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

蛋白质是生命活动的主要承担者 课前回顾 蛋白质是细胞中含量最多的有机物,这预示着什么? 蛋白质在生命活动中扮演着非常重要的角色(主要承担者); 细胞的生命活动与蛋白质息息相关。 一、蛋白质的功能 阅读教材P28举例说明蛋白质的功能 结构蛋白 调节 免疫 运输 催化 一、蛋白质的功能 结构蛋白-构成细胞和生物体结构的重要物质 肌肉纤维 头发 羽毛 蛛丝 催化作用-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,如胃/胰蛋白酶、唾液淀粉酶等。 一、蛋白质的功能 运输作用-有些蛋白质具有运输功能, 如血红蛋白、细胞膜上的转运蛋白。 一、蛋白质的功能 O2分子 血红蛋白运输氧气 细胞膜上具有物质运输功能的转运蛋白 调节作用-有些蛋白质能够起信息传递的作用,调节机体的生命活动, 如胰岛素。 一、蛋白质的功能 胰岛素空间结构示意图 胰岛素分子的平面结构 免疫作用-有些蛋白质有免疫功能, 如抗体,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 抗体(免疫球蛋白) 抗体与抗原特异性结合 从某些动物的组织中提取的胶原蛋白,可以用来制作手术缝合线。手术一段时间后,这种缝合线就可以被人体组织吸收,从而避免拆线的痛苦。 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。 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解为更小的分子。 问题探讨 P29思考与讨论 甘氨酸 C H C H H2N OH O C H C H2N OH O CH3 CH3 CH C H C H2N OH O CH3 C H C H2N OH O CH2 CH3 CH3 CH 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 这些氨基酸结构上有何异同点? 同 异 C C C C 用R表示可变部分,你能否归纳出氨基酸的结构通式? 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 10 酸 氨基 C H H H H COOH NH2 H R 1、氨基酸的结构通式 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 蛋白质的组成元素一定含有C、H、O、N。 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 1、氨基酸的结构通式 氨基: 羧基: R基: H2N NH2 N H H C OH O COOH H CH3 (甘氨酸) (丙氨酸) C H H H R基决定氨基酸的种类及理化性质 特点:至少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同一个碳原子上。 下列哪些是组成蛋白质的氨基酸? ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①②④⑥ 判断依据:-NH2、-COOH 是否连在同一个C上。 R基中也可以有氨基和羧基 氨基酸中含有出C、H、O、N之外的元素一定在R基上。 小试牛刀 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 2、人体中氨基酸的种类和分类 组成人体蛋白质的氨基酸有 种。 21 必需氨基酸: 人体细胞不能合成的,必须从外界环境中直接获取的氨基酸,共8种。 8种必需氨基酸:缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸 非必需氨基酸: 人体细胞能够合成的氨基酸,共13种。 记忆技巧:甲 携 来 一 本 亮 色 书 注意:评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时,人们注重其中必需氨基种类和含量 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质是生物大分子,由许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键相连而成。肽键是连接两个氨基酸分子的化学键。 一个氨基酸分子的羧基(-COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(-NH2)相连接,同时脱去一分子水,这种结合方式叫作脱水缩合。 C H COOH R2 H N 二肽 C H R1 H2N OH C O H 肽键 H2O 脱水缩合 二肽 肽键 由两个氨基酸分子组成。 三、蛋白质的结构及其多样性 肽键的书写形式: —CO—NH— C O N H C O N H 肽键 肽键 肽键 形成H2O中的O来自羧基,H来自羧基和氨基。 H2O 肽键 N端 C端 C H COOH R3 H N OH H C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O 二肽 H2O 肽键 三肽 三、蛋白质的结构及其多样性 二肽:由两个氨基酸缩合而成化合物叫做二肽。(含有一个肽键) 三肽由三个氨基酸脱水缩合形成(含有两个肽键) 以此类推,由多个氨基酸分子缩合而成的化合物,叫多肽。 多肽通常呈链状,叫作肽链。 三、蛋白质的结构及其多样性 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。 三、蛋白质的结构及其多样性 许多蛋白质含有两条或多条多肽链,他们通过一定的化学键如二硫键结合在一起。 H O C CH2 C H2N OH SH H2C O C H C H2N OH SH H O C CH2 C H2N OH S H2C O C H C H2N S 二硫键 三、蛋白质的结构及其多样性 肽键 借助氢键等 借助二硫键等 蛋白质种类多样性的原因 ① — — — — ② — — — — ③ — — — — — — — — ④ 下列每组中形成的两种蛋白质是同一种蛋白质吗,为什么? 