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

该高中生物学课件聚焦“蛋白质是生命活动的主要承担者”，系统涵盖蛋白质功能、氨基酸结构、脱水缩合、多样性原因及相关计算。通过“大头娃娃”情境导入，衔接细胞分子组成前序知识，以结构蛋白实例、功能分类表及氨基酸通式示意图构建学习支架。 其亮点在于以生命观念（结构与功能观）为主线，结合镰状细胞贫血案例、酒精消毒等变性应用培养科学思维，设计环状肽计算、原子守恒法等练习提升探究实践能力。采用情境教学与案例分析，学生能深化理解，教师可高效组织教学。

2.4 细胞是生命活动的主要承担者 第2章 组成细胞的分子 1 本节聚焦 01.理解蛋白质是生命活动的主要承担者 02.氨基酸的结构特点 03.蛋白质多样性的原因 04.相关计算 情境创设 蛋白质解析图 蛋白质是生命活动的主要承担者。 大头娃娃 2008年3月起，三鹿集团陆续接到消费者反馈，婴幼儿食用奶粉后出现尿液异常、肾结石等症状。 30 万儿童患上肾病，严重者甚至变成了「大头娃娃」。 化工原料啊!三聚氰胺会造成人类生殖能力损害、膀胱或肾结石、膀胱癌等病症。如果长期摄入，甚至会有致癌的风险。 固体饮料冒充特医奶粉销售，蛋白固体饮料2020年 长期食用一款被推荐为特医食品的固体饮料“倍氨敏” 比如，如果蛋白质摄入不足，就会出现蛋白质营养不良，导致宝宝容易出现“头大、嘴小、浮肿”，最明显的特征表现就是婴儿“头大”，俗称“大头娃娃”，佝偻病等。 摘录于《郴州2岁孩子妈妈控诉：假奶粉是医生推荐的，看到新闻很后怕》版权腾讯医典所有 婴幼儿配方奶粉（0～36月龄）是我们常说的奶粉，适于正常婴幼儿食用，它的能量和营养成分够满足对应月龄孩子正常营养需要[2]。因为部分宝宝病情特殊，有特殊的营养需求，所以是否能食用普通奶粉，需要询问医生。 而含乳固体饮料（又称含乳蛋白固体饮料），则是指以乳或乳制品为原料，可添加糖和甜味剂等其他食品辅料和食品添加剂，经加工制成的固体饮料[3]。常见的比如豆奶粉、核桃粉、麦乳精。 它的营养和婴幼儿配方奶粉、特医奶粉差着十万八千里，根本不能称之为奶粉，把它给宝宝吃，就很容易导致宝宝无法获得足够的营养，而出现营养不良。 正常奶粉蛋白质：12%-20%，假奶粉蛋白质：不足2% 生命危险 头大，面部浮肿，四肢瘦小 智力发育受影响 头发 蛛丝 肌肉 功能1：参与组成细胞结构 肌肉纤维 资料1：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。 在我们人体内，从各个器官，到作为支架的结缔组织，再到每个细胞里的各种细胞器，它们的组成都离不开蛋白质的参与。 一、蛋白质的功能 资料2：细胞中的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。 例如:人体进食蛋白质类食物之后，蛋白质在胃部分解需要胃蛋白酶催化。 胃蛋白酶结晶 蛋白质 功能2：催化作用 蛋白质 胃蛋白酶 氨基酸 一、蛋白质的功能 血红蛋白示意图 资料3：血红蛋白是红细胞内包含的一种蛋白质，具有结合运输O2和CO2的功能。 此外，在细胞膜上的转运蛋白，它能把物质运输进入细胞。 载体蛋白示意图 功能3：运输作用 一、蛋白质的功能 资料4：胰岛素是一种能够传递信息，调节机体生命活动的蛋白质。当血糖浓度身升高时，胰岛素会加速合成，作用与组织细胞，使之加速摄取、利用和贮存葡萄糖。 功能4：调节功能（又称：信息传递） 生长激素促进骨骼生长、调节生长发育等生命活动 一、蛋白质的功能 资料5：抗体，是一种由浆细胞分泌，被免疫系统用来鉴别和中和外来物质，如细菌、病毒等大型Y形蛋白质，可以帮助人体抵御细菌和病毒等抗原的侵害。 抗体 抗体与外来病毒结合 功能5：免疫功能（防御作用） 抗体的本质是免疫球蛋白 一、蛋白质的功能 新冠疫苗：注射灭活新冠病毒疫苗（抗原），不会致病又能产生相应的抗体，当同样的病毒再次入侵时，机体可快速产生抗体消灭病毒。 8 补充：细胞膜的外表有一层糖蛋白，与细胞的识别作用有密切关系。糖蛋白的识别作用好比是细胞与细胞之间，或细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言。 功能6：识别作用 一、蛋白质的功能 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， 如肌球蛋白、肌动蛋白等。 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、细胞膜上的转运蛋白。 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 一、蛋白质的功能 思考 蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。