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

该高中生物学课件聚焦“蛋白质是生命活动的主要承担者”，以氨基酸结构、脱水缩合、蛋白质结构与功能多样性为核心，通过生物科学史（如1966年中国人工合成结晶牛胰岛素、2023年诺贝尔奖成果）和生活实例（胰岛素的使用）导入，搭建氨基酸判断技巧、肽键形成过程等学习支架，帮助学生构建从氨基酸到蛋白质功能的逻辑链条。 其亮点在于融合科学史与跨学科案例，如结合镰状细胞贫血分析结构与功能关系（生命观念），设置“调整氨基酸位置形成的二肽是否相同”等讨论题（探究实践），通过蛋白质变性辨析（熟鸡蛋易消化原理）培养科学思维与社会责任。学生能深化知识理解，教师可借助丰富素材提升教学实效。

【1】生物科学史话 胰岛素由17种、51个氨基酸组成的蛋白质，由北京和上海两个科研小组共同研究，经过将近七年的不懈努力，诞生了世界上第一个人工合成蛋白质——结晶牛胰岛素。 胰岛素 第二章 组成细胞的分子 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 4 初识胰岛素 糖尿病人使用 降血糖 注射使用 是一种蛋白质 【1】生物科学史话 早在19世纪初，人们已经认识到，证明一种物质的分子结构最直接的方法，是在实验室中直接合成这种分子。19世纪中叶，科学家陆续用无机物合成了一些有机物，但是还不能合成蛋白质。1886年，俄国一位科学家尝试用氨基酸“装配”蛋白质。他先将蛋白质分解，把得到的氨基酸放进试管里，再加入一些促进蛋白质合成的物质。过一段时间后，试管里出现了乳白色的沉淀物。当时整个科学界轰动了，以为找到了人工合成蛋白质的方法，实际上这些沉淀物只是一些氨基酸分子随机连接形成的多肽。 梳理氨基酸、多肽和蛋白质的关系，用箭头和文字表示 多肽 蛋白质 氨基酸 C C H H2N OH O C C H2N OH O CH3 CH3 CH C H C H2N OH O CH3 C C H2N OH O CH2 CH3 CH3 CH 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 几种氨基酸的结构式 C C H H2N OH O H H H 讨论 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怎样的对应关系？ 氨基酸的结构 氨基 羧基 1.元素组成：主要是C、H、O、N，有的还含有S 【1】蛋白质的基本组成单位—氨基酸 【1】蛋白质的基本组成单位—氨基酸 一定有C、H、O、N，有的含S等 （1）元素组成 （2）结构通式 C H R NH2 COOH 氨基酸分子结构通式 氨基 氢原子 【侧链基团】决定氨基酸的种类和理化性质 羧基 中心碳原子 H2N — C — COOH R H 简写版 H N C C OH H H R O 【1】蛋白质的基本组成单位—氨基酸 氨基与羧基的书写 氨基 羧基 不能少了短横线“—” 由一个氮原子，两个氢原子组成 由一个碳原子，两个氧原子，一个氢原子组成 ① —NH2 ② H2N— 或 ① —COOH ② HOOC— 或 氨基与羧基没有连接在同一个碳原子上 R基是-H 缺少羧基 缺少氨基 A 【1】蛋白质的基本组成单位—氨基酸 （3）结构特点 数量上 位置上 至少含有一个______________和一个______________ 。 氨基酸的种类和理化性质的差异是由_________的不同导致的。 都有一个氨基和一个羧基连在________________上。 氨基(—NH2) 羧基(—COOH) 同一个碳原子 R基 只要含有一个氨基、一个羧基的化合物均是生物体内的氨基酸（ ） 氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上（ ） 酸 氨基 × × 【2】蛋白质的基本结构 判断氨基酸的小技巧 方法 注意 只有两者同时具备才是组成生物体蛋白质的氨基酸 “一查” “二看” 是否有氨基和羧基 是否有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上 二硫键 胰岛素结构 两条链 A链（上，21个氨基酸） B链（下，30个氨基酸） 17种、51个氨基酸 相对分子质量5807 它们通过一定的化学键（如二硫键）相互结合在一起。 半胱氨酸 R基含有巯基（-SH） 三、蛋白质的结构及其多样性 合成胰岛素 技术路线：先分别合成AB链，再把AB链通过二硫键连接成胰岛素分子 多肽 蛋白质 氨基酸 三、多肽的形成 C N H H H C O R1 C N H H C O OH R2 OH H 三、多肽的形成 C N H H H C O R1 C N H H C O OH R2 OH H H2O 1.脱水缩合： 2.肽键 3.二肽 生成的水中，氢来自___________，氧来自______。 肽键 氨基和羧基 羧基 思考与讨论：调整两个氨基酸的位置，重新形成的二肽与调整之前是否相同？为什么？（2min） 【3】蛋白质分子结构及其多样性 下图所示是同一种二肽吗？ 