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

2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 第二章 组成细胞的分子 学习目标 1.理解蛋白质是生命活动的主要承担者（蛋白质的功能）。 2.说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 3.概述蛋白质结构和功能的多样性。 4.学会蛋白质的相关计算。 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 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 ①结构蛋白：是构成细胞和生物体的重要物质， 如羽毛、肌肉、头发、蛛丝等。 ②催化作用：起生物催化作用，如绝大多数酶。 ③运输作用：如血红蛋白、细胞膜上的载体。 ⑤调节作用：调节生命活动，如胰岛素和生长激素等 ④免疫作用：免疫过程中产生的抗体。 功能蛋白 识别作用：糖蛋白 谐音记忆：狗催运面条 课本P44 一、蛋白质的功能 (1)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能(　　) (2)蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子(　　) 1.判断正误 × √ 课堂检测 2.下列各项中不能体现蛋白质的功能的是（ ) A. 羽毛的主要成分是蛋白质 B. 血红蛋白能够运输O2 C. 性激素促进生殖细胞的生成 D. 抗体具有免疫功能 C 3.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 课堂检测 4.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 D 课堂检测 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 结构决定功能，蛋白质的结构具有多样性，才能有多样的功能。 8 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? 9 1、氨基酸由哪些化学元素组成？ 2、这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 3、能否写出氨基酸的通式？ 4、不同氨基酸分子的区别在哪里？ 5、氨基酸的分类有哪些？ 任务二：请阅读“蛋白质的基本组成单位—氨基酸”相关内容，思考并小组讨论以下问题：（阅读 P29-30） 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1. 氨基酸的组成元素 一定有C、H、O、N四种元素；部分还含有其他元素如S等 组成元素： 例: 分子式C1864H3021O576N468S21的化合物，最可能是（ ） A.脱氧核糖 B.磷脂 C. 蛋白质 D. 肝糖原 C C H C H H2N OH O C H C H2N OH O CH3 CH3 CH C H C H2N OH O CH3 C H 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 这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ —NH2 （氨基） —COOH （羧基） —H （氢原子） 2.氨基酸的结构特点 共有结构部分 R基 氨基 ①：—NH2 ②：H2N— 或 羧基 ①：—COOH ②：HOOC— 或 氨基与羧基的书写 书写小技巧 C H C H H2N OH O C H C H2N OH O CH3 CH3 CH C H C H2N OH O CH3 C H 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 2.氨基酸的结构特点 R基 不同氨基酸的区别又在哪里？ 不同的氨基酸的R基不同，R基决定氨基酸的种类。 通过刚才所学知识，试着推导出氨基酸的结构通式？ C R C H2N OH O H 氨基 羧基 侧链基团 注：与C原子相连的四部分可以任意互换位置。H也可以写到C上 3. 氨基酸分子结构通式 H2N－ －COOH C ︱ H R ︱ 至少都含一个氨基和一个羧基，且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基） 氨基 羧基 侧链基团 R基的不同决定了氨基酸分子的不同。（21种） 4. 氨基酸的结构特点 5. 氨基酸的分类 组成人体蛋白质的氨基酸种类共有21种。 非必需氨基酸： 必需氨基酸： 组成人体蛋白质的21种氨基酸 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 共13种，人体可自身合成的氨基酸 共8种，人体不能自身合成的氨基酸 （婴儿9种，组氨酸） （甲 携 来 一 本 亮 色 书） 评价蛋白质食品营养价值的主要依据是必需氨基酸的种类和含量 半胱氨酸是组成生物体蛋白质的氨基酸之一，其R基是-CH2-SH，则它的结构式是怎么样的？ C CH2-SH H H2N COOH 分子式为：C3H7O2NS 【检测】 组成蛋白质的氨基酸分子式为：C2H4O2NR 以下哪些是构成蛋白质的氨基酸？