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 学习目标 01 蛋白质的功能 02 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 03 蛋白质的结构及其多样性 2 讨论： 1、你能够说出多少种富含蛋白质的食物？ 2、你知道蛋白质在生命活动中主要作用有哪些？ 3、为什么有些食品中需要添加某些氨基酸？ 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。 一根优秀的手术缝合线应该具有哪些特性？ 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 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 一、蛋白质的功能 深入探究 蛋白质的功能①：催化 胃蛋白酶 生物体中的大部分酶本质是蛋白质，如唾液淀粉酶，胃蛋白酶。作为各项生化反应的高效催化剂，具有重要作用。 深入探究 蛋白质的功能②：运输 血红蛋白 血红蛋白的四级结构对其运氧功能有重要意义。它能从肺携带氧经由动脉血运送给组织，又能携带组织代谢所产生的二氧化碳经静脉血送到肺再排出体外。 抗体是指机体由于抗原的刺激而产生的具有保护作用的蛋白质，由浆细胞分泌。抗体能识别特定外来物的一个独特特征，该外来目标被称为抗原（病原体）。抗体形成以后，当抗原再次入侵，相应抗体就会对该抗原直接进行免疫反应，将其清除。 深入探究 蛋白质的功能③：免疫 8 深入探究 蛋白质的功能④：调节 胰岛素是由胰脏内的胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成。外源性胰岛素主要用来治疗糖尿。 9 深入探究 蛋白质的功能⑤：结构物质 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，羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是结构蛋白。它们不仅有维持细胞形态、机械支持和负重的功能,而且在防御、保护、营养和修复方面发挥作用。 10 每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的空间结构 实例 蛋白质的功能 肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质 构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白 绝大多数酶是蛋白质 催化功能 血红蛋白(能运输氧气) 运输功能 胰岛素等蛋白质类激素 调节(信息传递)功能 抗体(可抵御病菌和病毒等抗原的侵害) 免疫(防御)功能 结构与功能相适应 11 1、分类 21种 必需氨基酸（人体自身不可以合成）： 非必需氨基酸（人体自身可以合成）： 成人8种（婴儿9种+组氨酸） 必须从食物中摄取 赖 氨 酸 色 氨 酸 苯 丙 氨 酸 甲 硫 氨 酸 苏 氨 酸 异 亮 氨 酸 亮 氨 酸 缬 氨 酸 13种 家 写 来 一 本 两 三 书 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 C C C C 1、氨基酸有哪些化学元素组成 ？ 2、这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 3、“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系么？ 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.这些氨基酸的组成元素有哪几种？ 2.这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 3.“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？ C、H、O、N 每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个酸基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 “氢基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基和羧基。 1、组成蛋白质的氨基酸有21种 2、结构通式： a.每个氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并连在同一个碳原子上 b.这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R表示）。 c.氨基酸的不同,在于R基的不同 H C H2N OH O C R 氨基 羧基 侧链基团 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 氨基酸的结构 ①每个氨基酸分子至少有一个 和一个 ，并且都有 一个氨基和一个羧基连在 碳原子上。 ②这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R基）。 ③因 的不同，氨基酸种类不同，共有21种。 （1）元素组成： （2）结构通式： （3）结构特点： 羧基 同一个 R基 氨基 C、H、O、N，有的含S C H H N R 氨基 羧基 C OH O O H 氨基酸的结构 a.氨基、羧基、R基的正确书写格式分别为：-NH2、-COOH、-R (基团前 的“-”不能省略) b.组成蛋白质的氨基酸至少都有一个氨基和一个羧基，“至少”说明氨基酸 分子中的氨基和羧基的数目大于等于1个，其他的氨基和羧基位于 上。 c.氨基、羧基不同表示方法： R基 —C— H H2N COOH CH3 —C— H NH2 COOH CH2 SH —CH2— H2N COOH —C— H H2N COOH CH2— H ② ① ③ ④ （2）如果是氨基酸，则它们的R基分别是: ____ _____ _____ 1、 （1）以上属于组成蛋白质的氨基酸的是_____ ①②④ -CH3, -H, SH CH2 练习： 18 2、以下哪些是组成蛋白质的氨基酸?R基是什么？ C H H2N COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 HS C H H2N H CH2 COOH √ × × CH NH2 HOOC CH NH2 HOOC √ 氨基酸 二? 三? ？链 一条链盘曲折叠形成蛋白质 几条链盘曲折叠形成蛋白质 三、蛋白质的形成 思考：氨基酸如何进行连接？ 20 氨基酸的结合方式——脱水缩合 C H R1 H2N OH C O H2O C H COOH R2 H N H 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）相连接，同时脱去一分子的水的结合方式。 H2O 水分子中的H和O来自于哪个基团？ 