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 本节聚焦 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？ 组成细胞的有机物中，含量最多的是？ 组成细胞的主要化合物及相对含量 从化学角度看，蛋白质也是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。 【任务1】阅读教材28-29页的内容，思考： 问题1：蛋白质的主要功能有哪些？ 问题2：除了图2-8所提到的内容，你还能举例哪些蛋白质的功能？ 免疫 功能 结构蛋白 调节 功能 （信息传递） 运输功能 催化功能 一、蛋白质的功能 3 生长激素是蛋白质类激素，能促进蛋白质的合成、骨的生长 溶菌酶:能够催化细菌的细胞壁水解，具有抗菌消炎的作用。 染色体主要由蛋白质和DNA组成 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。 一、蛋白质的功能 细胞膜上具有物质运输功能的载体蛋白 4 1.蛋白质功能多种多样，下列与其功能不相符合的是（　　） A.酶——催化 B.抗体——免疫 C.血红蛋白——运输 D.肌肉中的蛋白质——调节 答案：D 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 6 你知道哪些食物富含蛋白质吗？ 食物中的蛋白质能够被人体直接吸收吗？ 大豆制品 奶制品 肉蛋类食品 氨基酸 蛋白质 小分子物质 胃、小肠的消化 作为手术线的胶原蛋白不用拆线的原因是可以分解为小分子物质，被人体吸收。 那小分子是什么呢? 7 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1、氨基酸的结构 【任务2】观察下列几种氨基酸的结构，概括总结： 氨基酸的组成元素有哪些? 结构有哪些共同的特点? 亮氨酸 元素组成 结构特点 一定有C、H、O、N，有的含有 S 等 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1、氨基酸的结构 组成蛋白质的氨基酸，至少都含有 一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。 组成蛋白质的氨基酸，都有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)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。 各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 结构通式 酸 氨基 【注意】氨基和羧基的正确书写 4.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，这种差异的产生取决于（　　） A.两者R基组成的不同 B.两者的结构完全不同 C.酪氨酸的氨基多 D.精氨酸的羧基多 答案：A 3.（合格考）下列物质中，属于构成人体蛋白质氨基酸的是（　　） A.①③⑤ B．①②③ C.②③④ D．③④⑤ 答案：A 4.（等级考）下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是（　　） A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N B.上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH C.R基中可以有氨基或羧基 D.只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸 答案：D 组成人体蛋白质的氨基酸有 种，其区别为 的不同 21 R基 必需氨基酸 非必需氨基酸 人体细胞 合成的(共8种) 人体细胞能合成的(共13种) 不能 甲硫氨酸 亮氨酸 赖氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 缬氨酸 色氨酸 苏氨酸 甲 携 来 本 亮 色 书 一 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2、氨基酸的种类 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 衡量食品价值高低的一个很重要的指标是看必需氨基酸的种类。不同食物中必需氨基酸种类不同。 13 科学家是怎样把单个氨基酸合成蛋白质的呢？ 【任务3】阅读教材30页的内容，思考： 问题1：氨基酸连接形成蛋白质的方式？ 问题2：氨基酸连接形成的产物是如何命名的？ 问题3：为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？ 我国科学家不懈努力下，首次合成世界上第一个人工蛋白质。这17种51个氨基酸到底是如何形成蛋白质的呢？ 14 第四节 1、氨基酸的结合方式 三、蛋白质的结构 氨基酸1 氨基酸2 H2O ——脱水缩合 脱水缩合 肽键 二肽 脱掉的水分子中的氢来自? 脱掉的水分子中的氧来自? 氨基和羧基 羧基 三、蛋白质的结构 如果3个氨基酸脱水缩合，形成几肽？其中含几个肽键？脱去几分子水？ 三肽 肽的名称的确定：由几个氨基酸构成，就称为几肽。 元素： 等 　↓ 氨基酸：蛋白质的基本组成单位 　↓脱水缩合 二肽：由两个氨基酸缩合而成的化合物 　↓脱水缩合 多肽(链)：由多个氨基酸缩合而成的， 含有多个肽键的化合物，通常呈链状结构 　↓盘曲折叠 蛋白质：具有一定的空间结构 C、H、O、N 三、蛋白质的结构 2、氨基酸形成蛋白质的过程 由于氨基酸之间能够形成氢键，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。 17 某种胰岛素的二硫键示意图 三、蛋白质的结构 2、氨基酸形成蛋白质的过程 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。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。 —SH —SH + —S—S— + 2H 二硫键 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（图2-11）。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。例如，血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含4条多肽链，它的空间结构如图2-12所示 18 1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 【思考与讨论】 三、蛋白质的结构 氨基酸 → 二肽 → 三肽 →……→ 多肽 → 一条或几条多肽链盘曲折叠形成蛋白质 5.下列是两种氨基酸的结构式，它们在形成二肽时，最可能缩合的基团是（　　） A.①③ B．②⑥ C.②④ D．③④ 答案：C 四、蛋白质结构的多样性 氨基酸： 21种 蛋白质： 1010～1012种 【思考1】下图所示是同一种二肽吗? 不是同种二肽 利用上图所示的三种氨基酸（每种不限量）形成的三肽有多少种可能？ 