氨基酸的种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸的排列次序不同 肽链盘曲折叠形成的空间结构不同 蛋白质具有多样性的原因:氨基酸种类、数目、排列顺序不同,以及肽链的空间结构不同。 思考 讨论 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质的结构多样性决定了其功能多样性。 蛋白质行使正常的功能依赖于特定的空间构象。 正常血红蛋白质形成的四聚体接近于球状 异常血红蛋白质会相互连接成纤维状 蛋白质的变性 1.定义: 蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象(空间结构)被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。 2.变性因素 ①物理因素:加热、紫外线、剧烈震荡或搅拌等 ②化学因素:强酸、强碱、重金属等 3.应用 经过加热(高温)、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性,可以达到消毒、灭菌的目的。 加热煮熟的食物更容易消化,原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。 空间结构发生改变,肽键未断裂 例1:由13个氨基酸脱水缩合而成的一条肽链,如下图所示: 问:1.脱去几分子的水? 2.形成几个肽键? 3.至少有几个游离的氨基或羧基? 4.由n个氨基酸脱水缩合而成的一条肽链呢? COOH NH2 12 12 至少1个 一条肽链中:脱去的水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数 – 1 项目 氨基酸数目 肽键数 脱水数 游离氨基或羧基数 一条肽链 n n-1 n-1 至少1个 蛋白质相关的计算 算一算 问:1.脱去几分子的水? 2.形成几个肽键? 3.至少有几个游离的氨基或羧基? 4.由n个氨基酸脱水缩合而成的m条肽链呢? 例2:由13个氨基酸脱水缩合而成的两条肽链,如下图所示: COOH NH2 NH2 COOH 11 11 至少两个 项目 氨基酸数目 肽键数 脱水数 游离氨基或羧基数 m条肽链 n n-m n-m 至少m个 m条肽链中:脱去的水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数 – m(肽链数) 蛋白质相关的计算 算一算 例3:由13个氨基酸脱水缩合而成环状,如下图所示: 问:1.脱去几分子的水? 2.形成几个肽键? 3.至少有几分子游离的氨基或羧基? 4.由n个氨基酸脱水缩合形成一个环状多肽呢? 13 13 0个 项目 氨基酸数目 肽键数 脱水数 游离氨基或羧基数 环状多肽 n n n 至少0个 环状多肽中:脱去的水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数 蛋白质相关的计算 算一算 例4:某种蛋白质是由10个氨基酸脱水缩合形成的1条多肽链构成的,若每个氨基酸分子质量平均是120,则该蛋白质的相对分子量是? 蛋白质分子量 =氨基酸分子总质量 — 脱去的水的 分子总质量 =120 10 (10-1) 18 — 假设有n个氨基酸形成m条肽链,每个氨基酸的平均相对分子质量为a,那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为 蛋白质相关的计算 na-18(n-m) 算一算 多肽中它的N原子数怎么算呢? COOH NH2 N原子总数= 肽键数+ 肽链数+ R基上的N原子数 一个酰胺键中有一个N; 一条肽链至少有一个游离的氨基; R基上也可能有N原子。 C O H N 蛋白质相关的计算 算一算 多肽中它的O原子数怎么算呢? COOH NH2 一个酰胺键中有一个O; 一条肽链至少有一个游离的羧基; R基上也可能有O原子。 O原子数 = 肽键数+ 2 肽链数 + R基上的O原子数 =各氨基酸中O原子总数 - 脱去水数 C O H N 蛋白质相关的计算 算一算 组成元素 C、H、O、N(S) 导致 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 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 折叠盘曲 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 导致 脱水数=肽键数 =氨基酸数—肽链数 蛋白质分子量 = 氨基酸分子总质量—脱去的水的分子总质量 计算 课堂小结 小结 下列物质中,属于构成蛋白质的氨基酸的是( ) A 小试牛刀 下列关于蛋白质功能的叙述,错误的是( ) A. 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 B. 有些蛋白质起信息传递作用,能调节机体的生命活动,如体内的各种酶 C. 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 D. 一切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 B 小试牛刀 蛋白质是生命活动的主要承担者,下列有关其结构和功能的叙述正确的是( ) A.组成蛋白质的氨基酸都是由C、H、O、N、P组成的 B.某些蛋白质能够调节人体的生命活动 C.蛋白质是2条以上的肽链经过盘曲折叠形成的 D.蛋白质彻底水解的产物能与双缩脲试剂反应呈紫色 B 小试牛刀 下列关于氨基酸的叙述,错误的是 ( ) A.甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3,则它的分子式是C5H11O2NS B.酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异是由R基的不同引起的 C.有些氨基酸不能在人体细胞中合成 D.非必需氨基酸是人体不需要的氨基酸 D 小试牛刀 形成蛋白质分子结构的层次,由小到大分别为( ) ①氨基酸分子;②C、H、O、N等元素;③氨基酸脱水缩合;④一条或几条多肽链连接在一起;⑤多肽链;⑥具有特定空间结构的蛋白质 A.②—①—③—④—⑥—⑤ B.①—②—③—④—⑤—⑥ C.②—①—⑥—③—④—⑤ D.