2.4 蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者 課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第2章組成細(xì)胞的分子

雕刻的石像無論多么栩栩如生，人們也不會認(rèn)為它是生物。生物體是由細(xì)胞構(gòu)成的，石頭當(dāng)然不是。細(xì)胞和石頭都是由分子組成的，為什么細(xì)胞能表現(xiàn)出生命的特征呢？是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)有什么非物質(zhì)的“活力”因素嗎？是細(xì)胞里含有特殊的“生命元素”嗎？是組成細(xì)胞的分子有什么特殊之處嗎？

研究組成細(xì)胞的分子，實(shí)際上就是在探尋生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，幫助我們建立科學(xué)的生命觀。第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者目標(biāo)01歸納概括氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，闡明氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。教學(xué)目標(biāo)02分析蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多樣性和功能多樣性的關(guān)系，舉例說明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是與功能相適應(yīng)的。03說出氨基酸構(gòu)成多肽鏈或蛋白質(zhì)分子的過程。04闡明蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，認(rèn)同蛋白質(zhì)與人體營養(yǎng)、健康等關(guān)系密切。

從某些動物組織中提取的膠原蛋白，可以用來制作手術(shù)縫合線。手術(shù)后過一段時間，這種縫合線就可以被人體組織吸收，從而避免拆線的痛苦。1、為什么這種縫合線可以被人體組織吸收？組成動物和人體的膠原蛋白是相似的物質(zhì)。問題探討討論：

從某些動物組織中提取的膠原蛋白，可以用來制作手術(shù)縫合線。手術(shù)后過一段時間，這種縫合線就可以被人體組織吸收，從而避免拆線的痛苦。問題探討討論：2、這種縫合線發(fā)生什么樣的化學(xué)變化才能被吸收？這對你認(rèn)識蛋白

質(zhì)的化學(xué)組成有什么啟示？

這種縫合線要變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)才能被吸收，初中學(xué)習(xí)過食物中的蛋白質(zhì)要分解為氨基酸才能被吸收，因此說蛋白質(zhì)在化學(xué)組成上應(yīng)該可以分為更小的分子。你能夠說出幾種富含蛋白質(zhì)的食物呢？那么，生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)有什么功能呢？富含蛋白質(zhì)的食物一、蛋白質(zhì)的功能一、蛋白質(zhì)的功能1、結(jié)構(gòu)蛋白:許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)。如肌肉、頭發(fā)、蛛絲、羽毛等的成分主要是蛋白質(zhì)。一、蛋白質(zhì)的功能2、催化作用：細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化。絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。

酶一、蛋白質(zhì)的功能3、運(yùn)輸作用有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸功能。如血紅蛋白（能運(yùn)輸氧）。O2分子血紅蛋白運(yùn)輸氧氣一、蛋白質(zhì)的功能4、調(diào)節(jié)作用：

有些蛋白質(zhì)能夠調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動，如胰島素。胰島素糖尿病患者注射胰島素一、蛋白質(zhì)的功能5、免疫作用

有些蛋白質(zhì)有免疫功能，人體內(nèi)的抗體是蛋白質(zhì)，可以幫助人體抵御病菌和病毒等抗原的侵害。一、蛋白質(zhì)的功能功能實(shí)例肌肉、頭發(fā)、羽毛、蛛絲等細(xì)胞中絕大多數(shù)的酶血紅蛋白胰島素構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)(結(jié)構(gòu)蛋白)催化作用運(yùn)輸作用調(diào)節(jié)作用(信息傳遞)抗體免疫作用蛋白質(zhì)功能小結(jié)細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。

蛋白質(zhì)是一類生物大分子，種類多種多樣。蛋白質(zhì)必須經(jīng)過消化，成為各種氨基酸，才能被人體吸收利用。民間有一種“吃什么補(bǔ)什么”的說法，如吃魚眼能明目，喝虎骨酒可以壯筋骨，那么這些食物中的蛋白質(zhì)能被人體直接吸收嗎？二、蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸思考·討論氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)甘氨酸纈氨酸丙氨酸亮氨酸氨基羧基1、這些氨基酸的結(jié)構(gòu)具有什么共同特點(diǎn)？氨基氨基氨基羧基羧基羧基①每種氨基酸分子至少都含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)，并且

都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。②這個碳原子還連接一個氫原子和一個側(cè)鏈基團(tuán)（用R表示）③各種氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同。觀察下列幾種氨基酸的結(jié)構(gòu)。觀察下列幾種氨基酸的結(jié)構(gòu)。思考·討論氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)甘氨酸纈氨酸丙氨酸亮氨酸氨基羧基氨基氨基氨基羧基羧基羧基2、“氨基酸”這一名詞與其分子結(jié)構(gòu)有怎樣的對應(yīng)關(guān)系？