能够承担如此多样的功能，这与蛋白质的多样性有关。人体内有数万种不同的蛋白质。据估计，生物界的蛋白质种类多达1010~1012种。 为什么蛋白质能有这么多的种类和功能？与它的组成和结构有关吗？ 结合初中，蛋白质消化分解成氨基酸，再被人体吸收。 （1）蛋白质的基本单位--氨基酸 观察、讨论：氨基酸的元素组成？结构具有什么共同特点？ H2N— C— C—OH H | O || 甘氨酸 | H H2N— C— C—OH H | O || 缬氨酸 | CH CH3 CH3 H2N— C— C—OH H | O || 丙氨酸 | CH3 H2N— C— C—OH H | O || 亮氨酸 | CH2 | CH CH3 CH3 二、蛋白质的结构及其多样性 R基不同，氨基酸则不同。 每种氨基酸分子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。 氨基酸的结构通式： H2N 氨基 C OH O 羧基 C H R 侧链基团（R基） 思考：每种氨基酸都只有一个氨基和一个羧基吗？ 氨基酸的结构特点： （1）蛋白质的基本单位--氨基酸 二、蛋白质的结构及其多样性 我们先来做一个小小的模拟活动。现在请一位同学上来配合老师完成这个活动。左手代表氨基，右手代表羧基，头部代表R基，两条腿代表氢原子，身子就代表碳原子。所以可以看到氨基酸的机构分子都有一个氨基和羧基，且氨基和羧基都连在同一个碳原子上，就像我们以貌识人一样，氨基酸的侧链基团就决定了氨基酸的种类 氨基酸作为构成蛋白质的基本单位，是如何形成蛋白质的呢？ 13 CH2 —CH2 —COOH 　　 │ H2N—C —COOH │ H 谷氨酸 CH2 —CH2 —CH2 —CH2 —NH2 │ H—C —COOH │ NH2 赖氨酸 14 判断下列分子是不是组成生物体的氨基酸？ 如果是的话，R基是什么？如果不是，原因是什么？ C NH2 CH3 H2N H C NH2 HOOC H CH2 NH2 CH NH2 HOOC CH NH2 HOOC C COOH CH3 HOOC 1 H C H HOOC H CH2 NH2 3 4 5 2 C H H2N H CH2 COOH C H H2N COOH CH2 SH √ × 15 氨基酸的数量和分类： 组成人体蛋白质的氨基酸有21种 必需氨基酸：人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共8种。 非必需氨基酸：人体细胞能够合成的氨基酸，共13种。 （婴儿9种，组氨酸） “甲 携 来 一 本 亮 色 书” （1）蛋白质的基本单位--氨基酸 二、蛋白质的结构及其多样性 二、蛋白质的结构及其多样性 C C O OH H N R2 H H C C O OH H N R1 H H + C C O OH H N R2 H H C O OH H H N H2O C C O H N R1 H H 肽键 脱水缩合：氨基酸之间相互连接而脱去水的过程。 肽键：连接两个氨基酸的那个化学键。 二肽 由两个氨基酸分子缩合而成的化合物 【思考】脱出来的H2O中的H和O分别来自于哪里？ H来自氨基和羧基 O来自羧基 （2）蛋白质的结合方式--脱水缩合 1、氨基酸与氨基酸的结合方式是_______________ 2、连接两个氨基酸分子的化学键叫做__________，形成该化学键的两个基团分别是_________、_________。 3、由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做________，由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做_______，其结构通常呈________结构，叫做___________。 17 C H COOH R2 H N OH H C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O H2O H2O 肽键 肽键 三肽 以此类推，多个氨基酸分子脱水缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽（通常呈链状结构，肽链）。 二、蛋白质的结构及其多样性 （2）蛋白质的结合方式--脱水缩合 认识肽键： C O N H C O N H CO NH CO NH C H H2N C R1 O COOH H C R2 N H - C H2N H R1 -C- O - - = - C N H R2 -C- O - - = - H - C N H R3 -C-OH O - - = - H 下图为脑啡肽的结构简式，据图回答： 1.