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 引入新课 胰岛素是胰岛B细胞合成的一种降血糖的蛋白质类激素。 蛋白质是细胞中含量最多的有机物，也是目前已知结构最复杂、功能最多样的分子，是生命活动的主要承担者。 1 蛋白质的功能 1 蛋白质的功能 活动1：蛋白质的功能 阅读教材P28图2-8“蛋白质的功能”，完成以下任务（连线）： 血红蛋白、葡萄糖转运蛋白 胃蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶 头发、肌肉、指甲、细胞骨架等 抗体、细胞因子 胰岛素、生长激素、胰高血糖素 1 蛋白质的功能 1.结构蛋白 肌肉 头发 蛛丝 羽毛 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。 2.信息传递和调节作用 有些蛋白质能够起信息传递的作用，调节机体的生命活动。一些信息分子是蛋白质，如能降低血糖的胰岛素；能升高血糖的胰高血糖素。 胰岛B细胞分泌的胰岛素、胰岛A细胞分泌的胰高血糖素可以作为信号分子调节血糖 1 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，少数是RNA。 1 蛋白质的功能 4.运输功能 有些蛋白质就有运输功能，如血红蛋白可以运输氧气。 O2分子 血红蛋白 1 蛋白质的功能 1 蛋白质的功能 驱动蛋白 细胞膜上的转运蛋白 4.运输功能 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 1 蛋白质的功能 蛋白质 的功能 结构蛋白 构成细胞和生物体结构的重要物质。 如肌肉、头发、羽毛等。 催化 绝大多数酶是蛋白质，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。 运输 如血红蛋白能运输氧气。 信息传递 能够调节机体的生命活动，如胰岛素。 免疫 人体内的抗体是蛋白质，能帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。 1 蛋白质的功能 降低血糖的胰岛素能口服吗？ 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 胰岛素的化学本质是蛋白质，口服容易被消化道的蛋白酶水解成氨基酸，失去相应功能。 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.氨基酸的结构 活动2：类比推理法理解氨基酸的结构通式 观察p29下列四种组成蛋白质的氨基酸的结构，探究以下问题： 氨基酸由什么元素组成？根据氨基酸的元素组成推测蛋白质的元素组成？ 这些氨基酸的结构具有什么共同的特点？ “氨基酸”这一名词与其分子结构又怎样的对应关系？ C COOH H H2N CH2 CH2 甲硫氨酸 S CH3 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 硒代半胱氨酸 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 — — | | H2N— —COOH C H | | R 组成元素: C、H、O、N （S、Se等） 这些氨基酸的结构具有什么共同的特点？ ①中心C四个共价键分别连接了一个_____、一个_____、一个_____、一个_____； ④氨基酸分子的区别在于______的不同。 ③都有一个氨基和一个羧基连接在 ______________上； ②每种氨基酸至少都含有一个______、 一个_____； 氨基酸分子结构特点 氨基 羧基 H R基 R基 同一个碳原子 氨基 羧基 ☆判断是否为组成人体蛋白质的氨基酸的依据 1.氨基酸的结构 活动2：类比推理法理解氨基酸的结构通式 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 天冬酰胺 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.演示链接 2.演示方法 双击上方链接 打开界面 点击上方开始按钮操作 3.演示界面预览 氨基酸的结构通式 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 练习1：判断下列化合物是否属于组成人体蛋白质的氨基酸，是打√，不是打×。 (1) 　　　　　　　 (　　) (2)　　 　　　　　 　(　　) (3) 　　　 　　 　 (　　) × √ √ 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 练习2：写出下列氨基酸的氨基、羧基和R基 氨基、羧基以及R基的书写： 原子团或化学基团前面加共价键“—”。 如—NH2、—COOH、—R（例如-CH3)等。 2.氨基酸的种类 组成人体蛋白质的氨基酸有21种 氨基酸种类 必需 氨基酸 非必需 氨基酸 人体细胞不能合成， 必须从外界环境中 获取，共8种（婴儿 9种，组氨酸） 人体细胞可以合成，共13种 甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、硒代半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、酪氨酸、组氨酸、脯氨酸（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（8种，“甲携来一本亮色书”） 2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 蛋白质的功能及其基本组成 功能 氨基酸 ① 蛋白，如肌肉、毛发等 ② 作用，如胃蛋白酶 ③ 机体的生命活动，如胰岛素 ④ 功能，如血红蛋白 ⑤ 功能，如抗体、细胞因子 结构 催化 调节 运输 免疫 元素组成： 结构通式: 分类 C、H、O、N等 必需氨基酸（8种） 非必需氨基酸（13种） 小结 3 1.