不是同种二肽 19 【3】蛋白质分子结构及其多样性 三肽 + 2H2O C R C H H2N N C C N C COOH H H R R H H O O 肽键 肽键 C R C H H2N OH O + + C H N CO R H H OH C H N COOH R H H 20 【3】蛋白质分子结构及其多样性 氨基酸 二肽 三肽 …… 多肽 多肽 由多个氨基酸脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物叫做多肽。 肽链 多肽呈链状结构叫做肽链。 ? 那么肽链又是如何形成蛋白质的呢？ 21 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质结构多样性的原因： 氨基酸的排列顺序不同 (3)原因三： 氨基酸的数目不同 (1)原因一： 氨基酸的种类不同 (2)原因二： 1.氨基酸 不同 2.氨基酸 不同 3.氨基酸 不同 1.氨基酸 不同 2.氨基酸 不同 3.氨基酸 不同 种类 数目 排列顺序 蛋白质结构多种多样 蛋白质种类多种多样 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质的结构层次： 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 多肽能行使蛋白质的功能吗？ 【3】蛋白质分子结构及其多样性 许多蛋白质含有两条或多条多肽链，他们通过一定的化学键如二硫键结合在一起。 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 某种胰岛素的二硫键示意图 -SH＋-SH → -S-S- 24 【3】蛋白质分子结构及其多样性 氨基酸 肽链(一条或多条) 脱水缩合 盘曲折叠 蛋白质 既然蛋白质都是按照上述方式构成的多肽链，为什么会有那么多种类的蛋白质呢？ 25 【4】蛋白质分子结构多样性的原因 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 α-螺旋 β-折叠 26 【4】蛋白质分子结构多样性的原因 如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出10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 由n个氨基酸所构成的肽链的种类数是21n种 2110 27 【2】蛋白质的基本结构 视频来源于人民教育出版社 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？ 【5】蛋白质的功能 结构决定功能，蛋白质具有什么样的功能呢？ 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 结构 运输 催化 调节 免疫 抗体 抗原 抗原 抗体可变体 传递信息的细胞 接受信息的细胞 信息分子 传递信息的细胞 接受信息的细胞 29 【5】蛋白质的功能 （1）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。如肌肉、头发、蛛丝、羽毛等的成分主要是蛋白质。 肌肉 头发 羽毛 蛛丝 30 【5】蛋白质的功能 （2）催化作用 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。 酶 唾液淀粉酶、胃蛋白酶… 酶促反应过程示意图 底物 产物 31 【5】蛋白质的功能 （3）运输作用 有些蛋白质具有运输功能。如血红蛋白、载体蛋白。 血红蛋白运输氧气 细胞膜上具有物质运输功能的载体蛋白 O2分子 32 【5】蛋白质的功能 （4）调节作用 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、胰高血糖素。 血管 β细胞 α细胞 δ细胞 胰腺 胰岛 胰岛素 33 【5】蛋白质的功能 （5）免疫作用 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。 34 【5】蛋白质的功能 蛋白质功能小结 功能 实例 构成细胞和生物体结构的重要物质 (结构蛋白) 肌肉、头发、羽毛、蛛丝等 催化功能 运输功能 调节功能(信息传递) 免疫功能 细胞中绝大多数的酶 血红蛋白 胰岛素 抗体 一切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。 35 【5】蛋白质的功能 蛋白质的结构与功能的关系 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 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 镰状细胞贫血的病因 36 【5】蛋白质的功能 结构多样性 决定 功能多样性 氨基酸种类 氨基酸数目 氨基排列顺序 肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同 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 血红蛋白 糖蛋白 抗体，溶菌酶，淋巴因子 胰岛素、生长激素 38 与社会联系 有人论文中提到可用熟鸡蛋可以孵出小鸡，你如何评论？ 