脑啡肽分子是由_______个氨基酸形成，_______种氨基酸形成的，造成氨基酸种类不同的原因是________不同。 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。 5 R基 4 五 脱水缩合 4 4 随堂检测 1、下列关于氨基酸的描述正确的是( ) A 氨基酸是构成蛋白质的基本单位 B 每种氨基酸只有一个氨基和一个羧基 C 人体内氨基酸必须从食物中获取 D 氨基酸分子的元素组成为C、H、O、N A 2、谷氨酸是组成蛋白质的一种氨基酸，其R基为: —C3H5O2。在一个谷氨酸的分子中，含有碳原子和氧原子的个数依次是____________。 5和4 随堂检测 氨基酸平均 相对分子质量 128 蛋白质 几千~几百万 数据1： 蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。 2.蛋白质的形成过程： 盘绕 几条多肽链通过一定作用 结合 氨基酸 多肽 脱水缩合 盘曲折叠 半胱氨酸 SH C H H2N COOH CH2 巯基 蛋白质元素组成：C H O N S 肽键之间形成氢键 链中R基上巯基脱氢形成二硫键 链间巯基脱氢形成二硫键 二、蛋白质的结构及其多样性 有些蛋白质含有多条多肽链，通过二硫键维系在一起。 特定的R基（巯基—SH）间形成二硫键等，将多条肽链结合起来 二硫键是两个半胱氨酸经过脱氢，在两个硫原子之间形成的化学键。 24 C C H R1 NH2 C O C H H N O C H COOH R2 H N CH2 S H H S C C H R3 NH2 C O C H H N O C H COOH R4 H N CH2 A链 B链 二硫键 数据2： ？ 尽管氨基酸的种类有限，但却构成了种类繁多，功能多样的蛋白质 26 氨基酸 （成百上千） 肽链 （一条或几条） 蛋白质分子 脱水缩合 肽键相连 一定的化学键相连 折叠、盘曲、缠绕 A-A-A-A-A-A A-A-A-A-A-A-A-A-A A-A-A-A 1 A-A-A-A B-B-B-B C-C-C-C 2 A-B-C-D B-D-C-A C-B-D-A 3 4 氨基酸数目不同 氨基酸种类不同 氨基酸排列顺序不同 肽链盘曲、折叠方式、空间结构不同 蛋白质结构的多样性 蛋白质的结构多样性 蛋白质的功能多样性 导 致 蛋白质多样性的根本原因： 基因多样性 3.蛋白质多样性的原因： 二、蛋白质的结构及其多样性 有些蛋白质含有多条多肽链， 通过二硫键维系在一起。 二硫键是两个半胱氨酸经过脱氢，在两个硫原子之间形成的化学键。 27 三个不同种氨基酸可形成多少种三肽？ —COOH —COOH H2N— H2N— 体内21种常见氨基酸，能形成多少种三肽？ 若21种氨基酸组成含1000个氨基酸的大分子蛋白质，有多少种可能？ 213 211000 排序：3×2×1=6 思考： 三种氨基酸可形成多少种三肽？ 排序：3×3×3=27 肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化 28 单个氨基酸改变 蛋白质结构异常 红细胞形态异常 镰刀型细胞贫血症 蛋白质的功能 空间结构 一级结构 4.蛋白质功能异常实例——镰状细胞贫血 二、蛋白质的结构及其多样性 有些蛋白质含有多条多肽链， 通过二硫键维系在一起。 二硫键是两个半胱氨酸经过脱氢，在两个硫原子之间形成的化学键。 29 蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。 酒精消毒（化学因素） 加热 （物理因素） 注意：破坏蛋白质的空间结构，但不破坏________，因此依然能用____________检测。 肽键 双缩脲试剂 5.蛋白质变性、盐析与水解： 二、蛋白质的结构及其多样性 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。 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。 30 蛋白质变性在实际应用上具有重要作用： 用酒精、加酸、加热、紫外线等来消毒和杀菌。 汞中毒时，早期可以服用大量乳制品或鸡蛋清，使蛋白质在消化道中与汞盐结合成变性的不溶解物，以阻止有毒的汞离子吸收入人体内，然后再设法将沉淀物自胃中洗出。 变性作用不激烈，变性可逆； 变性作用过于激烈，变性不可逆。 低温不会破坏蛋白质的空间结构，只是抑制其功能。 变性因素：酒精、加热、强酸、强碱等。 氨基酸排列顺序不变， 在重金属盐中毒急救时也常常利用蛋白质的这一特点 31 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 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。 