高中生物人教版(2019)必修1 2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者（共55张ppt）

(共55张PPT)
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
第二章 组成细胞的分子
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。
讨论：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。
蛋白质是细胞中含量最高的有机物，是生物体内重要的营养物质。
组成生物体的常见蛋白质有哪些？蛋白质承担着怎样的功能呢？
本节聚焦
1.概述蛋白质的主要功能。
2.说明氨基酸的结构特点及其种类。
3.描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。
4.阐明蛋白质结构及其多样性。
学习目标
1.生命观念：通过对蛋白质结构多样性决定功能多样性的学习，形成结构和功能相适应的观点。
2.科学思维：通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养归纳与推理的能力。
素养要求
1
蛋白质的功能
血红蛋白
组成生物体的常见蛋白质
如何验证这些结构是由蛋白质组成的呢？
蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
①构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。如：毛发、羽毛、指甲。
思考：蛋白质在生命活动中有哪些作用？
一、蛋白质的功能
思考：蛋白质在生命活动中有哪些作用？
②有些蛋白质具有运输物质的功能。如血红蛋白、载体蛋白。
血红蛋白
载体蛋白
一、蛋白质的功能
②酶是生物催化剂，发生在细胞内的化学反应离不开酶的催化，而绝大多数酶化学本质是蛋白质。
酶
思考：蛋白质在生命活动中有哪些作用？
一、蛋白质的功能
③抗体是具有免疫功能的蛋白质，可帮助人体抵御细菌和病毒的侵害。
抗体
Y字型抗体正与外来病菌结合
思考：蛋白质在生命活动中有哪些作用？
一、蛋白质的功能
④有些蛋白质能传递信息，调节生命活动，如：胰岛素。
胰岛素
思考：蛋白质在生命活动中有哪些作用？
一、蛋白质的功能
为什么胰岛素只能注射而不能口服？
结构
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
(1)蛋白质是生命活动的 。
主要承担者
细胞和生物体
催化作用
免疫作用
巧学妙记：谐音法巧记蛋白质的功能
狗 催 运 面 条
一、蛋白质的功能
淋巴因子
多数激素
2
蛋白质的基本组成单位
——氨基酸
氨基酸
二、蛋白质的基本组成单位
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
变为小分子物质才能被吸收初中学习过食物中的蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收，因此说蛋白质在化学组成上应该分为更小的分子
2、这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？
这对你认识蛋白质的化学组成有什么启示？
酶
酶
蛋白质
大分子物质
肽
酶
由多个氨基酸分子缩合成的物质
氨基酸
组成蛋白质的基本单位
元素组成：C、H、O、N一些还含有S、Fe等
二、蛋白质的基本组成单位
氨基酸
每种氨基酸分子　　 都含有　　　 （　　　）和　　　 （　　　 ）
且都有一个氨基和一个羧基连接在　　　　　　 上。
这个碳原子上还连接一个 和一个 ，这个侧链基团用R表示。
各种氨基酸的区别在于 的不同。
至少
一个氨基
—NH2
一个羧基
—COOH
（一）氨基酸的结构特点
同一个碳原子
R基
氢原子
侧链基团
活动2：观察几种氨基酸，概括其结构特点，写出氨基酸的结构通式
决定氨基酸的种类
发挥你的想象力，能否将抽象的结构具体化，以便更好的掌握氨基酸的结构通式
（二）氨基酸的结构通式
H2N
氨基
C
OH
O
羧基
C
H
R
侧链基团
或： —NH2
或： H2N—
H
化学结构式: —N—H
氨基
羧基
思考·讨论
或： —COOH
O
化学结构式： —C—OH
或：HO— C —
O
“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要组成部分——氨基和羧基。
羧基中的氢氧键（O-H）易断裂，生成H+ ，呈酸性，所以称为氨基酸。
思考·讨论
“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？
酸
氨基
判断以下哪些是组成蛋白质的氨基酸
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
CH
NH2
COOH
CH2
OH
C
COOH
NH2
H
CH2
COOH
√
√
×
氨基酸的判断依据:
看 -NH2、-COOH、是否连在同一个“C”上
√
氨基酸的种类及分类：
（阅读课本30页：与社会的联系）
（1）分类依据：能否在人体细胞中 。
合成
21
氨基酸
氨基酸
特点：
种类：
必须从 中获取
种
特点：
人体细胞能够合成
种类：
种
必需
非必需
外界环境
8
13
◎ 组成人体蛋白质的氨基酸有 种。
（2）种类
8种必需氨基酸：甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸（甲携来一本亮色书）
3
蛋白质的结构及多样性
1965年由我国科学家人工合成的世界上第一个有生物活性的结晶牛胰岛素，其分子量相对较小，是由51个氨基酸组成。
那么科学家是怎样把单个氨基酸合成蛋白质的呢？
三、蛋白质的结构及其多样性
R1
C
H
H2N
C
OH
O
COOH
R2
COOH
H
N
C
H
H
NH2
脱水缩 合
R2
COOH
H
N
C
H
R1
C
H
H2N
C
O
H2O
＋
肽键
二肽
1、蛋白质的形成过程
三、蛋白质的结构及其多样性
反应基团：一个氨基酸的羧基与另外一个氨基酸的氨基
二肽
三肽
四肽
2个氨基酸形成二肽时，脱去 分子水，形成 个肽键。
3个氨基酸形成三肽时，脱去 分子水，形成 个肽键。
