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

第二章第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 1 如今，假冒进口奶粉的现象十分普遍。一些不良商家在假奶粉中掺入廉价的白砂糖、麦芽糊精、淀粉等。吃了这种假奶粉的婴儿由于蛋白质摄入不足，导致发育不良，头比较大，面部肌肉松弛，表情比较呆滞，对外界事物的刺激反应较慢。 Q：吃了假奶粉的婴儿为何出现“大头”？ 问题探讨 2 一、蛋白质的功能 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。如肌肉、头发、蛛丝、羽毛等的成分主要是蛋白质。 1.参与构成细胞和生物体结构 3 一、蛋白质的功能 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。 2.催化作用 酶 4 一、蛋白质的功能 有些蛋白质能够起信息传递的作用，调节机体的生命活动，如胰岛素。 3.调节生命活动 胰岛素 胰腺 胰岛 5 一、蛋白质的功能 抗体是具有免疫功能的蛋白质，可帮助人体抵御细菌和病毒的侵害。 4.免疫作用 6 一、蛋白质的功能 有些蛋白质具有运输功能，如血红蛋白、载体蛋白。 5.运输作用 细胞膜上具有物质运输功能的载体蛋白 血红蛋白运输氧气 O2分子 7 一、蛋白质的功能 总体来说，蛋白质是细胞基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递(调节)、免疫等重要功能。 可以说，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。 生命活动的主要承担者——蛋白质 8 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。术后一段时间，这种缝合线可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。 思考： 这种缝合线发生怎样的化学变化才能被吸收？ 该胶原蛋白在酶的作用下分解成氨基酸后，才能被人体组织吸收。 食物中的蛋白质也必须经过消化分解成各种氨基酸，才能被人体吸收利用。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位。在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。 二、氨基酸的结构特点 思考： H2N C C H H O OH H2N C C H CH O OH CH3 CH3 H2N C C H CH3 O OH H2N C C H CH2 O OH CH CH3 CH3 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 1.这些氨基酸的分子结构有什么共同特点 ？ 2.“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？ 尝试推导氨基酸的元素组成，结构通式等特征。 11 二、氨基酸的结构特点 尝试推导氨基酸的元素组成，结构通式等特征。 侧链基团 R C H C H2N OH O 氨基 羧基 C、H、O、N，有些含S等 1.组成元素 2.结构简式 NH2 （ ） N H H 氨基 羧基 COOH C O OH （ ） 12 二、氨基酸的结构特点 （1）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。 （2）这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R表示） （3）R基的不同决定了氨基酸分子的不同。 3.结构特点 13 二、氨基酸的结构特点 4.生物体内组成蛋白质的21种氨基酸 非必需氨基酸（13种) 根据能否在人体内合成 必需氨基酸（8种） 苯丙氨酸 色氨酸 异亮氨酸 赖氨酸 亮氨酸 蛋氨酸 （甲硫氨酸） 苏氨酸 缬氨酸 口诀：甲携来一本亮色书 14 课堂练习 【多选】判断下列哪些是构成蛋白质的氨基酸（ ） A. B. C. D. B、D C NH2 HOOC H CH2 NH2 NH2 — C — H H2N CH3 H2N 方法: “一看数量”: 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。 15 与生活的联系 1.羊肉比猪肉蛋白质含量高，因此羊肉比猪肉更有营养价值。这种说法合理吗？ 2.素食主义者不食用有主观意识动物之食物，包括家畜、野兽、飞禽、鱼类、海鲜、肉类等，这种饮食习惯从营养角度看合理吗？ 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。因此评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，应格外注重其中必需氨基酸的种类和含量。 