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 1 目标 01 02 03 归纳概括组成蛋白质的基本单位——氨基酸的元素组成、结构特点、结构通式及种类 说出氨基酸分子连接形成肽链的过程 概述蛋白质的主要功能，认同蛋白质是生命活动的主要承担者 2 任务一：探究蛋白质的功能 1 3 一、蛋白质的功能 1.构成细胞和生物体结构 构成细胞和生物体结构的重要物质——结构蛋白 血红蛋白可以运输氧气：运输作用 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 3.催化功能： 4.运输功能： 2.信息传递功能： 糖尿病患者注射胰岛素 5.免疫功能： 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。 ①参与组成细胞结构：如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等； ②催化功能：如绝大多数酶； ③运输功能：如血红蛋白、细胞膜上的载体蛋白； ④信息传递功能：如胰岛素等蛋白质类激素； ⑤免疫功能：如人体内的抗体。 功能蛋白 结构蛋白 记忆口诀：“ 狗催运面条“ 6 【思考】食物中的蛋白质能被人体直接吸收吗？ 蛋白质必须经过消化，成为各种氨基酸，才能被人体吸收利用。 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 任务二：蛋白质的基本单位--氨基酸 2 8 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 合作探究：观察以下氨基酸，回答下列问题 问题三：不同氨基酸分子的区别是什么？ 问题二.这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 问题一：1.构成氨基酸的元素有哪些？ C、H、O、N、（S） R基不同 都含有氨基和羧基 一.总结氨基酸的结构通式及其特点 1.氨基酸的结构通式 侧链基团 R C H C H2N OH O 氨基 羧基 中心碳原子 2.结构特点 C H R NH2 COOH 1.每个氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并连在同一个碳原子上。 2.这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R表示） 3.R基的不同决定了氨基酸分子的不同。 分子式：C2H4O2N—R 二、蛋白质的基本单位——氨基酸 3.氨基酸的种类 （2）21种氨基酸 非必需氨基酸： 必 需 氨基酸： 必需氨基酸 甲 携 来 一 本 亮 色 书 甲硫 缬 赖 异亮 亮 苯丙 色 苏 决定氨基酸的种类和理化性质。 （1）R基的意义: 共13种，人体可自身合成的氨基酸 共8种，人体不能自身合成的氨基酸 （婴儿9种，组氨酸） —COOH H2N— C H R 并非人体内每一种蛋白质都一定含有21种氨基酸。 H 丨 C 丨 SH─ ─COOH CH2─NH2 H 丨 C 丨 H2N─ ─COOH CH2─SH 丨 C 丨 H HOOC─ ─CH2─NH2 NH2 H2N─ CH ─COOH 丨 CH2 丨 OH H 丨 C 丨 H2N─ ─H CH3 ① ② ③ ④ ⑤ CH3 丨 丨 H HOOC─ C ─COOH ⑥ 1.练习：判断以下结构哪些是构成蛋白质的氨基酸？并说明理由。 随堂练习 12 方法归纳 “两看法”判断组成蛋白质的氨基酸 一看数量：至少含有一个氨基与一个羧基 ①H2N—CH2—CH2—OH ②HOOC—CH—CH2COOH 丨 COOH 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 ③H2N—CH—(CH2)2—COOH NH2 丨 氨基酸：21种 蛋白质： 1010～1012 怎样形成 脱水缩合 氨基酸的种类有限， 如何构成种类繁多、功能多样的蛋白质？ 蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。 任务三：蛋白质的结构层次与多样性 3 15 氨基酸脱水缩合过程视频 H2O 肽键 － OH ‖ O －C－C R2 H － － －N H － －C －C R1 H2N H － － ‖ O OH － H 二肽 －COOH －C R1 H2N H － － －COOH －C R2 H2N H － － (1)连接两个氨基酸分子的化学键： 。 (2)脱去的水中,H来自 ，O来自 . 肽键 氨基和羧基 羧基 1、氨基酸的结合方式： 脱水缩合 H2O 肽键 － ‖ O －C－C R2 H － － －N H － －C －C R1 H2N H － － ‖ O － －C－COOH R3 H － － －N H － H OH H2O 肽键 三肽 公式：肽键数 脱水数 氨基酸 以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫多肽。 = = -1 多个 氨基酸呢？ —C H2N H H —C— O N— H C— CH3 H COOH —C— O N— H C— H CH2 C O NH2 —C— O N— H H CH2 C COOH ① ② ④ ⑥ ⑤ ⑦ ⑧ ③ （1）该化合物中，①表示_____⑦表示______③ 表示_____ ； （2）该化合物由____个氨基酸通过____________ 反应，失去____个水分子形成的，有氨基___个，有羧基__个，含有____个肽键。 （3）该化合物称为 _______ 氨基 羧基 肽键 2 2 四肽 4 脱水缩合 3 3 随堂练习 1.下图为肽链的结构简式，据图回答： 2.下图为脑啡肽的结构简式，据图回答： （1）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。R基分别为？ （2）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 第一步：找肽键 第二步：找R基 第三步：看头尾 随堂练习 氨基酸脱水缩合形成的多肽链，就是蛋白质吗？ 20 氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质吗？ 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 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（氢键） ③肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构(蛋白质) ④多个三级结构聚集形成复杂空间结构(蛋白质) 2、氨基酸形成蛋白质的过程： 肽链的连接方式----二硫键 许多蛋白质含有两条或多条多肽链，他们通过一定的化学键如二硫键结合在一起。 二硫键 两条肽链 二硫键可以形成在肽链内，也可以形成在肽链间 —SH —SH + —S—S— + 2H 巯基 3、蛋白质结构多样性的原因： 氨基酸的种类不同 氨基酸的数量不同 氨基酸的排列顺序千变万化 蛋白质空间结构千差万别 蛋白质功能的多样性 α-螺旋 β-折叠 注意：任意一点不满足，就说明两种蛋白质结构不同 三、蛋白质的结构及其多样性 每一种蛋白质分子都有与它所承担的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。 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 正常红细胞 运氧能力强 镰状红细胞 运氧能力弱 镰状细胞贫血的病因 氨基酸序列改变 蛋白质功能 影响 三、蛋白质的结构及其多样性 拓展：蛋白质的变性和盐析 过酸、过碱、重金属盐或高温会使蛋白质的 遭到破坏，使酶永久失活，但肽键 ，依然能和双缩脲试剂发生紫色反应。 空间结构 并未断裂 低温不会破坏蛋白质的空间结构，只是抑制其功能。 导致变性的因素：高温、强酸、强碱、重金属离子 变性 氨基酸顺序 ，肽键 ， 空间结构 ，功能 。 不变 不变 改变 改变 三、蛋白质的结构及其多样性 不破坏空间结构，是降低了蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，是物理变化，可复原。 在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程是相反的。 在鸡蛋清中加盐，会看到有白色絮状物析出； 加水稀释后，絮状物消失 水解酶 彻底水解 短肽 氨基酸 水解酶 初步水解 蛋白质 水解： 肽键 ，空间结构 。 不变 不变 水解 盐析 三、蛋白质的结构及其多样性 蛋白质盐析和变性——没有破坏蛋白质肽键 蛋白质（肽键）+双缩脲试剂→紫色络合物 ①变性 ②盐析 肽键都没断裂 都能与双缩脲 试剂产生紫色 种类 变性 盐析 水解 空间结构 生理活性 肽键 是否可逆 与双缩脲混合 未破坏 破坏 破坏 未丧失 破坏 丧失 未破坏 破坏 未破坏 可逆 不可逆 不可逆 紫色 紫色 紫色(含酶蛋白) 小结 低温不破坏蛋白质的空间结构,只是抑制其功能。 思考1：熟鸡蛋更容易消化的原因是？ 高温使蛋白质分子变性，空间结构变得伸展、松散，使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解 思考2：蛋白质变性后能否用双缩脲试剂检测？ 能。蛋白质变性后空间结构改变，但没有破坏氨基酸之间的肽键。 思考3：通过加热、加酸、加酒精进行消毒灭菌，其原理是什么? 以上条件能够使细菌和病毒的蛋白质变性，从而达到消毒灭菌的作用。 低温不会破坏蛋白质的空间结构，只是抑制其功能。 随堂练习 1.回答一下问题： 29 2.