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第二章 组成细胞的分子
第4节：蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质的功能及组成单位
蛋白质的的结构及其多样性
01
02
探究一
蛋白质的功能及组成单位
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。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。
组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质
情境一
为何这种缝合线可以被人体组织吸收？
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。那么蛋白质有哪些功能呢？
过渡
参与组成细胞结构的作用
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。
有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。
催化作用
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。
运输作用
有些蛋白质就有运输功能，如血红蛋白可以运输氧气。
免疫防御作用
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。
传递信息，调节生命活动的作用
阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能
【任务1】
氨基酸是组成蛋白质的基本单位
情境一
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。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。
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？____________。
这种缝合线需要消化分解为氨基酸才能被吸收。这说明蛋白质是由氨基酸组成的，蛋白质在化学组成上可以分解为更小的分子
观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题：
构成蛋白质的氨基酸共有的部分是：
据图可以看出，每个氨基酸都有一个___________和一个____________，而且它们都连接在同一个碳原子上。
氨基(—NH2)
羧基(—COOH)
分析组成蛋白质的基本单位——氨基酸
【任务2】
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
C
COOH
H
H2N
(3)这四种氨基酸分子的不同部分分别是_____________________________
____________________；我们把氨基酸的不同部分称作_______________，
其决定了氨基酸的种类和性质。
—H、—CH(CH3CH3)、 —CH3
侧链基团(R基)
观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题：
分析组成蛋白质的基本单位——氨基酸
【任务2】
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
—CH2CH (CH3CH3)
(5)若某种氨基酸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？
若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基上。
(4)根据上述分析请写出氨基酸的结构通式：
观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题：
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
C
COOH
H
H2N
R
分析组成蛋白质的基本单位——氨基酸
【任务2】
巧记
非必需氨基酸：
必需氨基酸：
组成人体蛋白质的21种氨基酸
共13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：
21种
(婴儿9种，组氨酸）
结合教材归纳氨基酸的种类及特点
【任务3】
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
(2)氨基酸的结构通式及特点
中心碳原子
简写
R
H
H2N—C—COOH
至少含一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)
总有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)连在同一碳原子上
C
H
R
NH2
COOH
结构特点
R基中也可能含有氨基(—NH2) 或羧基(—COOH)
结合教材归纳氨基酸的种类及特点
【任务3】
C
COOH
H
H2N
R
氨基
羧基
数量标准：
位置标准：
侧链基团:决定氨基酸的种类和理化性质
氨基
NH2
N
H
H
或
羧基
COOH
C
O
OH
或
氨基、羧基、R基的正确书写格式分别为： (基团前的“—”不能省略)
氨基基不同表示方法：
特别关注
—NH2、—COOH、—R
C
COOH
H
H2N
R
探究二
蛋白质的的结构及其多样性
胶原蛋白是动物体中的一种结构蛋白，广泛分布于人体多种组织。研究人员提取的一种胶原蛋白主要含图1所示三种氨基酸。回答下列问题：
情境二
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。
分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程
【任务4】
(1)这三种氨基酸分子通过在 (场所)上进行_________反应,形成一条包含“—甘—赖—脯—”肽链，请认真观察图2-10，总结该反应的概念？
脱水缩合
核糖体
C
H
R1
H2N
C
O
OH
(2)连接两个氨基酸分子的化学键名称是什么？是如何形成的？
H
H2O
H
N
C
H
R2
C
O
OH
H
H2O
H
N
C
H
R3
COOH
二肽
肽键
三肽
肽键
分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程
【任务4】
由多个氨基酸缩合而成的含有多个肽键的化合物叫多肽。
多肽通常呈链状结构，叫做肽链。
多肽：
肽链：
由几个氨基酸构成，就称为几肽
请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：
(3)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。
分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程
【任务4】
(4)氨基酸脱水缩合产生的一条多肽链中，氨基数和羧基数是多少
至少含一个氨基和一个羧基，分别在肽链的两端，多余的氨基和羧基分布在R基中
(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？
na－18(n－1)
(5)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。
请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：
分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程
【任务4】
人体血红蛋白分别由两条α链和两条β链构成观察下图，讨论并回答P31思考与讨论中的问题
氨基酸之间脱水缩合形成肽链
1
一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠
2
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
情境三
S
S
C
O
H
O
O -
氢键
二硫键
S
S
由于氨基酸之间能够形成氢键、二硫键等，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。
二硫键的形成:
丢失两个H
—SH
—SH
—S—S—
+
2H
分析氨基酸怎样构成蛋白质
【任务5】
(1)为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？
(2)从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
(3)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？
氨基酸→二肽→三肽→…→多肽→一条或几条多肽链盘曲折叠形成蛋白质。
蛋白质 多肽 氨基酸
胃蛋白酶
肠肽酶
胰蛋白酶
2110
(4)如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，若写出由10个氨基酸组成的长链，可以写出多少条互不相同的长链？
分析氨基酸怎样构成蛋白质
【任务5】
氨基酸的种类不同
氨基酸的数量不同
氨基酸的排列顺序多种多样
肽链数目、盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同
氨基酸层面
肽链层面
\
分析蛋白质结构多样性的原因
【任务6】
α-螺旋
β-折叠
情境四
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
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
分析蛋白质结构多样性的原因
【任务7】
为什么吃熟鸡蛋和熟肉更容易消化？
卷曲、紧密
伸展、松散
高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散，分子结构伸展松散，易被蛋白水解酶分解。
蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？并说明理由：
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
胰岛素保存温度一般为2~8℃。温度太高，胰岛素会失去活性，原因是_____。
情境五
高温破坏了胰岛素的空间结构，会导致其功能丧失
结合教材P32，分析蛋白质的盐析、水解和变性
【任务8】
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
变性的因素：
(肽键断裂)
氨基酸顺序 ，肽键 ，
空间结构 ，功能 。
不变
改变
水解
变性
改变
不变
短肽
氨基酸
水解酶
初步水解
蛋白质
水解酶
彻底水解
特点：
高温、强酸、强碱、重金属离子
(肽键断裂)
蛋白质的功能
蛋白质的结构
相适应
氨基酸
多肽链中氨基酸排序
多肽链有规律的折叠盘曲
多肽链进一步地盘绕
不同多肽链之间相连
脱水缩合
主链
R基团
空间结构
变性
失去
结构
调节
催化
运输
破坏
免疫
如
基本单位
结构通式
生命活动
属于
蛋白质(基本元素：C、H、O、N，有的含有S等元素)
构建网络
21种

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