“氨基酸”代表了氨基酸分子結(jié)構(gòu)中的主要組成部分——氨基和羧基。羧基中的氫氧鍵（O-H）易斷裂，生成H+

，呈酸性，所以稱為氨基酸。2側(cè)鏈基團(tuán)RCHCH2NOHO氨基羧基1.結(jié)構(gòu)通式：二、蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸羧基寫法

—C—OHOHO—C—

O

—COOH氨基寫法

H2N——NH2

H—N—HH—N—H①每種氨基酸分子至少都含有一個氨基(-NH2)和一個羧基(-COOH)，并且都有

一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。②這個碳原子還連接一個氫原子和一個側(cè)鏈基團(tuán)（用R表示）③各種氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：COOHNH2RHC[例1]

下列四個結(jié)構(gòu)式中，屬于構(gòu)成蛋白質(zhì)的

氨基酸分子的是(

)[例2]

下列哪項(xiàng)不是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸(

)[例3]

下列結(jié)構(gòu)式中屬于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸分子的是()

A．③④B．①②C．②③D．①③①必需氨基酸:②非必需氨基酸:甲硫氨酸、纈氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸

甲攜來一本亮色書4.氨基酸的種類：組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種主要是C、H、O、N，有些含S等。3.組成元素：二、蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸

如果氨基酸中含有C、H、O、N以外的其它元素(如S等），則其它元素的存在部位是哪里？R基人體細(xì)胞不能合成的，必須從外界環(huán)境中獲取的氨基酸，共8種。人體細(xì)胞能夠合成的氨基酸，共13種。21種氨基酸1010—1012種蛋白質(zhì)人體內(nèi)有數(shù)萬種不同的蛋白質(zhì)，承擔(dān)著各項(xiàng)生命活動，甚至生物界蛋白質(zhì)種類多達(dá)1010—1012種。但是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類有限。CHCOOHR2HN二肽OHCHR1H2NCOH肽鍵H2O1、脫水縮合：三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基相連接，同時脫去一分子的水，這種結(jié)合方式叫作脫水縮合。②二肽：由兩個氨基酸縮合而成的化合物。①肽鍵：連接兩個氨基酸分子的化學(xué)鍵叫作肽鍵。脫出來的H2O中：H來自

,O來自

。氨基和羧基羧基CHCOOHR3HNOHHCCHR1NH2COCHR2HNOH2O二肽肽鍵三肽三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性③三肽：由三個氨基酸縮合而成的化合物。④多肽：由多個氨基酸縮合而成的，含有多個肽鍵的化合物，叫作

多肽（多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，叫作肽鏈）。肽鍵氨基酸脫水縮合過程視頻由于氨基酸之間能夠形成氫鍵等，從而使得肽鏈能盤曲、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。2、肽鏈盤曲折疊形成蛋白質(zhì)肽鏈通過氫鍵盤曲折疊三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性許多蛋白質(zhì)分子都含有兩條或多條肽鏈，它們通過一定的化學(xué)鍵（如二硫鍵）相互結(jié)合在一起。二硫鍵

某胰島素通過二硫鍵連接2、肽鏈盤曲折疊形成蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性

構(gòu)成蛋白質(zhì)的這些多肽鏈不呈直線，也不在同一個平面上，而是形成更為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。例如，血紅蛋白是含四條多肽鏈的蛋白質(zhì)分子，含有574個氨基酸分子。

血紅蛋白分子空間結(jié)構(gòu)圖2、肽鏈盤曲折疊形成蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性

氨基酸之間脫水縮合形成肽鏈1這條肽鏈進(jìn)一步盤繞形成一定的空間結(jié)構(gòu)3四條肽鏈聚集在一起形成復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)4

