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——生命活动的主要承担者 Proteios 拉丁文，“首要的物质” Protein 英文，翻译为“蛋白质” 水 （70%~90%） 蛋白质 （7%~10%） 无机盐 （1%~1.5%） 脂质 （1%~2%） 糖类和核酸 （1%~1.5%） 组成细胞的主要化合物及相对含量 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 结构蛋白 调节 免疫 运输 催化 蛋白质是生命活动的主要承担者 一、蛋白质的功能 活动1：阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能 口诀：催狗运面条！ Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 人体中的蛋白质有数万种，自然界的蛋白质有100亿种，为什么蛋白质有如此多的种类？必然与它的结构密切相关。结构决定功能。 3 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 与生活的联系 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。为什么缝合线可被组织吸收？这对你认识蛋白质的化学组成有什么启示? 缝合线本质为蛋白质。变为小分子物质（氨基酸）后可被细胞吸收。 My First Template 二.蛋白质的基本单位——氨基酸 在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。 （并非每种蛋白质都有21种氨基酸） R H H2N COOH C C C C C C CH3 C H C O OH N H H 1 、氨基酸有哪些化学元素组成 ？ 2、这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 4、“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系么？ 3 、不同氨基酸分子的区别在哪里？ H 组成元素C、H、O、N，有的含有S 等元素。 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 羧基 或： —COOH O 化学结构式： —C—OH 由一个碳原子，两个氧原子，一个氢原子组成 由一个氮原子，两个氢原子组成 或： —NH2 或： H2N— H 化学结构式： —N—H 氨基 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 1、氨基酸的结构特点 每种氨基酸至少都含有一个______、一个_____；并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 中心C四个键分别连接了 一个_____、一个_____、 一个_____、一个_____； 氨基 羧基 H R基 氨基 羧基 氨基酸分子的区别在于______的不同，它决定了氨基酸的种类和理化性质。 R基 C 氨基 H— N — — H — H 羧基 — C -O-H — — O — R 氨基酸的结构通式 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. My First Template 以下哪些是组成蛋白质的氨基酸?R基是什么？ C H H2N COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH C H H2N H CH2 COOH √ × × CH NH2 HOOC CH HOOC √ Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 2、氨基酸的种类 人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取，共8种。 蛋(甲硫)氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸 苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸 口诀：甲来写一本亮色书 非必需氨基酸 必需氨基酸 人体细胞能够合成的，共13种。 My First Template 葡萄糖 氨基酸如何形成蛋白质呢？ 脱水缩合 淀粉 糖原 纤维素 脱水缩合 氨基酸 蛋白质 酶催化水解 酶催化水解 My First Template C H COOH R2 H N 二肽 C H R1 H2N OH C O H 肽键 H2O 1、脱去的水中H和O分别来自哪里？ 2、化学键名称是什么？ 3、新生成的化合物名称是什么？ 4、氨基酸是以什么方式连接的？ 注意：R基中的氨基和羧基，一般不参与肽键的形成！ C H COOH R2 H N OH H C C H R1 NH2 C O C H R2 H N O H2O H2O 3个氨基酸脱水缩合 几个氨基酸形成的肽链就叫几肽 三肽及三肽以上称多肽。 三、蛋白质的结构及其多样性 多肽通常呈链状结构，称为肽链。 肽键： 由几个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物就叫几肽。 多个氨基酸脱水缩合形成的肽也叫多肽。 连接两个氨基酸分子的化学键叫肽键。 肽： 肽链： 1、氨基酸转化为蛋白质的整体过程 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 1 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 2 肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构 3 四条肽链聚集形成复杂空间结构 4 为什么肽链能够折叠？ 空间结构靠什么维持？ 氨基酸之间能够形成氢键、二硫键等，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。 My First Template C、H、O、N等元素 P31 思考与讨论 从元素到蛋白质的形成大致涉及哪些结构层次？ 氨基酸 组成 二肽 三肽 …… 多肽 脱水缩合 有复杂空间结构的蛋白质 一条或多条肽链盘曲、折叠 食物中蛋白质 胃蛋白酶 胰蛋白酶 多肽 肠肽酶 氨基酸 人体吸收后：氨基酸----脱水缩合----二肽、三肽、多肽--蛋白质 P31 思考与讨论 食物中蛋白质需经哪些消化酶才能分解为氨基酸？氨基酸需要经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？ 21种氨基酸 1010—1012种蛋白质 人体氨基酸只有21种，是如何却构成了种类繁多、功能多样的蛋白质？ P31 思考与讨论 用21个字母代表21种氨基酸，氨基酸数量不限， 写出由10个氨基酸组成的长链，可以写出几种？ 