2.4.2 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
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内容正文:
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
第2章 组成细胞的分子
知识目录
01
蛋白质的功能
02
蛋白质的基本组成单位
03
蛋白质的结构及其多样性
1965年由我国科学家人工合成的世界上第一个有生物活性的结晶牛胰岛素,其分子量相对较小,是由51个氨基酸组成。
科学家是怎样把单个氨基酸
合成蛋白质的呢?
思考
三、蛋白质的结构及其多样性
氨基酸:
21种
蛋白质:
1010~1012
脱水缩合
氨基酸脱水缩合过程视频
-
OH
‖
O
-C-C
R2
H
-
-
-N
H
-
-C
-C
R1
H2N
H
-
-
‖
O
OH
H
H2O
-
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸脱水缩合的过程
肽键
-C-COOH
R3
H
-
-
-N
H
-
H
OH
-
肽键
‖
O
-C
R1
H2N
H
-
-
-C
-C-C
R2
H
-
-
-N
H
-
‖
O
三肽
H2O
H2O
多个氨基酸分子脱水缩合而成含多个肽键的化合物,叫多肽。多肽通常呈链状,叫作肽链
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸脱水缩合的过程
+
脱水缩合
H2O
+
二肽
肽键
★注意:连接两个氨基酸分子的化学键
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸脱水缩合的过程
脱出来的H2O
H来自氨基和羧基
1
O来自羧基
2
三、蛋白质的结构及其多样性
由于肽链上不同氨基酸之间还能形成氢键,从而使肽链能盘曲、折叠,形成具有一定空间结构蛋白质分子。
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二硫键相互结合在一起。
2.肽链的连接方式
二硫键
两条肽链
二硫键可以形成在肽链内,也可形成在肽链间
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
氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质吗?
1.氨基酸之间脱水缩合形成肽链
2.一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠
3.肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构
4. 四条肽链聚集形成复杂空间结构
→
→
→
这些肽链不呈直线,也不在同一个平面上,而是形成更复杂的空间结构。
如血红蛋白是一种由574个氨基酸组成蛋白质,含四条多肽链
一级结构
二级结构
三级结构
四级结构
三、蛋白质的结构及其多样性
三、蛋白质的结构及其多样性
3.蛋白质多样性的原因
(1)氨基酸层面
肽链1:●-●-●-●-●-●
肽链2:★-★-★-★-★-★
氨基酸的种类不同
肽链3:■-■-■-■-■-■-■
肽链4:■-■-■-■
肽链5:★-●-■-▲-◆
肽链6:▲-◆-■-●-★
氨基酸的数目不同
氨基酸的排列顺序不同
三、蛋白质的结构及其多样性
3.蛋白质多样性的原因
(2)肽链层面
肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万变
多肽链中侧链基团相互作用使肽链具有一定的空间结构
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
α-螺旋
β-折叠
肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
生物体的蛋白质种类多达1010~1012种,但构成蛋白质的氨基酸只有21种
三、蛋白质的结构及其多样性
3.蛋白质多样性的原因
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。
单个氨基酸
改变
蛋白质结构
异常
谷氨酸
缬氨酸
镰状细胞贫血病因
知识拓展
蛋白质结构与功能相适应的实例
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。
知识拓展
蛋白质结构与功能相适应的实例
人类许多疾病与人体细胞内肽链的折叠错误有关
帕金森病
囊性纤维化
1.蛋白质的变性
蛋白质在某些物理(如高温、剧烈振荡、超声波、射线等)和化学因素(强酸、强碱、重金属盐、酒精等)作用下其特定的空间构象遭到破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
1.蛋白质的变性
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化,这是为什么?
