2.4.2 蛋白质是生命活动的主要承担者 课件（31张PPT）

(共31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
人教版 生物学 必修1
核心素养
1.生命观念：认同蛋白质是生命活动的主要承担者，形成结构与功能相适应的观点。
2.科学思维：通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养归纳与推理能力。
3.社会责任：从蛋白质功能多样性角度关注蛋白质与人体营养、健康的关系。（首课思政育人点）
课标要求
阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。
重点难点
1.归纳出蛋白质结构多样性的原因。（重点）
2.总结蛋白质合成和水解过程相关的计算方法。（难点）
目标引领
1965年由我国科学家人工合成的世界上第一个有生物活性的结晶牛胰岛素，有2条链，由17种、51个氨基酸组成。
思考：在生物体中，一个一个氨基酸是如何组成种类繁多、功能多样的蛋白质的呢？
问题激疑
氨基酸的结合方式
一个氨基酸分子的________（—COOH）与另一个氨基酸分子的_______（—NH2）相连接，同时脱去一分子的水（H2O），这种结合方式叫作_____________。
脱水缩合
羧基
氨基
脱水缩合的概念：
复习回顾
学生活动
1、1～3组手拉手模拟脱水缩合过程。
2、4～6组用写有不同氨基酸的纸板来演示并讲解脱水缩合过程。
二肽
肽键
2个氨基酸脱水缩合形成的化合物叫作_______。
连接两个氨基酸的化学键叫作_____。
C
H
COOH
R2
H
N
C
H
R1
H2N
OH
C
O
H2O
H
脱水缩合过程
观看动画，阅读课本30页和图2-10，讨论并说出脱水缩合的过程。
肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？
氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
复习回顾
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
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。多肽通常呈链状，叫作肽链。
复习回顾
肽链能盘曲、折叠形成具有一定_________
的蛋白质，原因：氨基酸之间能形成_____等。
氢键
空间结构
如胰岛素分子，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_______等
相互结合在一起。
二硫键
从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
自主探究
一、氨基酸形成蛋白质的过程
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
分析课本31页图2-12，从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
自主探究
思考 讨论P31，回答下列问题：
1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
3.由21种氨基酸组成十肽,理论上这条肽链有多少种不同的可能
2.人体如何消化蛋白质？
这21种氨基酸能够组成2110种不同的多肽链。
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。
氨基酸
二肽
多肽
蛋白质
任务2：小组利用以下3种氨基酸，分析讨论你能得到几种三肽？
合作解疑
A
B
C
A-B-C; A-C-B;
B-A-C; B-C-A;
C-A-B; C-B-A
阅读教材P31最后两段，归纳蛋白质种类多样性的原因有哪些？
二、蛋白质种类多样性的原因
在细胞内，组成蛋白质的氨基酸_____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。
数目
排列顺序
盘曲、折叠方式及其形成的空间结构
合作解疑
学生活动
小组合作，利用串珠模拟蛋白质多样性的4个原因。
模型制作
11个
10个
10个
蛋白质分子结构的多样性
氨基酸种类不同
氨基酸数目成百上千
氨基酸排列次序变化多端
肽链空间结构千差万别
蛋白质结构极其多样
蛋白质种类极其多样
精讲点拨
总结：
1.一切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。
2.蛋白质的结构多样性决定功能多样性。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。
结构与功能相适应的生物学观点
镰状细胞贫血
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。例如，鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。又如，经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
蛋白质鉴定，
与双缩脲试剂作用仍显紫色
自主探究
蛋白质变性
蛋白质合成和水解过程相关的计算
(1)两分子氨基酸脱水缩合的产物是什么 三个氨基酸呢？n个氨基酸呢
(2) 蛋白质形成过程中脱去的水分子数与形成肽键数有什么关系
(3) 形成的一条多肽链中至少有多少个氨基和羧基
二肽和1分子水, 三肽和2分子水, 多肽和(n-1)个水
脱水数=肽键数
一条多肽链至少含有一个氨基和一个羧基
重点
精讲点拨
