2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者-【打磨课】2024-2025学年高一生物同步备课课件（人教版2019必修1）

蛋白质是生命活 动的主要承担者 2019人教版必修一 第2章　组成细胞的分子 WANG JUN FANG 学习目标 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。（生命观念、社会责任） WANG JUN FANG 思考：我们在评价一个食物的营养价值时，为什么比较 看重蛋白质含量的多少呢? 课堂引入 蛋白质是细胞和生物体所需的重要营养物质，它在细胞和生物体中起着多种重要作用，蛋白质是生命活动的承担着。 组成生物体的常见蛋白质都有哪些？它们又起着什么作用呢？ WANG JUN FANG 蛋白质的功能 任务一 阅读 P28-29 思考归纳 1.组成生物体的常见蛋白质都有哪些？ 2.这些蛋白质分别起着什么作用？ 3.蛋白质这么多样的功能与它的组成和结构有关吗？ 请大家阅读教材28-29页，思考归纳以下问题 WANG JUN FANG 蛋白质的功能 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(图为胃蛋白酶结晶)。 催化 有些蛋白质具有运输功能(图为血红蛋白示意图，能运输氧)。 运输 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。 免疫 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。例如，肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质(图为肌肉纤维)。 组成细胞和生物体结构 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素(图中黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素)。 调节 常见蛋白质的功能举例 （巧计“信催运疫调构”） WANG JUN FANG 蛋白质的功能 强化练：蛋白质的主要功能与实例连线 1.组成细胞和生物体的结构 a 肌肉、毛发中的蛋白质 5.免疫功能 3.运输功能 4.催化功能 2.调节机体的生命活动 b 血红蛋白 e 绝大多数酶 d 胰岛素 c 抗体 蛋白质这么多样的功能与它的组成和结构有关吗？ 我们常吃的食物中的蛋白质能直接被身体吸收吗？ WANG JUN FANG 任务二 阅读P29--30 思考讨论 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.蛋白质的基本组成单位是什么？ 2.氨基酸的结构特点有哪些？ 4.推出氨基酸的结构通式？ 5.组成人体蛋白质的氨基酸的种类及分类依据？ 6.长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致 疾病，请分析原因。 3.部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基， 那么它们存在什么位置？ WANG JUN FANG 任务二 【提示】基本组成单位是氨基酸 1.蛋白质的基本组成单位是什么？ 2.氨基酸的结构特点有哪些？ 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 甘氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 丙氨酸 认真阅读教材29—30页的内容思考以下问题 【探究活动】认真观察下面四种氨基酸，思考以下问题 WANG JUN FANG 甘氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 丙氨酸 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 (探究活动) 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 结构特点： 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构特点有哪些？ 任务二 WANG JUN FANG 甘氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 丙氨酸 氨基 羧基 中心碳原子 侧链基团(R基) 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 3.部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，那么它们存在什么位置？ 【提示】赖氨酸含两个氨基，天冬氨酸 含两个羧基，多出来的那个氨基或羧基 在R基上。 结构通式 R H H2N— C —COOH 简式 4.推出氨基酸的结构通式？ WANG JUN FANG 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 人体中氨基酸有多少种？ 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 学以致用 WANG JUN FANG 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。 ①分类依据：能否在人体内 。 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。 ▶补充：每一种蛋白质都一定含有21种氨基酸吗？ 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 5.