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

第2章 组成细胞的分子 2.4蛋白质是生命活动的主要承担者 教学目标 生命观念 通过对蛋白质的学习，形成唯物主义观和正确的价值观；从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性 理性思维 归纳氨基酸结构，演绎氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程，通过推理、空间想象解答与蛋白质有关的计算问题 社会责任 关注食品安全，从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系 ________是细胞中含量最多的有机化合物 蛋白质 ________是生命活动的主要承担者 蛋白质 联系旧知 目录 01 蛋白质的功能 02 蛋白质的基本组成单位 ——氨基酸 氨基酸的结构 氨基酸的种类 蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、免疫等重要功能 03 蛋白质的结构及其多样性 脱水缩合的过程及相关计算 蛋白质的结构层次及结构多样性的原因 蛋白质的变性 01 蛋白质的功能 蛋白质是细胞的基本组成成分， 具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、免疫等重要功能 举例说出蛋白质的功能 阅读教材P28 图2-8，结合实例说出蛋白质的功能。 活动 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，称为结构蛋白。 肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质。 肌肉 头发 蛛丝 羽毛 蛋白质的功能 2.调节作用（信息传递）： 有些蛋白质能够起信息传递的作用，调节机体的生命活动。 如能降低血糖的胰岛素。 胰岛细胞分泌的胰岛素可以 作为信号分子调节血糖 受体— ╱ 受体 糖尿病患者注射胰岛素 蛋白质的功能 3.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。 蛋白质的功能 4.运输功能： 有些蛋白质具有运输功能。如血红蛋白可以运输氧气。 O2分子 血红蛋白 细胞膜上的转运蛋白 蛋白质的功能 5.免疫功能： 有些蛋白质有免疫功能。 人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。 抗体与病原体结合 降低其生物活性 蛋白质的功能 （狗） 信息传递 结构蛋白 调节 （条） 催化 运输 免疫 （面） 总体来说，蛋白质是细胞的基本组成成分，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 ——蛋白质是生命活动的主要承担者 为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？这与它的组成和结构有关吗？ 【回忆】食物中的蛋白质能被人体直接吸收吗？ 若不能，需发生什么样的化学反应才能被吸收？ 功能不相同 结构不相同 蛋白质必需经过分解成氨基酸才能被人体吸收和利用。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位 想一想 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。 讨论： 1．为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？ 用某些动物组织提取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收，是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。 这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收，初中学习过食物中的蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收，因此说明蛋白质在化学组成上应该可以分解为更小的分子。 2．这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？ 这对你认识蛋白质的化学组成有什么启示？ 氨基酸是组成蛋白质的基本单位 问题探讨 02 蛋白质的基本组成单位 ——氨基酸 氨基酸的结构 氨基酸的种类 归纳氨基酸的结构特点 阅读教材P28 图2-8，结合实例说出蛋白质的功能。 活动 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.氨基酸的结构： （1）组成元素： C、H、O、N （ S、Se 等） （2）结构通式： 侧链基团 R C H C OH O 氨基 羧基 中心碳原子 C H R NH2 COOH （3）结构特点： ①每种氨基酸至少都含有一个______、一个_____； 氨基 羧基 ②都有一个氨基和一个羧基连接在______________上； 同一个碳原子 ☆判断是否为氨基酸的依据： 一看数量 二看位置 ③氨基酸分子的区别在于______的不同。 R基 位于R基中 H H N 请找出图中氨基酸的R基并圈出 随堂检测 — — | | H2N— —COOH C R | | H （1）决定氨基酸中所含有氨基数和羧基数： 除了连接在同一个碳原子上的氨基和羧基外，多余的氨基和羧基一定位于R基。 氨基酸结构通式中含有C、H、O、N四种元素，若含有其他元素（如S、Se等元素），一定位于R基中。 （2）决定氨基酸的组成元素： 最简单的氨基酸是甘氨酸，R基是“—H” 决定氨基酸种类的关键——R基 知识拓展 —NH2 —N—H H | —COOH —C—OH O ‖ 氨基 羧基 H2N— —COOH C H | | R H—N—C—C—OH O ‖ H | R | | H C H R NH2 COOH 氨基酸结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别 氨基酸的正确书写 方法归纳 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的种类： （1）组成人体中蛋白质的氨基酸有： 21种。 （2）分类： （依据人体细胞能否合成） 氨基酸 21种 人体内能合成 人体不能合成 必需氨基酸(8种；婴儿9种，组氨酸) 非必需氨基酸(13种) 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。 口诀：甲 携 来 一 本 亮 色 书 1 .（汉中高一下） 蛋白质在生物体内具有重要的作用，下列叙述正确的是（ ） A．蛋白质化学结构的差异只与氨基酸中 R 基团的不同有关 B．加入一定量的 NaCl 溶液可使蛋白质的空间结构发生改变 C．种子中储备蛋白、红细胞中的血红蛋白、头发中的角蛋白体现了蛋白质功能的多样性 D．“检测生物组织中的蛋白质” 需同时加入双缩脲试剂 A 和 B C A、蛋白质化学结构的差异不仅与氨基酸的R基有关，还与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的空间结构有关，A错误； B、一定浓度的NaCI溶液会使蛋白质溶解度降低而析出（盐析），但盐析不破坏蛋白质的空间结构，该过程可逆，只有高温、强酸、强碱或重金属才会破坏空间结构（变性），B错误； C、种子中的储备蛋白（储存功能）、红细胞中的血红蛋白（运输功能）、头发中的角蛋白（结构功能），三者功能不同，体现了蛋白质功能的多样性，C正确； D、检测蛋白质时，需先加入双缩脉试剂A液（NaOH溶液）营造碱性环境，摇匀后再滴加B液（CuSO4溶液），D错误。 随堂检测 03 蛋白质的结构及其多样性 脱水缩合的过程及相关计算 蛋白质的结构层次及结构多样性的原因 蛋白质的变性 演绎脱水缩合的过程 【问题1】阅读教材P30，完成填空。并写出氨基酸脱水缩合形成二肽的反应式。 氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的__________________与另一个氨基酸的_______________相连接，同时脱去一分子的水。 这种结合方式叫做_______________。 —COOH（羧基） —NH2（氨基） 脱水缩合 活动 蛋白质的结构及其多样性 1.脱水缩合： 氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的_____________ 与另一个氨基酸的_______________相连接，同时脱去一分子的水。 —COOH（羧基） —NH2（氨基） （1）相关概念： ①连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。 ②有两个氨基酸缩合而成的化合物叫做二肽。 ③有多个氨基酸缩合而成，含有多个肽键的化合物叫做多肽。 多肽通常呈链状结构，叫做肽链。 ▲脱去的水分子中的氢和氧的来源分别是什么？ （2）脱去水分子中的氢来自氨基和羧基；氧来自羧基。 演绎脱水缩合的过程 【问题2】三肽又是如何形成的？请写出二肽和一个氨基酸发生脱水缩合的反应式。 C H R1 H2N C O COOH C H R2 H N H OH C H COOH R3 H N C O H2O 肽键 二肽 H OH H2O 肽键 三肽 →四肽 →多肽 活动 演绎脱水缩合的过程 【问题2】三肽又是如何形成的？请写出二肽和一个氨基酸发生脱水缩合的反应式。 【问题3】由2个氨基酸脱水缩合而成的化合物的名称是什么？共形成多少个肽键，失去多少分子水？3个氨基酸呢？ 二肽；1个；1个。 三肽；2个；2个。 【问题4】请完成下列表格，并归纳总结氨基酸的相关计算。 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱去水分子数 2 1 3 1 5 2 7 2 9 3 1 1 2 2 3 3 5 5 6 6 肽键数 =脱去水分子数 =氨基酸数-肽链数 活动 演绎脱水缩合的过程 【问题5】假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则多肽的相对分子质量是多少？ an－18（n－1） 试着完成下列表格： 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱去水分子数 多肽相对分子质量 n m n-m n-m an-18（n-m） 【问题6】一条肽链中有多少个游离的氨基和羧基？ （3）肽链两端各游离出一个氨基和一个羧基。 一条肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基。 活动 蛋白质的结构及其多样性 1.脱水缩合： 氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的_____________ 与另一个氨基酸的_______________相连接，同时脱去一分子的水。 —COOH（羧基） —NH2（氨基） （3）肽链两端各游离出一个氨基和一个羧基。 （4）相关计算： 肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数 ①{ 氨基数＝ 羧基数＝ 肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数 肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数 蛋白质的结构及其多样性 1.脱水缩合： 氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的_____________ 与另一个氨基酸的_______________相连接，同时脱去一分子的水。 —COOH（羧基） —NH2（氨基） （3）肽链两端各游离出一个氨基和一个羧基。 （4）相关计算： 肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数 ①{ 氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数 羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数 【完成表格】假设有n个氨基酸，氨基酸的平均相对分子质量为a。 