一條肽鏈的特定區(qū)域進(jìn)行有規(guī)律的盤曲、折疊2圖2-12由氨基酸形成血紅蛋白的示意圖2、肽鏈盤曲折疊形成蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性蛋白質(zhì)的盤曲折疊過程氨基酸二肽三肽四肽多肽肌球蛋白血紅蛋白胰島素盤曲折疊氨基酸怎樣構(gòu)成蛋白質(zhì)思考·討論從氨基酸到蛋白質(zhì)大致有哪些結(jié)構(gòu)層次？氨基酸脫水縮合二肽三肽……多肽一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子一條肽鏈盤曲折疊更復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)多條肽鏈氨基酸怎樣構(gòu)成蛋白質(zhì)思考·討論進(jìn)入人體消化道的蛋白質(zhì)食物，要經(jīng)過哪些消化酶的作用才能分解為氨基酸？這些氨基酸進(jìn)入人體細(xì)胞后，需經(jīng)過怎樣的過程才能變?yōu)槿梭w的蛋白質(zhì)？人體中的蛋白質(zhì)和食物中蛋白質(zhì)會一樣嗎？蛋白質(zhì)胃蛋白酶胰蛋白酶多肽腸肽酶氨基酸氨基酸進(jìn)入人體細(xì)胞后，要脫水縮合形成二肽、三肽……多肽，由多肽鏈盤曲折疊構(gòu)成人體的蛋白質(zhì)。不一樣，人體蛋白質(zhì)具有完成人體生命活動的結(jié)構(gòu)和功能。氨基酸怎樣構(gòu)成蛋白質(zhì)思考·討論如果用21個不同的字母代表21種氨基酸，若寫出由10個氨基酸組成的長鏈（十肽），可以寫出多少條互不相同的長鏈（十肽）？2110條互不相同的長鏈（十肽）21212121212121212121氨基酸怎樣構(gòu)成蛋白質(zhì)思考·討論思考：如果用21個不同的字母代表21種氨基酸，由10個氨基酸

組成的十肽，每種氨基酸只有一個，能形成多少種十肽？21×20×19×18…×12＝21201918171612151413④若由100個氨基酸組成的多肽長鏈，能形成多少種？1000個氨基酸能

形成多少種多肽鏈呢？試著說出蛋白質(zhì)種類多種多樣的原因。21100種多肽鏈211000種多肽鏈氨基酸怎樣構(gòu)成蛋白質(zhì)思考·討論氨基酸層面氨基酸的種類不同氨基酸的數(shù)量不同氨基酸的排列順序千變?nèi)f化肽鏈層面多肽鏈盤曲、折疊的方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別3.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因蛋白質(zhì)功能的多樣性三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性每一種蛋白質(zhì)分子都有與它所承擔(dān)功能相適應(yīng)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，如果氨基酸序列改變或蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，就可能會影響其功能。

4.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（主要是指空間結(jié)構(gòu)）與其功能相適應(yīng)還有其他方式可以改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象嗎？三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性正常血紅蛋白異常血紅蛋白空間結(jié)構(gòu)呈球狀圓盤狀聚合成纖維狀鐮刀狀鐮狀細(xì)胞貧血患者的血紅蛋白運(yùn)輸氧的能力會大為削弱

蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些物

理和化學(xué)因素作用下其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象。5.蛋白質(zhì)變性：不可逆，只是空間結(jié)構(gòu)改變，肽鍵一般不斷裂。高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、酒精、輻射、重金屬鹽等。與社會的聯(lián)系(1)概念:(2)使蛋白質(zhì)變性的因素：高溫使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，易被蛋白酶水解。與社會的聯(lián)系5.蛋白質(zhì)變性：(3)熟雞蛋、熟肉容易消化的原因：加熱、加酸、加酒精等可以引起細(xì)菌和病毒的蛋白質(zhì)變性。(4)加熱、加酸、加酒精等可以達(dá)到消毒、滅菌的目的，原因是：鹽析蛋白質(zhì)在鹽溶液中溶解度降低而析出的現(xiàn)象。變性肽鍵斷裂，蛋白質(zhì)分解為短肽或氨基酸。水解蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，肽鍵未斷裂。6.蛋白質(zhì)的鹽析、水解和變性與社會的聯(lián)系注意：鹽析過程中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生

變化，變化是可逆的。OHNHCHCOOHR2氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)肽鍵數(shù)脫水?dāng)?shù)111123mn－1122132nn－1………n－2n－3n－mn－2n－3n－mnnn脫水?dāng)?shù)

=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)－肽鏈條數(shù)(1)在鏈狀多肽中：四、蛋白質(zhì)的相關(guān)計算CHCR1H2NOCHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCOOHR3CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCOOHRn……H2OH（2）蛋白質(zhì)中游離氨（羧）基數(shù)目

至少

=

肽鏈數(shù)

四、蛋白質(zhì)的相關(guān)計算實(shí)際

=

肽鏈數(shù)+R基中氨（羧）基數(shù)右圖蛋白質(zhì)中游離氨基和羧基的數(shù)目分別是多少？[例1]現(xiàn)有100個氨基酸，其中氨基有105個，羧基有103個，