组成人体蛋白质的氨基酸的种类及分类依据？ 【提示】组成人体蛋白质的氨基酸有21种。 任务二 (共8种， 谐音记法：“甲携来一本亮色书”） 不一定 WANG JUN FANG 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 6.长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致 疾病，请分析原因。 任务二 ▶思考：这些氨基酸又是如何形成蛋白质的呢？ 【提示】玉米的蛋白质中赖氨酸含量很少，而赖氨酸是必须氨基酸，必须从外界环境中获取，因此以玉米为主食的人容易患因赖氨酸缺乏而导致疾病。 让我们带着这个问题，进入任务三的学习 WANG JUN FANG 任务三 阅读P30--32 思考讨论 蛋白质的结构及其多样性 1.什么是脱水缩合？ 2.什么是肽键？ 4.氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是怎样的？ 6.蛋白质结构多样性的原因？ 3.脱出来的H2O中的H和O分别来自于哪里？ 5.蛋白质相对分子质量怎么计算？ 7.蛋白质的变性及盐析？ WANG JUN FANG 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 肽键 C H R1 H2N OH C O H2O C H COOH R2 H N H 脱水缩合 氨基和羧基 羧基 二肽 两个 一分子 氨基酸的R基不参与脱水缩合反应。 蛋白质的结构及其多样性 任务三 1.什么是脱水缩合？ 2.什么是肽键？ 脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子的水，这种结合的方式叫脱水缩合。 脱水缩合：两个或多个有机分子相互作用后以共价键结合成一个较大分子，同时失去水的反应。 WANG JUN FANG H2O C C H R1 H2N C O C H R2 H N O C H COOH R3 H N 肽键 OH H 肽键 H2O 二肽：由两个氨基酸缩合而成的化合物。脱去 个水分子，有 个肽键。 三肽：由三个氨基酸缩合而成的化合物。脱去 个水分子，有 个肽键。 N肽：由N个氨基酸缩合而成的化合物。脱去 个水分子，有 个肽键。 1 1 2 2 N-1 N-1 蛋白质的结构及其多样性 （一条肽链） 脱水数＝肽键数＝氨基酸数－1 （多条肽链） 脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数 六个氨基酸形成两条肽链后，脱去几分子水？ 4分子水 WANG JUN FANG 蛋白质的结构及其多样性 强化练 ▶ 如果是环肽呢，下面环形六肽脱水数是多少？ （环肽） 脱水数＝肽键数＝氨基酸数 【提示】该环形六肽脱下6个水 肽键 WANG JUN FANG （1）图中A表示　　　，D表示　　　。 （2）该化合物由　个氨基酸分子失去　分子水而形成的,这种反应叫　 　　。 该化合物称为　　　　。在这个过程中，相对分子质量减少了　　。 （3）图中表示R基的字母是　　　。 （4）图中有　　个肽键，有　　个游离的氨基和 个游离的羧基。 （5）该化合物由　　　种氨基酸组成的。 氨基 羧基 3 2 脱水缩合 36 三肽 BCG 2 1 2 2 蛋白质的结构及其多样性 强化练 形成蛋白质时减少的相对分子质量＝脱水数×18 游离的氨基/羧基数＝肽链数+R基上的氨基/羧基数 WANG JUN FANG (6)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链， 则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？ na－18(n－1)； 请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析： 强化练 na－18(n－m)。 蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均分子质量 -脱水数×18 蛋白质的结构及其多样性 WANG JUN FANG 以下为胰岛素的结构图，若氨基酸的平均分子质量为128 强化练 蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均分子质量 -脱水数×18- 二硫键数×2 (不含二硫键)蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均分子质量 -脱水数×18 =51×128 - 49×18 - 3×2 S 二硫键 如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。 H H S 胰岛素的相对分子质量 蛋白质的结构及其多样性 WANG JUN FANG 总结：蛋白质的计算公式 （一条肽链）脱水数＝肽键数＝氨基酸数－1 （多条肽链）脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数 形成蛋白质时减少的相对分子质量＝脱水数×18 游离的氨基/羧基数＝肽链数+R基上的氨基/羧基数 蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均分子质量 -脱水数×18- 二硫键数×2 (不含二硫键) 蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均分子质量 -脱水数×18 （环肽） 脱水数＝肽键数＝氨基酸数 +二硫键数×2 WANG JUN FANG 1.氨基酸之间脱水缩合形成肽链 2.一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 3.肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构 4.四条肽链聚集形成复杂空间结构 为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？ 蛋白质的结构及其多样性 任务三 肽链形成蛋白质的过程 WANG JUN FANG ▶为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？ 蛋白质的结构及其多样性 任务三 从氨基酸到蛋白质的形成过程 【提示】1.肽链上不同氨基酸之间能形成氢键等，使得肽链能盘曲折叠。2.两条或多条肽链之间可以通过二硫键等化学键结合在一起。使肽链具有更复杂的空间结构。 ▶从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 【提示】氨基酸→二肽→三肽……多肽→蛋白质 WANG JUN FANG 蛋白质的结构及其多样性 任务三 6.蛋白质结构多样性的原因？ （3）如果用21个不同的字母代表21种氨基酸（数量不限），若用10个氨基酸组成肽链，可以写出多少种互不相同的肽链？ 2110种 α-螺旋 β-折叠 ①氨基酸的种类不同 ②氨基酸的数目不同 ③氨基酸的排列顺序不同 ④肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同 ▶试着说出蛋白质种类多种多样的原因 WANG JUN FANG 种类 数量 排列顺序 空间结构 结构多样 种类繁多 氨基酸 肽链： 功能多样 决 定 功能蛋白 结构蛋白 (组成细胞和生物体) ________ (蛋白质类激素) ________ (大多数酶) ________ (载体蛋白) ________ (抗体) 调节 催化 运输 免疫 ________ (糖蛋白) 信息传递 蛋白质的结构及其多样性 任务三 6.蛋白质结构多样性的原因？ WANG JUN FANG 蛋白质结构与功能相适应： 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 正常红细胞 运氧能力强 镰状红细胞 运氧能力弱 镰状细胞贫血的病因 氨基酸序列改变 蛋白质功能 影响 蛋白质的结构及其多样性 任务三 WANG JUN FANG 蛋白质的结构及其多样性 任务三 思考：蛋白质的空间结构（构象）的改变会不会影响其功能？ 蛋白质变性是指在某些物理和化学因素作用下其特定的空间结构被破坏，从而导致其理化性质改变和生物学活性丧失的现象。 变性因素：高温、强酸、强碱、酒精 【考点】蛋白质变性不可逆，改变的是蛋白质的 ，氨基酸顺序 ，肽键 。 变性后的蛋白质用双缩脲试剂检测，结果 。 空间结构 不变 不变 出现紫色 7.蛋白质的变性及盐析 ▶蛋白质变性 WANG JUN FANG 蛋白质的结构及其多样性 任务三 ▶蛋白质的盐析 7.蛋白质的变性及盐析 注释：蛋白质在盐溶液中溶解度降低，析出的蛋白质的过程。 【考点】蛋白质盐析是 ，改变的是溶液中 。蛋白质的空间结构 ，氨基酸顺序 ，遇双缩脲试剂， 。 ▶蛋白质的水解 注释：蛋白质在水解酶的作用下，肽键断裂，分解为短肽或氨基酸的过程。彻底水解产物为氨基酸。 【考点】彻底水解后的产物（氨基酸）遇双缩脲试剂 。但产物所在的试管里，因水解酶（本质为蛋白质）的存在，滴加双缩脲试剂后 。 可逆的 不变 不变 出现紫色 不变色 仍会出现紫色反应 蛋白质的溶解度 WANG JUN FANG 本课小节 Fe、 WANG JUN FANG 本课小节 WANG JUN FANG （1）判断下列有关蛋白质的表述是否正确。 ①蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。（ ） ②氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质。（ ） ③只有细胞内才有蛋白质分布。（ ） ④高温变性后的蛋白质不能与双缩脲试剂反应显紫色。（ ） ⑤6个氨基酸脱水缩合形成5个肽键，该化合物被称作五肽。（ ） ⑥高温使蛋白质空间结构改变失去功能，降温可以恢复其原有的结构和功能（ ） 巩固练习 一、概念检测 × × × √ × × WANG JUN FANG 巩固练习 （2）α-鹅膏草碱是一种环状八肽。判断关于该多肽的叙述是否正确。 ①该多肽分子中的N主要存在于氨基中。（ ） ②能与双缩脲试剂产生紫色反应。（ ） ③水解时，H2O中的H的去向有氨基和羧基。（ ） ④若组成该多肽的氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量为8a-126。（ ) 一、概念检测 × √ √ × WANG JUN FANG 巩固练习 二、拓展应用 某种脑肽啡具有镇痛作用， 可以作为药物使用，它的 基本组成单位是氨基酸。 右图是该脑肽啡的结构式: (1)构成该脑肽啡的氨基酸的数目是 ，它是 肽，有 种氨基酸参与了脱水缩合反应（请标出对应的R基）；生成的水分子数是 。 (2)请在图中标出其中的一个肽键。 (3)如果上图中的氨基酸顺序发生了改变它还会具有脑肽啡的功能吗？为什么？ WANG JUN FANG 巩固练习 二、拓展应用 (1)构成该脑肽啡的氨基酸的数目是 ，它是 肽，有 种氨基酸参与了脱水缩合反应（请标出对应的R基）；生成的水分子数是 。 (2)请在图中标出其中的一个肽键。 (3)如果上图中的氨基酸顺序发生了改变它还会具有脑肽啡的功能吗？为什么？ 【提示】（1）5 五 4 4 （2）见图 （3）不具有，因为氨基酸的排列顺序决定了脑肽啡的功能，如果氨基酸的排列顺序变了，新的物质就不再具有脑肽啡的镇痛功能。 肽键 WANG JUN FANG 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 感 谢 聆 听 THANK YOU WANG JUN FANG $$