2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者课件（共48张PPT）2023—2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共48张PPT)
第二章 组成细胞的分子
第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
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。
问题探讨
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？
变为小分子物质；蛋白质在化学组成上可以分为更小的分子(氨基酸)。
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,你能说出哪些食物富含蛋白质呢？
蛋白质具有什么功能呢？
一.蛋白质的功能
1.结构蛋白：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。例如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分，主要都是蛋白质。
一.蛋白质的功能
马达蛋白
2.催化功能：细胞中的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质。
一.蛋白质的功能
麦芽糖
淀粉
葡萄糖
唾液淀粉酶
麦芽糖酶
葡萄糖
酶
糖原
淀粉酶
胃蛋白酶晶体
3.运输功能：有些蛋白质具有运输功能，如血红蛋白可以运输氧气。
细胞膜上具有物质运输功能
的载体蛋白
红细胞中可携带并运输氧气
的血红蛋白
O2分子
一.蛋白质的功能
4.免疫功能（防御）：有些蛋白质有免疫功能，人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
抗体与病原体结合降低其生物活性
免疫球蛋白（抗体）的结构
一.蛋白质的功能
抗原和抗体
5.调节功能(信息传递):有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。这类激素将信息传递给受体蛋白起到信息传递的作用。
胰岛细胞分泌的胰岛素可以作为
信号分子调节血糖
一.蛋白质的功能
通过蛋白质间的特异性结合，实现信息的精准传递。
如果口服此药物，在消化道内药物被消化液分解，会失去药效
6.识别作用：细胞膜的外表有一层糖蛋白，与细胞的识别作用密切相关。糖蛋白的识别作用好比是细胞与细胞之间，或细胞与其他大分子之间，互相联络用的“文字”或“语言”
一.蛋白质的功能
2
类别 功能 举例
结构蛋白 构成细胞和生物体结构的重要物质 肌肉、头发、羽毛、蛛丝等
功能蛋白 调节作用 (信息传递) 能调节机体的生命活动 蛋白质类激素，如胰岛素
催化作用 催化细胞中各种化学反应的顺利进行 绝大多数酶
运输作用 具有运输载体的作用 血红蛋白
防御作用(免疫作用) 抵御病菌和病毒等抗体的入侵 抗体
识别作用 参与细胞间信号识别 糖蛋白
一.蛋白质的功能
蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质能够承担如此多样的功能，与蛋白质的多样性有关，生物界的蛋白质种类多达1010~1012种。
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
思考: 食物中的蛋白质能被人体直接吸收吗？
不能，蛋白质是生物大分子要经过消化，水解为氨基酸才能被人体吸收
蛋白质的基本单位是氨基酸
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
氨基酸的结构特点
思考.讨论
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
每个氨基酸至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）连接在同一个碳原子上。
问题1: 这些氨基酸的结构具有什么共同特点？
问题2: “氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？
氨基
羧基
侧链基团（R基）
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。
酸
氨基
C
H
R
NH2
COOH
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
1.元素组成
一定有C、H、O、N，有的含S等
2.结构
特点
至少有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)
都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
3.结构通式
R
氨基
羧基
侧链基团：决定氨基酸的种类和理化性质
O
C OH
C
H
H
H N
中心碳原子
氢原子
简写：
R
H
H2N—C—COOH
分子通式：C2H4O2N-R
NH2—
—COOH
C
H
R
COOH
—C—
H
H2N
CH3
NH2
CH3
—C—
H
H2N
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
NH2
H2N
N
H
H
N
H
H
N
H
H
COOH
C OH
O
C O H
O
HOOC
氨基
羧基
书写提醒：
氨基、羧基、R基的正确书写格式分别为：
—NH2、—COOH、—R (不要忘记原子团前要有短线“—”)
v
①
④
例1.下列化合物是组成蛋白质的氨基酸的是________
①
③
生物体内组成蛋白质的氨基酸有21种
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
4.种类
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
5.分类
非必需氨基酸
必需氨基酸
根据能否在人体内合成
人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共8种。
人体细胞能够合成的氨基酸，共13种。
甲硫氨酸（蛋氨酸)、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸
（甲来写一本亮色书）
(婴儿9种，组氨酸)
生物体内组成蛋白质的氨基酸有21种
4.种类
为什么人和牛羊等动物的蛋白质结构不同，但却可以通过摄食牛羊肉中的蛋白质中来获取自身蛋白质？
？
人摄入的蛋白质在体内被消化为氨基酸，人体又可以氨基酸为原料，合成自身所需的蛋白质。
？
5.氨基酸脱水缩合形成肽链
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
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。
氨基酸如何形成蛋白质？
C
H
COOH
R2
H
N
二肽
C
H
R1
H2N
OH
C
O
H2O
H
脱水缩合
肽键
脱水缩合: 一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(-NH2)，脱去一分子水而连接起来，这种结合方式叫做脱水缩合。
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
5.氨基酸脱水缩合形成肽链
H来自于__________
氨基和羧基
羧基
O来自于_____
脱水缩合的场所： 。
核糖体
肽键
C
H
COOH
R3
H
N
OH
H
C
C
H
R1
H2N
C
O
C
H
R2
H
N
O
二肽
H2O
H2O
三肽
肽键
由三个氨基酸缩合而成化合物叫做三肽。(含有两个肽键)。
以此类推，由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽通常呈链状，叫作肽链。
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
5.氨基酸脱水缩合形成肽链
(体内多肽链合成顺序:从氨基端到羧基端)
②多肽链中不相邻的氨基酸之间常会规则性的形成氢键，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。
三.蛋白质的结构及其多样性
③多肽链中侧链基团相互作用使肽链具有一定的空间结构
二硫键
两条肽链
—SH
—SH
+
—S—S—
+
2H
二.蛋白质的基本组成单位--氨基酸
5.氨基酸脱水缩合形成肽链
④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。
图示血红蛋白由四条肽链聚集在一起
三.蛋白质的结构及其多样性
氨基酸
肽链
脱水缩合
蛋白质
一条或多条
空间结构肽链
盘曲折叠
构成蛋白质的这些多肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。
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
氨基酸层面
三.蛋白质的结构及其多样性
α-螺旋
β-折叠
蛋白质结构
多种多样
蛋白质种类
多种多样
6.蛋白质多样性
1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
氨基酸
二肽
蛋白质
三肽
多肽
......