則由此合成的3條肽鏈中肽鍵數(shù)目、游離的氨基、羧

基的數(shù)目分別是(

)A．96、8、9B．97、7、5C．97、8、6 D．97、6、4[例2]某一蛋白質(zhì)由4條肽鏈組成，共含有109個肽鍵，則此

蛋白質(zhì)分子中至少含有的—NH2和—COOH的個數(shù)及氨基

酸數(shù)分別為(

)

A．105個，105個，105個

B．110個，110個，110個

C．4個，4個，113個

D．1個，1個，113個CCCHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCOOHR6（3）蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量

=氨基酸數(shù)×氨基酸平均相對分子質(zhì)量

-脫水?dāng)?shù)×18四、蛋白質(zhì)的相關(guān)計算[例3]組成生物體某蛋白質(zhì)的氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為128，

該蛋白質(zhì)含有兩條肽鏈，兩條肽鏈中共有198個肽鍵，則

該蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為(

)A．25600 B．22036C．12928D．11128B[例4]某胰島素的結(jié)構(gòu)如下圖，該胰島素的相對分子質(zhì)量是多少？

（氨基酸平均相對分子質(zhì)量為128）=氨基酸數(shù)×氨基酸平均相對分子質(zhì)量-脫水?dāng)?shù)×18-二硫鍵數(shù)×2=51×128-49×18-3×2（3）蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量

=氨基酸數(shù)×氨基酸平均相對分子質(zhì)量

-脫水?dāng)?shù)×18四、蛋白質(zhì)的相關(guān)計算S二硫鍵HHH2S①N原子數(shù)至少＝氨基酸數(shù)。實(shí)際＝氨基酸數(shù)+R基上的N原子數(shù)CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR7（4）肽鏈中的原子數(shù)

四、蛋白質(zhì)的相關(guān)計算②O原子數(shù)至少＝氨基酸數(shù)＋肽鏈數(shù)。實(shí)際＝氨基酸數(shù)＋肽鏈數(shù)+R基上的O原子數(shù)[例5]某蛋白質(zhì)由m條肽鏈、n個氨基酸組成。該蛋白質(zhì)至少有氧原子的

個數(shù)是(

)A．n－m B．n－2mC．n＋m D．n＋2mC

如有A、B、C、D四種氨基酸，由這四種氨基酸組成多肽的情況可分析如下：A、B、C、D四種氨基酸，每種氨基酸數(shù)目無限的情況下，可形成鏈狀四肽的種類可形成鏈狀三肽的種類A、B、C、D四種氨基酸，每種氨基酸只有一個的情況下，可形成鏈狀四肽的種類可形成鏈狀三肽的種類

（5）肽鏈種類的計算方法四、蛋白質(zhì)的相關(guān)計算4×4×4×4＝256種4×4×4＝64種4×3×2×1＝24種4×3×2＝24種[例6]如果有足量的三種氨基酸，分別為甲、乙、丙，則它們

能形成的鏈狀三肽種類以及包含甲、乙、丙三種氨基酸

的鏈狀三肽種類最多有(

)A．9、9B．6、3C．27、6 D．3、3C一條肽鏈兩端的氨基和羧基能否脫水縮合形成肽鍵？如果能，形成的多肽是什么形狀的？①脫水?dāng)?shù)

(2)在環(huán)狀多肽中:四、蛋白質(zhì)的相關(guān)計算CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCOOHRn……②游離氨（羧）基數(shù)目

至少

=0

實(shí)際

=

R基中氨（羧）基數(shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)＝

氨基酸數(shù)

×氨基酸平均相對分子質(zhì)量－

脫水?dāng)?shù)

×

18。③相對分子質(zhì)量(氨基酸數(shù))[例7]某環(huán)狀多肽由39個氨基酸脫水縮合而成，其中含有4個

谷氨酸(R基為—CH2—CH2—COOH)，則該多肽(

)A．至少含有5個游離羧基B．有38個肽鍵C．可能沒有游離的氨基

D．一定含有21種氨基酸C練習(xí)與應(yīng)用.

1.判斷下列有關(guān)蛋白質(zhì)的表述是否正確。（1）蛋白質(zhì)徹底水解的產(chǎn)物是氨基酸。（

）（2）氨基酸僅通過脫水縮合的方式就可以形成蛋白質(zhì)。（

）（3）只有細(xì)胞內(nèi)才有蛋白質(zhì)分布。（

）（4）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與其功能密切相關(guān)。（）一、概念檢測××