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第4节
第一章　细胞的分子组成
浙科版高中生物 必修1
蛋白质是生命活动的主要承载者
第2课时
学习目标
1.概述蛋白质的结构和功能。
2.说明氨基酸的结构特点及其种类。
3.描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。
4.解释蛋白质分子结构多样性与功能复杂性的关系。
依据近年我国居民膳食营养问题和膳食模式分析以及食物与健康科学证据报告，中国营养学会正式发布了《中国居民膳食指南（2022）》，其中提出：多吃蔬果、奶类、全谷、大豆，适量吃鱼、禽、蛋、瘦肉。
1、蔬菜水果、全谷物和奶制品是平衡膳食的重要组成部分。
2、保证每天摄入不少于300g的新鲜蔬菜，深色蔬菜应占1/2。
3、保证每天摄入200~350g的新鲜水果，果汁不能代替鲜果。
4、吃各种各样的奶制品，与第四版相比最高摄入量由原来的300g提高到500g。
5、鱼禽、蛋类和瘦肉摄入要适量，平均每天120~200g。
蛋白质是细胞中含量最多的有机物，我们每天需要摄入650g左右富含蛋白质的食物。
想一想：哪些食品富含蛋白质
蛋白质是生命活动的主要承担者，那么蛋白质承担着怎样的功能呢？
想一想：婴儿为什么要以奶为主要食物？
蛋白质的结构和功能
目录
阅读教材P10，举例说出蛋白质承担的功能
羽毛
肌肉
蛛丝
许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质；
阅读教材P10，举例说出蛋白质承担的功能
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)
DNA聚合酶模型
胃蛋白酶3D模型
阅读教材P10，举例说出蛋白质承担的功能
许多蛋白质具有运输载体的作用；
血红蛋白3D模型
红细胞中的运输蛋白
阅读教材P10，举例说出蛋白质承担的功能
许多蛋白质具有信息调节的作用；
生长激素3D模型
胰岛素3D模型
阅读教材P10，举例说出蛋白质承担的功能
许多蛋白质具有免疫作用；
抗体
运输作用：血红蛋白；
免疫作用：抗体；
催化作用：绝大多数酶；
调节作用：胰岛素、生长激素；
构成细胞和生物体结构的重要物质；
想一想：我们从食物中摄取的蛋白质如何为我们所用？
蛋白质必需经过分解成氨基酸才能被人体吸收和利用。作为手术缝合线的胶原蛋白被分解为氨基酸才可以被人体吸收。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位
元素组成
1
主要由___________________四种元素组成，有些还含有___元素。
C、H、O、N
S
非必需氨基酸：
必需氨基酸：
组成人体蛋白质的20种氨基酸
共12种，人体细胞能够合成的氨基酸
共8种，人体细胞不能合成的氨基酸
（甲 携 来 一 本 亮 色 书）
（1）氨基酸的种类：
20种
(婴儿9种，组氨酸）
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
基本单位—氨基酸
2
（2）氨基酸的结构通式及特点
R
氨基
羧基
决定氨基酸的种类和理化性质
也可能含有氨基(—NH2) 或羧基(—COOH)
C
H
O
C OH
H
H N
简写：
R
H
H2N—C—COOH
C
H
R
NH2
COOH
①结构通式：
②结构特点：
一个中央碳原子上通过共价键连接着四个基团，即一个氨基(—NH2)、一个羧基(—COOH)、一个H和一个R基团。
（2）氨基酸的结构通式及特点
R
C
H
O
C OH
H
H N
简写：
R
H
H2N—C—COOH
不同氨基酸的R基团不同，它可以较小，也可以是较长的链，或是环状结构。R基团中也可能含有氨基或羧基，有时还含有硫原子。
观察下列四种氨基酸的结构简式，探究以下问题：
1.构成蛋白质的氨基酸共有的部分是________________。
归纳概括氨基酸的结构通式和特点
任务一
2.这四种氨基酸分子不同的R基团分别是
___________________________________________________。
—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH
观察下列四种氨基酸的结构简式，探究以下问题：
归纳概括氨基酸的结构通式和特点
任务一
3．组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗？若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？
不是；
观察下列四种氨基酸的结构简式，探究以下问题：
部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基位于R基团上。
氨基、羧基、R基的书写
①正确的格式：—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。
②避免两种错误格式
a.写成NH2、COOH、R。
b.写成NH3、—NH3、HCOOH等。
③结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别
特别提醒
氨基酸如何形成蛋白质？
阅读教材P12，合作探究：
2
活动：选出构成蛋白质的氨基酸卡片，剪下备用
利用氨基酸卡片模拟脱水缩合过程
活动：
脱水缩合
C
H
COOH
R2
H
N
二肽
C
H
R1
H2N
OH
C
O
H2O
H
肽键
氨基酸的脱水缩合
3
肽键
C
H
COOH
R3
H
N
OH
H
C
C
H
R1
H2N
C
O
C
H
R2
H
N
O
三肽
肽键
H2O
H2O
氨基酸的脱水缩合
3
探讨氨基酸形成多肽的过程
任务二
请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图回答下列问题：
1.肽链形成过程中，失去的水分子中氢元素和氧元素的来源分别是什么？
氢元素来自氨基和羧基，氧元素来自羧基
2.氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是怎样的？
氨基酸数－肽链数＝形成的水分子数＝肽键数。
探讨氨基酸形成多肽的过程
任务二
请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图回答下列问题：
3．肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？
