2.4 蛋白质是生命活动的主要承担着 第2课时课件-高中生物人教版（2019）必修1

(共34张PPT)
第2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（第2课时）
知识目录
01
蛋白质的功能
02
蛋白质的基本组成单位
03
蛋白质的结构及其多样性
这些食物中的蛋白质都是大分子物质，是由很多很多个氨基酸组成的，氨基酸怎样组成结构复杂的蛋白质呢
富含蛋白质的食物
胶原蛋白
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸脱水缩合的过程
C
H
R1
H2N2
C
O
COOH
C
H
R2
H
N
H
OH
C
H
COOH
R3
H
N
C
O
H2O
肽键
二肽
H
OH
H2O
肽键
三肽
→四肽
→多肽
氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的__________________与另一个氨基酸的_______________相连接，同时脱去一分子的水。
—COOH（羧基）
—NH2（氨基）
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
模拟氨基酸的脱水缩合
活动3
1.阅读教材P30~31，完成模拟氨基酸的脱水缩合过程，并思考问题。
准备：
（1）表示“氨基（或—NH2）”、“羧基（—COOH）”、“肽键”、“水（H2O）”的卡片各8张。
（2）三个小组，每组8位同学。
×8
×8
×8
×8
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
模拟氨基酸的脱水缩合
活动3
操作：
（1） 8位同学先面向全班同学右手各持“氨基”卡纸，左手各持“羧基”卡纸，代表8种不同的氨基酸。
（2）2位同学手拉手，牵手部位将一张“羧基”、一张“氨基”换成“肽键”，同时掉落“水”。
氨基
氨基
氨基
氨基
氨基
羧基
羧基
羧基
羧基
羧基
肽键
H2O
H2O
H2O
H2O
肽键
肽键
肽键
操作：
（3）延伸：
A组：形成一条链；B组：形成任意两条链；C组：围成一圈（肽环）。
（4）列表统计三组氨基数、羧基数、肽键数、脱水数。
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
模拟氨基酸的脱水缩合
活动3
组别 氨基酸 羧基数 肽键数 脱水数
A组 形成一条肽链
B组 形成两条肽链
C组 形成一个环肽
至少1个
至少2个
至少2个
至少1个
至少7个
至少6个
至少6个
至少7个
至少0个
至少0个
至少8个
至少8个
R基中可能含有氨基或羧基
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
模拟氨基酸的脱水缩合
活动3
阅读教材P30~31，完成模拟氨基酸的脱水缩合过程，并思考问题:
（1）肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧的来源分别是什么？
（2）由2个氨基酸脱水缩合而成的化合物的名称是什么？共形成多少个肽键，失去多少分子水？
（3）由n个氨基酸脱水缩合而形成的含一条肽链的化合物的名称是什么？共形成多少个肽键，失去多少分子水？
（4）若n个氨基酸形成m条肽链，则形成肽键数和失去水分子数分别是多少？试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。
（5）一条肽链中至少含有多少个游离的—NH2和—COOH？若m条肽链呢？试总结蛋白质中至少含有游离氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。
（6）假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
模拟氨基酸的脱水缩合
活动3
（1）肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧的来源分别是什么？
（2）由2个氨基酸脱水缩合而成的化合物的名称是什么？共形成多少个肽键，失去多少分子水？
（3）由n个氨基酸脱水缩合而形成的含一条肽链的化合物的名称是什么？共形成多少个肽键，失去多少分子水？
氢来自氨基和羧基；氧来自羧基。
1个
1分子
二肽
n肽
（n－1）个
（n－1）分子
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
模拟氨基酸的脱水缩合
活动3
（4）若n个氨基酸形成m条肽链，则形成肽键数和失去水分子数分别是多少？试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。
（5）一条肽链中至少含有多少个游离的—NH2和—COOH？若m条肽链呢？试总结蛋白质中至少含有游离氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。
（6）假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？
肽键数为（n－m）个；
失去水分子数为（n－m）个；
肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
各1个；
各m个。
至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链条数。
na－18（n－1）
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
