2.4蛋白质是生命活动的主要承担者课件（共45张PPT）2023—2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共45张PPT)
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
问题探讨
用某些动物组织提取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收，是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
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，因此说明蛋白质在化学组成上应该可以分解为更小的分子。
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？
你能说出多少种富含蛋白质的食品？
豆制品
奶制品
鸡蛋
肉类
蛋白质是细胞中含量最多的有机物
我们每天需要摄入一定量富含蛋白质食物
人体缺乏蛋白质会有何症状？
蛋白质具有什么功能？
结构
免疫
运输
催化
调节
结合实例分析蛋白质的功能是如何实现的
1 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。
蛋白质的功能是如何实现的
2 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。
蛋白质的功能是如何实现的
3 酶的与底物特异性结合，专一地催化某反应。
蛋白质的功能是如何实现的
4 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。
蛋白质的功能是如何实现的
5 抗体通过与抗原特异性结合，实现免疫防御功能。
抗原
抗体可变区
抗原
抗体
结构 运输 催化 调节 免疫
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
为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？
这与它的组成和结构有关吗？
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。
据估计，生物界的蛋白质种类多达1010~1012种

氨基酸是组成蛋白质的基本单位
SeH
思考：蛋白质由哪些化学元素组成？
很多重要的蛋白质还含有P、S两种元素，有的也含微量元素Fe、Mn 、Cu、Zn等元素。
蛋白质主要由C、H、O、N 4种化学元素组成。
1、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？
每种氨基酸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。
“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基和羧基。
酸
氨基
(1)每个氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且它们都连在同一个碳原子上，这个碳原子上还连接一个氢原子和一个侧链基团（R)。
(2)R基不同，决定氨基酸的种类不同
（1）必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境直
接获取。有8种。
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
（2）非必需氨基酸 人体细胞能够合成。有13种。
甲携来一本亮色书
阅读“与生活的联系”,谈谈什么是必需氨基酸，什么是非必需氨基酸？
练习1：下面属于氨基酸的是
COOH
—C—
H
H2N
CH3
①
—C—
—C
H2N
COOH
H
H
CH3
CH3
②
—C——
③
H2N
COOH
H
—C—
H
CH3
CH3
NH2
—C—
H
H2N
CH3
④
①③
蛋白质的组成元素只有C、H、O、N
只有含有一个氨基、一个羧基的化合物均是生物体内的氨基
氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上
酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同
非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸

×
×
×
×
判断
再见！
氨基酸：21种
蛋白质：
1010～1012

蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。
思考：氨基酸分子是怎样构成蛋白质分子的？
1.氨基酸的结合方式：
H2O
+
—C
NH2
H
R1
—C—
O
N—
H
C—
H
R2
COOH
肽键
（二肽）
H2O
OH
N
H
R1
—C—
C—
O
H2
+
—N
H
R2
OH
—C—
CO
H
H
三、蛋白质的结构及其多样性
脱水缩合
H2O中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基
特别提醒：寻找肽键的方法
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
肽键
二肽
C
H
COOH
R3
H
N
H2O
肽键
三肽
H2O
以此类推，由多个氨基酸分子脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫多肽（链状）。
多肽通常呈链状结构，叫做肽链.
三个不同种氨基酸可形成多少种三肽？
体内21种常见氨基酸，能形成多少种三肽？
若21种氨基酸组成含n个氨基酸的大分子蛋白质，有多少种可能？
排序：=6
213
21n
肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化
氨基酸脱水缩合形成肽链
2.由肽链形成蛋白质
由于肽链中的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。
特定的R基（巯基—SH）间形成二硫键等，将多条肽链结合起来
3.蛋白质的空间结构
一级结构 二级结构 三级结构 四级结构
图2-12. 由氨基酸形成血红蛋白的示意图
思考 · 讨论
氨基酸怎样构成蛋白质
1. 从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
【答案】
氨基酸脱水缩合形成二肽、三肽……多肽；一条肽链按照一定形态折叠、盘曲构成空间结构；多条肽链构成更为复杂的空间结构。
思考 · 讨论
氨基酸怎样构成蛋白质
【答案】
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。这些氨基酸进入人体细胞后，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。
2. 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？
思考 · 讨论
氨基酸怎样构成蛋白质
【答案】10 个氨基酸能够组成2110 条互不相同的长链。氨基酸的数目、种类、排列顺序的多样性，以及蛋白质具有复杂的空间结构，是蛋白质种类多种多样的原因。
3. 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。
（提示：一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸）
蛋白质结构多样性的原因：
　　组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序不同;以及肽链的空间结构千差万别
蛋白质多样性的原因
①氨基酸水平
②多肽水平：
根本原因：
遗传物质的多样性
氨基酸的数目成百上千
氨基酸的种类不同
氨基酸的排列顺序千变万化
多肽链的数目
多肽链盘曲、折叠的方式
形成的空间结构千差万别
直接原因
直接原因
同一个体不同细胞的蛋白质种类差异：基因的选择性表达
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。
镰状红细胞
例如：血红蛋白的变异
单个氨基酸
改变
蛋白质结构
异常
红细胞形态
异常
镰刀型细胞
贫血症
蛋白质的功能异常
空间结构
变化
一级结构改变
蛋白质的结构异常
指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，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
蛋白质变性
高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散
变性因素：
高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精等。
与社会的联系
不可逆，肽键一般不断裂
拓展
盐析：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。
水解：是指蛋白质降解为较小的多肽或氨基酸的过程。（通常情况下，被水解的都是肽键，且在蛋白酶的作用下进行，因此常用蛋白酶解。但也可能发生分子内消化，以及不依赖酶的途径，如酸和热的作用而产生的降解。）
蛋白质的盐析和水解
组成元素
C、H、O、N（P、S等）
氨基酸
种类：21种
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
①组成蛋白质的氨基酸种类不同
②组成蛋白质的氨基酸数目成百上千
③组成蛋白质的氨基酸排列顺序千变万化
④肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别
盘曲折叠
蛋白质
结构多样性
功能多样性
结构，如肌球蛋白
运输，如血红蛋白
催化，如酶
调节，如胰岛素
免疫，如抗体
导致
课堂总结
决定
蛋白质的结构与功能的“一、二、三、四、五”
生命观念
1.下列有关氨基酸的描述，正确的是(　　)
A． 氨基酸是构成蛋白质的基本单位，由氨基和羧基组成
B． 每种氨基酸至少具有一个氨基和一个羧基
C． 人体内的氨基酸必须从食物中获取
D． 每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
2.已知苯丙氨酸的分子式是C9H11NO2，那么该氨基酸的R基是(　　)
A． ―C7H7O B． ―C7H7 C． ―C7H7N D． ―C7H5NO
B
B
3.氨基酸结构通式中R基不同，决定了(　　)
A． 生物种类不同 B． 肽键数目不同
C． 氨基酸的种类不同 D． 蛋白质的种类不同
4.下列物质中，属于氨基酸的有(　　)
A． 2个 B． 3个 C． 4个 D． 5个
C
B
再见！
氨基酸
肽键
－
=
=
2
5
6
3
1
1
8
2
2
6
5
6
－
=
=
－
=
=
（1）肽链（链状）：
如果肽链是环状的，其计算方式仍然一样吗？
规律一：肽键数与脱水数
氨基酸数－肽链数=肽键数=脱去的水分子数
拓展
5
5
3
1
1
3
3
5
氨基酸
肽键
（2）肽链（环状）：
氨基酸数=肽键数=脱去的水分子数
8
2
8
8
(1)肽链中至少含的氨基数或羧基数= 肽链数
(2)肽链中含的氨基数或羧基数
=肽链数+R基中的氨基数或羧基数
=各氨基酸中氨基或羧基总数—肽键数
(3)环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目
拓展
规律二：氨基数和羧基数
规律三：蛋白质中各原子数的计算
—C
NH2
H
R1
—C—
O
N—
H
C—
H
R2
—C—
O
N—
H
C
H
R3
COOH
①至少氮原子数=
肽键数+2×肽链数
③至少氧原子数=
②实际氮原子数=
④实际氧原子数=
至少氧原子数+R基中氧原子数
肽键数+肽链数=氨基酸数
至少氮原子数+R基中氮原子数
拓展
总结：一个由n个氨基酸形成的含有m条肽链的蛋白质，氨基酸的平均分子质量为a,则蛋白质的相对分子质量＝a·n-18(n-m)。
规律四：蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均分子质量－18×脱去水分子数。
拓展