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

第四节 蛋白质是生命活动的 主要承担者 想一想:哪些食品富含蛋白质? 我们从蛋白质的基本单位——氨基酸开始 2 富含蛋白质的食品 （1）大豆制品：豆腐、豆浆、腐竹等； （2）奶类制品：奶粉、酸奶、牛奶等； （3）肉蛋类食品：牛、羊肉、鸡蛋等。 一、蛋白质的功能 肌肉 头发 1.构成细胞和生物体结构的重要物质 结构蛋白 胃蛋白酶等消化酶 2.催化作用 血红蛋白 运输氧气 3.运输 抗原 抗体 4.免疫功能 图中黄色区域的部分细胞分泌胰岛素，调节血糖平衡 5.（信息传递）调节生命活动 蛋白质是生命活动的主要承担者 图中是一个帅气的小男孩在踢足球，他在踢足球前后的过程中，体内的哪些蛋白质在起作用呢？当他踢球时，手脚的肌肉在起作用运动，这些肌肉蛋白是他强壮身体的标志。头发也是蛋白质，摆动的过程显得那么英姿飒爽。这些蛋白质是构成细胞生物体结构的物质，称为结构蛋白。在小男孩运动前，他通常会吃点高糖高蛋白的食物，高蛋白的食物进入胃中，就会有胃蛋白酶起消化作用，帮助蛋白质更好的分解，反应速度加快，胃蛋白酶的这种作用是起催化作用。 蛋白质能够承担如此多样的功能，这与蛋白质的多样性有关。人体内有数万种不同的蛋白质。据估计，生物界的蛋白质种类多达1010～1012种。 为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？这与它的组成和结构有关吗？ 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。 问题探讨 讨论： 1．为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？ 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？ 用某些动物组织提取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收，是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。 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，因此说明蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。 蛋白质 蛋白酶 多肽 肽酶 氨基酸 人体中蛋白质的消化吸收 思考: 食物中的蛋白质能否被人体直接吸收呢? 同学们还记得我们初中学习过的，淀粉必须消化成葡萄糖才可以供我们人体利用。那蛋白质呢？可以直接被我们人体利用吗？诶，不行，同样的，蛋白质也必须经过消化，成为各种氨基酸才能被人体吸收和利用。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位 食物中的蛋白质必需经消化，分解成 ，才能被人体吸收和利用。 氨基酸 氨基酸 是组成蛋白质的基本单位。 氨基酸种类： 组成人体蛋白质的氨基酸约有21种: 必需氨基酸：人体细胞能合成的，必须从外界环境中获取的氨基酸（8种） 非必需氨基酸：人体细胞能合成的氨基酸（13种） （婴儿9种，组氨酸） 必需氨基酸和非必需氨基酸 必需氨基酸： 非必需氨基酸： 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 甲 携 来 一 本 亮 色 书 甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、硒代半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、酪氨酸、组氨酸、脯氨酸 10 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构 观察以上几种氨基酸的结构，总结氨基酸在结构上的共同点和不同点。 现在我们已经知道组成人体蛋白质有21种氨基酸，那这21种氨基酸我们是通过什么样的方式来把它们划分成不同的种类呢？下面我们来观察课本29页或PPT上的这几种氨基酸的结构式来总结氨基酸在结构上的共同点和不同点。 11 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构 C 12 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构 C 氨基 H— N — — H 13 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 氨基 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构 C — H H— N — 羧基 — C — H — — O 14 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构 C 羧基 — C — H — — O 氨基 H— N — — H — H 15 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构 C H— N — — H 氨基 H— N — — H — H 羧基 — C — H — — O — R 16 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 销售 额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 2 2 2 2 2 2 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构 中心C四个键分别连接了一个_____、一个_____、一个___、一个_____； 氨基酸分子的区别在于______的不同。 判断依据：都有一个氨基和一个羧基连接在_________________上； 氨基 羧基 H R基 R基 同一个碳原子 C 氨基 H— N — — H — H 羧基 — C — H — — O — R 氨基酸分子结构通式 每种氨基酸至少都含有一个______、一个_____； 氨基 羧基 C四个键的朝向 空间构型——正四面体 只要中心碳原子的四个键分别连接了一个……我们就认为它是氨基酸，不管连在哪个方向都是同样的 都是等效的 在化学上常把含有羧基的物质称为某某酸，比如说我们常见的乙酸，也就是我们说的醋酸，它里面就含有一个羧基。那么由于氨基酸分子还至少有一个氨基以及一个羧基，所以我们就把它称为 氨基酸 17 每种氨基酸都只有一个氨基和一个羧基吗？ 每种氨基酸分子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在同一个碳原子上。 CH2 —CH2 —COOH 　　 │ H2N—C —COOH │ H 谷氨酸 CH2 —CH2 —CH2 —CH2 —NH2 │ H—C —COOH │ NH2 赖氨酸 18 发挥你的想象力，能否将抽象的结构具体化，更好的掌握氨基酸的结构通式。 