2.4蛋白质是生命活动的主要承担者课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第2章 组成细胞的分子 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 1 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：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。 2 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？ 3 1 蛋白质的功能 4 1.1 蛋白质的功能 举例说明蛋白质承担的功能？ 5 1.1 蛋白质的功能 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。 6 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； 少数酶是RNA。 催化作用 1.1 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。 运输作用 1.1 蛋白质的功能 血红蛋白 胰腺 胰岛 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。 分泌 糖尿病患者注射胰岛素 1.1 蛋白质的功能 调节作用 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 1.1 蛋白质的功能 免疫作用 具有免疫功能，如抗体；。 构成细胞和生物体的重要物质，称为结构蛋白。 对细胞内的化学反应有催化作用。 具有运输功能，如血红蛋白。 起信息传递作用，能够调节机体的生命活动。 口诀：狗（构）催运面（免）条（调） 1.1 蛋白质的功能 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、免疫等重要功能。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能表现出该基因的性状，从而对生物体起作用。可以说，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。 1.2 蛋白质是生命活动的主要承担者 蛋白质是生命活动的主要承担者（体现者） 当堂检测 13 1、蛋白质是生物体主要的能源物质。（ ） 2、蛋白质是构成细胞结构的重要物质。（ ） 3、所有激素的化学本质都是蛋白质。（ ） 4、下列关于能源物质的叙述，正确的是（ ） A、蛋白质可作为细胞的能源物质 B、生物体中主要储存能量的物质是糖类 C、生物体进行生命活动的主要能源物质是脂肪 D、所有糖类都可作为生物体的生命活动提供能量。 A 当堂检测 【检测】生物体的生命活动离不开蛋白质。回答下列有关问题。 （1）某种蛋白质参与细胞间的粘连作用，在动物细胞工程中常使用胰蛋白酶处理细胞，使细胞分散开来，这体现了蛋白质的 功能。 （2）某种蛋白质能够与抗原结合，结合后使抗原变性失活，这体现了蛋白质的 功能。 （3）某种蛋白质分泌到细胞外作用于其他细胞可以起到降血糖作用，例如胰岛素，这体现了蛋白质的 功能。 （4）血红蛋白可以运输氧气，这体现了蛋白质的 功能。 （5）判断：性激素促进生殖细胞的形成，体现了蛋白质的调节功能（ ） 催化 免疫 调节 运输 × 蛋白质的功能 1.1 蛋白质的功能 结构蛋白 功能蛋白 催化 运输 调节 免疫 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：这种缝合线是怎样被人体所吸收的？ 初中学习过食物中的蛋白质要先水解为氨基酸后才能被吸收，作为手术缝合线的胶原蛋白要先分解成氨基酸后才能被人体吸收。 16 2 蛋白质的基本组成单位 ——氨基酸 17 思考·讨论 观察下列几种氨基酸的结构 ①这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ ②“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？ 以碳原子为中心，点出其需要连接四个键才能形成稳定结构 C C C C 思考·讨论 氨基 羧基 这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ R基 H 思考·讨论 羧基 或： —COOH O 化学结构式： —C—OH 或：HO— C — O 或： —NH2 或： H2N— H 化学结构式: —N—H 氨基 思考·讨论 下列氨基酸有什么共同特点？ 至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)。 2.1 氨基酸结构特点 并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（-R）。 各种氨基酸的区别就在于R基的不同。氨基酸的种类由R基决定。 NH2 R H C COOH 空间结构的强调，基团的位置方向并不固定 22 思考·讨论 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。该碳原子上还连接一个氢原子和侧链基团（用R表示）。 氨基酸的氨基一定在左侧，羧基一定在右侧吗？H原子一定在下面，R基一定在上方吗？ 不一定，氨基酸是可旋转的立体结构！ 右图中四种氨基酸的R基分别是什么？ 氨基酸分子都只有一个氨基或羧基吗？多出来的氨基或羧基分布在哪里？ 同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生是由何种基团决定的？为什么？ R基 2.1 氨基酸结构特点 R基：决定氨基酸的种类和理化性质。 2.1 氨基酸结构特点 1.氨基酸结构通式 C H H2N R 氨基 羧基 侧链基团 C OH O 分子式：C2H4O2N-R 2.氨基酸元素组成 除 外，有的还含有 等，若某氨基酸中含有除C、H、O、N外的其他元素，则一定在 中 。 C、H、O、N P、S R基 “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。 思考·讨论 “氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？ 酸 氨基 【教材课后题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 方法: “一查”: 是否有氨基、羧基、氢原子； “二看”: 是否都连接在同一个碳原子上。 