(4)蛋白质中的肽键数、脱水数以及氨基酸个数、肽链数有什么关系？
氨基酸
肽键
肽键数=6－1
肽键数=8－2
肽键数=3－1
肽键数=2－1
脱掉的水分子数呢？
规律1：蛋白质中的肽键数= 脱去水分子水数=氨基酸数-肽链数=n-m
注：n为氨基酸数，m为肽链数
（5）蛋白质中至少含有游离氨基、羧基的个数如何计算？
①1条肽链至少含有 个游离氨基， 个游离羧基；
②m条肽链至少含有 个游离氨基或羧基。
规律2：
至少含有游离氨基或羧基的个数=肽链数=m
1
1
m
（6）蛋白质的分子量计算
减少的分子量=脱去水的个数（肽键数）×18
蛋白质分子量= 氨基酸个数×氨基酸平均分子量 — 脱去水的个数×18 =n×a—(n—m)×18
例：已知氨基酸的平均分子量是128，现有一蛋白质分子由1条多肽链组成，共有肽键99个，此蛋白质的分子量接近（ ）减少的水分子量是多少（ ）？
注：n为氨基酸数，m为肽链数,a为氨基酸的平均相对分子质量
11018
1782
（7）蛋白质的水解
例：若某蛋白质由一条肽链构成，蛋白质发生水解断开6个肽键，
则需要消耗几分子水？
规律3：由于形成的肽键数=脱去的水分子数，
反过来水解时，需消耗的水分子数=断开的肽键数。
思考：
10个氨基酸形成一条肽链，共形成多少个肽键？失去多少个水分子？
若氨基酸形成环状的肽链呢？
结论：链状时，
肽键数=脱去水分子数=氨基酸数—肽链数
结论：环状时，
肽键数=脱去水分子数=氨基酸数
10个氨基酸形成一条环状肽链，共形成多少个肽键？失去多少个水分子？
★特别提醒：计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程。
如肽链上二硫键(-S-S-)的形成，一个-S-S-是有两个-SH脱去两个H原子连接而成的，
即“-SH”+“-SH”→“-S-S-”+2H。
所以当有k个二硫键时，
蛋白质的相对分子质量= na-18(n-m) 。
-2k
规律4：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－2×二硫键的数目 。
民间有一种“吃什么补什么”的说法，如吃鱼眼能明目，喝虎骨酒可以壮筋骨。请你用本节所学知识对这种说法进行评价。
食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质，这些小分子都要在细胞内重新合成不同的蛋白质在人体内执行不同的功能。
首课思政育人
拓展延伸
知识建构
结构蛋白
组成元素
催化
运输
种类
C、H、O、N等
必需氨基酸和
非必需氨基酸
结构通式
调节
免疫
结构及其
多样性
基本单位—氨基酸
功能
多样性
蛋白质的结构层次
蛋白质种类
多样性的原因
蛋白质
脱水缩合
①②③④
1、判断正误
(1)含有两个肽键的化合物叫作二肽(　　)
(2)蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的(　　)
(3)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应(　　)
(4)蛋白质变性是可逆的化学反应(　　)
×
×
√
×
巩固练习
2、根据下面图解，回答问题：





（1）该图中， ①表示　　　，③表示　　　 ， ⑦表示　　　。
（2）该化合物由　　　　 个氨基酸分子失去　　　　 个水分子而形成，这种反应叫　　　　 反应。
（3）该化合物含有　　个肽键，该图所示化合物的名称是： 　 。
（4）该图中所示的氨基酸种类不同，是由　　　　 决定的。
氨基
肽键
羧基
四肽
三
四
三
脱水缩合
R基
—C
NH2
H
H
—C—
O
N—
H
C—
CH3
H
COOH
—C—
O
N—
H
C—
H
CH2
C
O
NH2
—C—
O
N—
H
H
CH2
C
COOH
①
②
③
④
⑥
⑤
⑦
⑧
⑨
3、血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答：
(1)图乙所示结构含有____种氨基酸，①的名称是______。
(2)血红蛋白是由574个氨基酸组成的，氨基酸经过_________过程形成4条多肽链，该过程中形成_____个肽键。
3
氨基
脱水缩合
570
(3)若两条β肽链完全相同，则图甲所示的血红蛋白至少含有____个羧基。
(4)据图分析，蛋白质分子的多样性是由___________________________
____________________________________________不同导致的。
8
氨基酸的数目、种类、排列顺序及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构
(5)若图甲血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成聚合成纤维状的异常血红蛋白，则由其参与组成的红细胞运输氧的能力将______(填“不变”“减弱”或“失去”)。由此能得到什么结论？________________________。
减弱
蛋白质结构与功能相适应
(6)下图为血红蛋白变性和水解的示意图，总结两者的区别：__________
______________________________________________________________________________________________________________________。
水解是蛋白
质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反。变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键一般不断裂