2110 用21个字母代表21种氨基酸，每种氨基酸只有一个， 写出由10个氨基酸组成的长链，可以写出几种？ 21*20*19*18*17*16*15*14*13*12 氨基酸层面 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 肽链层面 多肽链的盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别 蛋白质结构多样性的原因 三、蛋白质的结构及其多样性 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 正常血 红蛋白 异常血 红蛋白 镰状细胞贫血患者的血红蛋白运输氧的能力会大为削弱 My First Template 与生活的联系 鸡蛋清中富含了蛋白质，鸡蛋是生吃好还是熟吃好呢？ 高温会使蛋白质变性，使其空间结构松散，易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋更容易消化吸收。 My First Template （1）盐析：向蛋白溶液中加食盐，降低蛋白质的溶解度，使其从溶液中析出的过程。物理变化，是一个可逆的过程，不影响蛋白质的性质。 （2）变性：蛋白质由于某些理化因素导致空间结构被破坏的过程。不可逆。 （变性的过程肽键不断裂。） 蛋白质的盐析和变性 （1）水解：蛋白质中肽键断裂，分解为氨基酸的过程。 （2）氧化分解（代谢）：在氧气参与下，蛋白质分解成CO2、水、尿素并释放能量的过程。 蛋白质的水解和氧化分解 尿素化学式 NH2--CO--NH2 1、肽键数与氨基酸数目的关系： 公式1:（链式结构）肽键数 = 脱水数 = 氨基酸数-肽链数 拓展——与蛋白质相关的计算 氨基酸数 肽链数 脱水数 肽键数 3 1 5 1 8 2 10 2 15 3 2 2 4 4 6 6 8 8 12 12 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 25 2、肽键数与氨基酸数目的关系： 10个氨基酸组成的环状多肽 公式2:（环状结构）肽键数=脱水数=氨基酸数 如m个氨基酸构成n个环状多肽，有____个肽键 m 拓展——与蛋白质相关的计算 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 26 H2O C H H2N C R1 O OH COOH H C R2 N H H 拓展——与蛋白质相关的计算 3、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 拓展——与蛋白质相关的计算 公式3：蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱水数×18 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 27 公式3变：蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱水数×18 - 二硫键数×2 S S SH + HS + 2H 拓展——与蛋白质相关的计算 每形成一个二硫键脱去2个H 4、蛋白质相对分子质量的计算（存在二硫键）： Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 28 5、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 COOH R6 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 = 拓展——与蛋白质相关的计算 1条肽链： 蛋白质中至少含有的游离的氨基或羧基数=肽链的条数。 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 29 5、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 R5 COOH C C CH2 O N H S S 2HC C C R6 O N H C H C R7 O N H H C H COOH R8 NH2 公式3：游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数 拓展——与蛋白质相关的计算 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 30 6、蛋白质中N、O、C、H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 公式4：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 公式5：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 公式6：C原子数= 氨基酸数×2+R基上C原子数 拓展——与蛋白质相关的计算 公式7：H原子数= 各氨基酸H原子总数－2×肽键数(－2×二硫键数) Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 31 拓展——与蛋白质相关的计算 肽 链 数 氨基酸 平均相对 分子质量 氨基酸 数目 肽键 数目 脱去 水分子 数目 多肽的 相对 分子质量 氨基 数目 羧基 数目 1 a n 至少 个 m a n 至少 个 环状多肽 a n 至少 个 n-1 n-1 na-18(n-1) 1 n-m n-m n n na-18(n-m) na-18n m 0 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 32 A. 蛋白质是细胞中含量最多的有机物，其种类随生命历程而改变 B. 组成蛋白质的元素一定有C、H、O、N，有的还含有S元素 C. 高温、低温、重金属盐都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化 D. 细胞内蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成 1、蛋白质是生命活动的主要承担者，下列相关叙述错误的是( ) 当堂检测 C 33 A. 氨基酸种类、数目和排列顺序相同的蛋白质功能可能不同 B. 蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与氧气的运输 C. 组成蛋白质的氨基酸之间可按不同方式脱水缩合 D. 高温会使蛋白质变性，因此煮熟的食物不易被人体消化 2、下列关于蛋白质分子结构和功能的叙述，正确的是（ ） 当堂检测 A 34 组成元素 C、H、O、N（S） 导致 小分子（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种类不同 氨基酸的数目不同 氨基酸排列顺序不同 多肽的数目、空间结构不同 盘曲折叠 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 本堂小结 $