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 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。 为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？ 因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的 问题探讨 讨论 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。那么蛋白质有哪些功能呢？ 阅读教材P28，用五个关键词概括蛋白质承担的功能 结构 调节 免疫 运输 催化 一、蛋白质的功能 一、蛋白质的功能 1.结构蛋白 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白，例如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分，主要都是蛋白质。 肌肉 羽毛 头发 指甲 一、蛋白质的功能 2.催化 细胞中的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质。 一、蛋白质的功能 3.运输 有些蛋白质就有运输功能，如血红蛋白可以运输氧气。 红细胞内的血红蛋白运输氧气 细胞内“分子马达”肌球蛋白运输货物 细胞膜上的转运蛋白跨膜运输物质 一、蛋白质的功能 4.免疫 有些蛋白质有免疫功能，人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。 抗体与病原体结合降低其生物活性 一、蛋白质的功能 5.调节 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。 细胞间传递信息的信息分子有些是蛋白质(如胰岛素)，通过与受体(蛋白质)的特异性结合，实现信息的精准传递。 一、蛋白质的功能 功能 实例 作为结构蛋白 羽毛、肌肉、头发、蛛丝 _________ 绝大多数酶 _________ 血红蛋白、载体蛋白 调节作用 胰岛素等蛋白质类激素 免疫作用 抗体 催化作用 运输作用 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。 蛋白质功能承担如此多样的功能，这与蛋白质的多样性有关。人体内有数万种不同的蛋白质。 为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？ 结构 功能 决定 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，这些食物中的蛋白质能被人体直接吸收吗？ 蛋白质是一类生物大分子，种类多种多样。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。 蛋白质和氨基酸是什么关系？ 氨基酸是蛋白质的 。 基本组成单位 11 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.元素组成： C、H、O、N，有的含有S等 2.种类： 在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种 21种氨基酸 非必需氨基酸 必需氨基酸 人体细胞能够合成，共13种 人体细胞不能合成的，必须从外界环境中获取，共8种 必需氨基酸 甲 携 来 一 本 亮 色 书 甲硫 缬 赖 异亮 亮 苯丙 色 苏 婴儿有9种，比成人多的一种是组氨酸 评价蛋白质食品营养价值的主要依据 活动：观察下列几种氨基酸的结构 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 讨论： 1.这些氨基酸的结构有什么共同的特点？ 2.“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系 3.氨基酸的结构 学科交叉：原子结构与共价键 C H H H H O H N C CH4 3.氨基酸的结构 (1)结构通式： 氨基 羧基 侧链基团 R H H2N—C—COOH C H R NH2 COOH 分子式：C2H4O2NR (2)结构特点： ①至少有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH) ②都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上 R基中可能有氨基(—NH2)或羧基(—COOH) (数量标准) (位置标准) 如果用“R”表示各氨基酸的不同部分，则氨基酸分子的结构通式如下： NH2 H2N N H H N H H COOH C OH O C O H O HOOC 氨基 羧基 规范书写： 不要忘记原子团前要有短线“—” R基 R R 侧链基团 结构通式 C COOH H H2N R C NH2 H HOOC R 3.氨基酸的结构 各种氨基酸之间的区别在于R基不同 3.氨基酸的结构 各种氨基酸之间的区别在于R基不同 1.哪些是组成蛋白质的氨基酸？写出它们的R基 C H NH2 COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH CH NH2 COOH CH2 OH C H NH2 H CH2 COOH √ √ × × -CH2-SH -CH2-OH 2.