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

第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者 第二章 组成细胞的分子 人教版 必修一 课前导入 我们每天需要摄入650g左右富含蛋白质的食物 1、哪些食品中富含蛋白质？ 牛奶 鸡蛋 牛肉 花生 鱼 虾 扁豆 豆腐 2 课前导入 2、如何验证这些食物含蛋白质呢？婴儿为什么要以奶为主要食物？ 用双缩脲试剂检测，蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 3、婴儿为什么要以奶为主要食物？ 组成细胞的有机物中含量最多的就是蛋白质。从化学角度看，蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。蛋白质是生命活动的主要承担者。 那么蛋白质承担着怎样的功能呢？ 组成细胞的主要化合物及相对含量 一、蛋白质的功能 阅读教材【蛋白质的功能】部分的内容，举例说出蛋白质承担的功能 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（图为胃蛋白酶分子）。 有些蛋白质具有运输功能（图为血红蛋白示意图，能运输氧） 有些蛋白质有免疫功能。人体的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。 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，肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质（图为肌肉纤维）。 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素（图中黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素） 4 一、蛋白质的功能 01 参与组成细胞结构 如：肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的主要成分 02 催化 绝大多数酶（如：胃蛋白酶） 03 运输 如：血红蛋白，能运输氧 04 信息传递 调节机体生命活动（如：胰岛素） 05 免疫 防御和免疫功能（如：抗体） 蛋白质的功能 细胞的各项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 5 一、蛋白质的功能 蛋白质的功能 参与组成细胞结构 催化功能 运输功能 信息传递 免疫功能 参与组成细胞结构 催化功能 运输功能 信息传递 免疫功能 6 一、蛋白质的功能 蛋白质多种多样的功能与蛋白质的多样性有关 人体内有数万种不同的蛋白质。生物界的蛋白质种类多达1010~1012种 蛋白质种类和功能的多样性，与蛋白质的组成和结构有关吗？ 7 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。 因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。 为什么这种缝合线可以被人体组织吸收? 手术缝合线 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为更小的分子。 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 我们从食物中摄取的蛋白质如何为我们所用？ 蛋白质必需经过分解为氨基酸才能被人体吸收和利用。 作为手术缝合线的胶原蛋白被分解为氨基酸才可以被人体吸收。 9 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1、氨基酸的种类 在人体中，组成蛋白质的氨基酸有_____种 氨基酸是组成蛋白质的基本单位 非必需氨基酸： 必需氨基酸： 共13种，人体细胞能够合成的氨基酸 共8种，人体细胞不能合成的氨基酸（婴儿有9种，多了组氨酸） 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、组氨酸（婴儿） “甲携来一本亮色书” 21 因为自身能合成，所以不需要从外界摄取 10 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 【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？ 每种氨基酸都含有一个氨基、一个羧基、一个氢原子，并且都有一个氨基、一个羧基和一个氢原子连接在同一个碳原子上。 羧基 氨基 11 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 【思考·讨论】 观察下列几种氨基酸的结构： 2、“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？ “氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基和羧基 羧基 氨基 12 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2、氨基酸的结构 每种氨基酸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，这个侧链基团用R表示。 氨基酸分子结构通式 每种氨基酸都只有一个氨基和一个羧基吗？ 不一定，某些氨基酸的R基上也含有氨基或羧基 侧链基团（R基）：决定氨基酸的种类和理化性质 13 三、蛋白质的结构及其多样性 尽管氨基酸的种类有限，但却构成了种类繁多、功能多样的蛋白质 氨基酸（21种） 蛋白质（ 1010~1012种 ） ？ 