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

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 内容要求：1.阐明在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。2.说明氨基酸结构特点， 氨基酸形成蛋白质过程。3.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者。 核心素养对接：1.生命观念—通过对蛋白质的学习，建立生命的物质性的观点从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性。 2.科学思维—从氨基酸的结构特点理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题。 3.社会责任—从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。 1 1. 蛋白质的功能 2. 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 3. 蛋白质的结构及其多样性 4. 蛋白质的相关计算 目 录 蛋白质具有什么功能？ 组成细胞的有机物中含量最多的就是：蛋白质（7%-10%） 想一想：哪些食品富含蛋白质? 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。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。 蛋白质是生命活动的主要承担者。 3 知识点1 蛋白质的功能 1.蛋白质的功能 （1）参与组成细胞结构： 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质——结构蛋白。 如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质。 5 1.蛋白质的功能 淀粉酶 胃蛋白酶结晶 （2）催化功能： （3）运输功能： 如：血红蛋白、载体蛋白、通道蛋白。 O2分子 血红蛋白运输氧气 细胞膜上有物质运输功能的载体蛋白 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。 6 1.蛋白质的功能 黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素 糖尿病患者注射胰岛素 胰岛素可降低血糖浓度 （4）信息传递功能： （5）免疫功能： 人体内的抗体是蛋白质，可抵御病菌和病毒等抗原的侵害。 能够调节机体的生命活动。如：胰岛素、生长激素。 7 1.蛋白质的功能 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。 ①参与组成细胞结构：如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等； ②催化功能：如绝大多数酶； ③运输功能：如血红蛋白、细胞膜上的载体蛋白； ④信息传递功能：如胰岛素等蛋白质类激素； ⑤免疫功能：如人体内的抗体。 功能蛋白 结构蛋白 蛋白质种类： 1010～1012 种 记忆口诀：“ 狗催运面条“ 8 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？ 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？ 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。 蛋白质 氨基酸 课本 P 28 1. 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。 2. 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。 9 知识点2 蛋白质的基本组成单位 ——氨基酸 2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 观察课本29页几种氨基酸的结构，思考： 1.这些氨基酸的结构具有什么共同特点? 2.“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？ 2.氨基酸代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基和羧基。 侧链基团(R基) C R H COOH H2N 11 2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸 侧链基团 R C H C H2N OH O 氨基 羧基 或：—NH2；或：H2N— 氨基： —N—H H （1）氨基酸的组成元素： C、H、O、N、(S..) （2）氨基酸分子结构通式： ① 每种氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并连接在同一个碳原子上。 ② 这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R基，用—R表示）。 ③ 各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 ②除了结构通式中连接在同一碳原子上的氨基和羧基外，R基也可含有氨基或羧基。 ①氨基酸结构通式中含有C、H、O、N四种元素，若还含有其他元素则一定位于R基中。 