我们日常烹调中使用的味精主要成分是谷氨酸钠，已知谷氨酸分子的R基为-C3H5O2，则一分子谷氨酸中含有的C、H、O、N原子数依次是(　 ) A.5、9、4、1 B.4、8、5、1 C.5、8、4、1 D.4、9、4、1 A 分子式：C2H4O2NR C H C H2N OH O R 氨基 羧基 侧链基团 三、蛋白质的结构及其多样性 1.氨基酸的结合方式： 脱水缩合 H2O 肽键 － OH ‖ O －C－C R2 H － － －N H － －C －C R1 H2N H － － ‖ O OH － H 二肽 脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，脱去一分子的水，这种结合方式叫做脱水缩合。 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键。 二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物。 C H COOH R2 H N OH H C C H R1 H2N C O C H R2 H N O H2O H2O 肽键 肽键 以此类推，由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。多肽通常呈链状结构，叫作肽链。 三肽 若多肽链两端的氨基和羧基也发生了脱水缩合，则会形成环状多肽，叫作环肽。 (1)肽的名称：几个氨基酸构成，就叫几肽(三个及以上氨基酸构成又叫多肽) (5)蛋白质中的N主要在肽键周围 注意事项： (2)水中的O来自羧基，H来自氨基和羧基 (3)R基上的氨基和羧基不发生脱水缩合 (4)一条肽链上至少一个羧基和一个氨基，分别位于肽链的两端(其余位于R基上） 2.多肽链的盘曲、折叠形成蛋白质 由于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。 氢键 二硫键 + 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（巯基）＋ -SH→-S-S- ＋ 2H H O C CH2 C H2N OH SH H2C O C H C H2N OH SH H O C CH2 C H2N OH S H2C O C H C H2N OH S B链 A链 图▲ 某胰岛素的二硫键示意图 构成蛋白质的这些多肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。 例如，血红蛋白是含四条多肽链的蛋白质分子，含有574个氨基酸分子。 图3-3 血红蛋白分子空间结构图 3.蛋白质的结构层次 氨基酸 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的空间结构 氨基酸之间形成肽键 两条或多条肽链，通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起 由于氨基酸之间形成氢键等 血红蛋白的形成过程： 人类许多疾病与人体细胞内肽链的折叠错误有关，如囊性纤维病、阿尔茨海默症、帕金森病等 4.蛋白质结构多样性的直接原因 胃蛋白酶 胰岛素 免疫球蛋白 （抗体） 血红蛋白 钾离子通道蛋白 载脂蛋白 4.蛋白质结构多样性的直接原因 (1)氨基酸层面 氨基酸的种类不同 氨基酸的数量不同 氨基酸的排列顺序不同 (2)肽链层面 肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构不同 思考：下图所示是同一种二肽吗？ 多肽链是有顺序的——从氨基端到羧基，对于生物大分子而言，其排列顺序是很重要的。 不是同一种... text has been truncated due to evaluation version limitation. 思考：蛋白质(多肽)的种类计算 (2)三种氨基酸，数量不限，理论上可形成多少种二肽？可形成多少种三肽？ (1)三个氨基酸，理论上可形成多少种二肽？可形成多少种三肽？ (4)若21种氨基酸，数量不限，组成个1000氨基酸的大分子蛋白质，有多少种可能？ (3)体内21个不同种氨基酸形成三肽种类？ —COOH —COOH H2N— H2N— 3×3= 32 21×20×19 3×2=6 211000 3×2×1=6 3×3×3= 33 例.现有足量的a、b两种氨基酸，则这两种氨基酸脱水缩合可以形成二肽的种类数是（ ） A.6 B.2 C.4 D.8 【解析】二肽由两个氨基酸组成，这个问题实际上是求两种氨基酸在两个位置上的排列方式的种类。二肽的第一个位置上的氨基酸有两种选择(a或者b)，第二个位置上的氨基酸也有两种选择，所以种类数为2×2＝4，即有a－a、b－b、a－b、b－a 4种。 C 5.蛋白质的结构和功能相适应举例 单个氨基酸 改变 蛋白质结构 异常 红细胞形态 异常 镰刀型细胞 贫血症 谷氨酸 缬氨酸 蛋白质的氨基酸序列改变或空间结构改变，就可能会影响其功能 与社会的联系——蛋白质变性 (1)概念：蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。 (2)变性的因素：高温、辐射、强碱、强酸、酒精、重金属盐。 注意：变性的蛋白质肽键没有被破坏，还能与双缩脲试剂发生紫色反应 (3)举例： ②经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。 ①鸡蛋、肉类煮熟后由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，易于被蛋白酶水解，因而易于消化。 低温不会破坏蛋白质的空间结构 蛋白质的盐析、水解和变性 蛋白质在盐溶液中溶解度降低，析出的白色絮状物就是蛋白质。空间结构不发生改变，可逆的。 肽键断裂，蛋白质被蛋白酶分解为短肽或氨基酸。 