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 【本节聚焦】 1.举例说出蛋白质的功能。 2.比较各种氨基酸的结构，归纳出氨基酸的结构通式与特点。 3.举例说出氨基酸形成蛋白质分子的过程。 4.分析蛋白质分子结构多样性的原因，举例说明蛋白质的结构与功能的关系。 1 胶原蛋白手术缝合线 【问题探讨】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：这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？ 这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收 初高中衔接：食物中的蛋白质必需经过分解成氨基酸才能被人体吸收和利用。 富含蛋白质的食物 多肽 氨基酸 人体自身蛋白质 胃 胃蛋白酶 胰蛋白酶 小肠 肠肽酶 吸收 合成 蛋白质的消化与吸收 组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。 胶原蛋白：动物皮、骨骼、吉利丁片、阿胶... 2 一、蛋白质的功能 1、构成细胞和生物体结构——结构蛋白 如肌肉（肌动蛋白）、头发和羽毛（角蛋白）、蛛丝（蛛丝蛋白）等。 自主学习：阅读教材，找出蛋白质具有哪些功能呢？ 一、蛋白质的功能——功能蛋白 血红蛋白可以运输氧气、 葡萄糖载体转运葡萄糖：运输作用 胰腺 胰岛 胰岛素可调节血糖平衡：调节作用 抗体（免疫球蛋白）可抵御病菌和病毒等抗原的侵害：免疫作用 蛋白酶可催化蛋白质分解:催化作用 蛋白质是生命活动的 主要承担者 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 21种氨基酸 非必需氨基酸： 必 需 氨基酸： 记忆口诀：甲 携 来 一 本 亮 色 书 甲硫 缬 赖 异亮 亮 苯丙 色 苏 共13种，人体可自身合成 共8种，人体不能自身合成 （婴儿9种，组氨酸） 小资料：生物体内并非每一种蛋白质都一定含有21种氨基酸。 1.组成元素： C、H、O、N（ S ） 2.氨基酸种类： 因此评价蛋白质食品营养价值的主要依据是： 必需氨基酸的种类和含量 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） 食物搭配俗语：“一个鸡蛋一点肉，一把蔬菜一把豆”、“米饭加豆等于吃肉”。 大米、小麦、玉米等谷物缺乏赖氨酸；大豆赖氨酸含量高。 赖氨酸:促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退化; 色氨酸:促进胃液及胰液的产生; 苯丙氨酸:参与消除肾及膀胱功能的损耗; 蛋氨酸(甲硫氨酸):参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能; 苏氨酸:有转变某些氨基酸达到平衡的功能;主要食物来源:动物、肝脏、肉类等。 异亮氨酸:参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢;脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺; 缬氨酸:作用于黄体、乳腺及卵巢。 小知识——必需氨基酸的作用 黄豆蛋白质内赖氨酸较多，蛋氨酸却较少。在以植物食品为主的农村地区，食用黄豆制品时应注意与含蛋氨酸丰富的食品搭配使用，如米、面等粮谷类和鸡、鸭、鸽、鹌鹑等蛋类食品，可以提高黄豆蛋白质的利用率。蛋、豆搭配食用，其营养价值与肉类蛋白质不相上下。 S z L w h 甘氨酸 亮氨酸 丙氨酸 H C H H2N C OH O CH CH3 CH3 CH2 C H H2N C OH O CH3 C H H2N C OH O 观察分析：下面三种氨基酸的结构有哪些异同点？ R H H2N—C—COOH 氨基 羧基 1、氨基酸的结构通式 R基 ①每种氨基酸分子　　 都含有　　　 和　　　 ; ②且都有一个氨基和一个羧基连接在　　　　　　 上。 ③这个碳原子上还连接一个 和一个 (R)。 ④各种氨基酸的区别在于 的不同。 至少 一个氨基 一个羧基 同一个碳原子 R基 氢原子 侧链基团 或写作“—R” 基团前面的“—”必须写出来！ 小结氨基酸的结构特点： 二 蛋白质的基本单位——氨基酸 S z L w h 7 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 课堂练习：判断下列分子是不是氨基酸？