谷氨酸的R基为—C3H5O2，一分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是(　 　) A.5，9，4，1 B.4，8，5，1 C.5，8，4，1 D.4，9，4，1 A — — | | H2N— —COOH C R | | H 课堂检测 4 2.科学家研究和鉴定一些动物谷胱甘肽过氧化物酶的作用时，发现了人体第21种氨基酸——硒代半胱氨酸，是蛋白质中硒的主要存在位置，人体内硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需要不断从食物中获取。下列有关叙述中，错误的是（ ） A. 硒元素属于微量元素 B. 硒位于硒代半胱氨酸的R基中 C. 硒代半胱氨酸是非必需氨基酸 D. 人体的蛋白质均含有硒 D 课堂检测 4 2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者（第二课时） 血红蛋白、肌球蛋白、抗体、胰岛素、生长激素、唾液淀粉酶 …… 氨基酸是如何组成多种多样的蛋白质？ 新课引入 氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 1 蛋白质的结构 C H COOH R1 C H NH2 COOH R2 H2N C O H N H OH C H R1 H2N OH C O H2O C H COOH R2 H N H 1 蛋白质的结构 1.氨基酸脱水缩合的过程 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，这种结合的方式叫脱水缩合。 —COOH（羧基） —NH2（氨基） 1 蛋白质的结构 C H R1 NH2 C O C H COOH R2 H N H2O 二肽 肽键 由两个氨基酸分子脱水缩合含有一个肽键的化合物，叫二肽。 氨基酸的结合方式: 脱水缩合 1 蛋白质的结构 两个氨基酸脱水缩合反应中，脱去的一个H2O的氢元素和氧元素分别来自哪些基团？ C H R1 NH2 OH C O H2O C H COOH R2 H N H 1 蛋白质的结构 H来自于氨基和羧基，O来自于羧基 1 蛋白质的结构 C H COOH R3 H N OH H C C H R1 H2N C O C H R2 H N O H2O H2O C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O 肽键 C H COOH R3 H N H2O 肽键 由三个氨基酸分子脱水缩合而成的含有两个肽键的化合物，叫三肽。 以此类推，多个氨基酸脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫多肽。（多肽通常成链状叫做肽链） H2O 三肽 1 蛋白质的结构 氢键 活动2：氨基酸怎样构成蛋白质 1 蛋白质的结构 氢键 氢键 【资料1】胶原蛋白含3条肽链，其中每一条肽链含多个“甘—X—Y”的三肽循环（X常为脯氨酸，Y常为羟脯氨酸），一条链上的羟脯氨酸R基上的羟基（—OH）与另一条链上的甘氨酸上的氨基（—NH₂）会形成牢固的氢键，以稳定其分子结构。 1 蛋白质的结构 【资料2】胰岛素含两条肽链，其中每一条肽链均含半胱氨酸，其R基上含巯基（—SH），2个巯基脱去H，形成二硫键（—S—S—），将一条肽链折叠或2条肽链结合起来。 血红素 【资料3】有些蛋白质空间中有特殊基团可以将肽链盘曲、折叠。例如血红蛋白由4条肽链构成，每条肽链的空间中都有一个血红素辅基将肽链盘绕形成一定空间结构。 1 蛋白质的结构 结合以上资料库，思考：肽链可以通过哪些方式形成有空间结构的蛋白质？ 1 蛋白质的结构 ①氨基酸之间脱水缩合形成肽链 资料4：血红蛋白的合成示意图 ②一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 ③这条肽链进一步盘绕形成一定空间结构 ④四条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构。 结合视频和文字资料以及教材p30-31,尝试说出氨基酸到蛋白质的形成过程？ 氨基酸 脱水缩合 多肽 蛋白质 1条或多条多肽链 盘曲、折叠 二肽 脱水缩合 从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？ 氨基酸 脱水缩合 多肽 蛋白质 1条或多条多肽链 盘曲、折叠 二肽 脱水缩合 1 蛋白质的结构——思考与讨论 既然蛋白质基本上都是按照上述方式构成的多肽链，为什么蛋白质种类如此繁多呢？ 3位同学模拟3种不同的氨基酸合成一条肽链，有几种可能？ 氨基酸层面导致蛋白质多样性的原因是： 6种 2 蛋白质的结构多样性的原因 氨基酸的排列顺序不同 氨基酸层面导致蛋白质多样性的原因是： 氨基酸数目不同 氨基酸层面导致蛋白质多样性的原因是： 氨基酸种类不同 2 蛋白质的结构多样性的原因 2 蛋白质的结构多样性的原因 肽链层面导致蛋白质多样性的原因是： 肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同 2.蛋白质多样性的原因 2 蛋白质的结构多样性的原因 氨基酸层面 氨基酸的种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸的排列顺序不同 肽链层面 肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同 资料5：某种胰岛素的合成示意图 不具有降血糖功能 不具有降血糖功能 具有降血糖功能 根据资料5，你能得出什么结论？ 