②—①—③—⑤—④—⑥ D 小试牛刀 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为( ) A.798、2和2 B.798、12和10 C.799、1和1 D.799、11和9 B 小试牛刀 (1)H2N-CH2-COOH (2)H2N-CH2-CH2OH (3)H2N-CH-CH2-COOH COOH (4)H2N-CH-CH2-COOH (5)H2N-CH-(CH2)4-NH2 NH2 COOH 下列5分子物质中,有的属于构成蛋白质的氨基酸,有的不是。若将其中的氨基酸缩合成一条多肽,则其含有游离的氨基、羧基和肽键的数目依次是( ) A.2,2,2 B.3,3,2 C.4,3,3 D.3,4,3 A 小试牛刀 —C NH2 H H —C— O N— H C— H H COOH —C— O N— H C— H CH2 C O NH2 —C— O N— H H CH2 C COOH (1)该化合物由_个氨基酸分子失去_个水分子而形成,这种反应叫_反应。 (2)该化合物含有_个肽键,该图所示化合物的名称是_,基本单位是_。 (3)该图中所示的氨基酸种类不同,是由_决定的,图中具有的R基是_,说明有_种氨基酸。 4 3 脱水缩合 3 四肽 氨基酸 R基 -H;-H; -CH2-CO-NH2; -CH2-COOH 3 小试牛刀 提升训练 由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子,含n条多肽,其中z个是环状多肽。该蛋白质分子形成过程中脱去的水分子数为( ) A.m-z+n B.m-n-z C.m-n+z D.m+z+n C 提升训练 某50肽中有丙氨酸(R基为-CH3)4个,现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示),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)。下列有关叙述错误的是( ) A.该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了4个氧原子 B.若将得到的5个氨基酸缩合成5肽,则有5种不同的氨基酸序列 C.若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链,则将脱去3分子H2O D.新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基 A 图表示胰岛素分子的一条多肽链,其中有3个甘氨酸且分别位于第8、20、23位。下列相关叙述中错误的是( ) A.该多肽链中有29个肽键 B.该肽链的R基最多有21种 C.胰岛素的功能与该肽链的空间结构有关 D.除去3个甘氨酸需消耗3个水分子 D 提升训练 蛋白水解酶分内切酶和外切酶2种,外切酶专门作用于肽链末端的肽键,内切酶则作用于肽链内部特定区域。若某蛋白内切酶作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)两侧的肽键,某四十九肽经该内切酶作用后的情况如下图,下列叙述错误的是( ) A.形成短肽A、B、C共消耗5分子水 B.短肽A、B、C比四十九肽的氧原子数少6个 C.该四十九肽苯丙氨酸存在于第17、31、32号位上 D.若用蛋白外切酶处理该多肽,最终会得到49个氨基酸 B 提升训练 有一条多肽链,分子式为CxHyOpNqS。它彻底水解后,只得到下列四种氨基酸,分析推算可知,该多肽水解得到的氨基酸个数为( ) A.p-1 B.p+1 C.q-1 D.q+1 提升训练 A 提升训练 分子式为C63H103O48N17S2和C20H37O6N7S的链状多肽化合物中,最多分别有多少个肽键( ) A.16个;4个 B.16个;6个 C.83个:20个 D.46个;20个 A 一.概念检测 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)蛋白质的空间结构与其功能密切相关。 ( ) X X √ √ 练习与应用 一.概念检测 2.质量相等的下列食物中,蛋白质含量最多的是 ( ) A.烧牛肉 B.烤甘薯 C.馒头 D.米饭 A 3.下列物质中,属于构成蛋白质的氨基酸的是 ( ) A.NH2—CH2—COOH B.NH2—CH2—CH2OH C.NH2—CH—(CH2)2—COOH D.HOOC—CH—CH2—COOH NH2 COOH A 练习与应用 一.概念检测 4.下列物质中,不属于蛋白质的是 ( ) A.胰岛素 B.胆固醇 C.胃蛋白酶 D.抗体 B 二.拓展应用 1.民间有一种“吃什么补什么”的说法,如吃鱼眼能明目,喝虎骨酒可以壮筋骨。请你运用本节所学知识对这种说法作出评价。 食物中蛋白质是大分子有机物,都要通过消化吸收成小分子进入人体后重新合成不同的蛋白质,在人体内执行不同的功能。 练习与应用 (1)构成一个脑啡肽的氨基酸数目是_;有_种氨基酸参与了脱水缩合反应;生成的水分子数目是_。 (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,它还会具有脑啡肽的功能吗?为什么? 二.拓展应用 2.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。下面是该脑啡肽的结构式。回答下列问题。 5 4 4 不能。因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能,如果氨基酸的排列顺序改变了,新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能。 练习与应用 二.拓展应用 3.在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时,人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量,这是为什么? 必需氨基酸是人体细胞不能合成的氨基酸,必须从食物中获得,因此在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时,人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量。 练习与应用 $$