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（2019）必修1

2004年劣质奶粉充斥阜阳 上百婴儿受害近半死亡。 ２００８年，8省发现肾结石患儿已达6244例肾结石，都曾服用“三鹿”牌婴儿奶粉，死亡1例。有超过50000名婴儿受到影响 ! 幼儿处于生长发育的阶段，对营养素尤其是蛋白质的需要相对较多!奶粉配制过稀或长期服用蛋白质含量不足的劣质奶粉可能导致“大头娃娃”的发生。 严重营养不良的孩子往往出现浮肿，脸色变得像泥膏且闪闪发光，脸也越来越“胖”，因而呈现出“大头”模样。 2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 生物必修一 分子与细胞 第二章 组成细胞的分子 3 问题探讨 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。 讨论 1．为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？ 组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。 4 组成细胞的化合物 图1-1 组成细胞的主要化合物及相对含量 细胞内含量最多的有机化合物？ 课前回顾 5 举例说明蛋白质承担的功能？ 一、蛋白质的功能 6 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，称为结构蛋白。 如：肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质。 一、蛋白质的功能 7 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。 胃蛋白质酶结晶图 催化 一、蛋白质的功能 有些蛋白质具有运输功能。 如：血红蛋白可以运输氧气。 运输 血红蛋白 一、蛋白质的功能 胰腺 胰岛 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素、生长激素。 分泌 糖尿病患者注射胰岛素 调节 一、蛋白质的功能 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。 抗原 抗体 免疫 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 概念检测　P32 Ｂ 一、蛋白质的功能 一、蛋白质的功能 活动1：阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能（自主学习） ①结构蛋白：是构成细胞和生物体的重要物质， 如肌球蛋白、肌动蛋白等 ②催化蛋白：起生物催化作用，如绝大多数酶 ③运输蛋白：如血红蛋白、细胞膜上的载体 ④调节蛋白：如胰岛素和生长激素等 ⑤免疫蛋白：免疫过程中产生的抗体 蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。可以说，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。 口诀：狗催运面条 问题探讨 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。 讨论：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？ 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水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。 氨基酸是组成蛋白质的　 　　　基本单位。 13 二、蛋白质的基本单位----氨基酸 ①氨基酸的结构具有哪些共同特点？ ②“氨基酸”这一名词的由来？ ③组成人体蛋白质的氨基酸有多少种？分为几类？分别是哪些？氨基酸的种类取决于什么？ 活动2：阅读教材P29，思考讨论，回答以下相关问题 R 氨基酸的结构通式 思考·讨论P29 观察下列几种氨基酸的结构。 ①氨基酸的结构具有什么共同特点？ 二、蛋白质的基本单位----氨基酸 1.结构通式： 组成元素： 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接在同一个碳原子上。 R基不同，氨基酸则不同。 H2N 氨基 C OH O 羧基 C H R 侧链基团 2.结构特点： 主要是C、H、O、N 或： —NH2 或： H2N— H 化学结构式: —N—H 氨基 羧基 思考·讨论 或： —COOH O 化学结构式： —C—OH 或：HO— C — O 特别提醒　氨基、羧基、R基的正确书写格式分别为： —NH2、—COOH、—R (千万不要忘记原子团前要有短线“—”) 二、蛋白质的基本单位----氨基酸 “氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要组成部分——氨基和羧基。 羧基中的氢氧键（O-H）易断裂，生成H+ ，呈酸性，所以称为氨基酸。 酸 氨基 “氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？ 发挥你的想象力，能否将抽象的结构具体化，以便更好的掌握氨基酸的结构通式 习题检测 D 如果一个氨基酸中含有2个氨基（—NH2），其中一个氨基和羧基连在同一个碳原子上，那么另一个氨基的部位是（ ） A.与氨基酸相连 B.与羧基端相连 C.和氢相连 D.连在R基上 方法: “一查数量”: 是否有氨基和羧基； “二看位置”: 是否有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 注意: 只有两者同时具备才是组成生物体蛋白质的氨基酸 各位同学，根据你的现有认识，你认为一个人体内哪些物质是蛋白质？ ３、下列物质中,属于构成蛋白质的氨基酸是（　） 概念检测　P32 √ 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 √ 练一练：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 √ √ × × 组成生物体的氨基酸有多少种？ 组成人体蛋白质的氨基酸 （约21种） 必需氨基酸8种 甲硫氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、 苏氨酸、赖氨酸 非必需氨基酸13种 人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸， 叫做必需氨基酸。 口诀：甲携一两本亮色书来 人体细胞能够合成的，叫做非必需氨基酸。 3.种类： 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，人们注重其中必需氨基酸的种类和含量。 