以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽。（通常链状，又叫肽链）。
1
1
2
2
归纳：①肽的命名和氨基酸数目什么关系？
②一条多肽形成过程中，脱水数、肽键数之间关系？
与氨基酸数目之间又有什么关系？
◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇
肽链中的肽键数、脱去的水分子数与氨基酸个数的关系：
(1)
氨基酸个数10
肽键数9
(2)
◇-◇-◇-◇-◇
◇-◇-◇-◇-◇
氨基酸个数10
肽键数8
1.脱水数= 肽键数= 氨基酸个数－肽链条数
肽链条数1
肽链条数2
=
=
—
—
脱去水分子数9
=
=
脱去水分子数8
想一想
结论
3个基本公式（链状）
1.脱水数= 肽键数= 氨基酸个数－肽链条数
2.蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量x氨基酸数－18x脱水数－2x二硫键个数
3.氨基（羧基）数＝肽链数＋R基上的氨基（羧基）数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数（脱去水分子数）
环肽（不要肽链数）：
脱水数= 肽键数= 氨基酸个数
氨基（羧基）数＝R基上的氨基（羧基）数
如果是环肽呢？
1、某蛋白质由5条肽链组成，至少含有多少游离个氨基，至少含有多少个游离羧基呢？
A.5、2 B.3、3 C.4、5 D.5、5
2、胰岛素由2条肽链组成，其中一条链含21个氨基酸，另一条链含30个氨基酸，则胰岛素分子结构中所含的肽键数和脱去的水分子依次为
A.48、49 B.49、49 C.50、50 D.51、49
3、已知20种氨基酸的平均相对分子量为128，现有一蛋白质分子由2条多肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质的相对分子量为
A.12800； B.12544； C.12288； D.11036
如果组成蛋白质的氨基酸的分子数为n，氨基酸的平均分子量为a，完成下表的填写：
形成1条链 形成m条链
脱去水分子数
形成肽键数
至少氨基数
至少羧基数
实际羧基数
实际氨基数
蛋白质分子量
n-1
n-1
1
1
1+R
1+R
na-18(n-1)
n-m
n-m
m
m
m+R
m+R
na-18(n-m)
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。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。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。
例如，血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含四条多肽链。
2、由肽链形成蛋白质
特定的R基（巯基—SH）间形成二硫键等，将多条肽链结合起来
思考·讨论
从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
氨基酸
脱水缩合
二肽
三肽
……
多肽链
蛋白质的形成有哪些层次？
一定空间结构的蛋白质分子
盘曲折叠
C、H
O、N
等
元素
更复杂空间结构的蛋白质
多条肽链
思考·讨论
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？人体和食物食物中蛋白质一样吗？
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。
不一样，人体蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能。
图2-12 由氨基酸形成血红蛋白的示意图
在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。
3、蛋白质多样性的原因
氨基酸的种类、数目、排列顺序多样
肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构多样
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。
4、蛋白质结构异常
可能导致功能异常
运氧功能大大削弱
a.蛋白质的变性
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。
5、蛋白质的主要性质
联系生活：
吃熟鸡蛋、熟肉容易消化的原因？
哪些方法可以使蛋白质变性？
变性、盐析、水解的区别？
与社会的联系
蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间结构遭到破坏，导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象，称为蛋白质变性。
变性因素：
高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精等。
注意：变性不可逆，只是空间结构改变，肽键一般不断裂。
注意：盐析过程蛋白质的结构没有发生变化，变化是可逆的。
实例：在鸡蛋清中加一些食盐，会看到白色絮状物，兑水稀释后絮状物消失。
加入清水稀释
与社会的联系
蛋白质结构变化吗？
蛋白质在某些盐（如氯化钠、硫酸钠等）的溶液中溶解度降低而析出的现象，称为蛋白质盐析。降低盐溶液浓度后，蛋白质又会重新溶解。
蛋白质的主要理化性质
1.盐析（只改变存在状态，不改变性质，过程可逆）
加入浓的无机盐溶液可以使蛋白质从溶液中沉淀出来，这个过程叫盐析。
2 .变性（只改变空间结构，不改变肽键，过程不可逆）
蛋白质在重金属盐（汞盐，银盐，铜盐）、酸、碱、乙醇等存在下或加热至70---1000C或在X射线、紫外线的作用下其空间结构发生改变和破坏，从而失去生物活性。运用变性原理可以用于消毒灭菌和生物制品（疫苗，抗毒血清等）的保存。
3.水解（酶催化水解肽键）
彻底水解肽键为0，不彻底水解肽键变少
4
课堂小结
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
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
5
练习与应用
.