高温杀灭致病菌(沙门氏菌)
使蛋白质变性肽链空间结构变得伸展、松散(肽键一般不断裂)
易被蛋白酶水解, 故更容易消化。
1.蛋白质的变性
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
用酒精、加热、紫外线等来消毒和杀菌
在重金属盐中毒急救时也常利用蛋白质的这一特点:
汞中毒早期可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,阻止有毒汞离子吸收入人体内。
烫发和发型的保持(还原剂和氧化剂)
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
蛋白质在某些盐(如氯化钠、硫酸钠等)的高浓度溶液中溶解度降低而析出白色絮状物的现象。降低盐溶液浓度后,蛋白质又会重新溶解。
特点:是可逆的物理变化,蛋白质的空间结构没有被破坏,不影响其活性。
2.蛋白质的盐析
3.蛋白质的水解
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
蛋白质在酸、碱或酶的作用下,逐步水解生成相对分子质量较小的多肽,最终水解得到短肽或氨基酸的过程。
水解
+
肽键断裂
根据蛋白质水解程度,可分为完全水解和部分水解:
完全水解(彻底水解),产物是各种氨基酸的混合物;
部分水解(不完全水解),产物是各种大小不等的肽段和游离氨基酸的混合物。
蛋白质
多肽
小分子肽
氨基酸
知识拓展
P
CH3
折叠
水解
修饰
剪接
多肽链
磷酸化
糖基化
甲基化
各种蛋白质
加工方式
……
有些蛋白质分子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。
—SH
—SH
+
—S—S—
+
2H
二硫键
脱水缩合
知识拓展
内质网中
切除信号肽
高尔基体中
切除C肽
前胰岛素原
胰岛素原
胰岛素
信号肽
C肽
思考:真核生物的起始密码子编码的是甲硫氨酸,但是很多蛋白质中的第一个氨基酸不是甲硫氨酸,其原因是什么?
在蛋白质加工过程中被切除了
二硫键
内容小结
组成元素
C、H、O、N(S)
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:
C
H
C
H2N
OH
O
R
特点:至少有一个-NH2和一个-COOH连在同一个C原子上
脱水缩合
多肽
组成蛋白质的氨基酸不同
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
导致
脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数
计算
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
X
X
√
√
A
一、概念检测
练习与应用
3.下列物质中,属于构成蛋白质的氨基酸的是 ( )
A.NH2 —CH2—COOH B.NH2—CH2—CH2OH
C.NH2 —CH—(CH2 ) 2—COOH
NH2
D.HOOC—CH—CH2—COOH
COOH
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
A
B
一、概念检测
练习与应用
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,假如我们吃了鸡肉,能直接变成我们自身的肌肉吗?
蛋白质→氨基酸→蛋白质
二、拓展应用
练习与应用
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。
(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
不能,因为氨基酸排列顺序决定了脑啡肽功能,如果氨基酸排列顺序变了,新物质就不具有脑啡肽的镇痛功能。
3.在评价各种食物中蛋白质成分营养价值时,人们格外注重必需氨基酸种类和含量。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
练习与应用
二、拓展应用
氨基
氨基
氨基
氨基
羧基
羧基
羧基
羧基
羧基
H2O
H2O
H2O
H2O
蛋白质的相关计算
1.氨基酸数和肽链数、肽键数、脱水数之间的关系
多肽通常呈链状,有的是环状,首尾两端氨基、羧基也脱水缩合连接起来,成为环状多肽。
肽键
肽键
肽键
肽键
氨基
蛋白质的相关计算
一、氨基酸数和肽链数、肽键数、脱水数之间的关系
2
1
1
6
3
8
5
2
6
2
5
6
-
=
-
=
-
=
=
=
=
氨基酸数 肽链数 肽键数 脱水数
5
5
5
0
蛋白质的相关计算
1.氨基酸数和肽链数、肽键数、脱水数之间的关系
公式2.环肽:氨基酸数=肽键数=脱去的水分子数
公式1.链状:氨基酸数-肽链数=肽键数=脱去的水分子数
由n个氨基酸脱水缩合而形成的含一条肽链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?