若不是，说明原因。 C H NH2 COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH CH NH2 COOH CH2 OH C H NH2 H CH2 COOH √ √ × × 【检测】 教材P32 概念检测3 A H2N— C— C—OH H | O || | H 我们根据氨基酸的结构特点和它的结构通式 21 方法: “一查”: 是否有氨基和羧基； “二看”: 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 判断氨基酸的小技巧 (1)蛋白质的组成元素只有C、H、O、N(　　) (2)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(　　) (3)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上(　　) (4)酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同(　　) (5)非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸(　　) × 1.判断正误 × × √ × 课堂检测 2.如果一个氨基酸分子的结构中有两个羧基，那么这两个羧基分别位于（ ） A.中心碳原子上和氨基上 B.中心碳原子上和R基上 C.氨基上和R基上 D.羧基上和R基上 B 课堂检测 21种氨基酸 1010—1012种蛋白质 人体氨基酸只有21种，是如何却构成了种类繁多、功能多样的蛋白质？ 任务二：请阅读内容，思考以下问题：（阅读 P30） （1）氨基酸如何连接在一起构成蛋白质？氨基酸形成蛋白质过程中，形成一个肽键，脱去几分子水？ （2）什么是肽键、二肽、多肽、多肽链？ （3）多肽是蛋白质吗？ （4）蛋白质结构多样性的原因是什么？ 三、蛋白质的结构及其多样性 1、氨基酸的结合方式 ——脱水缩合 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 C H COOH R2 H N C H R1 H2N OH C O H 肽键 （1）肽键：连接两个氨基酸分子的化学键 ─NH─CO─或─CO─NH─ （2）生成一个肽键，脱去 水。 一分子 肽键 肽键 注意：R基中的氨基和羧基，一般不参与肽键的形成！ 二肽 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 有的是环状，首尾两端的氨基、羧基也脱水缩合连接起来，成为环状多肽。 由几个氨基酸形成的就叫几肽 三肽、四肽…… 统称为 多肽 肽链 呈链状 多肽是蛋白质吗？ 29 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 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。 30 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 1 肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构 3 四条肽链聚集形成复杂空间结构 4 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 2 图2-12 氨基酸形成血红蛋白示意图 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。 二硫键 两条肽链 —SH —SH + —S—S— + 2H 肽链间形成二硫键维系蛋白质的空间结构。 32 （1）脑啡肽分子是由_______种氨基酸形成的，造成氨基酸种类不同的原因是________不同。 下图为脑啡肽的结构简式，据图回答： (2)脑啡肽中含有____个肽键，脑啡肽的名称是_____肽，形成过程称为___________，形成过程中共脱去___个水分子。 4 R基 4 五 脱水缩合 4 课堂检测 脱水缩合的知识总结 1.脱水缩合的反应物是： 2.脱水缩合的产物是： 3.脱水缩合形成的化学键的名称是： 4.脱水缩合的脱去的H2O中H和O的来源分别是： 5.脱水缩合的脱去的H2O的个数和产生的肽键的个数的关系是： 6缩合的产生的肽链的命名原则是： 氨基酸 水和多肽（肽链） 肽键 H来自于氨基和羧基 O来自于羧基 相等 肽链由多少个氨基酸的就是几肽 3. 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 课本p31 结构决定功能 囊性纤维化 阿尔兹海默症 帕金森病 肽链折叠错误导致的疾病 囊性纤维化是一种遗传性外分泌腺疾病，主要影响胃肠道和呼吸系统，通常具有慢性梗阻性肺部病变、胰腺外分泌功能不良和汗液电解质异常升高的特征。 帕金森病临床上主要表现为静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍。 囊性纤维化：在健康的人的肺部里，有若干分量的黏液经常在气道表面流动，其功能是带走代谢废物和细菌。但由于囊肿性纤维化的患者所分泌的黏液太黏稠，所以不能如常发挥作用。这些黏黏液正好为细菌提供理想的繁殖环境。 囊肿性纤维化患者的胸肺可能会不断受细菌感染。如果不及早治理，这些感染可能会变成不治之症。