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？ 拓展应用P32 这与蛋白质的组成和结构有关吗？ 1010～1012种 蛋白质功能多种多样 蛋白质种类多种多样 三、蛋白质的结构及其多样性 21种氨基酸是怎么形成1010—1020种蛋白质的呢？ 24 C C O OH H N R2 H H C C O OH H N R1 H H + C C O OH H N R2 H H C O OH H H N H2O C C O H N R1 H H 肽键 脱水缩合：氨基酸之间相互连接而脱去水的过程。 肽键：连接两个氨基酸的那个化学键。 1.氨基酸的结合方式: 二肽 :由两个氨基酸分子缩合而成的化合物。 【思考】脱出来的H2O中的H和O分别来自于哪里？ H：氨基和羧基 O：羧基 25 3 1.氨基酸的结合方式: C H COOH R2 H N OH H C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O H2O H2O 肽键 肽键 三肽 以此类推，多个氨基酸分子脱水缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽（通常呈链状结构，肽链）。 26 1.氨基酸的结合方式: 有的是环状，首尾两端的氨基、羧基也脱水缩合连接起来，成为环状多肽。 由几个氨基酸形成的就叫几肽 三肽，四肽，…… 统称为 多肽 肽链 呈链状 1条或多条 盘曲折叠 蛋白质 氨基酸脱水缩合形成的多肽链，就是蛋白质吗？ 27 从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 1 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 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 2 图3-4 氨基酸形成血红蛋白示意图 2.蛋白质的形成 从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 氨基酸 脱水缩合 二肽 三肽 …… 多肽链 蛋白质的形成有哪些层次？ 一定空间结构的蛋白质分子 盘曲折叠 C、H O、N 等 元素 更复杂空间结构的蛋白质 多条肽链 3 2.蛋白质的形成 思考讨论P31 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。下图为脑啡肽的结构简式，据图回答： 4 ５ 拓展应用P32 （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？ 4 不能。因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，如果氨基酸排列顺序变了，新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能。 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。 2.蛋白质的形成: 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 —SH —SH + —S—S— + —2H 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 两条肽链 2.蛋白质的形成: 构成蛋白质的这些多肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。 例如，血红蛋白是含四条多肽链的蛋白质分子，含有574个氨基酸分子；胰岛素是由17种氨基酸、51个氨基酸形成两条肽链而组成 图3-3 血红蛋白分子空间结构图 2.蛋白质的形成: 进入人体消化道的蛋白质食物，需用经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些氨基酸需要经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？人体和食物食物中蛋白质一样吗？ 蛋白质 胃蛋白酶 胰蛋白酶 多肽 肠肽酶 氨基酸 氨基酸进入人体细胞后，要脱水缩合形成二肽、三肽、多肽，由多肽链盘曲折叠构成人体的蛋白质。 不一样，人体蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能。 3 2.蛋白质的形成 思考讨论P31 如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，由10个氨基酸组成的十肽，能形成多少种？ 2110种十肽 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 若由100个氨基酸组成的多肽长链，能形成多少种？1000个氨基酸能形成多少种多肽链呢？试着说出蛋白质种类多种多样的原因。 21100种多肽链 211000种多肽链 3.蛋白质结构的多样性 思考讨论P31 构成肽链的氨基酸种类不同， 肽链的结构则不同； 如果以 代表不同的氨基酸， 则下列几种情况由氨基酸构成的肽链是否相同？ 并说明理由。 动动脑 构成肽链的氨基酸数目不同， 肽链的结构则不同； 构成肽链的氨基酸排列顺序不同，肽链的结构则不同； 肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。 肽链方面 氨基酸方面 α-螺旋 β-折叠 4.蛋白质功能的多样性 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。 正常血 红蛋白 异常血 红蛋白 镰状细胞贫血患者的血红蛋白运输氧的能力会大为削弱 4.蛋白质功能的多样性 人类许多疾病与人体细胞内肽链的折叠错误有关，如囊性纤维病、阿尔茨海默症、帕金森病等 氨基酸的数目成千上万，不同种类氨基酸的排列顺序千差万别，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别 结构多样 种类繁多 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 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。(　　) 概念检测　P32 √ × × √ 与生活的联系 吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化，这是为什么？ 高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散 易被蛋白酶水解 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 本节所学的知识对这种说法作出评价。 