2.4蛋白质是生命活动的主要承担者课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件围绕“蛋白质是生命活动的主要承担者”，系统涵盖蛋白质功能、基本单位氨基酸、结构多样性、脱水缩合及计算等核心知识。以我国人工合成结晶胰岛素为情境导入，通过实验功能（如胰岛素降血糖）引出结构探究，结合科学史（桑格测定序列、“601工程”）搭建从功能到结构的学习支架。 其亮点在于融合科学史与探究实践，如“大兵团作战”案例分析氨基酸序列多样性培养科学思维，血红蛋白结构与功能对比体现生命观念中的结构与功能观，诺奖故事渗透态度责任。采用情境创设、问题驱动及计算练习，助力学生构建知识体系，教师可提升教学生动性与深度。

情境导入 第二章 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 情境创设 人工合成的牛胰岛素结晶 动物试验获得成功的场面 蛋白质的功能 注射大量胰岛素 小鼠惊厥实验证明人工合成的胰岛素有降血糖的生物活性 阅读课本P28-29“蛋白质的功能”部分，回答下列问题： 1. 胰岛素降血糖的功能属于蛋白质哪一个功能？ 2. 蛋白质还有哪些功能？ 胰岛B细胞 靶细胞 血红蛋白 信息传递 调节功能 运输功能 组成结构 催化功能 如胃蛋白酶、唾液淀粉酶 结构蛋白 肌肉 毛发 羽毛 蛛丝 免疫功能 抗原抗体结合 蛋白质的功能 蛋白质是生命活动的主要承担者 组成结构 运输功能 催化功能 调节功能 免疫功能 蛋白质功能的多样性 蛋白质结构的多样性 相适应 氨基酸层次 空间结构层次 项目的诞生 桑格——生物化学家 1955年测定了牛胰岛素氨基酸序列 1958年，为响应“赶英超美”的号召； 上海生化所提出合成蛋白质为国家献礼 1959年初，正式立项“601工程” 意为六十年代第一大任务 蛋白质的基本单位 原料获取的“卡脖子”困境： 氨基酸完全依赖进口，价格贵、货期长 1958年，上海生化所成立了东风试剂厂 突破了氨基酸依赖进口的局面 观察四种氨基酸的结构，回答思考·讨论中的问题 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 蛋白质的基本单位 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 这些氨基酸的结构有什么共同特点？ 相同的结构： 蛋白质的基本单位 氨基（碱性） 羧基（酸性） NH2 H2N N H H N H H COOH C OH O C O H O HOOC 氨基酸：含有氨基的羧酸 氢原子 中心碳原子 R R基（侧链基团）：各种氨基酸之间区别在于R基的不同，R基决定了氨基酸的种类和理化性质。 蛋白质的基本单位 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 请圈出上述氨基酸的R基部分。 蛋白质的基本单位 每种氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基( —COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基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，这个侧链基团用R表示。 辨别下列分子是否为组成蛋白质的氨基酸 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 答案：3、4、5、6 H2N-CH2-COOH 元素组成：C、H、O、N、（S) 蛋白质的基本单位 人体中氨基酸21种 非必需氨基酸: 人体细胞能合成 必需氨基酸: 人体细胞不能合成 8种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸 【甲来写一本亮色书】 婴幼儿还应加组氨酸 项目的分工 胰岛素的结构 来自北京大学和上海生化所的三支团队，分别完成下列工作： 1组：完成A链的合成 2组：完成B链的合成 3组：完成两条链的组合 原理：氨基酸的脱水缩合 原理：蛋白质的空间结构 脱水缩合过程 练习： 1. 尝试写出丙氨酸和甘氨酸脱水缩合形成二肽的过程 2. 尝试画出上述二肽与一分子丙氨酸脱水缩合的产物 丙氨酸 甘氨酸 两个氨基酸脱水缩合 → 二肽 三个氨基酸脱水缩合 → 三肽 · · 多个氨基酸脱水缩合 → 多肽 肽键与双缩脲试剂 双缩脲试剂可以与含有两个以上肽键的物质（如多肽、蛋白质）反应生成紫色络合物，故不能与二肽反应 2 “大兵团作战”时期 1959年底，在“反右运动”的浪潮下，北大原有的研究团队被替换。不少非生物、化学背景的师生参与了这一项目。由于理论欠缺，他们将所需要的氨基酸全部投入反应容器，尝试合成A链。他们选择了“大兵团作战”方案，即大量增加研究团队人手，夜以继日地工作。 1. 利用上述方法合成的肽链，可能与预期出现哪些差别？ 2. 已知A链共有10种21个氨基酸，请问用该方法合成的21肽共有多少种可能的氨基酸序列？ ①氨基酸数目、种类、排列顺序不同 1021 10 10 10 10 10 × …… …… × × × 蛋白质的空间结构 在完成牛胰岛素两条链组合的初期得到的产物生物活性大约为0.7%~1%，随后提高到5%~10%，远高于同期加拿大科学家迪克逊的产物活性（1%~2%），最终我国科学家将其活性提高到了与天然胰岛素一样的生物活性。 为什么在氨基酸序列相同的前提下，牛胰岛素活性差别如此之大？ ②肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。 蛋白质的空间结构 蛋白质中的氢键 蛋白质中的二硫键 半胱氨酸 从结构到功能 阅读P31-32结合血红蛋白的例子，思考蛋白质各级结构的关系是怎样的？ 