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4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 第二章 1 1、归纳概括氨基酸的结构通式，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。 2、分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系，举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。 3、说出氨基酸构成多肽链或者蛋白质分子的过程。 4、阐明蛋白质是生命活动的主要承担者，认同蛋白质与人体营养、健康等关系密切。 2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 学习内容： 2 蛋白质是细胞中含量最多的有机物，我们每天需要摄入650g左右富含蛋白质的食物。 想一想：哪些食品富含蛋白质? 想一想：如何验证这些食物含蛋白质的呢？ 用双缩脲试剂检测，产生紫色反应。 一、蛋白质的功能 多样 结构 调节 免疫 运输 催化 活动1：阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能 4 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 绝大多数酶都是蛋白质，如胃蛋白酶。 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。 一切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 核心归纳 1.下列关于蛋白质功能的举例合理的是(　 　) A.催化—抗体 B.运输—血红蛋白 C.调节—性激素 D.免疫—胰岛素 2.下列哪项不是蛋白质在人体内的生理功能(　 　) A.生物体和细胞的“建筑”材料 B.作为具有催化作用的有机物 C.组织修复的原料 D.能量的主要来源 B D 细胞内主要的能源物质为糖类 催化-大多数酶； 调节-胰岛素； 性激素为脂质； 免疫-抗体、细胞因子。 随堂检测 问题探讨 讨论: 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。 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，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。 7 蛋白质必需经过分解成氨基酸才能被人体吸收和利用。 【思考】食物中的蛋白质能被人体直接吸收吗？若不能，需发生什么样的化学反应才能被吸收？ 富含蛋白质的食物 多肽 氨基酸 人体内的蛋白质 胃 胃蛋白酶 肠 肠肽酶 胰蛋白酶 吸收 合成 氨基酸是组成蛋白质的基本单位 活动2：观察氨基酸的分子结构，概括氨基酸结构通式 思考： （1）这四种氨基酸共有的部分是? （2）这类物质为什么叫做氨基酸？ 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 氨基酸代表了氨基酸分子结构中的主要部分----氨基和羧基 21种 氨基 羧基 侧链基团 9 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 氨基酸的结构通式 酸 氨基 C H H H H COOH NH2 H R NH2— —COOH C H R 10 氨基酸的结构 人的不同在于脸， 氨基酸的不同在于R基 氨基 （-NH2） H C原子 羧基 （-COOH） R基 蛋白质元素组成： C H O N （ S ） ①每个氨基酸至少都含有一个 ( )和一个 . . . （ ），②并且都有一个氨基和一个羧基连在 碳原子上。氨基酸的不同之处是 的不同。 1、氨基酸的元素组成： 2、氨基酸的结构通式： 3、氨基酸的结构特点： 主要含有C、H、O、N，有的还含有S、Fe 侧链基团 羧基 氨基 -NH2 同一个 R基 氨基 -COOH 羧基 氨基酸的种类差异取决于哪个基团？ R基 核心归纳 蛋白质的基本单位——氨基酸 12 C H H2N COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH CH H2N COOH CH2 OH C H H2N H CH2 COOH √ √ × × C NH2 CH3 H2N H CH NH2 HOOC CH NH2 HOOC × √ 1.以下哪些是组成蛋白质的氨基酸?R基是什么？ 13 2.根据氨基酸通式,写出下面两种氨基酸的R基： R基分别是: H2N－C－C－OH H O CH2 － SH －CH2 －SH －CH2 －COOH H2N－C－C－OH H O CH2 － COOH 强调：书写化学基团，短线一定要带上 氨基： NH2 羧基 ： COOH 方法归纳 氨基酸的正确书写 —NH2 —N—H H | —COOH —C—OH O ‖ 氨基 羧基 H2N— —COOH C H | | R H—N—C—C—OH O ‖ H | R | | H C H R NH2 COOH 3.氨基酸结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别 4、氨基酸的种类： 组成人体蛋白质的氨基酸有21种。 必需氨基酸： 非必需氨基酸： 8种，人体细胞不能合成。 13种，人体细胞能合成。 21种氨基酸 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 16 蛋白质类食物的营养价值 食物 蛋白质含量 营养价值 鲜奶类 1.5-3.8% 主要含酪蛋白和丰富的赖氨酸，但白蛋白含量较低 禽肉类 12-22% 必需氨基酸比值接近肉、蛋类。 鱼肉类 15-20% 氨基酸比较丰富但色氨酸含量较低。 五谷类 7-16% 必需氨基酸不平衡，一般缺乏赖氨酸，亮氨酸过高，氨基酸利用率低 鸡蛋 12-15.2% 含全部的必需氨基酸，且与人类蛋白质的氨基酸组成相近，吸收率高达99.5% 思考：单一吃某一种食物营养均衡吗？ 一种食物中可能缺乏某种必需氨基酸，单一吃某种食物，可能会导致缺乏必需氨基酸。故我们要注意均衡饮食，保证获得足够的必需氨基酸。 知识拓展 3.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 不是所有的蛋白质都含有硒 随堂检测 4.下列关于构成人体蛋白质的氨基酸的叙述，正确的是(　　) A.氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的 B.每种蛋白质都由21种氨基酸构成 C.各种氨基酸的区别在于R基不同 D.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素 C 随堂检测 5.观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题： (1)上面四种氨基酸都有的元素是_______________。 (2)写出构成蛋白质的氨基酸共有的部分是________________。 (3)这四种氨基酸分子的R基分别是__________________________________________。 (4)组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗？ 若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？ C、H、O、N —CH3、—CH2-SH、—(CH2)4-NH2、—CH2-COOH 每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上；部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基位于R基上。 随堂检测 课堂小结 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 结构 催化 调节 运输 免疫 元素组成： 结构通式 结构特点：至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上 分类 C、H、O、N等 必需氨基酸（8种） 非必需氨基酸（13种） 人体中氨基酸有21种，蛋白质有1010-1012种。 那么21种氨基酸是如何形成种类繁多的蛋白质的呢？ 氨基酸：21种 蛋白质： 1010～1012 思考 22 （1）氨基酸如何连接在一起构成蛋白质？ （2）什么是肽键、二肽、多肽、多肽链？ （3）氨基酸形成蛋白质过程中，形成一个肽键，脱去几分子水？ 活动3：阅读教材P30，思考下列问题 C H R1 H2N OH C O H2O C H COOH R2 H N H 三、氨基酸分子的结合方式 氨基酸1 氨基酸2 C H R1 H2N C O H2O C H COOH R2 H N 三、氨基酸分子的结合方式 氨基酸1 氨基酸2 肽键 二肽 二肽：由两个氨基酸缩合而成，含有一个肽键的化合物。 ——脱水缩合 肽键 OH H 二肽 H2O H2O C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O C H COOH R2 H N 三、氨基酸分子的结合方式 ——脱水缩合 C H COO R2 H N C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O C H COOH R2 H N H2O 三肽 H2O 二肽 多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物。 肽键 肽键 三、氨基酸分子的结合方式 ——脱水缩合 C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O 肽键 C H COOH R2 H N 肽键 三肽 特别提醒：寻找肽键的方法 肽键 三、氨基酸分子的结合方式 ——脱水缩合 1、氨基酸的结合方式： 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 氨基和羧基；羧基 2、多肽的形成 氨基酸 二肽 三肽 …… 多肽 多肽通常呈链状结构，叫做肽链。 由多个氨基酸缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽。 脱水缩合 三、氨基酸形成蛋白质的过程 29 ① 6个氨基酸形成1条肽链时，形成几个肽键？脱掉几个水分子？ ② n个氨基酸形成1条肽链时，形成几个肽键？脱去几个水分子？ 小结：在一条肽链中 脱去的水分子数 ＝ ＝ 肽键数 氨基酸总数－1 氨基酸数目 形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数目 1 n n－1 n－1 6 5 5 1 活动4：氨基酸脱水缩合的有关计算 ③ 6个氨基酸形成2条肽链时，形成几个肽键？脱去几个水分子？ ④ n个氨基酸形成m条肽链时，形成几个肽键？脱去几个水分子？ 氨基酸数目 形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数目 1 n m n－m n－m 小结：n个氨基酸形成m条肽链中 脱去的水分子数 ＝肽键数＝氨基酸数－肽链数 ＝n－m 6 6 2 5 4 5 4 肽链1: 肽链2: 活动4：氨基酸脱水缩合的有关计算 ⑤ 100个氨基酸形成的1条肽链，至少含有多少个氨基，至少含有多少个羧基呢？ ⑥ 100个氨基酸形成的2条肽链，至少含有多少个氨基，至少含有多少个羧基呢？ C R1 CO H H2N C R2 COOH H HN CO C R3 H HN 小结：n个氨基酸形成的m条肽链，至少含有 个氨基，至少含有 个羧基 m m 即这个蛋白质中至少含有的氨基（羧基）数＝肽链数＝m。 活动4：氨基酸脱水缩合的有关计算 ⑥ 某种蛋白质是由10个氨基酸脱水缩合形成的1条多肽链构成的，若每个氨基酸分子质量平均是120，则该蛋白质的相对分子量是？ 蛋白质分子量 ＝氨基酸分子总质量 — 脱去的水的 分子总质量 ＝120×10 (10-1) ×18 — 假设有n个氨基酸形成m条肽链，每个氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为 活动4：氨基酸脱水缩合的有关计算 5.如图是细胞中常见的反应，下列相关叙述正确的是(　　) A.乙分子的R基为—H B.图中虚线箭头所指化学键是肽键 C.化合物丙中含有一个游离的羧基 D.水中的H都来自乙的氨基 B 随堂检测 氨基酸 肽链 脱水缩合 蛋白质 一条或多条 空间结构肽链 盘曲折叠 肽链和蛋白质是一回事吗？ 图2-12 由氨基酸形成血红蛋白的示意图 35 多肽链中不相邻的氨基酸之间常常会规则性的形成氢键 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。 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-）。 