有。位于肽链的两端，R基团中也可能有。
4．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？若形成m条肽链呢？
na－18(n－1)
na－18(n－m)
有些蛋白质分子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。
-SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H
想一想：在形成一个二硫键时，相对分子质量减少多少？
蛋白质的结构层次
从氨基酸到蛋白质大致结构层次
氨基酸之间脱水缩合形成肽链
1
肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构
3
四条肽链聚集形成复杂空间结构
4
一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠
2
蛋白质的结构层次
氨基酸的种类不同
氨基酸的数目不同
氨基酸的排列顺序不同
α-螺旋
β-折叠
肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同
蛋白质结构多样性的原因
4
探讨氨基酸形成的蛋白质具有多样性的原因
任务三
种类、数目、排列顺序
(1)组成肽链的氨基酸的_________________________不同。
(2)构成蛋白质的肽链的________和蛋白质分子的_____________的多种多样。
数量
空间结构
种类
数量
排列顺序
空间结构
结构多样
种类繁多
氨基酸
肽链：
功能多样
决 定
功能蛋白
结构蛋白
(组成细胞和生物体)
________
(蛋白质类激素)
________
(大多数酶)
________
(载体蛋白)
________
(抗体)
调节
催化
运输
免疫
________
(糖蛋白)
识别
蛋白质结构多样性的原因
4
蛋白质正确的空间结构的意义及影响因素
5
意义：蛋白质__________________是蛋白质表现其特有的_____________所必需的。
正确的空间结构
生物学活性
结构异常导致功能异常：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。
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
结构决定功能
例如：
蛋白质正确的空间结构的意义及影响因素
5
影响因素：
蛋白质的空间结构并不稳定，会随着温度的升高而__________。蛋白质的生物学活性会随着温度的升高而___________，在温度超过40～50 ℃时就可能丧失活性。
发生改变
发生改变
核心归纳
1.蛋白质的结构层次
C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→三肽→多肽 蛋白质。
核心归纳
2. 蛋白质的盐析、水解和变性
盐析
蛋白质在盐溶液中溶解度降低析出溶解度的变化，可逆
导致变性的因素：高温、强酸、强碱、重金属离子
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
水解
变性
跟踪训练
1.下列是四个构成蛋白质的氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是
A.构成上述氨基酸分子的基本元素是
C、H、O、N
B.上述四种氨基酸的R基团依次是
—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH
C.R基团中可以有氨基或羧基
D.只要含有氨基和羧基的化合物就是
构成蛋白质的氨基酸
√
跟踪训练
构成蛋白质的氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个中央碳原子上，故只含有氨基和羧基的化合物不一定是构成蛋白质的氨基酸，D错误。
跟踪训练
2.据图分析下列化合物，回答下面的问题：
(1)图中的结构①⑤的名称分别是___________；图中表示R基团的序号是______。
(2)该化合物由___个氨基酸构成，该化合物的名称是______。
氨基、羧基
②③④
3
三肽
该化合物含有2个肽键，是由3个氨基酸构成的三肽。
跟踪训练
(3)形成该化合物的化学反应称为__________，在这个过程中相对分子质量减少了____。
由氨基酸形成该化合物的化学反应称为脱水缩合，此化合物含有2个肽键，说明由氨基酸经脱水缩合形成该化合物的过程中脱去的水分子数为2个，相对分子质量减少了2×18＝36。
脱水缩合
36
跟踪训练
(4)组成这类化合物的基本单位的结构通式是_________________。
夯基础查落实
1.蛋白质不是能量供给的主要来源，却在其他方面发挥着不可替代的作用。如肌肉中的收缩蛋白、头发中的角蛋白、红细胞中的运输蛋白、种子中的储备蛋白等。
2.蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成，有些还含有S元素。
3.组成蛋白质的氨基酸的结构特点：一个中央碳原子上通过共价键连接着四个基团，即一个氨基(—NH2)、一个羧基(—COOH)、一个H和一个R基团。
4.氨基酸的种类和性质由R基团决定。
要语必背
5.脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基(—NH2)与另一个氨基酸分子的羧基(—COOH)相连接，同时脱去1分子水。
6.脱去的水分子中的氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
7.二肽是由两个氨基酸脱水缩合形成的化合物。
8.多肽：许多个氨基酸以肽键连成一长串的肽链。
1.熟鸡蛋更容易消化，原因是_____________________________________
______________________。
2.蛋白质结构具有多样性，原因是_________________________________
_________________________________________________。
长句表达
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
氨基酸的种类、数目、排列顺序各不相同，肽链的数量及形成的蛋白质的空间结构多种多样

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