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

2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 任务一：阅读课本，回答以下问题 1.你能想到的蛋白质有哪些，这些蛋白质的功能是什么（教材P28）？这些功能依赖于什么？ 2.结合前文，如何检测食物中的蛋白质？ 蛋白质的功能 结构 调节 免疫 运输 催化 蛋白质的功能 细胞间传递信息的调节蛋白通过与识别信息的受体蛋白的特异性结合，实现信息的精准传递。如胰岛素、生长激素等 蛋白质的功能 1.调节功能 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 绝大数的酶是蛋白质， 酶与底物特异性结合，专一地催化某反应。 蛋白质的功能 2.催化功能 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 红细胞运输氧气以血红蛋白特定的空间结构及其动态变化为基础。 蛋白质的功能 3.运输功能 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 抗原 抗体可变区 抗原 抗体 抗体都是蛋白质 抗体通过与抗原特异性结合，实现免疫防御功能。 蛋白质的功能 4.免疫功能 蛋白质是构成肌肉组织的重要物质， 肌细胞通过肌动蛋白和肌球蛋白相互滑动，引起肌肉的收缩。 肌动蛋白（粗肌丝） 肌球蛋白（细肌丝） 蛋白质的功能 5.结构功能 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 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 蛋白质功能的多样性是由其结构多样性决定的，而蛋白质结构的多样性又是由基因结构的多样性决定的，蛋白质结构和功能的多样性体现了多样的生物性状，在长期的自然选择下，形成了生物多样性。 蛋白质的功能 结构与功能相适应 认真观察下列四种氨基酸的分子结构 思考讨论： 1.氨基酸是由哪些化学元素组成的？ 2.这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 3.“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？ 4.能不能用一个统一的结构式表示所有氨基酸的结构？ 0000 蛋白质的结构 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 氨基 H —N— H NH2 — 羧基 COOH — －C－OH O C H H H H COOH NH2 H R 至少有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH）连接在同一个碳原子上 至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH） ● ● 1.基本单位 蛋白质的结构 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 【练习巩固】判断下面哪些属于氨基酸，并找出相应的R基 1.基本单位 蛋白质的结构 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ ①下图是组成人体蛋白质的氨基酸“全家福”，都符合氨基酸的结构特点吗？ ②组成人体蛋白质的氨基酸一共有多少种？ 1.基本单位 蛋白质的结构 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 组成人体 蛋白质 21种 必需氨基酸（8种） 人体细胞不能通过合成，需要从食物中获取的氨基酸 非必需氨基酸（13种） 人体细胞能够合成 【提醒】 ① 21种是指构成人体蛋白质的氨基酸种类，而自然界中目前发现的氨基酸种类已近300多种。 ② 8种必需氨基酸记忆口诀：“甲携来一本亮色书” 1.基本单位 蛋白质的结构 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 1.蛋白质的基本组成单位：_____________ 2.组成氨基酸的基本元素：_____________________________ 3.氨基酸结构通式： 4.氨基酸结构特点： ①至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH） ②至少有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH）连接在同一个碳原子上 氨基酸 C、H、O、N (S P Fe) C R H COOH H2N 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 5.组成人体蛋白质的氨基酸种类：_____________ （1）必需氨基酸：人体细胞不能通过合成，需要从食物中获取的氨基酸。 8种（“甲携来一本亮色书”） （2）非必需氨基酸：人体细胞能够合成。 13种 21种 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 种类有限的氨基酸是如何构成 种类繁多、功能多样的蛋白质呢？ 氨基酸 21种 蛋白质 1010-1012 C H COOH R2 H N 二肽 C H R1 H2N OH C O H 肽键 H2O 注意：形成肽键时，相应的—COOH失去—OH，相应的—NH2失去—H，形成一分子水。所以脱去的水分子中，H来自氨基和羧基，O来自羧基。 蛋白质的结构 2.氨基酸之间的结合方式：脱水缩合 肽键 C H COOH R3 H N OH H C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O 二肽 H2O H2O 第三个氨基酸如何连接在二肽上呢？ 