蛋白质的盐析： 蛋白质的水解： 水解 ＋ 5.蛋白质变性、盐析与水解： 二、蛋白质的结构及其多样性 32 组成 元素 C、H、O、N、（S、Fe） 氨基酸 种类： 通式： C H C H2N OH O R 特点： 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 基本单位： 形成 导致 21种 至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上 核糖体 课堂小结 1.熟鸡蛋更容易消化的原因是： 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。 2.蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？请说明理由。 能。因为高温破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构，没有破坏氨基酸之间的肽键。 习题巩固 3.如图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列说法正确的是（ ） A.该脑啡肽由3种氨基酸脱水缩合而成，含有4个肽键 B.该脑啡肽中含1个游离的氨基，2个游离的羧基 C.高温、X射线、强酸等会引起蛋白质的空间结构遭到破坏而变性 D.形成该脑啡肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自氨基 C 5个4种氨基酸 习题巩固 35 （1）脱去的水分子数 蛋白质的相关计算与分析 H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O 公式：脱去水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数-肽链数 （链状结构） （环状结构） 公式：脱去水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数 n个氨基酸形成m条肽链 N个氨基酸构成m条肽链 36 练习1、胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，胰岛素分子中肽键的数目是 ( ) A、48个 B、49个 C、50个 D、51个 B 练习2、由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n条多肽，其中z条是环状多肽，其余是直链肽，这个蛋白质分子完全水解共需水分子个数为 ( ) A、m-n+z B、m-n-z C、m-z+n D、m+z+n A 练习3、某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是? 短肽的数目是1+2+3+3=9条， 肽键总数是51-9=42个， 1条肽链分解成这9个短肽，则需要的水分子数量是8个。 蛋白质的相关计算与分析 (2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算。 （链状结构） 蛋白质的相关计算与分析 (2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算。 H2N COOH H2N H2N COOH COOH R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 公式：蛋白质中至少含有的游离的氨基或羧基数 = 肽链的条数 公式：蛋白质中含有游离氨基/羧基数=肽链的条数+R基中游离氨/羧基 （链状结构） 蛋白质的相关计算与分析 (2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算。 （环状结构） 公式：蛋白质中至少含有的游离的氨基或羧基数=0 公式：蛋白质中含有游离氨基/羧基数 = R基中游离氨/羧基 公式1：脱去水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数-肽链数 公式2：蛋白质中含有游离氨基/羧基数=肽链的条数+R基中游离氨/羧基 =氨基酸中的总氨基酸-肽键数 练习.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21种氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏草碱的分子质量为___________________________。 