第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
教学目标
1．说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2．概述蛋白质的结构和功能。
3．认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
4．关注蛋白质研究的新进展。
教学重难点
【教学重点】
1．说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2．概述蛋白质的结构和功能。
【教学难点】
1．氨基酸形成蛋白质的过程。
2．蛋白质的结构多样性的原因。
教学过程
一、导入新课
艾滋病研究者发现这样一种怪现象：有1%~2%的HIV感染者感染HIV但不会发病。旅美中国学者张林琦博士及其同事为这一现象找到了初步答案。这些感染者在感染HIV后，体内会产生3种名为“α-防御素”的小分子蛋白质。这可能就是少数HIV感染者可以长期健康存活而不发病的原因。
α-防御素有什么作用？
蛋白质除了以上功能外还有哪些？
二、讲授新课
（一）蛋白质的功能
1．许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质（结合头发、蛛丝、肌肉、肌肉纤维等图片）。
2．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（结合胃蛋白酶结晶等的图片）。
3．有些蛋白质具有运输功能。如血红蛋白（参与氧气运输）、载体蛋白（参与物质跨膜运输）（结合血红蛋白和通道蛋白等的图片）。
4．有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素、生长激素（结合胰岛等的图片）。
5．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（结合抗原抗体作用图）。
小结蛋白质的功能，得出结论：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。
（二）蛋白质的基本组成单位——氨基酸
光头强中午吃了一份宫保鸡丁，那么其中的蛋白质是否直接变成了他自己身体内的蛋白质呢？如果不是，那这些蛋白质最终以什么形式被他吸收呢？
蛋白质要在胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等酶的作用下分解成氨基酸，才被人体小肠吸收，进而被细胞利用合成相应的人体蛋白质。
得出结论：氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
结合甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、亮氨酸的结构，引导学生分析氨基酸的结构特点，得到氨基酸的结构通式。
/
特点：每个氨基酸分子至少都含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并连在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示。各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
拓展：必需氨基酸和非必需氨基酸、α氨基酸和β氨基酸、L-氨基酸和D-氨基酸。
（三）蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸形成蛋白质的过程
用图片、动图和动画展示两个氨基酸脱水缩合形成二肽的过程。一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（—NH2）相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。由两个氨基酸缩合而成的化合物，叫作二肽。
/
以氨基酸形成血红蛋白为例，用动画展示氨基酸形成二肽、三肽、多肽，一条多肽链折叠形成蛋白质、几条多肽链折叠形成蛋白质的过程。师生共同归纳出：氨基酸肽链（一条或多条）蛋白质。
/
拓展：二硫键相关内容：烫发的原理（建议使用知识卡片：【生物世界】烫发的原理——Tony老师的秘密武器）。
2．蛋白质的多样性
结合图片，展示蛋白质多样性的原因：
（1）氨基酸数目不同， 肽链结构不同；
（2）氨基酸种类不同，肽链结构不同；
（3）氨基酸排列顺序不同，肽链结构不同；
（4）肽链空间结构不同，蛋白质种类不同。
小结蛋白质的结构及其多样性：
氨基酸种数不同、氨基酸数目不同、氨基酸序列不同、肽链空间结构不同决定了蛋白质结构多种多样，进而决定了蛋白质种类多种多样。
得出结论：结构多样性决定了功能多样性！
蛋白质空间结构的重要性：
结合镰状红细胞的图片、镰刀型细胞贫血症的例子，引导学生分析出蛋白质空间结构的重要性。
拓展：蛋白质的变性。
（四）蛋白质形成过程中的数量计算
1．氨基数和羧基数的计算
结合三肽的结构图，引导学生分析：一条肽链至少含有一个羧基和一个氨基，m条肽链至少含有m羧基和m个氨基（建议使用活动卡片：【活动设计】手拉手连连看——模仿氨基酸脱水缩合）。
