2.4.1 蛋白质是生命活动的主要承担者 课件(共48张PPT)高中人教版生物必修一

(共48张PPT)
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
人教版（2019） 必修1 《分子与细胞》
蛋白质是细胞内重要的有机物
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？
情境探讨
张小明同学早上起床后梳理好头发，拿起哑铃锻炼肌肉。锻炼后去食堂吃早餐，饭后半小时体检血糖暂时升高。回到教室后，同桌感冒了但是张小明同学安然无恙。
张小明同学的上午
以上情境中哪里可以体现蛋白质功能？
情境1
张小明同学早上起床后梳理好头发，拿起哑铃锻炼肌肉。锻炼后去食堂吃了早餐，饭后半小时体检血糖暂时升高。回到教室后，同桌感冒了但是张小明同学安然无恙。
张小明同学的上午
在校生活情境 整理头发，锻炼肌肉 吃早餐，消化吸收 血糖升高又回到正常 同学感冒，自身健康
相关蛋白质 头发、肌肉 酶 载体蛋白 蛋白质类激素 抗体
蛋白质的功能 结构蛋白 催化功能，运输功能 调节功能 免疫功能
生命活动的主要承担者——蛋白质
1.蛋白质的功能
1.蛋白质的功能
如肌肉的收缩与舒张是靠肌细胞中由细丝状蛋白质组成的肌丝间的滑动实现的等；头发、蛛丝、羽毛等成分主要是蛋白质。
①构成细胞和生物体结构
1.蛋白质的功能
②调节机体生命活动
如细胞间传递信息的调节蛋白，通过蛋白质间的特异性结合，实现信息的精准传递；胰岛分泌胰岛素调节机体血糖水平等。
③催化生理生化反应
绝大多数酶是蛋白质，能与底物特异性结合，专一地催化某反应。
胃蛋白酶结晶
淀粉
麦芽糖
葡萄糖
唾液淀粉酶
胰、肠淀粉酶
胰麦芽糖酶
肠麦芽糖酶
④物质运输
如红细胞运输氧气以血红蛋白特定的空间结构及其动态变化为基础；部分物质跨膜运输时需要转运蛋白的协助。
⑤免疫防御
抗原
抗体可变区
抗原
抗体
抗体通过与抗原特异性结合，实现免疫防御功能。
组成细胞结构 运输 催化 信息传递 免疫防御
每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的空间结构
蛋白质是生命活动的主要承担者
Q：为什么蛋白质有不同的功能？
结构与功能相适应
Q：蛋白质有怎样的基本结构？
胰岛素
C256H381O76N65S6
5778
牛奶乳蛋白
C1642H2452O492N420S12
36684
人血红蛋白
C3032H4816O872N780S8Fe4
64500
大分子
有机物
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。
讨论：
1、为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
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？
这种手术缝合线要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可以分为更小的分子。
组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
蛋白质的基本组成单位是氨基酸
情境2
2.氨基酸的结构特点
C
H
C
H
H2N
OH
O
甘氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
CH3
缬氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
丙氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH2
半胱氨酸
1.构成蛋白质的氨基酸有21种，这些氨基酸的结构具有什么共同特点？
2.氨基酸这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
讨论
SH
每个氨基酸分子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一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。
C
H
C
H
OH
O
甘氨酸
H2N
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
CH3
缬氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
丙氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH2
半胱氨酸
构成生物体的氨基酸的基本元素有：C、H、O、N，有的还有S
SH
C