如图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列说法正确的是（ ） A.该脑啡肽由3种氨基酸脱水缩合而成，含有4个肽键 B.该脑啡肽中含1个游离的氨基，2个游离的羧基 C.高温、X射线、强酸等会引起蛋白质的空间结构遭到破坏而变性 D.形成该脑啡肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自氨基 C 5个4种氨基酸 随堂练习 任务四：蛋白质的相关计算 4 31 四、蛋白质的相关计算 1.肽键与氨基酸的关系 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱水数 8 8 8 1 2 3 7 6 5 7 6 5 － － － = = = = = = 规律1：在链状多肽中，氨基酸数－肽链数=肽键数=脱去的水分子数 四、蛋白质的相关计算 氨基酸 肽键 规律2：在环肽中，氨基酸数=肽键数=脱去的水分子数 氨基酸数 肽键数 脱水数 = = 5 3 5 3 3 5 = = 1.人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在缩合过程中生成的水分子数分别是（ ） A.145和144 B.145和145 C.145和146 D.146和145 D 300-2= 2. 300个氨基酸组成两条肽链的蛋白质时，问脱掉多少个水分子, 形成多少个肽键? 肽键数=水分子数 氨基酸数=肽键数+肽链数 随堂练习 298 34 C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O C H COOH R2 H N C H R1 NH2 C O C H R2 H N COOH 一条肽链两端各有1个游离的氨基和羧基，m条肽链至少含有m个氨基和m个羧基。 游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数 2.游离氨（羧）基数目 35 3.现有1000个氨基酸，共有氨基1020个，羧基1050个，有他们合成的4条肽链中，肽键、氨基、羧基是数目分别是（ ） A、999、1016、1046 B、996、1、 1 C、996、24、 54 D、996、1016、1046 C 肽键数=1000-4 氨基=20+4 羧基=50+4 随堂练习 36 H2O C H H2N C R1 O OH COOH H C R2 N H H 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 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 SH + HS S S + 2H 如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。 3.蛋白质相对分子质量 37 4.如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为（ ） A.m，18m B.(m－4)，18(m－4) C.(m－3)，18(m－3)＋4 D.(m－2)，18(m－2)＋4 D 水分子数=氨基酸数-肽链数 减少的相对分子质量 =水+二硫键 随堂练习 38 —NH2（肽链数） = —CO—NH— —R中N数 4.原子数目计算 N原子数 —COOH×2（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=氨基酸数+肽链数+R基上O 小结： 蛋白质相关计算 氨基酸数（n） ； 氨基酸平均分子相对质量（a） 一条肽链 m条肽链 环肽 肽键 脱去水分子 减轻的质量 多肽相对分子质量 至少含有的氨基或羧基数 H2N—— ——COOH n-1 n-1 18（n–1） na-18(n–1) 1 n-m n-m 18（n–m） na-18(n–m) m n n 18n na-18n 0 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 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=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 当堂检测 1.下列物质中，属于构成人体蛋白质的氨基酸的是（　　） C A．①②③ B．②③④ C．①③⑤ D．③④⑤ 习题巩固 2.现有氨基酸800个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则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 当堂检测 B R基中的氨基：10个 R基中的羧基：8个 习题巩固 下节再见 44 Lavf58.33.100 $