氨基酸是如何组成蛋白质的呢？ 14 三、蛋白质的结构及其多样性 1、氨基酸的连接方式 脱水缩合 二肽 脱水缩合 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。 二肽：由两个氨基酸缩合而成的化合物 缩合 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键 15 三、蛋白质的结构及其多样性 1、氨基酸的连接方式 脱水缩合 H N H C C O N H H R1 C C O N H H R2 C C O N H H R3 C C O OH H R4 氨基端 羧基端 肽键 肽键 肽键 多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物 多肽通常呈链状结构，叫做肽链 多肽 16 三、蛋白质的结构及其多样性 【思考·讨论】 H N H C C O N H H R1 C C O N H H R2 C C O N H H Rn-1 C C O OH H Rn …… 1、肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？ 氢来自氨基和羧基，氧来自羧基 2、氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是怎样的？ 氨基酸数 - 肽链数 = 形成的水分子数 = 肽键数 结合氨基酸脱水缩合形成肽链的过程，儿子并参考如下多肽链的模式图分析： 17 三、蛋白质的结构及其多样性 【思考·讨论】 H N H C C O N H H R1 C C O N H H R2 C C O N H H Rn-1 C C O OH H Rn …… 3、肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？ 有。位于肽链的两端，R基中也可能有。 2、n个氨基酸形成m条肽链，至少还有多少个游离氨基和多少个游离羧基？ 蛋白质的相对分子量是多少？ 结合氨基酸脱水缩合形成肽链的过程，儿子并参考如下多肽链的模式图分析： 18 三、蛋白质的结构及其多样性 【思考·讨论】 脱去水分子数 形成肽键数 游离氨基数 游离羧基数 蛋白质的相对分子量 1条肽链 n-1 n-1 1 1 na-18(n-1) m条肽链 n-m n-m m m na-18(n-m) 环状链 n n 0 0 na-18n 蛋白质的相对分子量=氨基酸的平均分子量×氨基酸的个数-18×脱水数（每个水分子相对分子量约为18）； 脱水数=肽键数=氨基酸数-肽链数 19 三、蛋白质的结构及其多样性 【练习】 写出由1个甘氨酸、1个缬氨酸、1个丙氨酸脱水缩合形成的三肽分子 20 三、蛋白质的结构及其多样性 2、蛋白质的形成 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地盘曲、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 由氨基酸形成血红蛋白的示意图 血红素基团：一种存在于血红蛋白、肌红蛋白等蛋白质中的铁质有机化合物，负责结合和运输氧气 亚铁血红素 21 三、蛋白质的结构及其多样性 2、蛋白质的形成 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。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结合在一起，这些肽链不成直线，也不在同一平面上，而是形成更为复杂的空间结构。 氢键 二硫键 22 三、蛋白质的结构及其多样性 2、蛋白质的形成 23 三、蛋白质的结构及其多样性 【思考·讨论】 氨基酸怎样构成蛋白质 1、从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 2、进入人体消化道的蛋白质食物，要经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些氨基酸进入人体细胞后，须经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？人体中的蛋白质和食物中的蛋白质会一样吗？ 3、如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出由十个氨基酸组成的长链，可以写出多少条互不相同的长链？试着说出蛋白质种类多种多样的原因（提示：一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸） 氨基酸脱水缩合形成二肽、三肽……多肽；一条肽链按照一定形态折叠、盘曲构成空间结构；多条肽链构成更为复杂的空间结构 食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入人体细胞后，要脱水缩合形成二肽、三肽……多肽，由多肽链构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样，其具有完成人体生命活动的结构和功能。 10个氨基酸能够组成2110条互不相同的长链。氨基酸的数目、种类、排列顺序的多样性，以及蛋白质具有复杂的空间结构，是蛋白质种类多种多样的原因。 24 三、蛋白质的结构及其多样性 3、蛋白质结构多样性的原因 氨基酸种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸的排列顺序不同 肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同 在细胞内组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万 氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化 在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。