如果是的话，R基是什么？ × × √ C COOH CH3 HOOC H C H HOOC H CH2 NH2 C NH2 HOOC H CH2 SH 一看数量：至少含有一个氨基与一个羧基。 二看位置：必需有一个氨基与一个羧基连接在同一个碳原子上。 8 (1)蛋白质具有催化、免疫、携带遗传信息、调节等各种功能(　　) (2)蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子(　　) × √ (3)蛋白质的组成元素只有C、H、O、N(　　) (4)只要含有一个氨基、一个羧基的化合物均是生物体内的氨基酸(　　) (5)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上(　　) (6)酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同(　　) (7)每种蛋白质都由21种氨基酸构成(　　) × × × √ 有的还含S等 R基中也可能含有氨基、羧基 × 课堂练习：判断下列说法是正确还是错误？ 考向突破 21种氨基酸 蛋白质 结构蛋白 催化 运输 调节 免疫防御 ？ 思考：据估计，生物界的蛋白质种类多达1010~1012种。构成蛋白质的氨基酸有21种，它们是如何构成结构和功能多样的蛋白质？ 三、蛋白质的结构及其多样性 1、氨基酸之间的结合方式：脱水缩合 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。 —COOH（羧基） —NH2（氨基） 26个字母能组成多少个单词？ 10 2、氨基酸脱水缩合的过程 C H R1 H2N C O COOH C H R2 H N H OH C H COOH R3 H N C O H2O 肽键 二肽 H OH H2O 肽键 三肽 →四肽 →多肽 三、蛋白质的结构及其多样性 脱去的H2O中的氢来自 ，氧自 。 羧基 氨基和羧基 注意：①有几个氨基酸，就叫几肽，要大写。 ②多肽通常呈链状结构，叫肽链。 生成三肽要脱去 个H2O，形成 个肽键。生成m肽要脱去 个H2O ，形成 个肽键。 2 2 m-1 m-1 【检测】下图为脑啡肽的结构简式，据图回答： （2）脑啡肽分子是由_______种氨基酸形成的，造成氨基酸种类不同的原因是________不同。 （1）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。 4 R基 4 五 脱水缩合 4 （3）脑啡肽中有 个游离的氨基和 个游离的羧基。 1 1 考向突破 S z L w h 有哪些化学键？ 氨基酸 多肽 脱水缩合 蛋白质 肽键 基本单位 通常无生物活性 怎样才能具备生物活性呢？ 一级结构：多肽链 二级结构：由主链产生的氢键维持。一条多肽链有规律的螺旋、折叠。 三级结构：由R基主导进一步盘绕形成一定的空间结构。 四级结构：多条肽链通过二硫键等进一步盘绕形成特定的空间结构。 考点三 三 蛋白质的结构及其多样性 S z L w h 13 H O C CH2 C H2N OH SH 半胱氨酸 两个半胱氨酸脱氢形成二硫键：-SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H 考点三 三 蛋白质的结构及其多样性 S z L w h 圆盘状 红细胞 镰刀状 红细胞 血红蛋白 的谷氨酸 血红蛋白 的缬氨酸 运输氧气能力正常 运输氧气能力大为削弱 1、血红蛋白发生了什么样变化？说明了什么？ 2、小资料：疯牛病的关键在于一种叫‌朊病毒的异常蛋白质‌，它和正常蛋白的区别，核心就一句话：‌氨基酸序列完全一样，但空间折叠方式不同‌，导致性质和功能彻底改变。 “疯牛病”的例子说明了什么？ 蛋白质结构 肽链形成的空间结构 决定 决定 蛋白质功能 蛋白质结构 氨基酸序列 决定 决定 蛋白质功能 考点三 三 蛋白质的结构及其多样性 S z L w h 蛋白质多样性原因 结构多样性 功能多样性 决定 α-螺旋 β-折叠 氨基酸____ 氨基酸____ 氨基酸_______ 肽链的空间结构不同 ________ (蛋白质类激素) ________ (大多数酶) ________ (载体蛋白， 血红蛋白) ________ (抗体) 种类 数目 排列顺序 调节 催化 运输 免疫 ________ (组成细胞和生物体) 结构 直接原因： 基因多样性 根本原因： 考点三 三 蛋白质的结构及其多样性 S z L w h 蛋白质的盐析、水解和变性 盐析 蛋白质在无机盐浓溶液中溶解度降低而析出的现象。 