细胞间传递信息的调节蛋白，通过蛋白质间的特异性结合，实现信息的精准传递。能够调节机体的生命活动，如胰岛素、生长激素。 信息传递——调节作用 图中央浅色区域的部分细胞分泌胰岛素 8 一、蛋白质的功能 细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。酶的与底物特异性结合，专一地催化某反应。（左图所示为胃蛋白质酶结晶） 催化作用 9 一、蛋白质的功能 有些蛋白质具有运输载体的功能。如血红蛋白、载体蛋白。红细胞运输氧气以血红蛋白特定的空间结构及其动态变化为基础。 运输作用 10 一、蛋白质的功能 抗体通过与抗原特异性结合，实现免疫防御功能。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。 抗原 抗体可变区 抗原 抗体 免疫功能 11 组成生物体的常见蛋白质 血红蛋白 角蛋白 如何验证这些结构是由蛋白质组成的呢？ 蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。 灼烧时发出烧焦羽毛的气味。 拓展 12 1.一根优秀的手术缝合线应该具有哪些特性？ 2.胶原蛋白具有怎样的结构，使其能够实现手术缝合线的功能？ 纤细 强韧 可吸收 胶原蛋白线 传统缝合线 组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质，能被人体组织吸收。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。 拓展 13 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 活动2：氨基酸的组成元素是什么？ 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 C、H、O、N、有的还有S等 14 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 C H H2N H C O OH 甘氨酸 C H H2N CH C O OH CH3 CH3 缬氨酸 C H H2N C O OH CH3 C H H2N CH C O OH CH3 CH3 CH2 亮氨酸 丙氨酸 活动3：找出下列氨基酸结构上的的相同点和不同点。 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 R 氨基 羧基 侧链基团： （R基）决定氨基酸的种类和理化性质 O C OH C H H H N 中心碳原子 氢基 简写 R H H2N—C—COOH C H R NH2 COOH 结构通式 R基中也可能含有氨基（—NH2）或羧基（—COOH） 立体构型 每个氨基酸分子至少都有 并且都有一个氨基和一个羧基连在 碳原子上。 氨基酸的种类由 决定。 一个氨基和一个羧基 同一个 R基 一、蛋白质的功能及基本组成单位 SZ-LWH 对比生物体内组成蛋白质的21种氨基酸，检验结构通式的正确性 SeH 17 判断正误 C H NH2 COOH CH2 SH 我写了两个氨基酸结构式 C H H2N COOH CH2 SH × CH H2N COOH CH2 COOH √ 我也写了两个氨基酸结构式 C H H2N H CH2 COOH × ① ② ③ ④ √ 讨论以下哪些是组成蛋白质的氨基酸? 18 1、谷氨酸的R基为—C3H5O2，1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是 A.5、9、4、1 B. 4、8、5、1 C. 5、8、4、1 D. 4、9、4、1 2、下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸( ) A B 习题检测 必需氨基酸：共8种（婴儿有9种，加组氨酸） 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 非必需氨基酸：另外的13种 组成蛋白质的氨基酸约有21种 氨基酸的种类 人体细胞不能合成的，必须从外界环境中获取的氨基酸。 人体细胞能合成的氨基酸。 “甲 携 来 一 本 亮 色 书” 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 生物体的蛋白质的种类多达1010～1012，但构成蛋白质的氨基酸约有21种，这21种氨基酸又是如何构成种类多样的蛋白质呢？ 氨基酸：21种 蛋白质： 1010～1012 ？ C H R1 H2N C O OH 1.连接两个氨基酸分子的化学键名称是什么？是如何形成的？ 2.新生成的化合物名称是什么？ H H2O H N C H R2 C O OH H H2O H N C H R3 COOH 二肽 肽键 三肽 肽键 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)，脱去一分子水而连接起来，这种结合方式叫做脱水缩合。 两个或两个以上有机分子相互作用后以共价键结合成一个大分子，并常伴有失去小分子的反应为缩合反应。 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） 三、氨基酸脱水缩合形成肽链 （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 课堂练习 活动4：模拟氨基酸结合方式 3/4/6人一组，组装成一条肽链。 思考: 3个氨基酸脱水缩合，形成几肽？其中含几个肽键？脱去几分子水？ 4个氨基酸脱水缩合？6个氨基酸脱水缩合？…… 三、氨基酸脱水缩合形成肽链 C — — — — C — O R2 — — H N H — — C — — — — C — O R3 — — H N H — — C — — — — C — O Rn — — H N H — — H2O H2O H2O C — — — — C — O R1 — — H H2N 肽链名称 肽链条数 氨基酸数/个 肽键数/个 脱水数/个 A链 1 3 B链 1 4 C链 1 6 蛋白质 1 n A链+B链 2 7 A链+B链+C链 3 13 蛋白质 m n 2 3 n-1 n-1 2 3 5 5 3-1= = 4-1= 6-1= = = 5 5 10 10 7-2= 13-3= = = = n-m n-m = 线性肽链中：肽键、脱水数与氨基酸数的关系 1条肽链：肽键数=脱水数=氨基酸数-1 m 条肽链：肽键数=脱水数=氨基酸数-m 肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链条数 环状多肽，6个氨基酸，肽键数=脱水数= 6 环状多肽，n个氨基酸，肽键数=脱水数= n 环状多肽中：肽键、脱水数与氨基酸数的关系 环状多肽：肽键数=脱水数=氨基酸数 四、肽链盘曲折叠形成蛋白质 盘曲折叠形成一定空间结构的蛋白质分子。 许多蛋白质分子含多条肽链，肽链间通过化学键结合，不呈直线，不在同一平面，形成更为复杂的空间结构。 1.