病症包括久咳、有痰（唾液和黏液）、气喘以及进行日常活动时感到呼吸困难。 36 为什么鸡蛋清中加入氨盐会有白色物质析出？加入清水后该现象又消失？而加热后却不能呢？ 案例1 案例2 蛋白质的盐析和变性 1.定义：蛋白质在某些物理和化学因素的作用下，肽链空间结构会发生改变或被破坏，导致蛋白质变性，生物活性丧失，该过程不可逆。 2.导致蛋白质变性的因素 高温 X射线 超声波(注意低温不会) ① 物理因素: ② 化学因素: 重金属盐、强酸、强碱 注意：破坏蛋白质的空间结构，但不破坏________。 肽键 与社会的联系---蛋白质变性 3.实质：蛋白质的空间结构发生了改变。 除了高温会使蛋白质变形外，强酸强碱也会使蛋白质变性。 蛋白质与双缩脲试剂反应，出现紫色反应的实质是两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应,生成紫色的络合物。 思考：变性的蛋白质还能与双缩脲试剂发生紫色反应吗？ 可以。因为蛋白质变性是蛋白质的空间结构发生改变，但肽键没有断开。 鸡蛋清中富含了蛋白质，鸡蛋是生吃好还是熟吃好呢？ 高温会使蛋白质变性，使其空间结构松散，易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋更容易消化吸收。 变性的应用： My First Template 变性的应用： 经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。 变性的应用： 有血渍和奶渍的衣服可以用含酶的洗衣粉清洗，但不能用热水洗，否则蛋白质会变性，凝固在衣服上。 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，降低盐溶液浓度后，蛋白质又会重新溶解。 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。 注意：盐析过程蛋白质的结构没有发生变化，变化是可逆的。 氨基酸顺序不变，肽键不变，空间结构不变，功能不变。 蛋白质盐析： 物理变化 卤水点豆腐的原理是什么？ 豆浆中加入卤水（盐卤中主要含氯化镁）形成絮状物（盐析），加热使蛋白质变性凝固形成豆腐。 卤水 与社会的联系---蛋白质盐析和变性 胰蛋白酶 肠肽酶 氨基酸 蛋白质 胃蛋白酶 多肽 完全水解——氨基酸 不完全水解——小分子肽 蛋白质的水解按照程度 拓展--蛋白质水解： 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） 为什么糖尿病病人只能注射而不能口服胰岛素？ 因为胰岛素是一种蛋白质，若口服，胃蛋白酶会把蛋白质水解成氨基酸，而失去胰岛素的功能。 概念检测 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( ) √ × × √ 课本p32 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 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： 氨基酸分子缩合形成含2条肽链的蛋白质分子时，相对分子量减少了900，由此可知， 此蛋白质分子中含有的氨基酸数和肽键数分别是（ 　） 　　A. 52、52 B. 50、50 　　C. 52、50 D. 50、49 C 肽键数=水分子数=900/18=50 氨基酸数=肽键数+肽链数=50+2=52 小试牛刀 小试牛刀 　　血红蛋白分子中含574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键的数目分别是 （ 　 ） 　　A．573和573 B．573和570 　　C．570和573 D．570和570 D 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。 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) 某蛋白质分子含有4条肽链，共有96个肽键，则此蛋白质分子中至少含有－COOH和－NH2的数目分别为　( ) 　　A. 4、100 B. 4、 4 　　C. 100、100 D. 96、96 B 小试牛刀 小试牛刀 一个蛋白质分子由四条肽链组成，364个氨基酸形成，则这个蛋白质分子含有的－COOH和－NH2 数目分别为 ( ) A . 366、366 B. 362、362 C . 4、 4 D. 无法判断 D 小试牛刀 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 A 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 =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 小试牛刀 组成生物体某蛋白质的20种氨基酸的平均相对分子质量为128，一条含有100个肽键的多肽链的分子量为多少？ （100+1）X128—100X18=11128 蛋白质的相对分子质量 ＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量−脱水数×18 脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数 小试牛刀 某蛋白质由2条肽链、502个氨基酸组成。