四、蛋白质结构的多样性 氨基酸： 21种 蛋白质： 1010～1012种 【思考2】 利用上图所示的三种氨基酸（每种1个） 形成的三肽有多少种可能？ —COOH H2N— —COOH H2N— 6种 33 种 【思考3】 由n个氨基酸所构成的肽链的种类有多少种可能？ 21n 种 第四节 四、蛋白质结构的多样性 蛋白质结构 多样性 的原因： 氨基酸层面 氨基酸的______不同 氨基酸的______不同 氨基酸的__________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 种类 数量 排列顺序 A-A-A-A B-B-B-B A-A-A-A A-A-A-A-A A-B-C-D D-A-C-B 镰状细胞贫血的病因 正常红细胞 运氧能力强 镰状红细胞 运氧能力弱 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 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 决定 结构 功能 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。例如，人正常血红蛋白的空间结构呈球状，由它参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状，如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白。这样的血红蛋白可聚合成纤维状，性质也与正常血红蛋白有差异，由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状（图2-13），运输氧的能力会大为削弱。 24 （2）原因： 四、蛋白质的变性与水解 【任务4】阅读教材32页”与社会的联系“内容，思考： 问题1：熟鸡蛋为什么更容易消化？ 问题2：变性的蛋白质还能与双缩脉试剂发生紫色反应吗? 问题3：可引起蛋白质变性的因素有哪些？ 问题4：若蛋白质空间结构改变一定是蛋白质变性吗？举例说明。 1、蛋白质的变性 （1）概念： 能（肽键未断裂） 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。 化学因素(如强酸、强碱、重金属离子、酒精) 物理因素(如加热、剧烈振荡、超声波、射线等) 2、蛋白质的水解： 胰蛋白酶 肠肽酶 氨基酸 蛋白质 胃蛋白酶 多肽 四、蛋白质的变性与水解 指蛋白质在水解酶的催化作用下被分解为小分子和氨基酸的过程。 二肽 2 氨基酸 (肽键断裂) 蛋白质变性 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破坏，从而导致理化性质的改变和生物活性丧失的现象。 蛋白质盐析 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。 蛋白质水解 指蛋白质在水解酶的催化作用下被分解为小分子肽和氨基酸的过程。 （肽键断裂） 四、蛋白质的变性与水解 （肽键未断裂） （一般不可逆） （物理变化，可复原） 27 组成元素： C、H、O、N（S等） 构成 1 氨基酸的种类不同 2 氨基酸的数目不同 3 氨基酸排列顺序不同 4 肽链的空间结构不同 基本单位： 氨基酸 通式 H2N C C OH O H R 脱水缩合 多肽 蛋白质 盘曲折叠 结构多样性 功能多样性 1 结构蛋白：膜蛋白、毛发 2 催化作用：如胃蛋白酶 3 运输作用：如血红蛋白 4 免疫作用：如抗体 5 调节作用：如胰岛素 决定 课堂小结 【理论依据】 n氨基酸 n肽 + (n-1)H2O 脱水缩合 水解 拓展：蛋白质的相关计算 氨基酸 肽键 3个 1条 ______ _______ 1、肽链中的肽键数与氨基酸个数的关系 拓展：蛋白质的相关计算 氨基酸 肽链 脱水数 肽键数 6个 1条 _______ _______ 6个 2条 _______ _______ 肽键数= 脱去水分子个数= 氨基酸个数 - 肽链条数 4个 4个 5个 5个 2个 2个 6个 环肽 ______ _______ 6个 6个 链状肽： 肽键数= 脱去水分子个数= 氨基酸个数（- 0） 环肽： 2、蛋白质中游离氨基或羧基数的计算 肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们在什么位置？ 肽链中有游离的氨基和羧基。 位于肽链的两端，R基中也可能有。 拓展：蛋白质的相关计算 ①肽链（蛋白质）中至少含有的游离氨基(羧基数)= ②肽链（蛋白质）中实际含有的游离氨基(羧基数)= 肽链数 肽链数+R基中的氨基(羧基数) 3、蛋白质相对分子质量的计算 【例】某种蛋白质有m条肽链，由n个氨基酸脱水缩合形成，如果每个氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为：__________________ m×a -（m - n）×18 蛋白质相对分子质量 = 氨基酸的总质量 - 脱水数×18 拓展：蛋白质的相关计算 =氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量 - 脱水数×18 若蛋白质中存在二硫键（—S—S—）呢？ 蛋白质相对分子质量 =氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量 - 脱水数×18 - 二硫键数×2 4、蛋白质中的N、O原子数的计算 蛋白质（多肽）中N原子数= 蛋白质（多肽）中O原子数= 拓展：蛋白质的相关计算 肽链中N原子主要存在于什么位置？其次还有哪里有？ 肽链中O原子主要存在于什么位置？其次还有哪里有？ 肽键；游离的氨基（R基中可能还有） 肽键；游离的羧基（R基中可能还有） 肽键数+肽链数+R基中的N原子数 肽键数+肽链数×2 +R基中的O原子数 2.（等级考）如图是3种氨基酸的结构式，由这3个氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是（　　） A.1，2，3　　　　　　　　　B．1，1，3 C.1，2，2 D．2，2，2 答案：C 3．（等级考）如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽（图中箭头表示切点）后，可转变成由A、B两条肽链构成的有活性的胰岛素（图中数字表示氨基酸序号），下列分析正确的是（　　） A.胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50 分子水 B.胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基 C.沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性丧失 D.切去C肽不需要破坏二硫键 答案：D 6.某蛋白质含有18个游离的羧基和17个游离的氨基，该蛋白质由128个氨基酸组成，这些氨基酸的所有R基中共有羧基15个，下列关于该蛋白质的叙述正确的是（　　） A.由3条肽链组成 B.共有128个肽键 C.所有R基中共有16个氨基 D.形成该蛋白质时，共失去127个水分子 答案：A P32【练习与应用】 $$