谷类蛋白质（尤其是玉米的蛋白质）中缺少赖氨酸，均衡膳食才不会缺乏必需氨基酸。 16 三、氨基酸形成蛋白质的过程 人体中有21种氨基酸，有数万种不同的蛋白质。21种氨基酸是如何形成种类繁多的蛋白质的呢？ 17 三、氨基酸形成蛋白质的过程 1.脱水缩合形成二肽 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，同时脱去一分子的水，这种结合的方式叫脱水缩合。 H2O 肽键 － OH ‖ O －C－C R2 H － － －N H － －C －C R1 H2N H － － ‖ O OH － H 二肽 Q1：脱下来的H2O中，H和O元素的来源是什么？ 18 三、氨基酸形成蛋白质的过程 1.脱水缩合形成二肽 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，同时脱去一分子的水，这种结合的方式叫脱水缩合。 Q2：肽的名称取决于谁的个数？ 19 三、氨基酸形成蛋白质的过程 2.脱水缩合形成三肽 肽键 H2O －C－COOH R3 H － － －N H － H OH － 肽键 ‖ O －C R1 H2N H － － －C －C－C R2 H － － －N H － ‖ O H2O 三肽 Q：蛋白质形成过程中脱去的水分子个数与形成的肽键数有什么关系？ 20 三、氨基酸形成蛋白质的过程 3.脱水缩合形成多肽 由多个氨基酸脱水缩合而成的化合物，叫多肽。 多肽通常呈链状，叫作肽链。 若多肽链两端的氨基和羧基也发生了脱水缩合，则会形成环状多肽，叫作环肽。 Q：形成的一条多肽链中至少有多少个氨基和羧基？ 21 三、氨基酸形成蛋白质的过程 肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化 三个不同的氨基酸可形成多少种三肽？ 三种不同的氨基酸可形成多少种三肽？ 体内21个不同种氨基酸形成三肽种类？ 若21种氨基酸组成个1000氨基酸的大分子蛋白质，有多少种可能？ 3×3×3= 33 21×20×19 3×2×1=6 211000 思考：多肽能够行使蛋白质的各项功能吗？ H2N— —COOH H2N— —COOH 一般来说，一条多肽不能行使蛋白质的正常功能。 22 四、蛋白质的结构及其多样性 以血红蛋白的形成为例，分析从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次： 1.氨基酸之 间脱水缩合 形成肽链 3.这条肽链进一步盘绕形成一定的空间结构 2.一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 4.四条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构 1.蛋白质的结构层次 23 四、蛋白质的结构及其多样性 H O C CH2 C H2N OH SH H2C O C H C H2N OH SH H O C CH2 C H2N OH S H2C O C H C H2N OH S 二硫键 许多蛋白质含两条或多条肽链，它们通过一些化学键如二硫键结合在一起。 24 四、蛋白质的结构及其多样性 生物界的蛋白质种类多达1010~1012种。 为什么21种氨基酸能够组成这么多种蛋白质？ 25 四、蛋白质的结构及其多样性 2.蛋白质的结构多样的原因 1.氨基酸之 间脱水缩合 形成肽链 3.这条肽链进一步盘绕形成一定的空间结构 2.一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 4.四条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构 26 四、蛋白质的结构及其多样性 2.蛋白质的结构多样的原因 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 蛋白质结构多样性 蛋白质功能多样性 决 定 27 五、蛋白质的结构和功能相适应 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。 实例1 镰刀型细胞贫血病患者的血红蛋白运输氧的能力会大大削弱 28 五、蛋白质的结构和功能相适应 胰岛素 对于糖尿病患者来说，注射胰岛素是目前唯一的给药方式，口服胰岛素似乎是很多“糖友”的渴求和心声。胰岛素为什么不能口服？ 胰岛素是蛋白质，口服胰岛素会在消化道内被蛋白酶水解，从而失去药效。 实例2 糖尿病患者注射胰岛素 29 五、蛋白质的结构和功能相适应 蛋白质空间结构（构象）的改变会影响功能，还有其他方式可以改变蛋白质的构象吗？ 蛋白质的变性： 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，致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。过程不可逆。 高温、紫外线、强酸、强碱、重金属盐等 注意：变性的蛋白质肽键并未断裂，还能与双缩脲试剂发生紫色反应 Q：变性后的蛋白质还能与双缩脲试剂发生反应吗？ 