拓展应用P32 提示：食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质才能被人体吸收，这些小分子都要在人体细胞内重新合成不同的蛋白质在人体内执行不同的功能。 拓 展 延 伸 蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间结构遭到破坏，导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象，称为蛋白质变性。 变性因素： 高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精等。 注意：变性不可逆，只是空间结构改变，肽键一般不断裂。 与生活的联系 与生活的联系 注意：盐析过程蛋白质的结构没有发生变化，变化是可逆的。 实例：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。 加入清水稀释 蛋白质结构变化吗？ 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，称为蛋白质盐析。降低盐溶液浓度后，蛋白质又会重新溶解。 与生活的联系 蛋白质的水解、盐析、变性 水解∶根据蛋白质的水解程度，可以分为完全水解和部分水解两种。完全水解（或称彻底水解），得到的水解产物是各种氨基酸的混合物；部分水解（或称不完全水解），得到的产物是各种大小不等的肽段和氨基酸。蛋白质可以被酸、碱或蛋白酶催化水解。 变性∶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改变，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。能导致蛋白质变性失活的因素有强酸、强碱、高温、紫外线、重金属盐等。蛋白质变性是空间构象发生改变，不涉及肽键的断裂。 盐析∶向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用叫作盐析，是物理变化，可复原。 小结 １、肽链中的肽键数与氨基酸个数的关系： 氨基酸 肽键 肽键数=6 －1 肽键数=8 －2 肽键数=氨基酸数－肽链数 = n－m =脱去水分子个数 肽键数=3 －1 四、蛋白质的相关计算 二肽 ●-● ●-●-● 多肽 ●-●- …… -● ●-●- …… -● ●-●- …… -● ….. 2 氨基 酸数 肽键 数 肽链 数 脱去水 分子数 1 1 1 3 1 2 2 n 1 n-1 n-1 n 2 n-2 n-2 ●-●- …… -● ●-●- …… -● ….. (m条链) n m n-m n-m 三肽 ２、蛋白质中游离氨基、羧基数目与肽链的关系： 至少含有的氨基数 = 至少含有的羧基数 = 肽链数 肽链数 公式：蛋白质相对分子质量 = 氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱去的水分子数×18 - 二硫键数×2 图2-1 某胰岛素通过二硫键连接 蛋白质中存在二硫键 S 二硫键 H H H2 S 3、蛋白质中相对分子质量的计算 公式：蛋白质相对分子质量 = 氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱去的水分子数×18 1、某种蛋白质是由1条多肽链构成的，共含 100个氨基酸，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？ 2、某种蛋白质是由3条多肽链构成的，共含 1000个氨基酸，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？ 120×100-(100-1)×18=10218 1000×120-(1000-3)×18=103054 根据下面图解，回答问题：                                                                 （1）该图中， ①表示　     ，③表示　    ， ⑦表示　　　    。 （2）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。 （3）该化合物含有　 个肽键，该图所示化合物的名称是 　　　    。 （4）该图中所示的氨基酸种类不同，是由　　　    决定的。 （5）如果图中氨基酸的平均分子量为180，则该化合物的分子量 是　 　 　。 氨基 肽键 羧基 四肽(多肽) 三 四 三 脱水缩合 R基 —C NH2 H H —C— O N— H C— CH3 H COOH —C— O N— H C— H CH2 C O NH2 —C— O N— H H CH2 C COOH ① ② ③ ④ ⑥ ⑤ ⑦ ⑧ ⑨ 180×4-18×3=666 生物科学史话（教材33页） 1965年，中国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有活性的结晶牛胰岛素。该胰岛素有17种、51个氨基酸形成两条肽链而组成的。其中A链含有21个氨基酸、B链含有30个氨基酸。 脱水数 = 肽键数=氨基酸数－肽链数=51-2=49 含有21个氨基酸 含有30个氨基酸 该胰岛素中至少含有_____个游离的氨基；_______个游离的羧基 2 2 该胰岛素的相对分子质量 =氨基酸的数量×氨基酸的平均相对分子质量-脱水数×18 - 二硫键数×2 2、两个氨基酸缩合成二肽产生一个水分子，这个水分子中的氢来自（ ） 氧来自（ ） A.氨基 B.R基   C.氨基和羧基   D.羧基 C D 课堂练习: 3、多个氨基酸形成的5条肽链，至少含有多少个氨基， 至少含有多少个羧基呢？ A.5、2 B.3、3 C.4、5 D.5、5 4、组成人体的20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 5、假设某一蛋白质分子的分子量为11054，20种氨基酸的 平均分子量为128，在形成该蛋白质分子时脱去水的分 子量为1746，则组成该蛋白质分子的肽链数是 A．4条 B．3条 C．2条 D．1条 10.某氨基酸分子中含有2个氨基（-NH2）,其中一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，则另一个氨基的部位应是： A.和羧基连在同一个碳原子上 B.一定连在羧基上 C.在R基上 D.与氨基一端相连 11.四个氨基酸分子发生缩合反应形成一个多肽，失去的水分子及形成的肽键的数目分别是： A.4个,4个 B.3个,3个 C 3个,2个 D 2个,3个 12.人体的肌肉主要由蛋白质构成，但平滑肌和骨骼肌的功能不同，其根本原因是： A.属于不同系统 B.所含蛋白质分子结构不同 C.肌肉细胞的形状不同 D.在人体内的分布位置不同 13.已知20中氨基酸的平均分子量是128，现有一蛋白质分子由两条多肽组成，共有肽键98个，此蛋白质的分子量接近于： A.12800 B.12544 C.11036 D.12288 课堂练习 $$