n肽
(n-1)个
(n-1)分子
2.由m个氨基酸组成的n个环状肽分子完全水解共需要水分子( )
A.n个 B. m个 C. (m+n)个 D. (m-n)个
B
1.一个由n条肽链组成的蛋白质分子共m个氨基酸,该蛋白质分子完全水解共需水分子( )
A.n 个 B.m 个 C.(m+n)个 D.(m-n)个
D
3.血红蛋白分子由4条多肽链组成,共含有574个氨基酸,那么该分子中含有的肽键数和脱去的水分子数分别是( )
A.570和570
B.572和570
C.574和574
D.578和578
A
相关计算
蛋白质的相关计算
二、游离氨(羧)基数目
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
COOH
R6
公式3.游离氨(羧)基数目=肽链数+ R基中氨(羧)基数
相关计算
4.100个氨基酸,共含有116个羧基和106个氨基,这些氨基酸缩合成6条多肽链时共有-NH2个数是( )
A.6 B.12 C.22 D.100
B
5.人体免疫球蛋白由4条肽链构成,共有764个氨基酸,则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是( )
A.746和764 B.760和760 C.762和762 D.4和4
D
相关计算
7.现有氨基酸800个,氨基810个,羧基808个,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为( )
A.798、2和2 B.798、12和10 C.799、1和1 D.799、11和9
B
6.某蛋白质由4条肽链组成,共含有109个肽键,则此蛋白质分子,至少含有-NH2和-COOH个数及氨基酸数分别为多少个( )
A.105、105、105 B.110、110、110 C.4、4、113 D.1、1、113
C
蛋白质的相关计算
三、蛋白质相对分子质量的计算
H2O
C
H
H2N
C
R1
O
OH
COOH
H
C
R2
N
H
H
S
S
SH +
HS
+ 2H
公式4.蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数×18
-二硫键数×2
相关计算
8、组成人体的21种氨基酸的平均分子量是128,血红蛋白由4条多肽链组成,共含有574个氨基酸,则血红蛋白的分子质量约为( )
A.73473; B.12831; C.63212; D.63140
C
9、全世界每年有成千上万人由于误食毒蘑菇而死亡,其中鹅膏蕈碱就是一种毒菇的毒素,它是一种环状八肽。若21种氨基酸平均相对分子质量为128,则鹅膏蕈碱的相对分子量为( )
A.1024 B.898 C.880 D.862
C
相关计算
10、免疫球蛋白lgG的结构示意图如下,其中 —S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该lgG由 m 个氨基酸构成,相对分子质量为a,则该lgG有肽键数 ( );相对分子质量为( )
am-18(m-4)-2×3
m-4
(a-18)m+66
蛋白质的相关计算
四、蛋白质中N、O、C、H原子数计算
氨基酸分子式:C2H4O2N—R
公式4:N原子数=
公式5:O原子数=
公式6:C原子数=
公式7:H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
各氨基酸H原子总数-2×肽键数(-2×二硫键数)
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
COOH
R6
相关计算
是存在于动植物和微生物细胞中的重要三肽,它是由谷氨酸 、甘氨酸 和半胱氨酸缩合而成的,则半胱氨酸的分子式为( @39@ )。
B. C. D.
,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. 8、5、1 C. 8、4、1 D. 9、4、1
B
A
相关计算
13、一条肽链的分子式为C22H34O13N6 ,其水解后共产生了下列3种氨基酸下列有关叙述错误的是( )
A.1个该肽链分子水解后可以产生3个谷氨酸
B.合成1个该肽链分子同时将产生5个水分子
C.1个该肽链分子中存在1个游离的氨基和3个游离的羧基
D.1个该肽链分子是由6个氨基酸脱水缩合而成的
C
相关计算
14、某多肽的分子式为C55H70O19N10 ,已知它由下列4种氨基酸组成:甘氨酸(C2H5NO2)、丙氨酸(C3H7NO2)、苯丙氨酸(C9H11NO2)、谷氨酸(C5H9NO4 ),那么该多肽彻底水解可产生多少个谷氨酸分子( )
A.4个 B.5个 C.6个 D.3个
A
15、下图表示某种蛋白质中相关基团或氨基酸的数目,叙述正确( @41@ )
A.该蛋白质含有两条肽链 B.该蛋白质共有126个肽键
C.该蛋白质的 <m></m> 基上共含17个氨基 D.形成该蛋白质时共脱掉125个水分子
A
问题探讨
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三、蛋白质的结构及其多样性
3.1 蛋白质的多样性
Lavf58.33.100
Lavf58.33.100
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Marker-2714
Marker-1246
Marker-2777
Marker-7444
è¯éŸ³æ’放ä¸
🧬 情境导入
1
2
3
4
5
6
📖 生活情境
神奇的"��收"手术��线
åœ¨åŒ»å¦æ‰‹æœ¯ä¸ï¼Œæœ‰ä¸€ç§�神奇的ç¼�å�ˆçº¿â€”—
å®ƒæ˜¯ä»ŽåŠ¨ç‰©ç»„ç»‡ä¸æ��å�–的胶原蛋白制æˆ�的。
🩹 术�一段时间,��线会自动消失
😌 患者�用��历拆线的痛苦
✨ 它是怎么被人体"�掉"的呢?
从动物组织æ��å�–的胶原蛋白ç¼�å�ˆçº¿ → 人体自动å�¸æ”¶ → æ— éœ€æ‹†çº¿
🤔 问题探讨 1
Q1
为什么这�胶原蛋白制作的��线�以被人体组织�收?而普通的棉线�尼龙线为什么�能被�收呢?