在其脱水缩合的过程中，相对分子质量至少减少（ 　　） 　　A．36 B．9000 　　C．9018 D．9072 B 小试牛刀 组成生物体某蛋白质的20种氨基酸的平均相对分子质量为128，则由100个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，其分子量为　（　） A.　12800　　　　　 B.　　11018　 C.　11036　　　　 D.　　8800　 脱水数＝100−2＝98 蛋白质的分子量＝128×100−18×98＝11036 c 小试牛刀 　 全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20种氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏草碱的分子量约为( ) 　　A. 1024 B. 898 　　C. 880 D. 862 C 8X128—8X18=880 小试牛刀 若某蛋白质的分子量为11935，在合成这个蛋白质分子的过程中脱水量为1908，假设氨基酸的平均分子量为127，则组成该蛋白质分子的肽链有（　） A.1条　 B. 2条　　 C.3条　　 D. 4条 C 11935=127x（1908/18+m）-1908 小试牛刀 　现有一分子式为C63H103O45N17S2的一条多肽链化合物，已知形成该化合物的氨基酸中有一个含2个氨基，另一个含3个氨基，则该多肽化合物水解时最多消耗多少个水分子？ 一个氨基酸的R基含有1个氨基，另一个氨基酸的R基中含有2个氨基，氨基酸数= 17-1-2=14，14个氨基酸脱水缩合形成1条多肽链脱去的水分子数是14-1=13个。 小试牛刀 已知氨基酸的平均分子量为128，测得某蛋白质的分子量为5646，试判断该蛋白质的氨基酸数和肽链数依次是 ( ) A . 51和1 B. 51和2 C. 44和1 D. 44和2 B 128X-18(X-Y)=5654 X、Y为整数。 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= 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.O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱去水分子数 =肽键数+肽链数×2+R基上的O原子数 H原子数=各氨基酸中H原子总数-脱去水分子数×2 3.N原子数=各氨基酸中N原子总数 =肽键数+肽链数+R基上的N原子数 1.C原子数=各氨基酸中C原子总数 =氨基酸数X2+R基上的C原子数 C2H4O2NR 甘氨酸、缬氨酸的分子量分别是 、 。由一个甘氨酸和一个缬氨酸形成的蛋白质的分子量分别是 。你是如何计算出来的？ 小试牛刀 缬氨酸 CH CH3 CH3 H2N—C— C—OH H O H2N—C— C—OH H O H 甘氨酸 75 117 174 小试牛刀 丙氨酸的R基为—CH3，在一个丙氨酸分子中，含有碳和氧的原子数分别是 （ 　　） 　　A.3，4 　 B. 4，3 　 C.3，2 D. 4，4 C C H R NH2 OH C O C2H4O2NR 解析： 小试牛刀 现有氨基酸100个，其中氨基总数为102个，羧基总数为101个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质中，含有氧原子的数目是(　　) A．101 B．102 C．103 D．104 D 小试牛刀 2.通常情况下，分子式C63H103O45N17S2的多肽化合物中最多含有肽键（ ） A 63个 B 62个 C 17个 D 16个 D 1.有足量的甲、乙、丙三种氨基酸，它们能形成三肽的种类以及包含全部三种氨基酸的三肽种类最多有（ ） A 3种，3种 B 27种，6种 C 9种，9种 D 6种，3种 B 小试牛刀 3、有一多肽，分子式为C55H70O19N10，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸，该多肽水解能得到多少个氨基酸（ ） A.6 B.10 C.30 D.无法确定 B 小试牛刀 （1）该图中， ①表示　　  ，③中碳氮元素之间表示　　 ，⑦表示　 。 （2）该化合物由　 个氨基酸分子失去　　  个水分子而形成，这种反应叫　　　　        反应。 （3）该化合物含有　　个肽键，该图所示化合物的名称是    。 （4）该图中所示的氨基酸种类不同，是由　　　　 决定的。 （5）如果图中氨基酸的平均分子量为180，则该化合物的分子量是　　　　。 氨基 肽键 羧基 四肽(多肽) 三 四 三 脱水缩合 R基 666 计算规律总结 肽链条数 氨基酸分子数 肽键数 脱去水分子数 (游离)氨基 (游离)羧基 1 n 2 n …… …… 蛋白质相对分子质量计算公式：　 （a代表氨基酸的平均分子质量） 注：二硫键的形成要脱去两个氢原子。 n-1 n-1 至少1个 至少1个 n-2 n-2 至少2个 至少2个 …… …… …… …… n-m n-m 至少m个 至少m个 m n n·a-18(n-m) 组成蛋白质的氨基酸的正确书写 (1)“中心碳原子”有四个邻居，其中三个固定不变， 即—NH2、—COOH、—H，还有一个是可变的—R。 (2)氨基、羧基和R基的正确书写格式：—NH2、 —COOH、—R(不要忘记前面要有短线“—”)。 $