注意： （3）氨基酸特点： 分子式：C2H4O2NR 或： —COOH O 羧基： —C—OH 或：HOOC— 12 2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸 C H NH2 COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH CH H2N COOH CH2 OH C H NH2 H CH2 COOH √ √ × × C NH2 CH3 H2N H CH NH2 HOOC CH NH2 HOOC × √ 思考：以下哪些是组成蛋白质的氨基酸？R基是什么？ 13 2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸 必需氨基酸: 人体细胞不能合成的，必须从外界环境中获取的氨基酸，共8种。 非必需氨基酸: 人体细胞能够合成的氨基酸，共13种。 苯丙氨酸, 蛋(甲硫)氨酸, 赖氨酸, 苏氨酸, 色氨酸, 亮氨酸, 异亮氨酸, 缬氨酸。 (笨 蛋 来 宿 舍 晾 一晾 鞋) 组成人体蛋白质的氨基酸有21种。 经常食用奶制品、肉类、蛋类和大豆制品，人体一般就不会缺乏必需氨基酸。一种食物往往不能含有我们所需的各种氨基酸，特别是必需氨基酸，所以要营养均衡，不能挑食。 （4）氨基酸的种类： 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，因此…。 课本 P 32 练习与应用 第3题：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？ (或“甲携来一本亮色书”) 14 人体中氨基酸有21种，蛋白质有1010-1012种。 那么21种氨基酸如何形成种类繁多、功能多样的蛋白质呢？ 脱水缩合 氨基酸：21种 蛋白质种类： 1010～1012 种 2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸 蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。 15 知识点3 蛋白质的结构及其多样性 3.蛋白质的结构及其多样性 H2O 脱水缩合-动画演示 C H COOH R2 H N 二肽 C H R1 H2N OH C O H 肽键 找多肽或蛋白质中肽键： 肽键 脱水缩合 水解 由两个氨基酸脱水缩合而成的化合物，叫作二肽。 强调找肽键的方法，-CO-NH-，先找肽键再确定氨基酸数。 17 3.蛋白质的结构及其多样性 C H COOH R3 H N 肽键 OH H C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O 二肽 H2O H2O 氨基酸 肽键 三肽 脱水缩合-动画演示 （1）氨基酸的结合方式： 脱水缩合 连接两个氨基酸分子的化学键叫什么？ 脱下的水中的氢和氧分别来自哪里？ 肽键 H：氨基和羧基； O：羧基. 一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。 (含有几个氨基酸就叫几肽) 18 3.蛋白质的结构及其多样性 （组成元素：C、H、O、N、(S..) 氨基酸 二肽 三肽 …… 多肽 多肽通常呈链状结构，叫作肽链。 以此类推，由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。 （2）多肽的形成 （3）蛋白质的形成 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 (巯基) +—SH —S—S— + 2H 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。 (场所：核糖体) 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。 19 3.蛋白质的结构及其多样性 氨基酸 二肽 三肽 四肽 多肽 肌球蛋白 血红蛋白 胰岛素 盘 曲 折 叠 （3）蛋白质的形成 3.蛋白质的结构及其多样性 （3）蛋白质的形成 氨基酸脱水缩合过程视频(视频时长：34s) 21 3.蛋白质的结构及其多样性 氨基酸 肽链 脱水缩合 蛋白质 一条或多条肽链 一定的 空间结构 盘曲折叠,盘绕 氢键,等 二硫键,等 由氨基酸形成血红蛋白的示意图 （3）蛋白质的形成 血红蛋白的结构：一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含四条多肽链。 (此处可让学生描述血红蛋白形成过程) 22 例题；根据下列化合物的结构，回答问题： (1)该化合物含有________个肽键，图中表示肽键的编号有________。 (2)该化合物称为______________，形成该化合物的化学反应称为__________。 (3)该化合物由________种氨基酸构成，各种氨基酸的区别在于R基不同， 图中表示R基的编号有__________。 (4)该化合物中含有的氨基数目和羧基数目分别是______、____。 3 ③⑤⑥ 四肽 脱水缩合　 4 ②④⑧⑨ 2 2 四肽(或多肽) 23 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)。 胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶。 不一样，人体中的蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能。 2110条 课本 P 31 氨基酸 肽链 脱水缩合 蛋白质 一条或多条肽链 一定的 空间结构 盘曲折叠,盘绕 氢键,等 二硫键,等 1. 氨基酸脱水缩合形成二肽、三肽......多肽;一条肽链按照一定形态折叠、盘曲构成空间结构;多条肽链构成更为复杂的空间结构。 2. 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。 3. 