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32张ppt）

(共32张PPT)
蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质
(1)细胞内仅次于水的化合物
(2)细胞内含量最多的有机化合物
(3)占细胞干重含量最多的化合物
图1-1 组成细胞的主要化合物及相对含量
细胞中的蛋白质
本节聚焦
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
蛋白质的功能
蛋白质的功能有结构蛋白，调节蛋白，运输蛋白，催化蛋白，免疫蛋白
结构蛋白
如：肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质。
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。
调节作用
胰岛素调节血糖
运输作用
血红蛋白
催化作用
免疫作用
抗原
抗体可变区
抗原
抗体
蛋白质的功能
口诀：狗催运面条
构成细胞和生物体的重要物质，称为结构蛋白。
起信息传递作用，能够调节机体的生命活动。
具有运输功能，如血红蛋白。
对细胞内的化学反应有催化作用。
具有免疫功能，如抗体；等等。
结构决定功能，功能反映结构。
蛋白质的结构
蛋白质是以氨基酸为单位构成的生物大分子，
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
带着下面的问题观察下面几种氨基酸
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？
3 、不同氨基酸分子的区别在哪里？
4、“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系么？
C
C
C
C
氨基酸
氨基酸结构特点：至少都含有一个氨基和一个羧基， 并且都有一个氨基和一个羧基连接在同个碳原子上。
氨基酸分子一般由C、H、O、N元素组成，有的还含有S等。
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
半胱氨酸
C
H
NH2
COOH
CH3
丙氨酸
在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，但是不一定每种蛋白质都含有21中氨基酸。
组成人体蛋白质的
21种氨基酸
合成
必需氨基酸
非必需氨基酸
必需氨基酸：
人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸，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
非必需氨基酸：
人体细胞能够合成的，共13种。
mh
(1)氨基酸的种类
组成蛋白质的氨基酸有 种，其中 种是人体细胞不能合成的，称 氨基酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取；另外 种氨基酸是人体细胞能够合成的，称 氨基酸。
(2)氨基酸的元素组成及结构特点
观察以下几种氨基酸的结构，总结：
①组成氨基酸的共有元素是 ，
有的氨基酸还含有 等元素。
②氨基酸的结构特点
a．每种氨基酸分子至少含有一个 和一个
b．每种氨基酸分子中都有一个 和一个 连接在同一个碳原子上，该碳原子还连接一个 和一个侧链基团，这个侧链基团用 表示。各种氨基酸的区别在于 基的不同。
③氨基酸的结构通式：
④这四种氨基酸分子不同的R基分别是 。
②肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？ 。
蛋白质的基本组成单位-氨基酸
21
8
必需
13
非必需
C、H、O、N
S/Fe
氨基
羧基
氨基
羧基
氢原子
R
R
—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH
部分含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基位于R基上
mh
【典例1】以下说法正确的是（ ）
A. 多糖是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子
B. 氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上
C. 酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同
D. 非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸
【典例2】下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸的是(　　)
A．①②③④ B．①②③ C．①② D．②④
蛋白质的基本组成单位-氨基酸
C
B
脱水缩合
C
R1
C
H
H2N
OH
O
C
H
C
N
OH
O
R2
H
H
脱水缩合
C
O
C
R1
H
H2N
C
H
C
OH
O
R2
N
H
+
H2O
肽键
二肽
由两个氨基酸经过脱水缩合形成一个肽键，所形成的化合物叫做二肽。
肽键：
连接两个氨基酸分子的化学键叫肽键。
肽：
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。
肽链：
多肽通常呈链状结构，称为肽链。
羧基
氨基
两个氨基酸
多个氨基酸
链状
盘曲折叠
氢键
空间结构
脱水缩合
二肽
肽键
羧基
氨基和羧基
蛋白质相关计算
1、（链式结构）肽键数与氨基酸数目的关系：
肽键数=氨基酸数-1=脱去的水分子数
肽键数=氨基酸数-2=脱去的水分子数
公式1：肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数-肽链数
1、（环状结构）肽键数与氨基酸数目的关系：
肽键数=氨基酸数=脱去的水分子数
如m个氨基酸构成n个环状多肽，有__m__个肽键
10个氨基酸组成的环状多肽
2、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2：游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数
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
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 - 脱去的水分子数×18
如果存在二硫键还要加上硫相对分子质量
4、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
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
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)
肽链数 氨基酸 数目 肽键 数目 脱去水分子 数目 氨基 数目 羧基
数目
1 n n-1 n-1 至少 1 个
m n n-m n-m 至少 m 个
环状多肽 n n n 至少 0 个
②肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？
有。位于肽链的两端，R基中也可能有.
【典例4】两种氨基酸结构式如图，它们在形成二肽化合物时，最可能相互缩合的基团是
(　　)
A．①与③ B．②与④或①与⑤
C．②与⑥ D．③与④
B
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。
巯基
甲硫基
肽链通过氢键盘曲折叠
多肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别
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
肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构
3
1
2
四条肽链聚集形成复杂空间结构
4
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
多肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别
蛋白质的多样性原因
3．蛋白质种类多样性的原因
在细胞中，组成蛋白质的 可能成千上万，氨基酸形成肽链时，其 千变万化，肽链的 千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。
氨基酸数目
排列顺序
盘曲、折叠方式及其形成的空间结构
蛋白质结构与功能相适应
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。
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
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
蛋白质变性是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，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象
与社会的联系
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
变性因素：
高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精等。
盐析（salting out）是指在蛋白质水溶液中加入中性盐，随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀出来的现象。常用的中性盐有氯化钠、硫酸钠等，但以硫酸铵为最多。得到的蛋白质一般不失活，一定条件下又可重新溶解
4．蛋白质的变性
(1)概念：蛋白质变性是指蛋白质在某些 因素作用下其特定的 被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性 的现象。
(2)应用：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 水解，因而易于消化。②经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的 ， 可以达到消毒、灭菌的目的。
【典例5】以下说法正确的是（ ）
A. 含有两个肽键的化合物叫作二肽 B. 蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的
C. 变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应 D. 蛋白质变性是可逆的化学反应
物理和化学
空间构象
丧失
蛋白酶
蛋白质变性
C
双缩脲试剂检测的是肽键，蛋白质变性破坏的是空间结构，肽键还保留
【典例6】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)。
(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。
(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 。
(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 。
4
5
—CH3
脱水缩合
2
空间构象遭到破坏
双缩脲
先加A液，摇匀后再加B液
紫色
巩固提升
1-5 D C B D A
6.(1)氨基　羧基　(2)4　3　脱水缩合
(3)R基　②④⑧⑨　(4)四肽　3　③⑤⑥　(5)2　2