蛋白质的结构 2.氨基酸之间的结合方式：脱水缩合 结合后形成的化合物叫做什么？ C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O 肽键 C H COOH R3 H N H2O 肽键 三肽 H2O 以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽（肽链）。 蛋白质的结构 2.氨基酸之间的结合方式：脱水缩合 蛋白质的结构 氨基酸 多肽 一条多肽链 盘曲折叠 几条多肽链折叠形成蛋白质 位于肽链上的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。 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。 —SH —SH + —S—S— + 2H 3.氨基酸如何形成蛋白质 肽键 + H2O 氢键 原子间的一种吸引力 二硫键 -S-H + H-S- -S-S- + 2H 【蛋白质中的化学键】 为什么26个英文字母可以组合成成千上万的英文单词？ 在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化（由 20 种氨基酸任意组成一个含 100 个氨基酸的多肽，就将有21100种多肽。），肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。 ◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇ ★-★-★-★-★-★-★-★-★-★ ◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎ ①氨基酸种类不同 □-□-□-□-□-□-□-□-□-□ □-□-□-□-□-□-□ ②氨基酸数目成百上千 ☆-☆-○-◎-◇-▲-△-●-□-◎-○-★-■-◇-★-◆-◆-□ ●-■-◎-○-△-○-☆-□-◎-▲-★-◆-◇-★-◇-◆-□-△ ③氨基酸排列顺序千差万别 ④肽链空间结构千差万别 蛋白质的结构 4.蛋白质空间结构的多样性 如果生物体内蛋白质出现异常，将引起各种疾病。例如: 血红蛋白β链第6位谷氨酸被替换成了缬氨酸，可引起镰刀型细胞贫血症； 正常红细胞 镰状红细胞 蛋白质的结构与功能 蛋白质的结构与功能 物理因素或化学因素 理化性质改变和生物活性丧失 空间构象被破坏 伸展、松散 卷曲、紧密 变性蛋白质遇双缩脲试剂仍显紫色 氨基酸 肽键 肽链 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱水数 ① 3 1 ② 6 1 ③ 8 2 n m － = = 5 2 2 6 5 6 - = = － = = ① ② ③ n-m n-m = = － 有关蛋白质的计算问题 氨基酸 肽键 肽链 氨基酸数 肽键数 脱水数 ① 3 3 ② 5 5 = 5 3 = ① ② = = 有关蛋白质的计算问题 链状肽和环状肽的区别（以三肽为例，氨基酸数m=3） 链状肽：氨基酸数－肽链数=肽键数=脱去的水分子数 环状肽：氨基酸数=肽键数=脱去的水分子数 有关蛋白质的计算问题 蛋白质中游离氨基和羧基的数目： 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 C R6 O N H C H COOH R7 蛋白质中氨（羧）基数= 1 + R基上氨（羧）基数 1 至少含有的氨（羧）基数= 有关蛋白质的计算问题 29 蛋白质中游离氨基和羧基的数目： C H C R1 H2N O N H C H C R2 O N H C H C R3 O N H H C H C R5 O N H C H C R6 O N H C H COOH R7 C C CH2 O N H S S 2HC C C R8 O N H C H C R9 O N H C H COOH R10 NH2 游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数 有关蛋白质的计算问题 30 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 有关蛋白质的计算问题 蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数 若题目中存在二硫键(-S-S-)，则每形成一个二硫键，都会使蛋白质的分子质量 －2 31 蛋白质中N、O原子数计算： 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N原子数 =各氨基酸N原子总数 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 C原子数= 氨基酸数×2+R基上C原子数 有关蛋白质的计算问题 32 现假设∶某蛋白质由n个氨基酸组成，共有m条肽链（非环状结构），氨基酸的平均相对分子质量为 a，内有二硫键b个。那么，可以围绕以下十方面进行推算∶ ①氨基数至少有 个，实际数目为 ; ②羧基数至少有 个，实际数目为 ; ③肽键数有 个; ④脱水数与 相同; ⑤相对分子质量为 ; m m＋R 基上的氨基数 m m＋R 基上的羧基数 n-m 肽键数 na-18（n-m）-2b 现假设∶某蛋白质由n个氨基酸组成，共有m条肽链（非环状结构），氨基酸的平均相对分子质量为 a，内有二硫键b个。那么，可以围绕以下十方面进行推算∶ ⑥相关密码子数有 个（不包括终止密码）; ⑦相关 mRNA中碱基数至少有 个; ⑧相关基因（DNA 片段）中碱基数至少有 个; ⑨氮原子数至少有 个，实际数目为 ; ⑩氧原子数至少有 个，实际数目为 。 n 3n 6n n n +R基上的氮原子数 n+m n+m +R基上的氧原子数 $