蛋白质结构不变，可复原、可逆。 变性 在酶的作用下，肽键断裂， 初步水解产物： ， 彻底水解产物： 。 水解 氨基酸顺序 ，肽键 ， 空间结构 ，功能 。 不变 不变 改变 改变 1、变性：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的丧失的现象。 高温、酸、碱、重金属盐、酒精等。 2、变性因素： 思考：生鸡蛋和煮熟的鸡蛋，谁更容易消化？为什么？ 熟鸡蛋。因为高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，使内部的肽键暴露出来，容易被蛋白酶水解,更好消化。 多肽 氨基酸 S z L w h 17 蛋白质的相关计算 氨基酸数 3 肽键数 脱去H2O数 2 2 9 7 7 12 9 9 肽键数 = 脱去H2O数 = 氨基酸数－肽链数 1、肽键数（脱水数）与氨基酸数目的关系： 链式结构： 例题1：胰岛素是含有 51 个氨基酸的蛋白质，由 a 链（21个氨基酸）和 β 链（30个氨基酸）组成。胰岛素分子中含有肽键数和脱去的水分子数分别是？ 肽键数49、脱水数49 思考：环状结构？ 肽键数 = 脱去H2O数 = 氨基酸数 S z L w h 18 蛋白质的相关计算 C R1 CO H H2N C R2 COOH H NH CO C R3 H NH 3个氨基酸形成的1条肽链，至少含有多少个游离的氨基和多少个游离的羧基？ 100个氨基酸形成的2条肽链，至少含有多少个游离的氨基和游离的羧基呢？ 至少含游离的氨基（或羧基）数 ＝ 肽链数 ＝ 肽链数+R基中氨基或羧基数 含游离的氨基或羧基总数 一条肽链中至少含有1个游离的—NH2和1个游离的—COOH 2、蛋白质中游离氨基和羧基的数目： S z L w h 19 蛋白质的相关计算 例题2：现有氨基酸500个，这些氨基酸共有505个羧基，512个氨基，则由这些氨基酸脱水缩合形成的由4条肽链组成的蛋白质中含有的肽键数、游离的氨基数、游离的羧基数依次是( ) A. 500、5、12 B. 496、6、13 C. 496、16、9 D. 499、16、9 C 3.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）－（脱去H2O数×18） 例题3：假设氨基酸的平均相对分子质量为100，152个氨基酸形成的一条多肽链的相对分子质量是多少？ 解：152×100 - 151×18 = 12482 在此基础上，还形成了4个二硫键，该肽链的相对分子质量又是多少？ 二硫键：-SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H S z L w h 20 蛋白质的相关计算 —NH2（肽链数） = —CO—NH—(肽键数) —R中N数 4.原子数目计算 N原子数 —COOH（肽链数×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=肽键数+2肽链数+R基上O 肽键数＋肽链数＋R基上N原子数 =各氨基酸O原子总数－脱去水分子数 S z L w h 21 蛋白质的相关计算 例题4：某多肽分子式为 C55H70O19N10 ， 彻底水解后只得到下列四种氨基酸：甘氨酸（C2H5NO2）、丙氨酸 （C3H7NO2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）、谷氨酸（C5H9NO4）则参与该多肽合成的谷氨酸分子数是多少？ 解：该多肽水解只得到的四种氨基酸，每种氨基酸只含有1个N，可知为该多肽为十肽。谷氨酸有4个O，可知其R基上有2个O，设谷氨酸的数量为x，根据氧原子守恒： 氧原子数 = 肽键数 + 2肽链数+ R基上的氧原子数 19 = （10-1） + 2 + 2 x x = 4 S z L w h 22 课堂小结 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 结构通式： 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种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸排列顺序不同 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=n—m m条肽链构成的蛋白质，至少m个氨基，至少m个羧基 蛋白质相对分子质量=na—（n—m）18 计算 空间结构不同 S z L w h 23 Lavf58.20.100 $