思考：在形成一个二硫键时，相对分子质量减少多少？ -SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H 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。 37 由氨基酸形成血红蛋白经历哪些过程？ 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 这条肽链进一步盘绕形成一定的空间结构 四条肽链聚集在一起形成复杂空间结构 由氨基酸形成血红蛋白的示意图 核心归纳 6.下图为胰岛素原分子加工成为成熟的胰岛素分子示意图，有关叙述正确的是(　　) A.胰岛素原分子至少含有2个游离的氨基和羧基 B.胰岛素原分子不能与双缩脲试剂反应 C.胰岛素分子共含有49个肽键 D.胰岛素分子不具有空间结构 C 随堂检测 脱水缩合 问题1：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? 食物蛋白 胃、胰、肠蛋白酶 多肽 肠肽酶 氨基酸 吸收 人体的蛋白质 人体内氨基酸 【思考】既然蛋白质都是按照上述方式构成的多肽链，为什么会有那么多种类的蛋白质呢？ 问题2：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? (提示:一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸)。 2110 问题3：由n个氨基酸所构成的肽链的种类数是 种。 21n 【思考】试着说出蛋白质种类多种多样的原因 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 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不同 种类 数量 排列顺序 氨基酸 多肽链的空间结构 结构多样 种类繁多 功能多样 功能蛋白 结构蛋白 (组成细胞和生物体) 调节 催化 运输 免疫 识别 决定 核心归纳 3.蛋白质多样性的原因 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。 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。 结构异常导致功能异常：在镰状细胞贫血中，血红蛋白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。 正常血红蛋白的肽链和正常红细胞 异常血红蛋白的肽链和镰状红细胞 运输氧的能力会大为减弱 结构与功能相适应 例如： 知识拓展 蛋白质的变性、盐析和水解 1.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：变性不可逆，只是空间结构改变，肽键一般不断裂。 知识拓展 蛋白质的变性、盐析和水解 2.蛋白质的盐析 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。 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，最终水解得到氨基酸的过程。 水解 ＋ 肽键断裂 知识拓展 蛋白质的变性、盐析和水解 蛋白质 多肽 小分子肽 氨基酸 3.蛋白质的水解 根据蛋白质的水解程度，可以分为完全水解和部分水解两种。 完全水解（或称彻底水解），得到的水解产物是各种氨基酸的混合物； 部分水解（或称不完全水解），得到的产物是各种大小不等的肽段和氨基酸。 知识拓展 蛋白质的变性和盐析 思考：吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化，这是为什么？ 高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散 变性的蛋白质肽链变得松散， 易被蛋白酶水解。故更容易消化。 元素 C、H、O、N（P、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： 特点： 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 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 构成 导致 C H C H2N OH O R 至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上 蛋白质是生命活动的主要承担者 小结 生物科学史话 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.烤牛肉 B.烤甘薯 C.馒头 D.米饭 × √ × √ A 练习与应用 一、概念检测： 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 D.HOOC-CH-CH2-COOH NH2 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 练习与应用 二、拓展应用 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。请你运用本节所学的知识对这种说法作出评价。 食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成小分子物质才能被人体细胞吸收。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。 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。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。 5 4 4 二、拓展应用 （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？ 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，因此人们格外注重它的种类和含量。 因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，所以当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。 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？ 二、拓展应用 Lavf58.20.100 $