模拟氨基酸的脱水缩合
活动3
许多蛋白质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。
二硫键的形成：由于两个氨基酸的R基上各含有一个巯基（-SH），每个巯基脱去一个H后形成二硫键（-S-S-）。
-SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H
思考：在形成一个二硫键时，相对分子质量减少多少？
人胰岛素分子结构示意图
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
归纳小结
氨基酸脱水缩合的有关计算
（1）氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数
（2）羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数
（3）假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链或m条肽链或环状多肽：
形成的多肽 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量
1条肽链
m条肽链
环状多肽
na－18（n－1）
na－18（n－m）
na－18n
n－1
n－m
n
n－1
n－m
n
至少1个
至少m个
最少0个
至少1个
至少m个
最少0个
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
归纳小结
氨基酸脱水缩合的有关计算
（4）相关原子数的计算
N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上N原子数
＝各氨基酸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O原子总数－脱去水分子数
C原子数＝氨基酸数×2+R基上C原子数
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
氨基酸怎样构成蛋白质
活动4
氨基酸
一条肽链盘曲、折叠
二肽
四条肽链盘曲、折叠形成蛋白质
多肽链
下图是氨基酸之间发生一系列反应生成血红蛋白的过程，结合教材内容，讨论并回答下列问题：
①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；
②两条或多条肽链之间通过一定的化学键（如二硫键）相互结合在一起，从而形成具有更为复杂的空间结构的蛋白质。
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
氨基酸怎样构成蛋白质
活动4
（1）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 。
【思考】既然蛋白质都是按照上述方式构成的多肽链，为什么会有那么多种类的蛋白质呢？
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
氨基酸怎样构成蛋白质
活动4
（2）如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出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样性的原因。
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。
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
2.蛋白质多样性的原因
（1）氨基酸层面
肽链1：●-●-●-●-●-●
肽链2：★-★-★-★-★-★
氨基酸的种类不同
肽链3：■-■-■-■-■-■-■
肽链4：■-■-■-■
肽链5：★-●-■-▲-◆
肽链6：▲-◆-■-●-★
氨基酸的数目不同
氨基酸的排列顺序不同
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
2.蛋白质多样性的原因
（2）肽链层面
肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
知识拓展
蛋白质结构与功能相适应的实例
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空间结构改变，就可能会影响其功能。
正常血红蛋白的肽链
和正常红细胞
异常血红蛋白的肽链
和镰状红细胞
运输氧的能力会大为减弱
在镰状细胞贫血中，血红蛋白的谷氨酸被缬氨酸取代，形成的异常的血红蛋白直接造成了红细胞的异常（结构异常导致功能异常）。
镰状细胞贫血病因
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
1.蛋白质的变性
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。
因素：高温、强酸、强碱、重金属盐、酒精等。
特点：变性不可逆，只是空间结构改变，肽键一般不断裂。
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
2.蛋白质的盐析
蛋白质在某些盐（如氯化钠、硫酸钠等）的高浓度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。
特点：盐析是可逆的物理变化，蛋白质的空间结构没有被破坏，不影响其活性。
3.蛋白质的水解
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