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。 24 3.蛋白质的结构及其多样性 不同； 不同； 不同； ② 肽链的 及其形成的 不同。 种类 数目 排列顺序 空间结构 根本原因： 基因的多样性 直接原因： ① 氨基酸 (数目,) 盘曲、折叠方式 1-1-1;1-1-1-1 1-1-1 ；2-2-2 1-2-3 ; 2-3-1 蛋白质结构的 多样性 (蛋白质的空间结构不同) （4）蛋白质的多样性 蛋白质种类的 多样性 蛋白质功能的 多样性 25 3.蛋白质的结构及其多样性 不是 下图所示是同一种二肽吗？ （4）蛋白质的多样性 3.蛋白质的结构及其多样性 正常血红蛋白 异常血红蛋白 蛋白质的功能 一级结构 空间结构 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的空间结构改变，就可能会影响其功能。 镰状细胞贫血（血红蛋白的结构异常） （结构与功能相适应） （4）蛋白质的多样性 27 3.蛋白质的结构及其多样性 加入清水稀释 ① 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。 ·吃熟鸡蛋、熟肉容易消化，原因: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。 ·加热、加酸、加酒精等可消毒、灭菌，原因：引起细菌和病毒的蛋白质变性。 变性因素：高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精等。 蛋白质变性不可逆,肽键不断裂,变性后仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。 血红蛋白的变性和水解过程 ② 蛋白质水解：是指蛋白质或多肽中肽键断裂，水解为小分子多肽或氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反。 ③ 蛋白质盐析：蛋白质在某些盐溶液中溶解度降低而析出的现象，兑水稀释后蛋白质会重新溶解。盐析过程蛋白质的结构未改变，活性未丧失，这一过程是可逆的。 （5）蛋白质的变性、水解、盐析 28 例题：将蛋清溶液做如下两种方式的处理，下列有关分析正确的是 ( ) 注：蛋白酶为一种催化剂，可催化蛋白质水解。 A．经①②③过程处理，蛋白质的空间结构及肽键没有遭到破坏 B．经③④过程处理，分别破坏了蛋白质的空间结构及肽键 C．③过程有水分子的产生，④过程有水分子的消耗 D．向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂，甲溶液变紫色，乙溶液不会变紫色 B　 （5）蛋白质的变性、水解、盐析 解析：③煮沸冷却会导致蛋白质空间结构被破坏，A错误；④加入蛋白酶可以催化蛋白质的水解，破坏蛋白质中的肽键，B正确； 蛋白质空间结构的破坏涉及氢键、二硫键的破坏，该过程没有水产生，C错误；甲溶液（盐析蛋白质结构不改变，有肽键存在），乙溶液（虽然蛋白酶将蛋白质水解为氨基酸了，但蛋白酶本身也是一种蛋白质，酶中有肽键存在），甲、乙溶液均会变紫色，D错误。 29 蛋白质是生命活动的主要承担者 信息传递等。 参与组成细胞结构; 一、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。( ) 2.质量相等的下列食物中，蛋白质含量最多的是( ) A.烧牛肉 B.烤甘薯 C.馒头 D.米饭 3.下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是( ) √ A √ × × 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 课本 P 32 31 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。请你运用本节所学知识对此说法作评价。 食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质才能被人体吸收，这些小分子都要在人体细胞内重新合成不同的蛋白质在人体内执行不同的功能。 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？ 5 4 4 (3)不能，因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，如果氨基酸排列顺序变了，新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能。 二、拓展应用 课本 P 32 1.食物中的营养物质都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质，原有的食物形态不存在了。 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？ 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，因此…。 32 知识点4 蛋白质的相关计算 4.蛋白质的相关计算 肽链 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱去水分子数 1 1 1 1 2 3 m n－1 n个氨基酸形成m条肽链: 肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数—肽链数=n-m 1 2 2 1 3 2 n n－1 … … … n－2 n－3 n－m n－2 n－3 n－m … 肽键数与氨基酸个数的关系 n n n 34 4.蛋白质的相关计算 ③ 蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算 至少含有的游离氨基（或羧基）数目＝________。 