30 五、蛋白质的结构和功能相适应 蛋白质在物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。过程不可逆。 变性 31 六、蛋白质的相关计算 设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1或m条肽链 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱水数 蛋白质相对分子质量 n 1 n m 1. 肽键数 = 脱去的水分子数 = 氨基酸数 - 肽链数 n-1 n-1 na-18（n-1） n-m n-m na-18（n-m） （环肽：肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数） 32 六、蛋白质的相关计算 2.游离氨基或羧基数 ①至少游离氨基(羧基数)= 肽链数 ②实际游离氨基(羧基数)= 肽链数+R基中的氨基(羧基数) 3.蛋白质分子质量 ①蛋白质分子质量 = 氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18 ②（有二硫键存在）蛋白质分子质量 = 氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量 - 脱去水分子数×18 - 二硫键数目×2 33 六、蛋白质的相关计算 例1.某蛋白质由4条肽链组成，共含有109个肽键，则对于此蛋白质分子，至少含有的一NH2和一COOH个数及氨基酸数分别为多少个 （ ） A.105，105，105 B.110，110，110 C.4，4，113 D.1，1，113 C 例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分别为（ ） A.798、2和2 B.798、12和10 C.799、1和1 D.799、11和9 B 34 六、蛋白质的相关计算 例3.如果组成蛋白质的21种氨基酸的平均相对分子质量为128，测得某种含有3条肽链的蛋白质分子的相对分子质量为11384，该蛋白质分子所含的肽键数是 ( ） A．110 B．103 C．100 D．97 C 例4.已知21种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质分子由3条肽链组成，在肽链形成空间结构时，产生了4个二硫键(-SH＋-SH→-S-S-＋2H)，共有肽键97个，此蛋白质分子的相对分子质量最接近 (　　) A.11046　 B.11054 C.12800 D.11000 A 35 六、蛋白质的相关计算 该环肽由_____个氨基酸形成，形成过程中脱去____个水分子。 环肽：氨基酸数=脱水数=肽键数 7 7 例5. 36 六、蛋白质的相关计算 4.多肽中O原子或N原子数 ①至少O原子数= ③至少N原子数= ②实际O原子数= ④实际N原子数= 肽键数+2×肽链数 至少O原子数+R基中O原子数 肽键数+肽链数=氨基酸数 至少N原子数+R基中N原子数 37 六、蛋白质的相关计算 例6.分析多肽E和多肽F得到以下结果(单位：个) 多肽E和多肽F中氨基酸的数目最可能是 (　　) A.199和181　 B.340和281 C. 51和49 D.58和53 元素或基团 C H O N 氨基 羧基 多肽E 201 348 62 53 3 2 多肽F 182 294 55 54 6 1 C 38 六、蛋白质的相关计算 5.水解时需要的水分子数、断裂的肽键数 例7.某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则：水解成这些短肽共需要水分子数和这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是 （ ） A.4、6、18 B.5、5、18 C.4、5、17 D.5、6、17 水解时需要的水分子数 =断裂的肽键数 C 　 39 六、蛋白质的相关计算 6.水解后产物与原多肽相比，氨基、羧基数目及原子数目变化 例8.某三十九肽中共有丙氨酸4个（R基是-CH3），现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽（如图）。那么这4条多肽与原多肽相比，分析错误的是 （ ） A.肽键数目减少8个 B.C原子减少12个 C.氨基和羧基分别增加3个 D.O原子数目减少1个 39肽+__H2O → 1-7肽+9-17肽+19-26肽 +28-38肽+ 4C3H7O2N(丙氨酸) 7 A 　 40 课堂小结 组成元素 C、H、O、N（P、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 组成蛋白质的氨基酸不同、氨基酸的数目不同、氨基酸排列顺序不同、多肽的空间结构不同 折叠盘旋 蛋白质 结构多样性 功能多样性 结构蛋白 运输作用 催化作用 调节作用 免疫作用 导致 41 $$