蛋白质在酸、碱或酶的作用下，逐步水解生成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到氨基酸的过程。
水解
＋
肽键断裂
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
知识拓展
蛋白质的变性、盐析和水解
蛋白质
多肽
小分子肽
氨基酸
3.蛋白质的水解
根据蛋白质的水解程度，可以分为完全水解和部分水解两种。
完全水解（或称彻底水解），得到的水解产物是各种氨基酸的混合物；
部分水解（或称不完全水解），得到的产物是各种大小不等的肽段和氨基酸。
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
知识拓展
蛋白质的变性和盐析
思考：吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化，这是为什么？
高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散
变性的蛋白质肽链变得松散， 易被蛋白酶水解。故更容易消化。
种类
数量
排列顺序
氨基酸
多肽链的空间结构
结构多样
种类繁多
功能多样
功能蛋白
结构蛋白
(组成细胞和生物体)
调节
催化
运输
免疫
识别
决定
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
随堂检测
1.血红蛋白是存在于红细胞中的蛋白质，负责运输氧气到全身各组织器官。肌球蛋白是肌肉中的主要蛋白之一，参与肌肉的收缩。下列相关叙述错误的是（ ）
A．组成血红蛋白和肌球蛋白的单体都至少含一个氨基和一个羧基
B．组成血红蛋白和肌球蛋白的单体连接成大分子蛋白质的方式相同
C．组成血红蛋白的氨基酸种类不同，是因为其侧链基团R基不同
D．血红蛋白和肌球蛋白功能不同，仅因为其氨基酸种类和数量不同
D
蛋白质功能不同不仅与氨基酸种类、数量有关，还与氨基酸排列顺序、肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构有关
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
随堂检测
2.脑啡肽是一种具有镇痛作用的药物， 其结构简式如图所示。
下列叙述错误的是（　　）
C
观察脑啡肽的结构简式，肽键数=氨基酸数-肽链数，该脑啡肽有4个肽键，是由5个氨基酸组成，但是这5个氨基酸中，有两个氨基酸的R基相同（都是-H），所以氨基酸种类是4种，而不是5种
A．脑啡肽的基本组成单位是氨基酸
B．组成脑啡肽的元素有C、H、O、N
C．脑啡肽含有5种氨基酸，4个肽键
D．脑啡肽一般采用皮下注射而不是口服
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
随堂检测
3.牛胰核糖核酸酶（RNaseA）由124个氨基酸脱水缩合形成的一条肽链构成，在特定条件下其空间结构能够发生如图所示变化。下列叙述不正确的是（ ）
A．构成牛胰核糖核酸酶的氨基酸中，有的含有C、H、O、N、S等元素
B．用巯基乙醇和尿素处理RNaseⅠ后，RNaseⅠ 不能再与双缩脲试剂产生紫色反应
C．牛胰核糖核酸酶用巯基乙醇和尿素处理后的结构变化是可逆的
D．如果牛胰核糖核酸酶具有1条肽链，则氨基酸合成牛胰核糖核酸酶过程中相对质量减少2222
B
用巯基乙醇和尿素处理RNaseⅠ后，RNaseⅠ仍然含有肽键，可以与双缩脲试剂产生紫色反应
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
随堂检测
4.肌红蛋白（Mb）是哺乳动物肌肉中储氧的蛋白质，含有C、H、O、N、Fe五种元素，由一条肽链和一个血红素辅基构成。Mb中的极性侧链基团几乎全部分布在分子的表面，而非极性的侧链基团则被埋在分子内部。含有Fe2+的血红素辅基位于Mb表面内陷的疏水洞穴中，避免了Fe2+被氧化。下列说法错误的是（ ）
A．Mb表面极性侧链基团可以与水分子结合，故Mb可溶于水
B．Mb中的极性侧链基团因为疏水所以几乎全部分布在分子的表面
C．组成Mb的肽链中氧原子数一定多于氨基酸数
D．Mb复杂空间结构的形成主要与不同部位氨基酸之间形成的肽键和二硫键有关
BD
极性侧链基团是亲水的，而非极性侧链基团是疏水的，所以非极性侧链基团被埋在分子内部，极性侧链基团分布在分子表面
Mb中无S元素，不形成二硫键
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
随堂检测
5.如图甲是血红蛋白的空间结构模式图，其含有两条α肽链，两条β肽链(α肽链和β肽链不同)。图乙表示β肽链一端的氨基酸排列顺序，请回答下列问题：
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
随堂检测
(1)图乙中①的名称是 ，写氨基酸的结构通式： 。
(2)图乙所示的一段肽链由 个氨基酸脱水缩合而成。图甲中肽链的第40位氨基酸是甲硫氨酸，它的R基是—CH2-CH2-S-CH3，那么它的分子式是 (填字母)。
A．C5H11O2NS B．C3H7NS C．C4H11O2S D．C5H10O2NS
氨基
4
A
(3)据两图可知一条β肽链至少含有 个羧基，至少含有 个氨基。
(4)有一种蛋白质与图甲中蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序完全相同，但功能与图甲中的蛋白质不同，原因是 。
新知探究
三、蛋白质的结构及其多样性
随堂检测
3
2
蛋白质的空间结构