H
C
H
H2N
OH
O
甘氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
CH3
缬氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
丙氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH2
半胱氨酸
氨基酸结构通式
C
R
COOH
H2N
H
侧链基团
氨基
羧基
各种氨基酸的区别在于R基的不同
SH
C
COOH
H
H2N
R
R
H
H2N
COOH
C
侧链基团
氨基
羧基
C
H
H
H
H
COOH
NH2
H
R
C
R
H
COOH
H2N
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
甘氨酸
|
H
有21中氨基酸就意味着有21种R基团
根据R基团判断氨基酸的种类
C2H4O2N-R
下列哪个是构成生物体的氨基酸？并标出其R基。
判断依据：
-NH2与-COOH是否连在同一个“C”上
甘氨酸
丙氨酸
脯氨酸
缬氨酸
亮氨酸
异亮氨酸
丝氨酸
苏氨酸
甲硫氨酸
半胱氨酸
硒代半胱氨酸
苯丙氨酸
酪氨酸
色氨酸
赖氨酸
精氨酸
组氨酸
天冬氨酸
谷氨酸
3.氨基酸的种类
请同学们阅读“与社会的联系”，谈谈什么是必需氨基酸，什么是非必需氨基酸？
非必需氨基酸：人体细胞能够合成的氨基酸，有13种。
必需氨基酸：人体细胞所不能合成的，必需从外界环境中直接获取的氨基酸，成年人共有八种，婴儿九种（多一种组氨酸）。
苯丙氨酸、甲硫（蛋）氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸
笨 蛋 来 宿 舍 晾 一晾 鞋
构成蛋白质的氨基酸共21种
3.氨基酸的种类
有些同学有“偏食”的习惯，请分析这种习惯是否良好。
氨基酸：21种
蛋白质：
1010～1012
蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。
？
4.氨基酸的结合方式
C
H
R1
NH2
OH
C
O
H2O
C
H
COOH
R2
H
N
H
脱水缩合
二肽
肽键
4.氨基酸的结合方式
肽键
C
H
COOH
R2
H
N
OH
H
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
二肽
H2O
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（链状）
肽键
三肽
【例1】下图是某一多肽链的分子结构式,据图分析,下列叙述错误的是(　　)
A.①是氨基,⑤是羧基
B.该肽链中只有一个肽键,是④
C.该肽链中的R基有②③⑥
D.该多肽形成时失去了两分子水
B
4.氨基酸的结合方式
5.氨基酸组成蛋白质的过程
由氨基酸形成血红蛋白的示意图
氨基酸
脱水缩合
肽链(一条或多条)
盘曲折叠
蛋白质
多肽链中不相邻的氨基酸之间常常会规则性的形成氢键
5.氨基酸组成蛋白质的过程
肽链盘曲折叠形成具有空间结构的蛋白质
特定的R基（巯基—SH）间形成二硫键等，可将多条肽链结合起来
R1
R3
OH
C
C
H
R2
NH2
C
O
C
H
H
N
O
OH
C
C
H
NH2
C
O
C
H
H
N
O
R4
CH2
SH
CH2
HS
CH2
S
CH2
S
2H
5.氨基酸组成蛋白质的过程
Q2. 进入人体消化道的蛋白质食物，要经过哪些消化酶的作用才能分解为氨基酸？这些氨基酸进入人体细胞后，需经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？人体中的蛋白质和食物中的蛋白质会一样吗？
食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进人人体细胞后，要脱水缩合形成二肽、三肽...多肽，由多肽链构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样，其具有完成人体生命活动的结构和功能。
Q3. 如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出由10个氨基酸组成的长链，可以写出多少条互不相同的长链？试着说出蛋白质种类多种多样的原因。
10个氨基酸能够组成2110条互不相同的长链。
6.蛋白质结构多样性的原因
构成肽链的氨基酸种类不同，肽链的结构则不同；
构成肽链的氨基酸数目不同，肽链的结构则不同；
构成肽链的氨基酸排列顺序不同，肽链的结构则不同；
多肽链形成后，往往要盘曲、折叠形成不同的空间结构。
如果以 代表不同的氨基酸，则下列几种情况由氨基酸构成的肽链是否相同？并说明理由。
7.蛋白质变性、水解与盐析