正常血 红蛋白 异常血 红蛋白 谷氨酸 缬氨酸 球状 纤维状 正常红细胞 两面凹的圆盘状 镰刀状红细胞 镰状细胞贫血患者的血红蛋白运输氧的能力会大为削弱 活性的影响因素 北京大学教授 叶蕴华 中国科学院院士 汪猷 “玻璃滴管头拉得比发丝还细，以便精细调节溶液的pH值。”叶蕴华对一次合成A链时的实验操作记忆犹新，“粗调”后的“细调”是根据精细pH试纸的颜色，现场讨论是否要再多加一滴碱或一滴酸，项目组带头人汪猷亲临现场指导。 阅读P32“与社会的联系”，思考如此严格控制pH值的意义 蛋白质变性：蛋白质变性是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，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。 化学因素：强酸、强碱、重金属盐、酒精、丙酮、尿素等 物理因素：高温、紫外线、X射线、剧烈振荡、强磁、超声波等 三、蛋白质的结构及其多样性 典例应用 —C H2N H H —C— O N— H C— CH3 H COOH —C— O N— H C— H CH2 C O NH2 —C— O N— H H CH2 C COOH ① ② ④ ⑥ ⑤ ⑦ ⑧ ③ （1）该化合物中，①表示_____⑦表示______③ 表示_____ ； （2）该化合物由____个氨基酸通过____________ 反应，失去____个水分子形成的，有氨基___个，有羧基__个，含有____个肽键。 （3）该化合物称为 _______ 氨基 羧基 肽键 2 2 四肽 4 脱水缩合 3 3 蛋白质变性与盐析 蛋白质变性 蛋白质盐析 条件 强酸、强碱、重金属盐、高温、紫外线 无机盐（如NaCl、Na2SO4等） 原理 空间结构破坏 溶解度降低 肽键 未破坏 未破坏 活性 丧失 不变 可逆性 一般不可逆 可逆 蛋清溶液 加入食用盐 蛋白质盐析 酒精溶液 蛋白质变性 加入蛋清溶液 蛋白质变性与盐析 对蛋清进行下列两种操作，下列说法错误的是（ ） D 成果与诺贝尔奖 1966年 研究成果被发表在《科学通报》上 1966年，在波兰华沙召开的欧洲生物化学联合会议上，人工合成胰岛素的论文由龚岳亭宣读，成了会议的焦点。桑格在听了报告后兴奋不已，不仅是因为该研究证实了他成果的准确性，更是因为“中国速度”超出了他“合成胰岛素将是遥远的事情”的预言。 诺奖得主泰斯鲁斯访问上海生化所，恰逢中国第三颗原子弹爆炸，他感叹道：“人们可以从书本上学到如何制造原子弹，但是人们不能从书本上学到如何制造原子弹” 在前两次杨振宁推荐该项目申请诺奖时，我国研究者以项目属于集体，而非个人的原因提出了拒绝。在杨振宁第三次要求和推荐后，我国推选了钮经义为代表参评，但遗憾落败。但是正如国家鉴定会上的发言“我们要的是人民的奖赏，这是最崇高的！”结晶牛胰岛素的合成标志着人类在揭示生命本质的征途上实现了里程碑式的飞跃。 肽键与水的计算 已知B链含由30个氨基酸脱水缩合形成，请问合成B链： 发生了__________次脱水缩合 脱去了__________个水分子 形成了__________个肽键 B链的相对分子质量相对于反应物（30个氨基酸）减少了____________。 30-1=29 29 29 29×18=522 是______________肽 三十 肽键与水的计算 已知A链含由21个氨基酸脱水缩合形成，请问合成A链： 发生了__________次脱水缩合 脱去了__________个水分子 形成了__________个肽键 A链的相对分子质量相对于反应物（21个氨基酸）减少了____________。 21-1=20 20 20 20×18+2×1=362 是__________肽 二十一 肽键与水的计算 已知牛胰岛素由51个氨基酸脱水缩合形成，且有2条肽链，请问合成牛胰岛素： 发生了__________次脱水缩合 脱去了__________个水分子 形成了__________个肽键 牛胰岛素的相对分子质量相对于反应物（51个氨基酸）减少了__________ 51-2=49 49 49 49×18+3×2=888 氨基与羧基的计算 已知B链含由30个氨基酸脱水缩合组成，请问B链： 至少含有____个羧基，位于______ 至少含有____个氨基，位于______ 至少含有____个羧基，位于______ 至少含有____个氨基，位于______ 氨基羧基还可能位于哪里？ 1 1 B链末端 B链末端 已知牛胰岛素由51个氨基酸脱水缩合形成，且有2条肽链，请问牛胰岛素： 2 2 两链末端 两链末端 R基中 蛋白质计算总结 对于链状多肽组成的蛋白质而言 肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数－肽链数 相对分子质量=氨基酸数×平均分子质量 -脱去的水分子×18-二硫键数×2 n条肽链至少含有n个羧基和n个氨基，位于肽链两端 那么环肽呢？ 环肽的计算 肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数 除存在于R基的氨基和羧基外，无游离的氨基或羧基 。 氨基和羧基的位置： 蛋白质计算总结 汇总：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 减少的分子量 多肽相对分子质量 至少含有的氨基或羧基数 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 N和O原子的计算 —NH2 = —CO—NH— —R中N数 N原子数 —COOH×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 蛋白质思维导图 $