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 8×128-18×8=880 —SH+ —SH —S—S— + 2H 如肽链上出现一个二硫键时，要再减去2（两个H原子），若无特殊说明，不考虑二硫键。 –（2×二硫键数 ） （3）蛋白质相对分子质量 蛋白质的相关计算与分析 公式1：脱去水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数-肽链数 公式2：蛋白质中含有游离氨基/羧基数=肽链的条数+R基中游离氨/羧基 ＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量–脱水数×18 –（2×二硫键数） 公式3：蛋白质的相对分子质量 =氨基酸中的总氨基酸-肽键数 肽链数目 氨基酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 多肽链相 对分子量 氨基 数目 羧基 数目 1条 m 至少 个 至少 个 n条 m 至少 个 至少 个 m－n m－n am－18(m－n) n n m－1 m－1 am－18(m－1) 1 1 练习、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  肽键数＝脱水数＝900÷18＝50， 氨基酸数＝肽键数＋肽链数＝50＋2＝52 C 蛋白质的相关计算与分析 (4)利用原子守恒法计算肽链中的原子数。 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 C R6 O N H C H COOH R7 公式4：N原子数= 肽键数＋肽链数＋R基上N原子数 公式5：O原子数= 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 公式6：C原子数= 氨基酸数×2+R基上C原子数 公式7：H原子数= 各氨基酸H原子总数－2×肽键数(－2×二硫键数) =各氨基酸中N的总数 注意：计算氨基酸的分子式或氨基酸个数时，由于R 基上的C 原子数不好确定，且H 原子数较多，经常以N 原子数或O 原子数或者S原子为突破口最为简便。 指在化学反应或物质变化过程中，原子的种类和数量始终保持不变。 45 练习4、现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为 ( ) A.798、2和2 B.798、12和10 C.799、1和1 D.799、11和9 B 练习5、 某蛋白质分子中有M个氨基酸，其中有N条肽链，则此蛋白质中至少含有多少个氧原子 ( ) A、2M B、M-N C、M D、M+N D 蛋白质的相关计算与分析 (5)可形成多肽链的种类的计算。 若由n种氨基酸组成含有m个氨基酸的长链： 若由n种氨基酸组成含有m个氨基酸的长链，同种氨基酸不能在一条长链中重复出现： 现有A、B二个氨基酸，可形成二肽的种类有 种。 现有A、B二种氨基酸，可形成二肽的种类有 种。 47 1965年，中国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有活性的结晶牛胰岛素。该胰岛素有17种、51个氨基酸形成两条肽链而组成的。其中A链含有21个氨基酸、B链含有30个氨基酸。 脱水数 = 肽键数=氨基酸数－肽链数=51-2=49 含有21个氨基酸 含有30个氨基酸 该胰岛素中至少含有_____个游离的氨基；_______个游离的羧基 2 2 该胰岛素的相对分子质量 =氨基酸的数量×氨基酸的平均相对分子质量-脱水数×18 - 二硫键数×2 随堂检测 练习1、胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，胰岛素分子中肽键的数目是 ( ) 49个 练习2、由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n条多肽，其中z条是环状多肽，其余是直链肽，这个蛋白质分子完全水解共需水分子个数为 ( ) m-n+z 练习3、某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是? 练习4、现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为 ( ) 798、12和10 42个；8个 练习5、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（　 ） 52；50 练习6、某蛋白质分子中有M个氨基酸，其中有N条肽链，则此蛋白质中至少含有多少个氧原子 ( ) M+N Lavf58.48.100 $