某化合物中只要含有氨基和羧基，就一定是构成蛋白质的氨基酸吗？为什么？ × √ × × C COOH NH2 COOH CH2 SH ② CH NH2 COOH CH2 OH ③ C H NH2 H CH2 COOH ④ C H NH2 COOH CH2 SH ① 方法: “一查”: 是否有氨基、羧基、氢原子； “二看”: 是否都连接在同一个碳原子上。 判断下列物质是否属于构成蛋白质的氨基酸？ 28 【检测】谷氨酸是组成蛋白质的一种氨基酸，其R基为: —C3H5O2。在一个谷氨酸的分子中，含有碳原子和氧原子的个数依次是____________。 5、4 ①写出氨基酸的结构式与分子式 C H H2N C3H5O2 C OH O C H H2N R 氨基 羧基 侧链基团 C OH O ②写出谷基酸的结构式与分子式 分子式C2H4O2N-R 分子式C2H4O2N-C3H5O2 【检测】某种氨基酸的分子式为C6H12N2O4S2，是组成蛋白质的一种氨基酸，其R基是__ __________。 —C4H8O2NS2 C H H2N R 氨基 羧基 侧链基团 C OH O 分子式C2H4O2N-R （1）氨基酸结构通式 C H H2N C4H8O2NS2 C OH O 与社会的联系 在人体中，组成蛋白质的氨基酸有 种。 必需氨基酸： 非必需氨基酸： 人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸，共8种。 人体细胞能够合成的，共13种。 甲硫(蛋)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 21 甲 携 来 一 本 亮 色 书 婴儿必需氨基酸有9种，比 成人多的一种是组氨酸 在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，应格外注重哪一类氨基酸的种类和数量？为什么？（教材P32拓展应用3） 必需氨基酸 当堂检测 32 1、氨基酸之间的差异是由R基引起的。（ ） 2、每种氨基酸不一定只含有一个氨基和一个羧基。（ ） 3、有些氨基酸不能在人体细胞内合成。（ ） 4、某氨基酸分子中含有两个氨基，其中一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，则另一个氨基（ ） A、在羧基上 B、和羧基连在同一个碳原子上 C、在R基上 D、在氨基上 C 21种氨基酸 1010—1012种蛋白质 人体内有数万种不同的蛋白质，承担着各项生命活命，甚至生物界蛋白质种类多达1010—1012 种。但是构成蛋白质的氨基酸种类有限。 氨基酸如何形成蛋白质？ 3 蛋白质的结构及多样性 34 3.1 氨基酸结合方式 自主学习：阅读教材P30页，思考下列问题 Q1：氨基酸如何形成肽链？其具体过程是？ Q2：连接两个氨基酸分子的化学键是叫什么？ Q3：什么是二肽、多肽、肽链？ C H COOH R2 H N 二肽 C H R1 H2N OH C O H 肽键 H2O 3.1 氨基酸结合方式 ——脱水缩合 Q1：氨基酸如何形成肽链？其具体过程是？ Q2：连接两个氨基酸分子的化学键是叫什么？什么是二肽？ 两个氨基酸脱水缩合脱去几分子水，形成几个肽键？ 脱去水分子的H来源于？O来源于？ 二肽中游离的氨基和羧基有几个？ 二肽可以有多少种？ C H COOH R3 H N OH H C C H R1 H2N C O C H R2 H N O H2O H2O 3.1 氨基酸结合方式 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，故称肽链）。 ——脱水缩合 脱水数与肽键数及氨基酸数的关系 肽键数 = 氨基酸数－1 脱去的水分子数 = 3H2O 1H2O 2H2O 4H2O 5H2O 6H2O 7H2O 8H2O 9H2O 公式：脱去水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数 - 肽链数 肽键数 = 氨基酸数－2 脱去的水分子数 = COOH H2N H2N H2N COOH COOH 38 首尾两端的氨基、羧基也脱水缩合连接起来，成为环肽。 H2O 肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数（0） COOH H2N 脱水数与肽键数及氨基酸数的关系 2个 氨基酸 肽链 H2O 1条 n个 肽键 （ ） 1个 （ ） 1个 3个 1条 （ ） 2个 1条 （ ） 2个 n-1个 （ ） n-1个 （ ） n个 2条 n-2个 （ ） （ ） n-2个 n个 m条 （ n-m个） （ n-m个 ） 公式：肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数 … … 5个 2条 （ ） 3个 （ ） 3个 … … … 脱水数与肽键数及氨基酸数的关系 右图是由35个氨基酸组成的某蛋白质结构图，思考回答以下问题： 该蛋白质由几条肽链构成？ 该蛋白质形成过程中脱去了多少分子水？含有多少个肽键？ 该蛋白质中含有的游离氨基/羧基数？ 课堂检测 33、33 游离氨基/羧基数=肽链数+R基中的氨基/羧基数 至少2个 -S-S- -S-S- 2条肽链+1个环肽 脱水数=肽键数=氨基酸数-肽链数 蛋白质的分子量＝氨基酸数×氨基酸平均分子量－脱水数×18 【例2】组成生物体某蛋白质的21种氨基酸的平均相对分子质量为128，则由10个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，该蛋白质形成过程中减少的相对分子质量为（ 　） A.6　　　　　 　B.18　        C.144　　　　　   D.36 减少的分子量＝脱去水分子的质量=脱水数×18=(氨基酸数-肽链数)×18 C 【例3】鹅膏蕈碱是一种毒蘑菇的毒素，它是一种环状八肽。若氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏蕈碱的分子量约为（ ） A.1024 B.898 C.880 D.862 C 蛋白质相对分子质量计算 鹅膏蕈碱分子量＝8×128－8×18＝880 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构 四条肽链聚集形成复杂空间结构 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 思考·讨论 多肽链怎样构成蛋白质? 一级结构 二级结构 三级结构 （借助氢键、二硫键） 四级结构 H O C CH2 C H2N OH S H2C O C H C H2N OH S 二硫键 思考·讨论 多肽链怎样构成蛋白质? 