盘曲折叠的过程 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 四、肽链盘曲折叠形成蛋白质 1.盘曲折叠的过程 四、肽链盘曲折叠形成蛋白质 蛋白质分子 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。 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。 二硫键的形成 丢失两个H —SH —SH —S—S— + 2H 2.为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？ ◇-◇-◇-◇ ◎-◎-◎-◎　 氨基酸数目不同 ◇-◇-◇-◇-◇ ◇-◇-◇-◇ 氨基酸排列顺序不同 ◇-◇-◎-◎ ◎-◇-◇-◎ 肽链盘曲折叠的方式不同形成的空间结构不同 氨基酸种类不同 四、肽链盘曲折叠形成蛋白质 3.蛋白质分子多样性的原因 3.蛋白质分子多样性的原因 四、肽链盘曲折叠形成蛋白质 氨基酸种类不同 氨基酸数目不同 氨基酸排列顺序不同 肽链盘曲折叠的方式不同形成的空间结构不同 蛋白质结构的多样性 蛋白质功能的多样性 决定 正常的胰岛素β链 异常的胰岛素β链 每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构。氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 圆饼状的红细胞 镰刀状的红细胞 谷氨酸 缬氨酸 五、蛋白质的结构异常 ? 加热 拓展：为什么建议鸡蛋煮熟了再吃？ 高温使得蛋白质分子的空间结构变得伸展松散，易被蛋白酶水解，易于消化；高温可以使得细菌病毒大蛋白质变性，起到消毒、灭菌的作用。 （1）蛋白质的变性 空间结构被破坏 蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。 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） 蛋白质的空间结构发生了改变。但在变性过程中，肽键没有断裂（可以用双缩脲试剂鉴定），化学组成也没有改变。 生物活性丧失 定义： 因素： 实质： 结果： 拓展： （2）蛋白质的水解 40分钟后 2周后 蛋白质 水解 短肽 彻底水解 氨基酸 [注意] 蛋白质的初步水解产物：短肽。 彻底水解产物：氨基酸。 胃蛋白酶 胰蛋白酶 肠肽酶 蛋白质的肽键断裂 拓展： 35 （3）蛋白质的盐析 在盐溶液中溶解度降低而以沉淀析出 蛋白质在某些盐（如氯化钠、硫酸钠等）的溶液中溶解度降低而析出的现象。降低盐溶液浓度后，蛋白质又会重新溶解（可逆）。 在盐析过程中，蛋白质肽键及二硫键没有改变，空间结构不变，功能也不变，蛋白质仍然保留生物活性。如：制作肥皂 皂化反应。 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。 拓展： 组成元素 C、H、O、N（S） 氨基酸 种类：21种 必需氨基酸：8种 非必需氨基酸：13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 多肽 组成蛋白质的氨基酸不同 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 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 脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数 计算 脱 水 缩 合 盘 曲 折 叠 导 致 构成 课堂小结 与蛋白质有关的计算 ①A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸数目不限的情况下 ②A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸只有一个的情况下 可形成三肽的种类： 可形成三肽的种类： 3×3×3=27种 3×2×1=6种 排列组合法 1、有关氨基酸排列顺序的计算 2.肽键数、脱水数的计算 氨基酸数和肽链条数 肽键数 脱水数 n个氨基酸形成一条肽链 n个氨基酸形成m条肽链 3-1 3-1 2-1 2-1 n-1 n-1 8-2 8-2 n-m n-m ★肽键数 =脱水数=氨基酸数-肽链数 n个氨基酸形成环状多肽 n n 氨基酸 肽键 3.蛋白质分子质量的计算 氨基酸→蛋白质+水 ★蛋白质质量＝氨基酸数×氨基酸平均质量－18×脱水数 练习：全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若21种氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏草碱的分子质量为 。 880 8×128-18×8=880 *若含有二硫键，还应减去二硫键相对应的氢，形成一个二硫键去掉两个H（不指出就默认不含有） 4、氨基、羧基的计算 一条多肽链中至少含有 个氨基， 羧基。其他的氨基和羧基来自 。 n条多肽链中至少含有有 个氨基， 羧基。其他的氨基和羧基来自 。 1 1 R基 n n R基 ★至少氨（羧）基数=肽链数 氨（羧）基数 =肽链数+R基氨（羧）基 5.多肽链中原子数计算 氨基酸的分子式为： 。 C2H4O2N-R O原子数= N原子数= 氨基酸数×2 + R基中O原子数 - 脱去水分子数 氨基酸数 + R基中N原子数 + H2O n个氨基酸 多肽 ★ 原子守恒法 H原子数= 氨基酸数×4 + R基中H原子总数 - 脱去的水分子数×2 C原子数= 氨基酸数×2 + R基中C原子数 练习1：血红蛋白分子中含574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键的数目分别是 （ ） A.573和573 B.573和570 C.570和573 D.570和570 练习2：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分子质量为（ ） 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 D D 练习3：如图为由50个氨基酸形成的多肽示意图，其中含有4个丙氨酸(R基为—CH3)。现脱掉其中的丙氨酸，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)，请回答下列问题： (1)水解得到的几种有机物比原五十肽 增加了____个氧原子。 8 (2)新生成的4条多肽链至少含有____个游离的羧基，若将这4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去____分子H2O。 4 3 (3)若将得到的5个氨基酸缩合成五肽，则有____种不同的氨基酸序列。 5 感谢观看！ Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$