水解 变性 空间结构发生改变，肽键一般不断裂。 盐析 思考：进入人体消化道的蛋白质食物，需用经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些氨基酸需要经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？ 蛋白质 胃蛋白酶 胰蛋白酶 多肽 肠肽酶 氨基酸 氨基酸进入人体细胞后，要脱水缩合形成二肽、三肽、多肽，由多肽链盘曲折叠构成人体的蛋白质。 不同的蛋白酶作用的部位（肽键）有差异，蛋白酶分解蛋白质得到的产物是小分子多肽和氨基酸；肽酶会从肽链的一端逐个水解肽键，得到的产物是氨基酸。 蛋白质 蛋白质的功能 蛋白质的结构 相适应 氨基酸 多肽链中氨基酸排序 多肽链有律的折叠、盘曲 多肽链进一步地盘绕 不同多肽链之间相连 缩合 主链 R基团 空间结构 变性 失去 结构 调节 催化 运输 破坏 免疫 如 基本单位 结构通式 生命活动 属于 1.下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法，正确的是( ) D A.蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关 B.已知某化合物含有C、、、 等，可以推断此物质一定为蛋白质 C.蛋白质种类繁多的原因之一是氨基酸互相结合的方式多种多样 D.蛋白质的空间结构被破坏会导致其失去生物活性，且这种改变一般不可逆 (1)该图中，①表示　    ，③表示　　 ，⑦表示　 。 (2)该化合物由　个氨基酸分子失去　个水分子形成，这种反应叫　　　　  反应。 (3)该化合物含有　个肽键，序号是________。该化合物的名称是：　             ，该化合物含有　个氨基、 个羧基。 (4)该图中所示的氨基酸种类不同，是由　　　   (序号）决定的。 氨基 肽键 羧基 四肽(多肽) 3 4 3 脱水缩合 ③⑤⑥ ②④⑧⑨ 2 2 2.理解氨基酸脱水缩合的过程，根据下图回答问题： 四、蛋白质的相关计算 1.肽键数、脱水数的计算 1 2 3 7-1=6 7-3=4 7-2=5 肽链数 肽键数 氨基酸数 肽键数=脱去水分子数=氨基酸分子数－肽链数 (1)肽链 (2)环肽 肽键数=脱去水分子数=氨基酸分子数 ★规律1 链状蛋白质：肽键数=脱去水分子数=氨基酸分子数－肽链数 环状蛋白质：肽键数=脱去水分子数=氨基酸分子数 氨基酸脱水缩合形成肽链时，有时候首尾的氨基和羧基可以形成新的肽键，从而形成环肽。 C 2.生长抑素是由14个氨基酸脱水缩合形成的环状多肽，在合成生长抑素的过程中，脱去了______个水分子 14 1.氨基酸分子脱水缩合形成含2条肽链的蛋白质分子（不含-S-S-键）时，相对分子量减少了900，由此可知， 此蛋白质分子中含有的氨基酸数和肽键数分别是（ 　） A．52、52　　　　 B．50、50 C．52、50　　　　 D．50、49 3.该环肽由___个氨基酸形成，形成过程中脱去___个水分子。 7 7 2.蛋白质相对分子质量的计算 设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1或m条肽链 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱水数 蛋白质相对分子质量 n 1 n m n-1 n-1 na-18（n-1） n-m n-m na-18（n-m） ★规律2 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 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 3.游离的氨基或羧基数目的计算 (1)肽链 一条多肽链中至少含有 个氨基， 羧基。其他的氨基和羧基来自 。 n条多肽链中至少含有 个氨基， 羧基。其他的氨基和羧基来自 。 1 1 R基 n n R基 至少氨（羧）基数=肽链数 氨（羧）基数 =肽链数+R基氨（羧）基 3.游离的氨基或羧基数目的计算 (2)环肽 至少氨（羧）基数=0 氨（羧）基数 = R基氨（羧）基 = 各氨基酸中氨（羧）基-肽键数 ★规律3 链状多肽：至少氨（羧）基数=肽链数 氨（羧）基数 =肽链数+R基氨（羧）基 环状多肽：至少氨（羧）基数=0 氨（羧）基数 = R基氨（羧）基 = 各氨基酸中氨（羧）基-肽键数 5.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分别为（ ） A.798、2和2 B.798、12和10 C.799、1和1 D.799、11和9 B —COOH H2N— ……… —COOH H2N— ……… 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 相关计算公式小结 6.有关下图中蛋白质的叙述，错误的是 (　　) A.R基中共含15个氨基 B.共有124个肽键 C.含有两条肽链 D.至少含有126个氮原子 D 4.利用原子守恒法计算肽链中的原子数 ★规律4 ①N原子数=氨基酸数(肽键数+肽链数)+R基上的N原子数 =各氨基酸中的N原子总数 ②O原子数=肽键数+ 肽链数×2+R基上的O原子数 =各氨基酸中的O原子数 – 脱去水分子数 ③C原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数 ④H原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2 由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或 氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 7.