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 结构与功能相适应 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 正常血红蛋白中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 单个氨基酸改变 蛋白质结构异常 红细胞形态异常 镰刀状细胞贫血症 氨基酸序列改变 → 结构改变 → 功能改变 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 资料6：未开封的胰岛素需放在2-8℃避光保存，即冰箱的冷藏室。注意不可冷冻保存。一般开封后的胰岛素可以直接放于30℃以下的室温储藏，使用时间最多不超过28天，要避免放在阳光直晒的地方，远离热水壶、暖气管、电脑散热器等热源。 胰岛素的存放条件如此设置的原理是什么？ 它与在鸡蛋清中加入食盐会看到白色的絮状物的原理一致吗？ 蛋白质的变性 蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间结构遭到破坏，导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象，称为蛋白质变性。 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 为什么喷洒酒精或者高温可以杀菌？为什么吃煮熟的鸡蛋更容易消化？ 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 蛋白质的变性 蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间结构遭到破坏，导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象，称为蛋白质变性。 因素：高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精等。 特点：一般不可逆，空间结构改变，肽键一般不断裂。 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 思考：蛋白质变性后与双缩脲试剂能否出现紫色？ 蛋白质的盐析 蛋白质在正盐（如氯化钠、硫酸钠等）的高浓度溶液中溶解度降低而析出的现象，称为蛋白质盐析。降低盐溶液浓度后，蛋白质又会重新溶解。 特点：盐析时蛋白质的空间结构没有被破坏，不影响其活性。 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 蛋白质的水解 蛋白质在酸、碱或酶的作用下，初步水解主要生成多肽，最终彻底水解得到氨基酸的过程。 水解 ＋ 肽键断裂 3 蛋白质结构与功能相适应的实例 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 通式： 特点：至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个碳原子上 脱水缩合 多肽 氨基酸种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸排列顺序不同 多肽的盘曲折叠方式以及空间结构不同 折叠盘曲 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 传递信息，调节生命活动：如胰岛素 免疫作用：如抗体、细胞因子 组成 相适应 C H COOH H2N R 小结 4 例题3：由下列分子中的氨基酸脱水缩合形成的产物称为(　　) ①NH2—CH2—COOH　 ②NH2—CH2—CH2OH　 ③ ④ ⑤ A．二肽 　　　　B．三肽 　　　　　C．四肽 　　　　　D．五肽 对点练习 5 对点练习 5 拓展——蛋白质相关计算 6 A组：形成一条链；B组：形成两条链；C组：围成一圈（环肽）。 组别 氨基数 羧基数 肽键数 脱水数 A组 形成一条肽链 B组 形成两条肽链 C组 形成一个环肽 拓展——蛋白质相关计算 6 1.演示链接 2.演示方法 双击上方链接 打开界面 点击上方开始按钮操作 3.演示界面预览 氨基酸的结构通式 拓展——蛋白质相关计算 6 A组：形成一条链；B组：形成两条链；C组：围成一圈（环肽）。 组别 氨基数 羧基数 肽键数 脱水数 A组 形成一条肽链 B组 形成两条肽链 C组 形成一个环肽 至少1个 至少2个 至少2个 至少1个 4个 3个 3个 4个 至少0个 至少0个 5个 5个 R基中可能含有氨基或羧基 活动1：模拟氨基酸的脱水缩合 准备： ①5位同学分别代表5个氨基酸 拓展——蛋白质相关计算 6 操作： ①5位同学先面向全班同学右手代表“氨基”，左手代表“羧基” ②2位同学手拉手，牵手部位理解为“肽键”，同时掉落“水”。 氨基 氨基 氨基 氨基 氨基 羧基 羧基 羧基 羧基 羧基 肽键 H2O H2O H2O H2O 肽键 肽键 肽键 拓展——蛋白质相关计算 6 操作： ③延伸：5个氨基酸 A组：形成一条链；B组：形成两条链；C组：围成一圈（环肽）。 ④列表统计三组游离氨基数、游离羧基数、肽键数、脱水数。 组别 氨基 羧基 肽键数 脱水数 A组 形成一条肽链 B组 形成两条肽链 C组 形成一个环肽 至少1个 至少2个 至少2个 至少1个 4个 3个 3个 4个 至少0个 至少0个 5个 5个 拓展——蛋白质相关计算 6 R基中可能含有氨基或羧基 拓展——蛋白质相关计算 6 由n个氨基酸脱水缩合而形成的1条肽链，其中有多少个肽键，失去多少分子水？ （n－1）个 （n－1）分子 若n个氨基酸形成m条肽链，则形成肽键数和失去水分子数分别是多少？