10
�考时间
A1
å› ä¸ºèƒ¶åŽŸè›‹ç™½çš„æœ¬è´¨å°±æ˜¯è›‹ç™½è´¨ï¼�人体组织ä¸å�«æœ‰è›‹ç™½é…¶ï¼Œèƒ½å¤Ÿå°†ç¼�å�ˆçº¿ä¸çš„胶原蛋白é€�æ¥åˆ†è§£ã€‚而棉线是æ¤�ç‰©çº¤ç»´ç´ ã€�尼龙线是化å¦å�ˆæˆ�æ��料,人体没有相应的酶去分解它们,所以ä¸�能被å�¸æ”¶ï¼�
💡 知识æ�秘
胶原蛋白 = 蛋白质 → 能被蛋白酶分解
人体组织ä¸å�«æœ‰è›‹ç™½é…¶ï¼Œå®ƒä»¬å°±åƒ�一把把"å°�剪刀",能把ç¼�å�ˆçº¿çš„胶原蛋白(蛋白质)é€�æ¥åˆ†è§£æŽ‰ï¼�
✂�
✅
��收��线
胶原蛋白(蛋白质)
人体有蛋白酶 → 分解 → �收
�
普通棉线/尼龙线
çº¤ç»´ç´ /化å¦å�ˆæˆ�物
äººä½“æ— å¯¹åº”é…¶ → æ— æ³•åˆ†è§£
🤔 问题探讨 2
Q2
ç¼�å�ˆçº¿è¦�å�‘ç”Ÿä»€ä¹ˆæ ·çš„åŒ–å¦å�˜åŒ–æ‰�能被人体å�¸æ”¶å‘¢ï¼Ÿè¿™ä¸ªè¿‡ç¨‹å¯¹ä½ 认识蛋白质的化å¦ç»„æˆ�有什么å�¯ç¤ºï¼Ÿ
10
�考时间
A2
蛋白质是生物大分å�,ä¸�能直接被å�¸æ”¶ï¼�蛋白酶将它水解æˆ�å°�分å�å�Žæ‰�能被å�¸æ”¶ã€‚这说明蛋白质是由更å°�的基本å�•ä½�——氨基酸组æˆ�的。
💡 知识æ�秘
蛋白质 → 水解 → 氨基酸
蛋白质是生物大分å�,必须ç»�过蛋白酶水解,分解æˆ�å°�分å�氨基酸å�Žï¼Œæ‰�能被人体组织å�¸æ”¶åˆ©ç”¨ã€‚
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R1
R2
R3
R4
R5
R6
蛋白质长链(大分å�) → æ°´è§£æ–裂肽键 → 氨基酸(å°�分å�)
📿 形象比喻
蛋白质就åƒ�一æ�¡é¡¹é“¾ï¼Œæ°¨åŸºé…¸å°±åƒ�串起æ�¥çš„ç� å�,肽键就是连接ç� å�的线ï¼�
✓
氨基酸是蛋白质的基本组æˆ�å�•ä½�ï¼�组æˆ�蛋白质的氨基酸约有21ç§�。氨基酸通过脱水缩å�ˆå½¢æˆ�肽键,连接æˆ�肽链,肽链å†�盘曲折å� å½¢æˆ�具有空间结构的蛋白质。
🎯 课题引出
蛋白质是生命活动的主�承担者
——氨基酸 · 肽键 · 蛋白质的结构与功能
🧬
基本��
氨基酸(约21�)
🔗
连接方�
脱水缩�·肽键
💪
结构功能
生命活动承担者
è›‹ç™½è´¨åœ¨ç”Ÿå‘½æ´»åŠ¨ä¸æ‰®æ¼”ç�€è‡³å…³é‡�è¦�的角色——
它是生命活动的主�承担者�
让我们一起深入探索蛋白质的奥秘��
⬅ï¸� 上一æ¥
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� 放大
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蛋白质的功能
功能匹�打怪�级闯关
关�1:蛋白质的功能(4题)
å…³å�¡2:蛋白质的结构å�Šå…¶å¤šæ ·æ€§ï¼ˆ4题)
关�3:综�知识(4题)
蛋白质5大功能:结构/催化/�输/调节/�疫
æ£ç¡®çŽ‡â‰¥85%å�¯åˆ®åˆ®ä¹�抽奖ï¼�
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下一题
æ�喜获得刮刮ä¹�抽奖机会ï¼�
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🧬 蛋白质连一连
▶ 开始
� 暂�
🔄 �置
� 设时间
🎲 抽�
� 02:00
🧬 蛋白质的功能连一连
把蛋白质实例拖到对应的功能/结构区域
3å…³é—¯å…³ï¼ŒåŠ æ²¹æˆ�为生物å°�达人ï¼�
🎮 开始闯关
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