2.4蛋白质是生命活动的主要承担者 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版(2019)

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 学习目标 1.理解蛋白质是生命活动的主要承担者； 2.了解氨基酸的结构特点； 3.理解细胞中蛋白质的种类多样的原因。 问题：为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？ 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。 知识目录 01 蛋白质的功能 02 蛋白质的基本组成单位-氨基酸 03 蛋白质的结构及其多样性 04 蛋白质的相关计算 蛋白质是细胞中含量最多的有机物 我们每天需要摄入一定量富含蛋白质食物 蛋白质具有什么功能？ 01 蛋白质的功能 【活动】结合教材p28图2-8，找出蛋白质的功能 “催狗运面条” 一、蛋白质的功能 ①结构蛋白 构成细胞和生物体的重要物质，如肌球蛋白、肌动蛋白等 ⑤调节 胰岛素和生长激素等 ②催化 生物催化作用， 如绝大多数酶 ③运输 血红蛋白、细胞膜上的载体 ④免疫 免疫过程中产生的抗体 牛刀小试，完成以下任务（连线）： 一、蛋白质的功能 02 蛋白质的基本组成单位-氨基酸 2025/9/15 （一）、氨基酸的种类 （1）组成蛋白质的氨基酸有21种。 （2）分类 必需氨基酸（8种） 非必需氨基酸（13种） 甲硫氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸，亮氨酸、色氨酸、苏氨酸（谐音：甲来写一本亮色书） 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 人体可自身合成的氨基酸 人体不能自身合成的氨基酸 （婴儿9种，组氨酸） C H H2N H C O OH 甘氨酸 C H H2N CH C O OH CH3 CH3 缬氨酸 C H H2N C O OH CH3 C H H2N CH C O OH CH3 CH3 CH2 亮氨酸 丙氨酸 氨基 羧基 侧链基团 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 （二）、氨基酸的结构 问题2：不同氨基酸的区别又在哪里？ 问题3：由氨基酸的结构推测蛋白质的元素组成？ 问题1：这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 【任务】 观察下列几种氨基酸，回答以下问题： 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 （二）、氨基酸的结构 C R C H2N OH O H 氨基 羧基 侧链基团 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。（数量和位置要求） ②这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（-R表示） ③R基的不同决定了氨基酸分子的不同。（21种） 结构特点： 【任务】 通过氨基酸的结构通式，总结出氨基酸结构特点？ 方法归纳 “两看法”判断组成蛋白质的氨基酸 一看数量：至少含有一个氨基与一个羧基 ①H2N—CH2—CH2—OH ②HOOC—CH—CH2—COOH 丨 COOH 二看位置：必需有一个氨基与一个羧基连接在同一个碳原子上 ③H2N—CH—(CH2)2—COOH NH2 丨 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 H 丨 C 丨 SH─ ─COOH CH2─NH2 H 丨 C 丨 H2N─ ─COOH CH2─SH 丨 C 丨 H HOOC─ ─CH2─NH2 NH2 H2N─ CH ─COOH 丨 CH2 丨 OH H 丨 C 丨 H2N─ ─H CH3 ① ② ③ ④ ⑤ CH3 丨 丨 H HOOC─ C ─COOH ⑥ 练习：判断以下结构哪些是构成蛋白质的氨基酸？并说明理由。 二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸 03 蛋白质的结构及其多样性 C H R1 H2N C O OH 1.脱下的水中的氢和氧分别来自哪个基团？ 2.连接两个氨基酸分子的化学键叫什么？ 3.肽如何命名？ H H2O H N C H R2 C O OH H H2O H N C H R3 COOH 二肽 肽键 三肽 肽键 由几个氨基酸构成，就称为几肽 【任务】 观察下列氨基酸之间的脱水缩合结合过程，思考以下回答： 三、蛋白质的结构及其多样性 如图：人体血红蛋白分别由两条α链和两条β链构成 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 1 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 2 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 【任务】 观察课本P31的图2-21，回答问题： 三、蛋白质的结构及其多样性 【任务】 观察下图，回答P31思考与讨论中的问题： 三、蛋白质的结构及其多样性 1.为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？ ①由于肽链上不同氨基酸之间能形成氢键等，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。 ②许多蛋白质分子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，这些肽链形成更为复杂的空间结构。 【任务】 观察下图，回答P31思考与讨论中的问题： 三、蛋白质的结构及其多样性 2.如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出由10个氨基酸组成的长链，可以写出多少条互不相同的长链？ 2110 试着说出蛋白质种类多种多样的原因？ 构成肽链的氨基酸种类不同，肽链的结构则不同； 构成肽链的氨基酸数目不同，肽链的结构则不同； 构成肽链的氨基酸排列顺序不同，肽链的结构则不同； 肽链层面 肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同 三、蛋白质的结构及其多样性 知识拓展 蛋白质结构与功能相适应的实例 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空间结构改变，就可能会影响其功能。 正常血红蛋白的肽链 和正常红细胞 异常血红蛋白的肽链 和镰状红细胞 运输氧的能力会大为减弱 在镰状细胞贫血中，血红蛋白的谷氨酸被缬氨酸取代，形成的异常的血红蛋白直接造成了红细胞的异常（结构异常导致功能异常）。 镰状细胞贫血病因 三、蛋白质的结构及其多样性 1.蛋白质的变性 过酸、过碱、重金属盐或高温会使蛋白质的 遭到破坏，使酶永久失活，但肽键 ，依然能和双缩脲试剂发生紫色反应。 空间结构 并未断裂 ②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。 ①鸡蛋、肉类煮熟后由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、 松散，易于被蛋白酶水解，因而易于消化。 低温不会破坏蛋白质的空间结构，只是抑制其功能。 （1）应用 三、蛋白质的结构及其多样性 22 （2）变性后的变化 ①空间结构改变(氨基酸排列顺序不变) ②生物学功能丧失（如：高温消毒、灭菌） ③水溶性下降(易沉淀) ④更易被水解(食物煮熟易消化) 2.蛋白质的盐析 不破坏空间结构，是降低了蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，是物理变化，可复原。 蛋白质的空间结构没有发生变化 3.蛋白质的水解 在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程是相反的。 肽键的断裂需要蛋白酶或肽酶水解。 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质的盐析、水解和变性 蛋白质在盐溶液中溶解度降低，析出的白色絮状物就是蛋白质。空间结构不发生改变，可逆的。 肽键断裂，蛋白质被蛋白酶分解为短肽或氨基酸。 水解 变性 空间结构发生改变，肽键一般不断裂。 盐析 三、蛋白质的结构及其多样性 04 蛋白质的相关计算 1 2 3 7-1=6 7-3=4 7-2=5 肽链数 肽键数 氨基酸数 肽键数=脱去水分子数=氨基酸分子数－肽链数 四、蛋白质的相关计算 1.肽键数、脱水数的计算 代表氨基酸 代表肽键 规律一： （环状肽将肽链数记为0） 26 人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在缩合过程中生成的水分子数分别是（ ） A.145和144 B.145和145 C.145和146 D.146和145 D 肽键数=水分子数 氨基酸数=肽键数+肽链数 习题巩固 四、蛋白质的相关计算 27 2.蛋白质相对分子质量的计算 四、蛋白质的相关计算 300个氨基酸组成两条肽链的蛋白质时，如果每个氨基酸的平均分子量为a，那么该蛋白质的分子质量是? 300a-18×（300-2） 蛋白质的分子质量=氨基酸数目×氨基酸平均分子相对质量 -18×脱去水分子数(不考虑形成二硫键) 【特别提醒】 如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时， 要再减去2(即两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。 规律二： 3.如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个 “—SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为（ ） A.m，18m B.(m－4)，18(m－4) C.(m－3)，18(m－3)＋4 D.(m－2)，18(m－2)＋4 D 水分子数=氨基酸数-肽链数 减少的相对分子质量 =水+二硫键 习题巩固 四、蛋白质的相关计算 29 规律三：氨基和羧基数 四、蛋白质的相关计算 一条多肽链中至少含有 个氨基， 羧基。其他的氨基和羧基来自 。 n条多肽链中至少含有 个氨基， 羧基。其他的氨基和羧基来自 。 1 1 R基 n n R基 至少氨（羧）基数=肽链数 氨（羧）基数 =肽链数+R基氨（羧）基 30 4.现有1000个氨基酸，共有氨基1020个，羧基1050个，有他们合成的4条肽链中，肽键、氨基、羧基是数目分别是（ ） A、999、1016、1046 B、996、1、 1 C、996、24、 54 D、996、1016、1046 C 肽键数=1000-4 氨基=20+4 羧基=50+4 习题巩固 四、蛋白质的相关计算 31 氨基酸数（n） ； 氨基酸平均分子相对质量（a） 一条肽链 m条肽链 环肽 肽键 脱去水分子 减轻的质量 多肽相对分子质量 至少含有的氨基或羧基数 H2N—— ——COOH n-1 n-1 18（n–1） na-18(n–1) 1 n-m n-m 18（n–m） na-18(n–m) m n n 18n na-18n 0 相关计算公式小结 四、蛋白质的相关计算 32 4.利用原子守恒法计算肽链中的原子数 （1）N原子数= （2）O原子数= 肽键数+肽链数+R基上的N原子数 = 各氨基酸中的N原子总数 肽键数+2 × 肽链数+R基上的O原子数 = 各氨基酸中的O原子数 – 脱去水分子数 （3）碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数 （4）氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2 由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 四、蛋白质的相关计算 33 —NH2（肽链数） = —CO—NH— —R中N数 N原子数 —COOH×2（肽链数×2） = —CO—NH— —R中O数 O原子数 N个数=氨基酸数+R基上N O个数=氨基酸数+肽链数+R基上O 肽键数＋2×肽链数＋R基上O原子数 四、蛋白质的相关计算 组成元素 C、H、O、N（S）等 导致 氨基酸 种类：21种 必需氨基酸：8种 非必需氨基酸：13种 结构通式： 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种类不同 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 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 组成 导致 脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数=n—m m条肽链构成的蛋白质，至少m个氨基，至少m个羧基 M（pro）=na—（n—m）18 课堂小结 计算 习题检测 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。 （ ） ✓ ✘ ✘ ✓ 36 习题检测 2.质量相等的下列食物中，蛋白质含量最多的是（ ） A.烤牛肉 B.烤甘薯 C.馒头 D.米饭 A 4.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 37 3.下列物质中，构成蛋白质的氨基酸（ ） A． B． C． D． CH2 NH2 COOH 习题检测 CH2 NH2 CH2OH CH NH2 COOH （CH2）2 NH2 CH HOOC COOH CH2 COOH A 半胱氨酸、丝氨酸 38 2.某种脑啡肽具有镇痛作用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽的结构式，回答下列问题： （1）构成脑啡肽的氨基酸数 目是____；有__种氨基酸参 与了脱水缩合反应；生成的 水分子数目是___。 （2）请在图中标出其中的一 个肽键。 （3）上图中的氨基酸顺序发生了改变，还会具有脑啡肽的功能吗? 为什么？ 5 4 4 不能，因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能。 习题检测 谢谢 $