Q：蛋白质结构与功能多种多样，若结构被破坏，蛋白质还能行使相应功能吗？
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，就可能影响其功能。
单个氨基酸
改变
蛋白质结构
异常
红细胞形态
异常，运输氧的能力下降
镰刀型细胞
贫血症
蛋白质的功能
空间结构
一级结构
7.蛋白质变性、水解与盐析
Q：蛋白质结构与功能多种多样，若结构被破坏，蛋白质还能行使相应功能吗？
蛋白质变性就是蛋白质分子在物理或化学因素的影响下，原有的空间构象发生改变，从而造成蛋白质分子原有的理化性质和生物活性的改变。（空间结构变得松散，功能部分或全部丧失，但肽键并未断裂，仍能发生紫色反应）
强酸、强碱、重金属离子、酒精、剧烈搅拌、加热（70-100℃）、紫外线等都会使蛋白质变性。
超净工作台
7.蛋白质变性、水解与盐析
蛋白质水解
完全水解
（彻底水解）
部分水解
（不完全水解）
水解产物：各种氨基酸混合物
水解产物：大小不等的肽段与氨基酸
蛋白质盐析:蛋白质水溶液中加入中性盐如NaCl等，随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀出来的现象。加水稀释后，蛋白质又能重新溶解。（蛋白质不失活，肽键未断裂，功能可恢复）
部分或全部肽键断裂，结构功能被破坏
知识拓展：
※临床工作中常用酒精、加热、紫外线等来消毒杀菌
蛋白质分子在物理或化学因素的影响下，原有的空间构象发生改变，从而使菌体和病毒的蛋白质变性而失去其致病性和繁殖能力。
吃生鸡蛋好还是熟鸡蛋好？？
8.相关计算
m个氨基酸形成一条肽链时,脱掉几个水分子 形成几个肽键
至少有几个游离的氨基、几个游离的羧基？
脱掉水分子数=肽键数= m-1
如果m个氨基酸形成n条肽链呢
脱掉水分子数=肽键数= m-n
肽键数 =脱去的水分子数=氨基酸分子数–肽链数
环肽：肽键数 =脱去的水分子数=氨基酸分子数
至少有1个游离的氨基或羧基
至少有 n个游离的氨基或羧基
R基也可能有氨基或羧基
8.相关计算
m个氨基酸形成的n条肽链中，N原子数？O原子数？H原子数？
N原子数= 肽键数 + 肽链数 + R基上N原子数
= 各氨基酸中N原子总数
O原子数= 肽键数 + 2×肽链数 + R基上O原子数
= 各氨基酸中O原子总数 — 脱去水分子数
H原子数= 各氨基酸中H原子总数 — 2×脱去水分子数
8.相关计算
【例2】经测定,某多肽分子式是C21HxOyN4S2。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种为原料合成的,苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列有关该多肽链的叙述错误的是 (　A　)
A.该肽链是三肽化合物
B.水解后能产生3种氨基酸
C.氢原子数和氧原子数分别是32和5
D.在核糖体上形成时相对分子质量减少了54
8.相关计算
氨基酸平均相对分子质量 × 氨基酸分子数 — 18×脱去的水分子数
（— 2×二硫键数）
【例3】已知20种氨基酸的相对分子质量平均是128，现有一蛋白质分子由两条多肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质的相对分子质量接近于（ ）
A.12800 B.12544 C.11036 D.12288
C
蛋白质的相对分子质量=
8.相关计算
【例4】某蛋白质的结构如图所示,其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键,若该蛋白质由m个氨基酸构成,则每摩尔蛋白质在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为 (　D　)

A.m个、18m　　 B.(m-4)个、18(m-4)
C.(m-3)个、18(m-3)+4　　D.(m-2)个、18(m-2)+4
组成元素
C、H、O、N（S）等
导致
氨基酸
种类：21种
必需氨基酸：8种
非必需氨基酸：13种
结构通式：
C
H
C
H2N
OH
O
R
特点：至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上
脱水缩合
多肽
组成蛋白质的氨基酸种类不同
氨基酸的数目不同
氨基酸排列顺序不同
多肽的空间结构不同
折叠盘旋
蛋白质
结构多样性
功能多样性
构成生物体，如结构蛋白
运输作用，如血红蛋白
催化作用，如酶
调节作用，如胰岛素
免疫作用，如抗体
组成
导致
脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数=n—m
m条肽链构成的蛋白质，至少m个氨基，至少m个羧基
M（pro）=na—（n—m）18
课堂小结
计算