试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系 肽键数为（n－m）个； 失去水分子数为（n－m）个； 肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。 1条肽链中至少含有多少个游离的—NH2和—COOH？若m条肽链呢？试总结蛋白质（多肽）中至少含有游离氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。 各1个； 各m个。 至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链条数。 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，则该多肽的相对分子质量是多少？ na－18（n－1） 假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成m条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？ na－18（n－m） 拓展——蛋白质相关计算 6 胰岛素含有两条肽链，它们通过一定的化学键，如二硫键相互结合在一起。 二硫键的形成：由于两个氨基酸的R基上各含有一个巯基（-SH），每个巯基脱去一个H后形成二硫键（-S-S-）。 -SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H 思考：在形成一个二硫键时，相对分子质量减少多少？ 拓展——蛋白质相关计算 6 拓展——蛋白质相关计算 6 归纳总结：氨基酸脱水缩合的有关计算 肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数 氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数 羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数 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条肽链或m条肽链或环肽： 形成的多肽 形成肽键数 脱去水分子数 游离氨基 游离羧基 多肽相对分子质量 1条肽链 m条肽链 环肽 na－18（n－1） na－18（n－m） na－18n n－1 n－m n n－1 n－m n 至少1个 至少m个 至少0个 至少1个 至少m个 至少0个 多肽中N、O原子数的计算 ①N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 ②O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 拓展——蛋白质相关计算 6 归纳总结：氨基酸脱水缩合的有关计算 3.如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子，其中“—S—S—”是将2条肽链连接起来的二硫键(由2个—SH形成，即—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，下列叙述错误的是(　　) A．该蛋白质分子中含有198个肽键 B．该蛋白质分子中至少含有3个游离的氨基 C．参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基 D．合成该蛋白质分子的过程中，相对分子质量减少了3550 对点训练 7 4.如图甲是血红蛋白的空间结构模式图，其含有两条α肽链，两条β肽链(α肽链和β肽链不同)。图乙表示β肽链一端的氨基酸排列顺序，请回答下列问题： (1)图乙中①的名称是           ，写氨基酸的结构通式：           。 (2)图乙所示的一段肽链由           个氨基酸脱水缩合而成。图甲中肽链的第40位氨基酸是甲硫氨酸，它的R基是—CH2-CH2-S-CH3，那么它的分子式是           (填字母)。 A．C5H11O2NS B．C3H7NS C．C4H11O2S D．C5H10O2NS 氨基 4 A 对点训练 7 (3)据两图可知一条β肽链至少含有           个羧基，至少含有           个氨基。 (4)有一种蛋白质与图甲中蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序完全相同，但功能与图甲中的蛋白质不同，原因是                                            。 3 2 肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同 课堂检测 7 4.如图甲是血红蛋白的空间结构模式图，其含有两条α肽链，两条β肽链(α肽链和β肽链不同)。图乙表示β肽链一端的氨基酸排列顺序，请回答下列问题： Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.33.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) Lavf58.20.100 2.下图为细胞中蛋白质合成过程简图，①～④表示相关变化过程，下列分析正确的是(　　) 氨基酸eq \o(――→,\s\up13(①))二肽eq \o(――→,\s\up13 (②))三肽eq \o(――→,\s\up13 (③))肽链eq \o(――→,\s\up13 (④))蛋白质 A．①～④过程都叫作脱水缩合 B．④过程不相同，合成的蛋白质也就不相同 C．①②③过程形成的化学键相同，④过程一定没有新化学键形成 D．蛋白质独特的空间结构是不同蛋白质功能不同的根本原因 $