脱去2个H H O C CH2 C H2N OH SH CH2 O C H C H2N OH SH 【例4】胰岛素含有2条多肽链，A链含21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，两条多肽链间通过2个二硫键（二硫键是由2个-SH连接而成的）连接，在A链上形成一个二硫键。下图为结晶牛胰岛素,请据图回答，这51个氨基酸形成胰岛素，下列说法正确的是？( ) A.牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸 B.牛胰岛素为51肽，所以含有51个肽键 C.该胰岛素中游离的氨基或羧基数为2 D.51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量减少了888 D 减少的分子量＝脱去水分子数×18 + 二硫键数×2 减少的分子量＝(51-2)×18+3×2＝888 (1)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成m条链状多肽： 氨基酸平均相对分子质量 氨基酸数 形成 肽链数 形成 肽键数 脱去水 分子数 游离氨基数目 游离羧基数目 蛋白质相对 分子质量 a n m n-m 至少m个 注意：①环状多肽，计算公式的肽链数(m)视为零 ②若肽链上出现x个二硫键(—S—S—)时，要再减去2x 蛋白质计算总结 na-18(n-m） n-m 至少m个 46 思考·讨论 1、从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 氨基酸 脱水缩合 肽链 特定空间结构的蛋白质分子 盘曲折叠 C、H O、N 等元素 思考·讨论 2、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，再通过脱水缩合形成二肽、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。 思考·讨论 3、组成人体蛋白质的氨基酸有21种，那么现由10个氨基酸组成的十肽，一共能形成多少种？ 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 3.2 蛋白质结构的多样性原因 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 肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别 氨基酸层面 蛋白质结构多样性原因 不是同一种二肽 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 蛋白质的结构与功能的关系 氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，可能会影响蛋白质的功能。 51 蛋白质变性 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。 蛋白质变性，其空间结构改变，但肽键一般不断裂，故仍然可用双缩脲试剂检测。 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 蛋白质盐析 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。 蛋白质水解 蛋白质初步水解和彻底水解的产物分别是什么？ 蛋白质被彻底水解成氨基酸，肽键被破坏，不能被双缩脲试剂检测。 蛋白质 初步水解 蛋白酶 多肽 肽酶 氨基酸 彻底水解 4 课堂小结 55 聚焦 1 怎样理解蛋白质是生命活动的主要承担者？ 2 氨基酸的结构有什么特点？ 3 为什么细胞中蛋白质的种类如此多样？ 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表现出该基因的性状，从而对生物体起作用。可以说，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。 1 怎样理解蛋白质是生命活动的主要承担者？ 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。 这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（-R）。 各种氨基酸的区别就在于R基的不同。 COOH NH2 R H C 2 氨基酸的结构有什么特点？ 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 氨基酸层面 3 为什么细胞中蛋白质的种类如此多样？ 不是同一种二肽 4 练习与应用 61 . 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。（ ） 4.1 概念检测 × × √ √ 62 . 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 3.下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是（ ） 4.1 概念检测 A A 63 . 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 4.1 概念检测 64 . 4.2 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。请你运用本节所学的知识对这种说法作出评价。 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。 65 . 4.2 拓展应用 2.某种脑啡肽具有镇痛作用，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： （1）构成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。 5 4 4 66 . 4.2 拓展应用 2.某种脑啡肽具有镇痛作用，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： （3）如果上图中的氨基酸顺序发生了改变，还会具有脑啡肽的功能吗？为什么？ 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 67 . 4.2 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，人们注重其中必需氨基酸的种类和含量。 68 $$