分析多肽E和多肽F得到以下结果（单位：个） 多肽E和多肽F中氨基酸的数目最可能是 (　　) A.199和181　 B.340和281 C. 51和49 D.58和53 元素或基团 C H O N 氨基 羧基 多肽E 201 348 62 53 3 2 多肽F 182 294 55 54 6 1 C 8.某十一肽的分子式为C61H83O20N12，已知它由下列5种氨基酸组成：甘氨酸（C2H5O2N）、丙氨酸（C3H7O2N）、苯丙氨酸（C9H11O2N）、谷氨酸（C5H9O4N）、赖氨酸（C6H9O2N2），那么该多肽彻底水解可产生谷氨酸和赖氨酸的分子数分别为（ ） A.4个、2个 B.5个、1个 C.6个、2个 D.4个、1个 只有谷氨酸有4个O2，用O原子数计算， 假设谷氨酸有y个，则剩余氨基酸数为11-y。 O原子数= 各氨基酸中的O原子数 – 脱去水分子数 =4y+2（11-y)-(11-1)=20 十一肽有11个N，分子式为12个N，则赖氨酸只有1个。 D 9.有一条由12个氨基酸组成，分子式为CXHYOWNZS(Z>12，W>13)，这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、赖氨酸(C6H14O2N2)、苯丙氨酸(C9H11O2N)。水解产物中天冬氨酸的数目是（ ） A.(Y＋12)个 B.(Z＋12)个 C.(W－13)个 D.(W－13)/2个 D 56 10.某50肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是（ ） A.该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子 B.若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列 C.若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4个H2O D.新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基 C 脱下的5个氨基酸=4个丙氨酸+第50位的氨基酸 断8个肽键，消耗8个H2O 3个H2O 57 11.某多肽有20个氨基酸，其中含天门冬氨酸4个，分别位于第5、6、15、20位（见图）；肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述不正确的是（　　） A.该20肽含有19个肽键 B.该20肽游离的氨基和羧基各为1个和5个 C.肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个 D.肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比20肽少了4个 B H原子数目比20肽少多少个 58 12.某三十九肽中共有丙氨酸(C3H7O2N)4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽（如图），下列有关该过程的叙述中，错误的是（　　） A.肽键数目减少7个 B.C原子减少12个 C.氨基和羧基分别增加3个 D.O原子数目减少8个 D 39肽+7H2O → 1-7肽+9-17肽+19-26肽+28-38肽+ 4C3H7O2N(丙氨酸) 练习与应用 一、概念检测 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. 烧牛肉 B.烤甘薯 C. 馒头 D.米饭 A 4.下列物质中，构成蛋白质的氨基酸（ ） A． B． C． D． CH2 NH2 COOH CH2 NH2 CH2OH CH NH2 COOH （CH2）2 NH2 CH HOOC COOH CH2 COOH A 二、拓展应用 提示：食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质才能被人体吸收，这些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。 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。 2.某种脑啡肽具有镇痛作用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽的结构式。 （1）构成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______。 5 4 4 回答下列问题。 （2）请在图中标出其中的一个肽键。 2.某种脑啡肽具有镇痛作用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽的结构式。 （3）如果上图中的氨基酸顺序发生了改变，还会具有脑啡肽的功能吗？为什么？ 不能，因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，如果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的种类和含量。这是为什么？ 提示：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，因此在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们注重其中必需氨基酸的种类和含量。 $