→
→
→
思考讨论：
三.蛋白质的结构及其多样性
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？
蛋白质
胃蛋白酶
胰蛋白酶
多肽
肠肽酶
氨基酸
不一样，人体蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能。
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。
思考讨论：
三.蛋白质的结构及其多样性
如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，由10个氨基酸组成的十肽，能形成多少种？
2110种十肽
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
若由N个氨基酸组成的多肽长链，能形成多少种？
21n种多肽链
三.蛋白质的结构及其多样性
人体内各种空间结构的蛋白质
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。
四.结构与功能相适应
缬氨酸
组氨酸
亮氨酸
苏氨酸
脯氨酸
谷氨酸
谷氨酸
赖氨酸
缬氨酸
组氨酸
亮氨酸
苏氨酸
脯氨酸
缬氨酸
谷氨酸
赖氨酸
正常红细胞
运氧能力强
镰状红细胞
运氧能力弱
镰状细胞贫血的病因
氨基酸序列改变
蛋白质功能
影响
四.结构与功能相适应
胰岛素
目前注射胰岛素是唯一的给药方式，口服胰岛素似乎是很多“糖友”的渴求和心声。但是很多人不清楚胰岛素为什么不能口服？
如果口服此药物，在消化道内药物被消化液分解，会失去药效、
四.结构与功能相适应
蛋白质的盐析、水解和变性
蛋白质盐析
蛋白质在某些盐溶液中析出，溶解度降低，过程可逆
蛋白质变性
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。过程不可逆。
高温、强酸、强碱、重金属盐、紫外线等
蛋白质水解
肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸
氨基酸顺序 ，肽键 ，
空间结构 ，功能 。
不变 不变
改变 改变
蛋白质变性后，会发生如下变化：
四.结构与功能相适应
变性后变化
a.空间结构改变(氨基酸排列顺序不变)
b.生物学功能丧失（如：高温消毒、灭菌）
c.水溶性下降(易沉淀)
d.更易被水解
(食物煮熟易消化)
变性使蛋白质的空间结构变得伸展、松散
蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？
能。因为蛋白质变性后空间结构改变，并没有破坏氨基酸之间的肽键，双缩脲试剂是与蛋白质中的肽键发生反应。
3.应用
加酶洗衣粉不要用热水洗，有血迹、牛奶的衣服同样不要
医院用70%酒精杀菌
含丰富蛋白质的食物煮熟再食用
四.结构与功能相适应
联系与应用
蛋白质的相关计算
蛋白质的相关计算
氨基酸原子数目的计算
氨基酸
肽键
－
=
=
2
5
6
3
1
1
8
2
2
6
5
6
－
=
=
－
=
=
规律一：氨基酸数－肽链数=肽键数=脱水数（链状）
蛋白质合成相关计算
m
n
n-m
n-m
－
=
=
5
5
3
1
1
3
3
5
氨基酸
肽键
规律二：氨基酸数=肽键数=脱水数（环状）
8
2
8
8
蛋白质合成相关计算
m
n
n
n
【例1】血红蛋白分子中含574个氨基酸，4条肽链。在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键数目分别是（ ）
A.574和573 B.573和573 C.570和573 D.570和570
D
一条多肽链至少有几个氨基和羧基？在什么位置？
至少1个氨基1个羧基，分别位于链的两端
【R基中可能还有氨基或羧基】
【例2】现有氨基酸600个，其中氨基总数为610个，羧基总数为608个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为（ ）
A.598,2和2 B.598,12和10 C.599,1和1 D.599,11和9
B
规律三：至少游离氨基数（羧基数）＝肽链数
游离氨基数（羧基数）＝肽链数+R基中的氨基数（羧基数）
蛋白质合成相关计算
C
H
COOH
R2
H
N
OH
H
C
C
H
R1
H2N
C
O
C
H
R2
H
N
O
H2O
H2O
肽键
肽键
三肽
蛋白质合成相关计算
规律四：蛋白质的相对分子质量＝氨基酸的总质量-脱水的质量
＝氨基酸数×氨基酸的平均分子质量 －脱去水分子数×18
总结：n个氨基酸形成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)。
【例3】组成生物体某蛋白质的21种氨基酸的平均相对分子质量为128，则由100个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，其分子量为（ 　）
A.12800　B.11018　C.11036 D.8800