变性使蛋白质的空间结构变得伸展、松散 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。 蛋白质变性的原因 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） 39 与社会联系 熟鸡蛋为什么更容易消化？ 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。 变性的蛋白质还能与双缩脲试剂发生紫色反应吗？ 还可以，因为变性的蛋白质肽键没有被破坏。 变性 正常的蛋白质 变性的蛋白质 加热（物理因素） 酒精消毒（化学因素） 判断正误（2024苏锡常镇一模） 蛋白质变性时氨基酸之间的氢键、二硫键以及肽键会遭到破坏（） 40 与社会联系 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。（肽键还存在） 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。（物理变化，可复原） 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） 41 与社会联系 蛋白质的盐析 42 【5】蛋白质的功能 结构多样性 决定 功能多样性 氨基酸种类 氨基酸数目 氨基排列顺序 肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同 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 血红蛋白 糖蛋白 抗体，溶菌酶，淋巴因子 胰岛素、生长激素 43 三、多肽的形成 N个氨基酸，连接成一条链，脱去_______分子水，形成_____个肽键 N个氨基酸，连接成两条链，脱去_______分子水，形成_____个肽键 N个氨基酸，连接成三条链，脱去_______分子水，形成_____个肽键 N个氨基酸，连接成 M条链，脱去_______分子水，形成_____个肽键 N-1 N-1 N-2 N-2 N-3 N-3 N-M N-M 7.重要结论： 脱水数 = 肽键数 = 氨基酸数 – 肽链数 N个氨基酸脱水缩合形成一条环状肽链，脱去_______分子水，形成_____个肽键 N N 环状肽（肽链数为0）：氨基酸数=肽键数=脱去的水分子数 在每形成一条肽链，都会脱去比氨基酸少1的水分子 44 2.蛋白质中游离氨基和羧基的数目： 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 蛋白质中氨（羧）基数= 1 + R基上氨（羧）基数 1 至少含有的氨（羧）基数= 拓展——与蛋白质相关的计算 公式2：蛋白质中含有的游离的氨基或羧基数=肽链数 + R基上氨（羧）基数 * 3.蛋白质相对分子质量的计算（存在二硫键）： 拓展——与蛋白质相关的计算 * 3.蛋白质相对分子质量的计算： 公式3：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 － 二硫键数×2 H2O C H H2N C R1 O OH COOH H C R2 N H H S S SH + HS + 2H 拓展——与蛋白质相关的计算 * 组成元素 课堂小结 C、H、O、N（S） 小分子（氨基酸） 多肽 种类：21种 通式 特点 必需氨基酸：8种 非必需氨基酸：13种 至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上 H2N C C OH O H R 构成 脱水缩合 1 组成蛋白质的氨基酸种类不同 2 氨基酸的数目不同 3 氨基酸排列顺序不同 4 多肽的空间结构不同 48 课堂小结 蛋白质 盘曲折叠 结构多样性 功能多样性 1 2 3 4 5 导致 导致 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 49 课堂检测 【1】谷氨酸的R基为－C3H5O2，在一个谷氨酸分子中，有C和O的原子数分别是（　 ） H O C C3H5O2 C H2N OH A B C D 4个 ；4个 5个 ；4个 5个 ；5个 4个 ；5个 B 50 课堂检测 【2】下面是6种化合物的结构示意图,下列叙述错误的是 (　　) A B C D CH H2N CH3 CH2 COOH (CH2)4 H2N COOH CH NH2 H2N CH2 COOH H2N CH2 CH2OH NH2 CH3 OH CH H2N COOH CH COOH CH2 1 2 C 上述化合物中,能构成人体蛋白质的有②③⑤ ⑤的R基为—CH2—COOH 由上述物质可以看出,R基中可以有羧基，不能有氨基 ②和⑤的性质不同,是由②中的—(CH2)4—NH2与⑤中的—CH2—COOH不同决定的 3 4 5 6 51 EV录屏3.9.6软件录制 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf57.62.100 $$