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成蛋白质。 （ ）
（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。（ ）
5.1 概念检测
×
×
√
×
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
3．如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是（ ）
B
A．A中肯定含有S元素
B．①过程发生伴随着水的生成
C．多肽中B的数目等于C的数目
D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性根本原因
4、胰岛素分子含有A、B两条多肽链，A链有21 个氨基酸，B链有30个氨基酸，—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。回答下列问题：
(1)胰岛素分子中肽键的数目是__________；形成胰岛素时产生_________分子水。
(2)该胰岛素分子中含有氨基个数是________个
(3)已知21种氨基酸平均相对分子质量为128，则胰岛素的相对分子质量约为__________
49
49
至少2
128*51—18*49—6
5.肉毒梭菌产生的肉毒类毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素，该毒素是由两条肽链盘曲、折叠而成的一种生物大分子。下面是肉毒类毒素的局部结构简式，请据此回答：
(1)上图所示的片段中，共有 个肽键， 种氨基酸组成；从左向右数，第三个氨基酸不同于其他氨基酸的基团是 (填化学式)。
4
5
—CH3
(2)肉毒类毒素是在细胞中由氨基酸经过 过程形成的；一分子肉毒类毒素至少含有 个氨基。
脱水缩合
2
(3)1 g肉毒类毒素可毒死20亿只小鼠，但煮沸1 min或75 ℃下加热5～10 min，就能使其完全丧失活性。高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是高温使其 。
空间构象遭到破坏
(4)肉毒类毒素可用 试剂鉴定，该试剂使用方法是______________ ，在煮沸后的肉毒类毒素溶液(无色)中加入该试剂，其溶液颜色将变为 。
双缩脲
先加A液，摇匀
后再加B液
紫色
4.肉毒梭菌产生的肉毒类毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素，该毒素是由两条肽链盘曲、折叠而成的一种生物大分子。下面是肉毒类毒素的局部结构简式，请据此回答：
6、已知天冬酰胺的R基为（-C2H4ON），现有分子式为C63H103O31N17S2的多肽，其中含有2个天冬酰胺。在上述多肽链中最多含有肽键 （ ）

A．17个 B．16个
C．15个 D．14个
D
7.某细菌能产生一种环状毒性肽，其分子式是C55H68O18N10，将它彻底水解后只能得到下列四种氨基酸，分别是甘氨酸C2H5NO2，丙氨酸C3H7NO2，苯丙氨酸C9H11NO2，谷氨酸C5H9NO4，其结构式如图，请据图回答：
（1）该多肽是_____肽化合物，连接相邻两个氨基酸之间化学键的结构式是________ ，氨基酸脱水缩合形成该化合物的过程中，相对分子质量减少了_____。
（2）该多肽的彻底水解需_____个水分子参与，水解后可得到___个甘氨酸，_____个丙氨酸，_____个谷氨酸和3个苯丙氨酸。
十
-CO-NH-
180
10
1
2
4
（3）蛋白质分子结构复杂，经加热、X射线、强酸、强碱、重金属盐等的作用，引起蛋白质的变性，其原因主要是_______________。
（4）由题中提及的四种氨基酸按一定数量混合后，在适宜条件下，脱水缩合后形成的含四个肽键的链状分子最多有_____种。
（5）甘丙二肽是由甘氨酸与丙氨酸脱水缩合而成的，该物质_____（能或不能）与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
空间结构遭到破坏
45
能
谢谢聆听!
同学们辛苦啦！
2.蛋白质中含有N、O原子数的计算
(1)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数
(2)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数
3.多肽中除去氨基酸的有关计算
(1)若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键即可。
(2)每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。