游离氨基（或羧基）数目＝__________________________________________。 ＝_____________________________________________。 ① 肽键数＝脱去水分子数＝______________________。 氨基酸数—肽链数 肽链数 肽链数＋R基中含有的氨基（或羧基）数 ★注意：当肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即2个H)。 蛋白质相对分子质量＝ 氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量 — 脱去水分子数×18（H2O）。 氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量 — 脱去水分子数×18（H2O）— 2×二硫键数。 (形成二硫键时) (不形成二硫键时) （1）链状多肽的相关计算 ② 蛋白质相对分子质量＝ 各氨基酸中氨基（或羧基）的总数—肽键数 —SH + —SH —S—S— + 2H 35 4.蛋白质的相关计算 肽链数目 氨基酸数目 肽键 数目 脱去水 分子数 蛋白质的相对 分子质量 氨基 数目 羧基 数目 1条 n ______ ______ ______________ ______ ______ m条 n ______ ______ ______________ ______ ______ 环状多肽 n n ③ 蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算 至少含有的游离氨基（或羧基）数目＝________。 游离氨基（或羧基）数目＝____________________________________。 ＝_____________________________________________。 根据以上规律填写下表：(氨基酸平均相对分子质量为a，不考虑二硫键) n－1 n－1 n·a－18(n－1) 至少1个 至少1个 n－m n－m n·a－18(n－m) 至少m个 至少m个 R基中含有的氨基（或羧基）数 0 n n n·a－18n 至少0个 至少0个 R基中氨基数 R基中羧基数 （1+R基中的羧基数) (m+R基中的羧基数) （2）环状多肽的相关计算 ① 肽键数＝脱去水分子数＝__________。 ② 蛋白质相对分子质量＝ 氨基酸数 氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量 — 脱去水分子数×18（H2O） 各氨基酸中氨基（或羧基）的总数—肽键数 （— 2×二硫键数）。 n个氨基酸构成m条链状多肽，有n-m个肽键。 n个氨基酸构成m个环状多肽，有n个肽键。 36 4.蛋白质的相关计算 ＝氨基酸数+R基上的N原子数 = 各氨基酸的N原子总数。 肽键数＋肽链数×2＋R基上的O原子数 （3）蛋白质中各原子数的计算 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 N原子数= 肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数 O原子数= = 各氨基酸的O原子总数－脱去水分子数 C原子数= 氨基酸数×2+R基上的C原子数 H原子数= 各氨基酸的H原子总数－脱去水分子数×2 (－二硫键数×2) 分子式：C2H4O2NR 37 1. 某三十肽被水解成1个八肽，2个五肽，2个六肽，则这些短肽肽键总数是多少？需消耗水分子数多少？ 肽键 ：25 水分子数:4 2. 有300个氨基酸，其中氨基有313个，羧基有308个。则由这300个氨基酸形成的3条肽链构成的蛋白质分子中，游离的氨基和羧基各有多少个？ 游离氨基：16个； 羧基：11个 3. 谷胱甘肽(分子式为C10H17O6N3S)是存在于动植物和微生物细胞中的一种重要的三肽，它是由谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸缩合而成，则半胱氨酸可能的分子式为( ）。 C3H7O2NS 4. 生长抑素(SS)是一种含14个氨基酸的环状多肽，由下丘脑合成释放，构成SS的基本单位的平均相对分子质量为m。下列说法错误的是(　　) A.1分子SS的相对分子质量可以表示为14m-252 B.在核糖体上合成1分子SS可产生13分子H2O C.SS中有可能不含有游离的氨基 D.SS可与双缩脲试剂发生紫色反应 B 5. 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 6. 如图为牛胰岛素结构图，该物质中-S-S-是由两个-SH脱去两个H形成的，下列说法正确的是（　　） A.牛胰岛素为51肽，其中含有50个肽键 B.牛胰岛素中至少含有2个-NH2和2个-COOH C.牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸 D.牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882 B 5.解析：该蛋白质中游离的羧基总数是18，R基上游离的羧基数为15，所以该蛋白质的肽链数是18－15＝3，A正确；该蛋白质中氨基酸数是128，肽链数是3，所以共含有的肽键数为128－3＝125，B错误；该蛋白质中游离的氨基总数是17，肽链数是3，所以R基中含有的游离的氨基数是17－3＝14，C错误；该蛋白质含有128个氨基酸，由3条肽链组成，形成该蛋白质时失去的水分子数＝肽键数＝128－3＝125，D错误。 6.解析：A.49个肽键，C.并非每一种蛋白质含有所有种类氨基酸，D.49×18（脱水）+2×3（二硫键）=888。 39 THANK YOU ~ Lavf58.33.100 $