得出结论：蛋白质中至少含有的游离的氨基或羧基数=肽链的条数。
2．蛋白质中的N、O原子的计算
结合三肽的结构图，引导学生分析得出结论：蛋白质（多肽）中N原子数=肽链数+肽键数+R基中的N原子数=各氨基酸脱水前的N原子总数；蛋白质（多肽）中O原子数=R基中的O原子数+2×肽链数+肽键数=各氨基酸脱水前的O原子总数?肽键数。
3． 肽键数和水分子数计算（n表示氨基酸数、m表示肽链数）
引导学生结合图示分析：1条由7个氨基酸组成的肽链中，肽键数=6?1；1条由7个氨基酸组成的肽链中，肽键数=8?1。
引导学生得出结论：肽链数为1时：肽键数=脱去水分子个数=n?1。
肽链数为2时：肽键数=脱去水分子个数=n?2。
总结得出结论：肽键数=脱去水分子个数=氨基酸数?肽链条数=n?m （环状肽肽键数=氨基酸数）。
4． 蛋白质相对分子量的计算
蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量?失去水分子数×18。
课后拓展：关于蛋白质研究的科学史和最新进展。
三、课堂反馈
1．下列关于蛋白质功能的举例合理的是（ C ）
A．催化—抗体 B．运输—唾液淀粉酶
C．调节—胰岛素 D．免疫—血红蛋白
2．催产素、牛加压素、血管舒缓素等多肽化合物的氨基酸数量相同，但其生理功能却不同，原因有（ B ）
①氨基酸种类不同 ②合成的场所不同
③氨基酸的排列顺序不同 ④肽链的折叠盘曲方式不同
A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②③④
3．下列物质中，不是构成蛋白质的氨基酸（ D ）
A．/ B．/
C．/ D．/
4．有关下图中某蛋白质的叙述，正确的是（ B ）
/
A．形成该蛋白质时共脱掉126个水分子
B．该蛋白质含有两条肽链
C．该蛋白质的R基中共含16个氨基
D．该蛋白质共有111个肽键
5．如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是（ B ）
/
A．A中肯定含有S元素
B．①过程发生伴随着水的生成
C．多肽中B的数目等于C的数目
D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。
课件31张PPT。第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者第2章 组成细胞的分子一、导入新课 艾滋病研究者发现这样一种怪现象：有1%~2%的HIV感染者感染HIV但不会发病。旅美中国学者张林琦博士及其同事为这一现象找到了初步答案。这些感染者在感染HIV后，体内会产生3种名为“α-防御素”的小分子蛋白质。这可能就是少数HIV感染者可以长期健康存活而不发病的原因。α-防御素有什么作用？蛋白质除了以上功能外还有哪些？二、讲授新课（一）蛋白质的功能头发蛛丝肌肉许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。肌肉纤维二、讲授新课（一）蛋白质的功能 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。胃蛋白酶结晶二、讲授新课（一）蛋白质的功能 有些蛋白质具有运输功能。如血红蛋白（参与氧气运输）、载体蛋白（参与物质跨膜运输）。血红蛋白通道蛋白二、讲授新课（一）蛋白质的功能 有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素、生长激素。图中黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素二、讲授新课（一）蛋白质的功能 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。蛋白质的功能①结构功能：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。例如肌肉纤维。②催化功能：起生物催化作用，如绝大多数酶。③运输功能：运输功能，如血红蛋白能运输氧。④调节功能：调节生命活动，如胰岛素和生长激素等。⑤免疫功能：免疫过程中产生的抗体，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。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。二、讲授新课（二）蛋白质的基本组成单位——氨基酸 光头强中午吃了一份宫保鸡丁，那么其中的蛋白质是否直接变成了他自己身体内的蛋白质呢？如果不是，那这些蛋白质最终以什么形式被他吸收呢？蛋白质要在胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等酶的作用下分解成氨基酸，才被人体小肠吸收，进而被细胞利用合成相应的人体蛋白质。氨基酸是组成蛋白质的基本单位。二、讲授新课（二）蛋白质的基本组成单位——氨基酸甘氨酸缬氨酸丙氨酸亮氨酸几种氨基酸的结构式二、讲授新课（二）蛋白质的基本组成单位——氨基酸氨基酸分子结构通式特点：每个氨基酸分子至少都含有一个氨基（-NH2）和