形成的多肽 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量 1条肽链 m条肽链 1个肽环 m个肽环 n－1 n－1 至少1个 至少1个 na－18（n－1） n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18（n－m） n n 最少0个 最少0个 na－18n n n 最少0个 最少0个 na－18n 蛋白质的结构及其多样性 1.脱水缩合： 氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的_____________ 与另一个氨基酸的_______________相连接，同时脱去一分子的水。 —COOH（羧基） —NH2（氨基） （3）肽链两端各游离出一个氨基和一个羧基。 （4）相关计算： 肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数 ①{ 氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数 羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数 ②{ N原子数= O原子数= C原子数= 肽键数＋肽链数＋R基上N原子数 ＝各氨基酸N原子总数 肽键数＋2×肽链数＋R基上O原子数＝各氨基酸O原子总数－脱去水分子数 氨基酸数×2+R基上C原子数 蛋白质的结构及其多样性 1.脱水缩合： 氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的_____________ 与另一个氨基酸的_______________相连接，同时脱去一分子的水。 —COOH（羧基） —NH2（氨基） （3）肽链两端各游离出一个氨基和一个羧基。 （4）相关计算： 肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数 ①{ 氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数 羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数 ②{ N原子数= O原子数= C原子数= 肽键数＋肽链数＋R基上N原子数 ＝各氨基酸N原子总数 肽键数＋2×肽链数＋R基上O原子数＝各氨基酸O原子总数－脱去水分子数 氨基酸数×2+R基上C原子数 ③二硫键：-SH+HS- → -S-S-（二硫键） + 2H+ 相对分子质量减少2 2.亮氨酸的R基为-C4H9，由2分子亮氨酸合成的二肽中含有的C、H、O原子数依次是（　　） A．6、13、2 B．12、26、4 C．12、24、3 D．6、26、3 解析：由氨基酸结构通式可知，亮氨酸的中心碳原子上连有一个羧基，一个氨基，一个氢原子，一个R基，亮氨酸的R基为-C4H9，所以亮氨酸的分子式为C6H1302N，由2分子亮氨酸脱去一分子水缩合形成的二肽中C原子数为6+6=12，H原子数为13+13-2=24，O原子数为2+2-1=3，C正确。 C 随堂检测 血红蛋白空间结构如图2-12，观察、讨论并回答： 1．从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 2．进入人体消化道的蛋白质食物，要经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些氨基酸进入人体细胞后，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？人体中的蛋白质和食物中的蛋白质会一样吗？ 3．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？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）。 思考·讨论 血红蛋白空间结构如图2-12，观察、讨论并回答： 1．从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ ①氨基酸能脱水缩合形成二肽、三肽……多肽； ②由于氨基酸之间能够形成氢键等，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； 一条或多条肽链之间通过一定的化学键（如二硫键）相互结合在一起，从而形成具有更为复杂的空间结构的蛋白质。 思考·讨论 血红蛋白空间结构如图2-12，观察、讨论并回答： 2．进入人体消化道的蛋白质食物，要经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些氨基酸进入人体细胞后，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？人体中的蛋白质和食物中的蛋白质会一样吗？ 食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用,才能分解为氨基酸。 这些氨基酸进入人体细胞后,要脱水缩合形成二肽、三肽……多肽,由多肽链构成人体蛋白质。 人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样,其具有完成人体生命活动的结构和功能 。 思考·讨论 血红蛋白空间结构如图2-12，观察、讨论并回答： 3．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？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）。 10个氨基酸能够组成2110条互不相同的长链。 氨基酸的数目、种类、排列顺序的多样性，以及蛋白质具有复杂的空间结构，是蛋白质种类多种多样的原因。 思考·讨论 蛋白质的结构及其多样性 （1）蛋白质的结构层次： 氨基酸——————→多肽——————→蛋白质 脱水缩合 盘曲、折叠 肽键 氢键、二硫键 （2）蛋白质结构多样性的原因： 肽链1：●-●-●-●-●-● 肽链2：★-★-★-★-★-★ 肽链3: ★-★-★ 肽链4: ★-●-■-▲-◆ 肽链5: ▲-◆-■-●-★ ①氨基酸的种类、数目、排列顺序不同 2.