21 氨基酸的结合方式——脱水缩合 H2O H H O H N C C OH R1 H H O H N C C OH R2 脱水缩合 氨基酸 + 氨基酸 二肽 + H2O 脱水缩合 肽键 H H O H N C C R1 H H O N C C OH + R2 二肽 22 二肽 三肽 多肽 氨基酸 —C H2N H R1 —C O N— H C— H R2 COOH 肽键 二肽 H2O OH N H R1 —C— C— O H2 + —N H R2 OH —C— CO H H H2O — 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 氨基酸的结合方式——脱水缩合 二肽 三肽 多肽 氨基酸 —C H R1 —C— O N— H C— H R2 C— OH O —N H R3 OH —C— CO H H + 二肽 三肽 H C R1 —C —C— O N— H C— H R2 —C— —N H R2 OH CO H O 多肽 …… H2O 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 氨基酸的结合方式——脱水缩合 H2N H2N 以此类推：由多个氨基酸形成多肽（一条链） H2O H2O 2个氨基酸形成____，脱去__个水分子，形成__个肽键； 3个氨基酸形成____ ，脱去__个水分子，形成__个肽键； 多(n)个氨基酸形成____ ，脱去___个水分子，形成___个肽键； N个氨基酸脱水缩合形成M条肽链，脱水________个，形成肽键________个 二肽 1 1 三肽 2 2 多肽 n-1 n-1 N-M N-M 链：肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数-肽链数 10个氨基酸组成的环状多肽 环：肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数 如m个氨基酸构成n个环状多肽，有____个肽键 m 26 一条多肽链中至少含有 个氨基， 个羧基。其他的氨基和羧基来自( ) n 条多肽链中至少含有 个氨基， 个羧基。其他的氨基和羧基来自( ) 1 1 R基 n n R基 至少含有氨（羧）基数 = 肽链数 游离氨（羧）基数 = 肽链数 + R基中氨（羧）基数 C H C R1 H2N O N H C H C R2 O N H C H C R3 O N H C H C R4 O N H C H C R5 O N H C H COOH R6 27 H2O C H H2N C R1 O OH COOH H C R2 N H H 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 28 蛋白质相关计算 肽链数 肽键 数目 脱去 水分子 数目 蛋白质的 相对 分子质量 氨基 数目 羧基 数目 1 至少 个 m 至少 个 环状多肽 至少 个 n-1 n-1 na-18(n-1) 1 n-m n-m n n na-18(n-m) na-18n m 0 n个氨基酸，氨基酸的平均相对分子质量为a。 H2N—— ——COOH 蛋白质中原子数目的计算 ①N原子数= ②O原子数 = ③C原子数 = ④H原子数 = 蛋白质中原子数目的计算 ①N原子数= 氨基酸中N原子总数 = 氨基酸数+ R基上N原子数 = 肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数 ②O原子数 = 氨基酸中O原子总数 - 脱去的水分子数 = 肽链数X2 +肽键数+ R基上O原子数 = 氨基酸数＋肽链数+ R基上0原子数 每个肽链游离羧基含2个氧原子 每个肽键上含1个氧原子 肽键数 = 氨基酸数-肽链数 ③C原子数 = 氨基酸中C原子总数 = 氨基酸的分子数×2+ R基上C原子数 ④H原子数 = 氨基酸中H原子总数-脱去的水分子数×2-2×二硫键数 蛋白质中原子数目的计算 1.如图表示一个由200个氨基酸形成的蛋白质分子。下列叙述正确的是( ) A.该分子中含有198个肽键 B.这200个氨基酸中至少有200个氨基 C.合成该蛋白质时相对分子质量减少了3582 D.该蛋白质中至少含有3个羧基 199×18=3582，C正确 C 蛋白质中原子数目的计算 2.有关图中蛋白质的叙述正确的是( ) A.此蛋白质共有2条肽链 B.共有95个肽键 C.此蛋白质的R基中共含有22个氨基 D.99个氨基酸形成此蛋白质时，共减少的相对分子质量为1764 脱去水分子的质量=脱水数×18=（99-3）×18=1728 C 蛋白质中原子数目的计算 3.丙氨酸的R基为—CH3,谷氨酸的R基为—C3H5O2,它们缩合形成的二肽分子中,C、H、O的原子数分别为( ) A.7、16、6 B.7、14、5 C.8、12、5 D.8、14、5 C8H14O5N2 D 蛋白质中原子数目的计算 4.免疫球蛋白IgG的结构示意图如右．其中-s-s表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该lgG由m个氨基酸构成，则该lgG有肽键数( ) A.m个 B.(m+1)个 C.(m-2)个 D.(m-4)个 D 蛋白质中原子数目的计算 5.（多选）二硫键“—S—S—”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学键。如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，下列相关叙述不正确的是( ) A. 该蛋白质至少有2个游离的羧基 B. 形成该蛋白质的过程中脱去了277个水分子 C. 该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定 D 该蛋白质至少含有280个氨基 BCD 由肽链形成蛋白质 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 氨基酸 二肽 蛋白质 三肽 多肽 ...... → → → 四、蛋白质结构的多样性 氨基酸层面 氨基酸的种类不同 氨基酸的数量不同 氨基酸的排列顺序千变万化 肽链层面 多肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别 蛋白质结构与功能相适应 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 原因：物理因素（高温、紫外线等） 化学因素（强酸、强碱、重金属盐、乙醇等） 结果：空间结构破坏，肽键没有破坏，仍能与双缩脲试剂发生紫色反应 特点：不可逆 原因：轻金属盐的加入使得蛋白质的溶解度降低 结果：蛋白质析出 特点：可逆，加水后絮状物消失 蛋白质的变性 蛋白质的盐析 五、蛋白质变性、盐析 总结 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 氨基酸的种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸的排列顺序不同 多肽的空间结构不同 盘曲折叠 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 构 成 导致 1. 两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽,同时生成一分子水,该水分子中的氢来自(　) A.氨基 B.羧基 C.氨基和羧基 D.连在C原子上的H 2. 下图为脑啡肽的结构简式,据图分析下列叙述错误的是(　　) A.脑啡肽是由5个氨基酸失去4分子的水形成的 B.该化合物中有1个羧基和1个氨基 C.脑啡肽分子是由4种氨基酸形成的 D.该化合物属于四肽,因为含有4个肽键 D c 课堂练习 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)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 (2)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 课堂练习 $$