一个羧基（-COOH），并连在同一个碳原子上。决定氨基酸的种类必需氨基酸和非必需氨基酸 必需氨基酸：组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中有8种是人体细胞不能合成的，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取，因此，被称为必需氨基酸。动物性食物和豆类食品一般含必需氨基酸较多。经常食用奶制品、肉类、蛋类和大豆制品，人体一般就不会缺乏必需氨基酸。
非必需氨基酸：另外13种氨基酸是可以在体内由
其他物质转化而来的，称为非必需氨基酸，如甘氨酸、
丙氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷
氨酰胺、脯氨酸、酪氨酸和半胱氨酸等。二、讲授新课（三）蛋白质的结构及其多样性1．氨基酸形成蛋白质的过程CHR1NH2OHCOH2OH脱水缩合二、讲授新课（三）蛋白质的结构及其多样性1．氨基酸形成蛋白质的过程肽键氨基酸脱水缩合，形成肽键，通过肽键连接成肽链。H2O二肽二、讲授新课（三）蛋白质的结构及其多样性1．氨基酸形成蛋白质的过程氨基酸二肽三肽多肽一条多肽链折叠形成蛋白质几条多肽链折叠形成蛋白质折叠盘曲成空间结构二、讲授新课（三）蛋白质的结构及其多样性由氨基酸形成血红蛋白的示意图1．氨基酸形成蛋白质的过程二、讲授新课（三）蛋白质的结构及其多样性2．蛋白质的多样性 （2）氨基酸种类不同，肽链结构不同（3）氨基酸排列顺序不同，肽链结构不同（4）肽链空间结构不同，蛋白质种类不同（1）氨基酸数目不同， 肽链结构不同二、讲授新课（三）蛋白质的结构及其多样性2．蛋白质的多样性氨基酸种数不同氨基酸数目不同氨基酸序列不同肽链空间结构不同蛋白质结构
多种多样蛋白质种类
多种多样结构多样性决定了功能多样性!二、讲授新课（三）蛋白质的结构及其多样性2．蛋白质的多样性蛋白质空间结构的重要性 血红蛋白β链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，形成了异常的血红蛋白S（HbS），取代了正常血红蛋白（HbA），氧分压下降时血红蛋白S分子之间相互作用，聚合成为螺旋形多聚体，使红细胞扭曲成镰状细胞（即镰变现象），导致运输氧的能力大为削弱。左下为镰状红细蛋白质的变性及应用 蛋白质的变性指的是蛋白质受物理或化学因素的影响，其分子内部结构和性质的改变。一般认为蛋白质的二级结构和三级结构的改变都是变性的结果。
致变因素：化学方法有加强酸、强碱、重金属盐、尿素、丙酮等；物理方法有加热（高温）、紫外线及X射线照射、超声波、剧烈振荡或搅拌等。
变性结果：生物活性丧失；粘度增加、扩散系数降低；容易聚集沉淀。
变性的应用：
1．鸡蛋、肉类等经高温后蛋白质变性，更易消化。
2．细菌、病毒经过加热、酸、重金属处理后因蛋白质变性
而灭活。
3．动物、昆虫标本固定保存、防腐。
4．很多毒素是蛋白质，经甲醛固定，减毒、封闭毒性碱基
团作类毒素抗原，制作抗毒素。二、讲授新课（四）蛋白质形成过程中的数量计算一条肽链至少含有____个羧基和_____个氨基。一一m条肽链至少含有____个羧基和_____个氨基。mm蛋白质中至少含有的游离的氨基或羧基数=肽链的条数。氨基数和羧基数的计算二、讲授新课【活动设计】手拉手连连看——模仿氨基酸脱水缩合。二、讲授新课（四）蛋白质形成过程中的数量计算蛋白质（多肽）中N原子数=肽链数+肽键数+R基中的N原子数=各氨基酸脱水前的N原子总数
蛋白质（多肽）中O原子数=R基中的O原子数+2×肽链数+肽键数=各氨基酸脱水前的O原子总数- 肽键数 蛋白质中的N、O原子的计算二、讲授新课肽键数=6-1肽键数=8-1肽链数为1时：肽键数 = 脱去水分子个数 = n-1 肽键数=14-2肽链数为2时：肽键数 = 脱去水分子个数= n-2 肽键数 = 脱去水分子个数 = 氨基酸数-肽链条数= n-m
（环状肽肽键数=氨基酸数）。 肽键数和水分子数计算（n表示氨基酸数、m表示肽链数）（四）蛋白质形成过程中的数量计算二、讲授新课（四）蛋白质形成过程中的数量计算蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量－失去水分子数×18蛋白质相对分子量的计算三、课堂反馈1．下列关于蛋白质功能的举例合理的是（ ）
A．催化—抗体 B．运输—唾液淀粉酶
C．调节—胰岛素 D．免疫—血红蛋白
C 2．催产素、牛加压素、血管舒缓素等多肽化合物的氨基酸数量相同，但其生理功能却不同，原因有（ ）
①氨基酸种类不同 ②合成的场所不同
③氨基酸的排列顺序不同 ④肽链的折叠盘曲方式不同
A．①②③ B．①③④
C．②③④ D．①②③④B 三、课堂反馈3．下列物质中，不是构成蛋白质的氨基酸（ ）D A．B．C．D．三、课堂反馈4．有关下图中某蛋白质的叙述，正确的是（ ）B A．形成该蛋白质时共脱掉126个水分子
B．该蛋白质含有两条肽链
C．该蛋白质的R基中共含16个氨基
D．该蛋白质共有111个肽键三、课堂反馈5．如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是（ ）B A．A中肯定含有S元素
B．①过程发生伴随着水的生成
C．多肽中B的数目等于C的数目
D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因四、课堂小结再见
