第二章第4节：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 【本节聚焦】 1.怎样理解蛋白质是生命活动的主要承担者？ 2.氨基酸的结构有什么特点？ 3.为什么细胞中蛋白质的种类如此多样？ 1 问题探讨 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？ 组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质 蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收 2、这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？ 2 组成细胞和生物体的结构 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。 一、蛋白质的功能 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。 能量 ▲细胞中的能量货币——ATP的分解 ▲酶催化化学反应的机理 催化作用 一、蛋白质的功能 免疫作用 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 ▲免疫球蛋白（抗体）的结构 一、蛋白质的功能 运输作用 有些蛋白质就有运输功能，如血红蛋白可以运输氧气。 ▲细胞膜上具有物质运输功能的载体蛋白 ▲红细胞中可携带并运输氧气的血红蛋白 一、蛋白质的功能 传递信息，调节生命活动 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。 ▲胰岛细胞分泌的胰岛素可以作为信号分子调节血糖 一、蛋白质的功能 巧记”狗催运面条” 结构蛋白 调节蛋白 免疫蛋白 运输 催化 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。 【归纳总结】 一、蛋白质的功能 C H C H H2N OH O C H C H2N OH O CH3 CH3 CH C H C H2N OH O CH3 C H C H2N OH O CH2 CH3 CH3 CH 甘氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 R基 思考讨论：这4种氨基酸结构有什么共同特点？ 1.氨基酸的结构 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 —NH2 —COOH 氨基： 羧基： N H H N H H N H H N H H C OH O C OH O C HO O C HO O 基团前面的“—”必须写出来！ 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 氨基与羧基的书写 一定有C、H、O、N，有的含S等 C H R NH2 COOH 氨基酸分子结构通式 氨基 氢原子 【侧链基团】决定氨基酸的种类和理化性质 羧基 中心碳原子 H2N — C — COOH R H 简写版 H N C C OH H H R O 元素组成 结构通式 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2.氨基酸的结构通式 数量上 位置上 至少含有一个_______________和一个__________________ 。 氨基酸的种类和理化性质的差异是由_________的不同导致的。 都有一个氨基和一个羧基连在________________上。 氨基(—NH2) 羧基(—COOH) 同一个碳原子 R基 只要含有一个氨基、一个羧基的化合物均是生物体内的氨基酸（ ） 氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上（ ） 酸 氨基 × × 结构特点 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 判断下列分子是不是氨基酸？ 如果是的话，R基是什么，共有的部分是什么？ C H NH2 COOH CH2 SH C H NH2 COOH CH2 SH CH NH2 COOH CH2 OH C H NH2 H CH2 COOH × × √ √ 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 判断氨基酸的小技巧 方法 注意 只有两者同时具备才是组成生物体蛋白质的氨基酸 “一查” “二看” 是否有氨基和羧基 是否有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上 二、蛋白质的基本组成单位——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。 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 小分子 氨基酸 大分子 蛋白质 怎样形成 脱水缩合 蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。 1、氨基酸的结合方式： 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 肽键： —NH—CO— 肽键的书写注意两边的共价键不能丢 三、蛋白质的结构及其多样性 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 三、蛋白质的结构及其多样性 01 氨基酸的结合方式 典例应用 —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 氨基酸脱水缩合形成的多肽链，就是蛋白质吗？ 三、蛋白质的结构及其多样性 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？ 三、蛋白质的结构及其多样性 02 蛋白质的结构层次 为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？ S S C O HO O - 氢键 二硫键 S S 由于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。 （丢失两个H） —SH —SH —S—S— + 2H 二硫键的形成 + 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。 三、蛋白质的结构及其多样性 02 蛋白质的结构层次 03 蛋白质的结构及其多样性 氨基酸的 不同，构成的肽链不同 氨基酸的 不同，构成的肽链不同 蛋白质结构的多样性 氨基酸的 不同，构成的肽链不同 肽链的盘曲、折叠方式及形成的 不同，构成的蛋白质不同 种类 排列顺序 数目 空间结构 α-螺旋 β-折叠 三、蛋白质的结构及其多样性 注意：任意一点不满足，就说明两种蛋白质结构不同 03 蛋白质的结构及其多样性 蛋白质的结构和功能相适应 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，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。 