蛋白质分子量=100×128-98×18=11036
C
规律五：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 - 二硫键数×2
图2-1 某胰岛素通过二硫键连接
蛋白质中存在二硫键
S
二硫键
H
H
H2
S
蛋白质合成相关计算
【例4】胰岛素含有2条多肽链，A链含21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，两条多肽链间通过2个二硫键连接，在A链上形成一个二硫键，这51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量减少了多少？( )
A.888 B.882 C.880 D.无法确定
A
1.图解
2.示例：假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽
一.利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律
形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 蛋白质相对分子质量
1 n－1 n－1 至少1个 至少1个 na－18(n－1)
m n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18(n－m)
环状 n n 至少为0 至少为0 na-18n
至少氮原子数+
R基中氮原子数
=各氨基酸中O原子总数-脱去的水分子数
=各氨基酸中N原子总数
-NH2（肽链数）
N原子数= -CO-NH-
-R中N数
-COOH×2（肽链数×2）
O原子数= -CO-NH-
-R中O数
蛋白质合成相关计算
规律六：多肽链中氧原子或氮原子数
③至少氧原子数=
④实际氧原子数=
肽键数+2×肽链数
=2×氨基酸数-肽键数
=氨基酸数+肽链数
至少氧原子数+R基中氧原子数
①至少氮原子数=
②实际氮原子数=
肽键数+肽链数
=氨基酸数
= 氨基酸数×2 + R基上的C原子数
C原子数
= 氨基酸中的C原子数
H原子数
= 各氨基酸中的H总数－脱水数×2
-2 × 二硫键数
规律七：根据氮原子估算多肽链中氨基酸数
①多肽链中最多氨基酸数=
多肽：CxHyOmNb
②多肽链中实际氨基酸数=
多肽中氮原子数
多肽中氮原子数-R基中的氮原子数
例.某多肽的化学式C55H70O22N10推算，它在完全水解后得到氨基酸最多有 个。
10
分子通式：C2H4O2N-R
蛋白质合成相关计算
规律八：多肽链中氨基酸排列顺序
①3种氨基酸，可以形成多少种二肽？可以形成多少种三肽？
21×21×----×21=21n
②n个氨基酸形成的多肽链，最多有多少种氨基酸排列顺序
二肽：3×3 = 32 = 9种
三肽：3×3× = 33 = 27种
蛋白质合成相关计算
③三种氨基酸各1个，可以形成多少种二肽？可以形成多少种三肽？
形成二肽：
3×2=6种
形成三肽：
3×2×1=6种
蛋白质合成相关计算
蛋白质水解相关计算
蛋白质水解相关计算
水解后的产物有哪些
某十九肽含 4 个天冬氨酸(R基为-CH2-COOH)，分别位于第7、8、14、19位(见下图)。肽酶E1专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶E2专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键。
①肽酶E1完全作用后的产物为：
②肽酶E2完全作用后的产物为：
七肽 、六肽、五肽各1个，1个天冬氨酸
2个六肽、1个五肽，2个天冬氨酸
E1作用： 　
E2作用： 　
蛋白质水解相关计算
计算水解后某种氨基酸的数目
某十一肽的分子式为C61H83O20N12，已知它由下列5种氨基酸组成：甘氨酸（C2H5NO2）、丙氨酸（C3H7NO2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）、谷氨酸（C5H9NO4）、赖氨酸（C6H9O2N2），那么该多肽彻底水解可产生谷氨酸和赖氨酸的分子数分别为（ ）
A.4个、2个 B.5个、1个
C.6个、2个 D.4个、1个
C61H83O20N12 +10H2O →(11-x) 其他氨基酸 + x(C5H9NO4)
C61H83O20N12 +10H2O →(11-y) 其他氨基酸 + y(C6H9O2N2)
O原子守恒：
20+10=2(11-x) + 4x
x=4
N原子守恒：
12=11-y + 2y
y=1
D 　
某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则：水解成这些短肽共需要水分子数和这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是（ ）
A.4、6、18
B.5、5、18
C.4、5、17
D.5、6、17
水解时需要的水分子数、断链的肽键数
水解时需要的水分子数=断裂的肽键数
C 　
蛋白质水解相关计算