蛋白质的结构： ②蛋白质的空间结构不同 3. 某直链状的十肽分子式为C34H41O17N12，其水解后变成了以下3种氨基酸。下列判断错误的是（　　） A．合成该十肽的场所是核糖体 B．合成1分子该十肽，需要2分子b物质 C．该十肽分子共有3个游离的氨基 D．该十肽水解成这3种氨基酸脱去9分子水 D A、多肽（蛋白质）的合成场所是核糖体，因此十肽的合成场所为核糖体，A 正确； B、十肽由10个氨基酸脱水缩合而成，含9个肽键。根据N原子守恒：十肽的分子式含12个N，肽键（9个）和末端氨基（1个）共含9+1=10个N，剩余的N来自赖氨酸的R基（每个赖氨酸R基含1个N）。设赖氨酸数目为×，则10+X=12，解得×=2。因此合成1分子十肽需要2分子赖氨酸（b）、B正确； C.游离的氨基包括多肽链未端的1个氨基和赖氨酸R基中的氨基（2个赖氨酸，每个R基含1个氨基，共2个），总计1+2=3个游离氨基，C正确； D、脱水缩合时，10个氨基酸形成十肽，脱去9分子水；而水解是脱水缩合的逆过程，需要消耗9分子水（破坏9个肽键），D 错误。 随堂检测 贫血是指身体不能制造足够的健康血细胞，导致输送到细胞的氧气减少。 缺铁性贫血是最常见的贫血类型，顾名思义，是由于铁水平低导致的贫血 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 蛋白质的结构与功能相适应 知识拓展 蛋白质的结构及其多样性 3.蛋白质的盐析、变性和水解： （1）盐析：（可逆） 豆浆加卤水/石膏后，蛋白质因盐析沉淀为豆腐脑。盐类物质能降低蛋白质在水中的溶解度，使蛋白质沉淀下来，形成豆腐的雏形。这个过程中，蛋白质的空间结构并没有被破坏，只是溶解度发生了变化，所以盐析是一个可逆的过程 （2）变性：（不可逆） 煮鸡蛋时，鸡蛋中的蛋白质在高温下会变性，导致鸡蛋凝固。这是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，使其性质发生改变。 肽键未断开！！ 不可逆！！ （3）水解： 酱油的制作过程涉及蛋白质水解。大豆经过发酵，里面的蛋白质在微生物产生的酶的作用下水解，释放出大量的氨基酸，让酱油具有鲜香的味道。 吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化，这是为什么？ 高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散 变性的蛋白质肽链变得松散， 易被蛋白酶水解。故更容易消化。 与生活的联系 √ × × √ A A B 随堂检测 二、拓展应用 2．某种脑啡肽具有镇痛作用，可以作为药物来使用，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）构成一个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）如果上图中的氨基酸顺序发生了改变，它还会具有脑啡肽的功能吗？为什么？ 3．在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量。这是为什么？ 5 4 4 不会。因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，如果氨基酸的排列顺序改变了， 新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能。 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。 随堂检测 二、拓展应用 1. 民间有一种“吃什么补什么”的说法，如吃鱼眼能明目，喝虎骨酒可以壮筋骨。请你运用本节所学的知识对这种说法作出评价。 3．在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量。这是为什么？ 随堂检测 4 . 某肽链的骨架为“N1-C2-C3-N4-C5-C6-N7-C8-C9-N10 -C11-C12-N13-C14-C15”。下列分析不正确的是（　　） A．与N4相连的还有“-H” B．完整的“-C15”应表示成“-COOH” C．该肽链中含有3个肽键 D．该肽链至少含有6个氧原子 C A.肽键中的N原子（如N4）连接1个H原子，因此与Na相连的还有“-H〞，A正确； B、肽链未端的Cus为羧基未端，完整结构应为“-COOH〞，B正确； C、题干中肽链骨架含N1、N4、N 、N10、N13共5个氨基，说明由5个氨基酸组成，肽键数=氨基酸数-1=4个，C错误； D、每个氨基酸羧基含2个O，形成肽键时每失去1个O，5个氨基酸总O数=5×2-4=6（不考虑侧链O），D正确。 随堂检测 蛋白质的功能： 1.结构物质 2.调节作用 3.催化作用 4.运输功能 5.免疫功能 蛋白质的基本单位——氨基酸 1.氨基酸的结构 2.氨基酸的种类 蛋白质的结构及其多样性： 1.脱水缩合 2.蛋白质的结构 3.蛋白质的盐析、变性及水解 小结 由多个氨基酸缩合而成的，含有多个_____（化学键）的化合物，叫作______。 多肽通常呈链状结构，叫作_____。 由于氨基酸之间能够形成_______等，从而使得肽链能______________，形成具有一定___________的蛋白质分子。 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_________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。 在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸______可能成千上万， 氨基酸形成肽链时，不同______氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的__________方式及其形成的__________千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。 肽键 多肽 肽链 肽键 盘曲、折叠 空间结构 二硫键 数目 二硫键 盘曲、折叠 空间结构 随堂检测 谢 谢！ $