三、蛋白质的结构及其多样性 运氧功能大大削弱 熟鸡蛋为什么更容易消化？ 高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。 变性的蛋白质还能与双缩脲试剂发生紫色反应吗？ 还可以，因为变性的蛋白质肽键没有被破坏。 变性 正常的蛋白质 变性的蛋白质 三、蛋白质的结构及其多样性 04 与社会的联系 蛋白质变性 指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致理化性质的改变和生物活性丧失的现象。（肽键还存在） 蛋白质盐析 向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出。（物理变化，可复原） 蛋白质水解 指蛋白质在水解酶的催化作用下被分解为小分子肽和氨基酸的过程。 （肽键断裂） 三、蛋白质的结构及其多样性 04 与社会的联系 蛋白质的盐析 加入无机盐溶液，降低蛋白质的溶解度，使蛋白质析出。 （物理变化，可复原） 三、蛋白质的结构及其多样性 04 与社会的联系 种类 蛋白质 氨基酸 多 肽 脱水缩合 盘曲 折叠 C、H、O、N 元素组成 21种 结构 通式 C COOH H H2N R 氨基酸的种类、数量、排列顺序、肽链的空间结构 结构多样性 功能 结构蛋白 催化 运输 免疫 信息传递 功能多样性 生命活动的主要承担者 课堂小结 四、蛋白质的计算 1、有关氨基酸排列顺序的计算 ①A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸数目不限的情况下 ②A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸只有一个的情况下 可形成三肽的种类： 可形成三肽的种类： 3×3×3=27种 3×2×1=6种 排列组合法 AB和BA是一样的二肽吗？ 2.肽键数、脱水数的计算 氨基酸数和肽链条数 肽键数 脱水数 n个氨基酸形成一条肽链 n个氨基酸形成m条肽链 3-1 3-1 2-1 2-1 n-1 n-1 8-2 8-2 n-m n-m ★规律：肽键数 =脱水数=氨基酸数-肽链数 n个氨基酸形成环状多肽 n n 氨基酸 肽键 四、蛋白质的计算 例：血红蛋白分子中含574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键的数目分别是 （ ） A．573和573 B．573和570 C．570和573 D．570和570 练习：免疫球蛋白IgG的结构示意图如下图，其中-s-s-为二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG的肽键数和脱去部分的相对分子质量为（ ） A、m个；18（m-4）+6 B、m+1个；18（m-4） C、m-2个；18m+6 D、m-4个；18（m-4）+6 C R1 CO H H2N C R2 COOH H NH CO C R3 H NH 3个氨基酸形成的1条肽链，至少含有多少个游离的氨基和多少个游离的羧基？ 100个氨基酸形成的2条肽链，至少含有多少个游离的氨基和游离的羧基呢？ 2.至少含游离的氨基（或羧基）数 ＝ 肽链数 ＝ 肽链数+R基中氨基或羧基数 含游离的氨基或羧基数 一条肽链中至少含有1个游离的—NH2和1个游离的—COOH 四、蛋白质的计算 3、氨基、羧基的计算 31 例：氨基酸平均相对分子质量为128，某胰岛素的结构如上图，该胰岛素的相 对分子质量是多少？ =氨基酸数×氨基酸平均分子质量 - 。 =氨基酸数×氨基酸平均分子质量 - 。 S 二硫键 H H 2H S 如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。 脱水数×18 脱水数 ×18 - 二硫键数×2 51×128 - 49×18 - 3×2=5640 4.蛋白质分子质量的计算 四、蛋白质的计算 例 现有氨基酸500个，这些氨基酸共有505个羧基，512个氨基，则由这些氨基酸脱水缩合形成的由4条肽链组成的蛋白质中含有的肽键数、游离的氨基数、游离的羧基数依次是( ) A. 500、5、12 B. 496、6、13 C. 496、16、9 D. 499、16、9 四、蛋白质的计算 33 四、蛋白质的计算 氨基酸的分子式为： 。 C2H4O2N-R O原子数= N原子数= 氨基酸数×2 + R基中O原子数 - 脱去水分子数 氨基酸数 + R基中N原子数 H原子数= 氨基酸数×4 + R基中H原子总数 - 脱去的水分子数×2 C原子数= 氨基酸数×2 + R基中C原子数 + H2O n个氨基酸 多肽 ★规律 5.蛋白质原子数的计算 34 1.下列有关蛋白质结构叙述正确的是( ) A.鸡蛋在煮熟后，其中的蛋白质肽键会断裂 B.蛋白质高温加热后不能与双缩脲试剂发生颜色反应 C.肽键的结构不同是影响蛋白质结构多样性的原因之一 D.m个氨基酸形成n条肽链，肽键数为m-n 解析：鸡蛋煮熟后，蛋白质的空间结构被破坏，但肽键不会断裂，A错误；蛋白质高温加热后，肽键仍然存在，能与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；肽键的结构是相同的，影响蛋白质结构多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的空间结构等，C错误；m个氨基酸形成n条肽链，肽键数等于氨基酸数减去肽链数，即肽键数为m-n，D正确。 习题巩固 2.谷氨酸的R基为—C3H5O2，1分子谷氨酸含有的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 解析：氨基酸通式结构：中心C原子连接1个氨基(-NH2)、1个羧基(-COOH)、1个H、1个R基，基础骨架原子数量：C：2、H：4、O：2、N：1。谷氨酸R基为-C3H5O2，叠加计算：C：2+3=5；H：4+5=9；O：2+2=4；N：1，对应5、9、4、1，选项A计算结果匹配，A正确；原子数量计算数值全部错误，B错误；H原子数量计算错误，C错误；C、H原子数量计算错误，D错误。 习题巩固 3.如图所示，该蛋白质共由67个氨基酸构成，包括两条多肽链和一个环状肽。数字代表两条多肽链上氨基酸的起止数字，该蛋白质由二硫键(2个—SH形成1个—S—S—)相连，假设氨基酸的平均相对分子质量为a,下列说法错误的是( ) A.该蛋白质分子至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基 B.该蛋白质分子至少含有氧原子67个 C.该蛋白质分子含有肽键65个 D.该蛋白质的相对分子质量为67a-1174 习题巩固 作业： 完成练与测P172——P174。 Lavf57.62.100 $