C R H COOH H2N 氨基酸分子结构通式 氨基酸与蛋白质的组成元素： 一定有C、H、O、N 有些还含有 P、S等 H2N—C— COOH H R H—N—C— C—OH H O R H = NH2 N H H N H H COOH C OH O C O H O 氨基 羧基 书写化学基团，短线一定要带上 以下哪些是组成蛋白质的氨基酸? C H NH2 COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH CH NH2 COOH CH2 OH C H NH2 H CH2 COOH √ √ × × C NH2 HOOC H CH2 NH2 √ CH NH2 HOOC CH NH2 HOOC √ 根据氨基酸通式,写出下面两种氨基酸的R基： R基分别是: H2N－C－C－OH H O CH2 － SH － CH2 － SH － CH2 － COOH H2N－C－C－OH H O CH2 － COOH 思考•质疑 ？ 在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，但人体内有数万种不同的蛋白质。种类有限的氨基酸是如何构成种类繁多、功能多样的蛋白质呢？ C H R1 H2N OH C O H2O C H COOH R2 H N H 氨基酸1 氨基酸2 蛋白质的结构及其多样性 C H R1 H2N C O H2O C H COOH R2 H N 氨基酸1 氨基酸2 肽键 二肽 氨基酸的结合方式: 脱水缩合 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。多肽通常呈链状，叫作肽链。 H2O + + —N H R3 OH —C— CO H H —C NH2 H R1 —C— O N— H C— H R2 C—OH O H C R1 —C NH2 —C— O N— H C— H R2 —C— —N H R3 OH CO H O （二肽） （三肽） （多肽） （四肽） 肽键 肽键 …… 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 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。 两条肽链 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 一条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 四条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构 三、蛋白质的结构及其多样性 从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ ◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎ ①氨基酸数目不同 ②氨基酸种类不同 ◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◇-◇-◇-◇ ③氨基酸排列顺序不同 ◇-◇-◎-◎- ◇-◇-◎-◎- ◎-◎- ◇-◇ -◎-◇-◇-◎- ④肽链盘区、折叠方式及其形成的空间结构不同 蛋白质结构多样性的原因 蛋白质多样性的原因 种类 数量 排列顺序 空间结构 结构多样性 种类多样性 功能多样性 氨基酸 肽链： 正常 如：镰刀形贫血症： 谷氨酸 缬氨酸 异常 两面凹的圆盘状 镰刀状 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，如果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。 P31 蛋白质的结构及其多样性 33 蛋白质变性： P32 是指蛋白质在某些物理和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的改变和生物活性丧失的现象。 鸡蛋清中富含了蛋白质，鸡蛋是生吃好还是熟吃好呢？ 鸡蛋肉类在煮熟后就无法恢复原来的状态，其原因是：高温会使蛋白质变性，同时使其空间结构变得伸展，松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋和熟肉更容易消化吸收 34 1.使蛋白质变性的本质是什么？此过程有没有破坏肽键？ 与社会的联系 破坏了蛋白质的空间结构，肽键没有断裂。 2.使蛋白质变性的原因有哪些？ 高温，加酸，加碱，加酒精，重金属盐 低温不使蛋白质变性，部分盐析（NaCl以及铵盐等）不变性 注意：变性的蛋白质肽键没有被破坏，还能与双缩脲试剂发生紫色反应 ※糖尿病病人只能注射而不能口服胰岛素 因为胰岛素是一种蛋白质，口服会在消化道里以蛋白质的形式被消化成氨基酸，而失去胰岛素的功能。 探究一 蛋白质中氨基酸数、肽链数与肽键数、脱水数的关系 氨基酸 肽键 肽键数= = 。 以此类推，ｎ个氨基酸脱水缩合形成1条多肽链 脱去水分子个数 n-1 氨基酸数 肽键数 脱去水分子数 3 2 2 6 5 5 氨基酸 肽键 12个氨基酸 肽键数 脱去水分子数 氨基酸数 肽链数； = - = 环状肽： 脱水数=肽键数=氨基酸数 探究二 蛋白质中游离的氨基或羧基数目的计算 1.1条多肽链至少有几个游离的氨基和几个游离的羧基？ C C H R1 H2N C O C H R2 H N O C H COOH R3 H N 至少有1个氨基和1个羧基 2. 2条多肽链至少有几个游离的氨基和几个游离的羧基？ C C H R1 H2N C O C H R2 H N O C H COOH R3 H N 至少有2个氨基和2个羧基 C C H R4 H2N C O C H R5 H N O C H COOH R6 H N 3. 若还有— NH2或—COOH，则存在于R基中。 (1)蛋白质中氨基数= + ， (2)蛋白质中羧基数= + 。 依此类推n条多肽链至少有几个氨基和几个羧基？ 至少有n个氨基和n个羧基 肽链条数 R基中氨基数 肽链条数 R基中羧基数 环状肽：至少0个氨基或羧基 C H R1 NH2 C O C H COOH R2 H N H2O 探究三 有关蛋白质相对分子质量的计算 蛋白质的相对分子质量 ＝氨基酸总质量−失水量； ＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量−脱水数×18； 例如：有n个氨基酸，形成m个肽链，每个氨基酸的平均相对分子质量为a； 公式：蛋白质的相对分子质量为＝ 。 na-(n-m)×18 1、人体免疫球蛋白由4条肽链构成，共有764个氨基酸，则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是（ ） A.746和764 B.760和760 C.762和762 D.4和4 D 2.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 3、组成人体的21种氨基酸的平均分子量是128，血红蛋白 由4条多肽链组成，共含有574个氨基酸，则血红蛋白 的分子质量约为( ) A.73472； B.12800； C.63212； D.63140 4、全世界每年有成千上万人由于误食毒蘑菇而死亡，其中鹅膏蕈碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20种氨基酸的平均相对分子质量为128，则鹅膏蕈碱的相对分子量为( ) A．1024 B．898 C．880 D．862 C C $$