不同蛋白质所含氨基酸的种类不同 肽链的盘区折叠方式及其形成的空间结构千差万别 25 三、蛋白质的结构及其多样性 3、蛋白质结构多样性的原因 氨基酸 种类 数量 排列顺序 肽链： 空间结构 结构多样 种类繁多 决定 功能多样 结构蛋白 功能蛋白 （组成细胞和生物体） 调节 催化 运输 免疫 识别 （蛋白质类激素） （大多数酶） （载体蛋白） （抗体） （糖蛋白） 蛋白质分子的结构极其多样这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因 26 三、蛋白质的结构及其多样性 氨基酸序列或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能； 人类的许多疾病与人体细胞内肽链的折叠错误有关，如囊性纤维化、阿尔兹海默病、帕金森病等 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 被取代 正常红细胞（运氧能力强） 镰状红细胞（运氧能力弱） 结构决定功能 27 三、蛋白质的结构及其多样性 4、蛋白质的盐析、水解和变性 盐析 在高浓度中性盐存在的条件下，蛋白质因溶解度降低而沉淀析出的现象 水解 肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸 变性 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 物理因素：加热、蒸煮等好（如：鸡蛋、肉类经过煮熟后就不能恢复原来状态。） 化学因素：加酸、加酒精等（如：用医用酒精消毒灭菌） 可逆 不可逆 高温、强酸、强碱、重金属离子 28 三、蛋白质的结构及其多样性 1、为什么熟鸡蛋、熟肉更容易消化？ 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，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化 2、蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？并说明理由。 【思考·讨论】 可以。因为蛋白质变性后空间结构改变，并没有破坏氨基酸之间的肽键。 在碱性环境下，Cu2+与蛋白质中的肽键反应产生紫色反应 盐析 可逆 变性 水解 29 课堂小结 氨 基 酸 多 肽 元素 组成 C、H、O、N等 21种 种类 结构 通式 脱水 缩合 蛋 白 质 形成 生命活动的主要承担者 功能 结构蛋白 催化 运输 信息传递 免疫 H2N C COOH H R 结构多样性 功能多样性 小试牛刀 1、下列关于氨基酸的说法正确的是（ ） 【解析】 A.组成人体蛋白质的氨基酸种类共有21种，但每种蛋白质不一定都由21种氨基酸组成，A错误 B.氨基酸主要由C、H、O、N元素组成，有的还有S元素等，B错误 C.脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接时，脱掉一分子水的过程，氨基酸之间的脱水缩合方式相同，C错误 D.人体细胞中有部分氨基酸不能自身合成，只能从食物中摄取，称为必需氨基酸，D正确 D A.每种蛋白质都由21种氨基酸组成 B.每种氨基酸只由C、H、O、N四种元素构成 C.不同氨基酸之间脱水缩合的方式不同 D.人体细胞中有部分氨基酸不能自身合成 小试牛刀 2、人体内含有多种多样的蛋白质。下列有关蛋白质结构与功能的叙述，正确的是（ ） 【解析】 A.过酸、过碱或温度过高会使蛋白质的空间结构遭到破坏而影响蛋白质的功能，但低温不会破坏蛋白质的结构，A错误 B.蛋白质分子的结构与其功能相适应，蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性，B正确 C.双缩脲试剂与蛋白质反应显紫色，原理是在碱性条件下，蛋白质分子中的肽键与铜离子反应生成紫色络合物，含有两个及两个以上肽键的物质都可以发生该反应，氨基酸中不含有肽键，不能用双缩脲试剂进行检测，C错误 D.蛋白质的盐析是指在盐溶液中蛋白质溶解度减小，析出沉淀物的现象，这是一种物理变化，蛋白质分子的空间结构和生物活性不发生改变，D错误 B A.过酸、过碱或温度过低会使蛋白质的空间结构遭到破坏而影响蛋白质的功能 B.蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性 C.氨基酸的含量可以用双缩脲试剂进行检测 D.盐析会造成蛋白质的生物活性丧失 小试牛刀 3、血红蛋白分子中含有4条多肽链，共由574个氨基酸构成，则在形成血红蛋白分子的过程中减少的相对分子质量和血红蛋白分子中至少含有的游离氨基和羧基数分别是多少？ （ ） 【解析】 由题干可知，血红蛋白分子中含有四条多肽链，共由574个氨基酸构成，所以形成血红蛋白分子过程中减少的相对分子质量=脱去的水分子数×18=（氨基酸数-肽链数）×18=（574-4）×18=10260； 每条肽链上至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端，血红蛋白分子含有4条肽链，所以至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基。D正确 D A.574、574、574 B.10260、570、570 C.574、4、4 D.10260、4、4 课后作业 1、课下自主查找21种氨基酸，并观察其结构 2、完成课本练习与应用部分的习题 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$