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第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
第二章 组成细胞的分子
高中生物人教版（2019）必修1 高一年级
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引言
introduction
张文宏教授在谈到中小学生复学问题时要求家长给孩子的早餐“不要喝粥，要喝牛奶、吃鸡蛋”。这个建议其实就是一种很易懂而且很实用的预防方法。但是当时张教授言论一出，马上在网络上引起热议，有人将其上升到反传统的高度。

1、从食物营养的角度分析，粥和牛奶、鸡蛋中所含的主要营养物质有什么不同？
2、你认为张教授的初衷是什么？这与预防新冠有什么关系？
你知道我们人体有哪些蛋白质？
它们各有什么功能？
学习目标
本节聚焦
怎样理解蛋白质是生命活动的主要承担者？
氨基酸的结构有什么特点？
为什么细胞中蛋白质的种类如此多样？
牛奶、鸡蛋中的蛋白质能否被人体直接吸收呢?如何变成我们的抗体？
问题探讨
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。
1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
2.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？
组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收，因此说明蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。
蛋白质必须经过消化，成为各种氨基酸，才能被人体吸收利用。然后在细胞内再合成我们需要的蛋白质，包括抗体。
蛋白质是细胞中含量最高(7%-10%)的有机物，是生物体内重要的营养物质。
组成生物体的常见蛋白质有哪些？蛋白质承担着怎样的功能呢？
也是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。
细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才有作用。
结构蛋白
催化
运输
信息传递
（调节）
防御
（免疫）
请阅读教材P28 图2-8，图中的例子说明蛋白质具有哪些功能？
多补充蛋白质为什么有利于提高对新冠的抵抗力？
蛋白质是生命活动的主要承担者。
1
蛋白质的功能
Function of protein
问题探讨
(1)蛋白质是生命活动的 。
主要承担者
细胞和生物体
催化作用
免疫作用
谐音记忆：催狗运面条
蛋白质功能的实现
抗原
抗体可变区
抗原
抗体
每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的空间结构
为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
1、氨基酸有哪些化学元素组成 ？
2、氨基酸的结构具有什么共同特点？
3、不同氨基酸分子的区别在哪里？
4、“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
甘氨酸
|
H
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
缬氨酸
|
CH
CH3
CH3
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
丙氨酸
|
CH3
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
亮氨酸
|
CH2
|
CH
CH3
CH3
思考·讨论
教材P29
氨基酸有哪些化学元素组成 ？
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
思考·讨论
氨基酸的组成元素：一定含C、H、O、N
还可能含S等
氨基酸的结构具有什么共同特点？
不同氨基酸分子的区别在哪里？

H2N— C— C—OH
H
|
O
||
|
H
根据R基判断氨基酸的种类
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
R
思考·讨论
|
—NH2 或—N—H或H2 N—
H
氨基
羧基
—COOH 或—C—OH
O
||
每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R基）
侧链基团
R基
特别提醒　氨基、羧基、R基的正确书写格式分别为：
—NH2、—COOH、—R (千万不要忘记原子团前要有短线“—”)
氨基酸结构通式：
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
|
R
H2N— C— COOH
R
|
|
H
判断下列分子是不是组成蛋白质的氨基酸？如果是的话，R基是什么？
C
COOH
CH3
HOOC
H
C
NH2
CH3
H2N
H
C
H
HOOC
H
CH2
NH2
C
NH2
HOOC
H
CH2
NH2
CH
NH2
HOOC
CH
NH2
HOOC
1
2
3
4
5
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
氨基酸的判断依据:
看 -NH2和-COOH是否连在同一个“C”上
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
8种必需氨基酸
甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。
（甲 携 来 一 本 亮 色 书）
组成人体蛋白质的
21种氨基酸
合成
必需氨基酸: 8种是人体细胞不能合成的,
这些氨基酸必须从外界环境中获取
非必需氨基酸：13种是人体细胞能够合
成的
有的同学只喜欢吃一些肉食，从氨基酸种类的角度分析，这种饮食习惯为什么不合理？
衡量食品价值高低的一个很重要的指标是看必需氨基酸的种类。不同食物中必需氨基酸种类不同。
脱水缩合
人体中氨基酸为21中，蛋白质为1010-1012种。那么21种氨基酸是如何形成种类繁多的蛋白质的呢？
氨基酸：21种
蛋白质：
1010～1012
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
阅读教材P30-32相关内容,完成以下问题：
1.氨基酸如何构成蛋白质的？
2.蛋白质为什么多种多样？
3.蛋白质的变性
4.关于蛋白质的计算
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
脱水缩合-动画演示
C
H
R1
NH2
OH
C
O
H2O
C
H
COOH
R2
H
N
H
（一）氨基酸脱水缩合形成肽链
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
COOH
R2
H
N
H2O
二肽
肽键
脱水缩合-动画演示
C
H
COOH
R2
H
N
肽键
OH
H
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
二肽
H2O
H2O
氨基酸
脱水缩合-动画演示
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
肽键
二肽
C
H
COOH
R2
H
N
H2O
肽键
三肽
以此类推，由3个或3个以上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。
H2O
脱水缩合-动画演示
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（二）由肽链形成蛋白质
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。
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二硫键相互结合在一起。
（三）氨基酸形成蛋白质的过程
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
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
氨基酸
二肽
蛋白质
三肽
多肽
......
→
→
→
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?
蛋白质的水解过程（消化道内）：
蛋白质
多肽
氨基酸
胃蛋白酶、胰蛋白酶
肠肽酶
氨基酸
蛋白质的形成过程（细胞内）：
酶
多肽
酶
蛋白质
酶
蛋白质的水解
水解
＋
思维提升
为什么氨基酸只有21种，但蛋白质种类却可以达到1010~1012种？
1.三个不同种氨基酸可形成多少种三肽？
?
—COOH
—COOH
H2N—
H2N—
2.体内21种常见氨基酸，能形成多少种10肽？
3.若21种氨基酸组成含1000个氨基酸的大分子
蛋白质，有多少种可能？
211000
2110
肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化
氨基酸层面
氨基酸的种类不同
氨基酸的数量不同
氨基酸的排列顺序千变万化
肽链层面
多肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别
（四）蛋白质结构多样性的原因
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
例3 下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法，正确的是( @49@ )。
A.蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关
B.已知某化合物含有 C 、 H 、 O 、 N 等元素，可以推断此物质一定为蛋白质
C.蛋白质种类繁多的原因之一是氨基酸互相结合的方式多种多样
D.蛋白质的空间结构被破坏会导致其失去生物活性，且这种改变一般不可逆
?
[解析] 蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序以及肽链的空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关，A错误；含有 C 、 H 、 O 、 N 等元素的化合物不一定是蛋白质，如磷脂也含有 C 、 H 、 O 、 N 等，B错误；氨基酸互相结合的方式是相同的，都是脱水缩合，其不是导致蛋白质种类繁多的原因，C错误；蛋白质的空间结构被破坏即蛋白质发生变性，会导致蛋白质失去生物活性，这种改变一般是不可逆的，D正确。
?
4
与社会联系
Connect with the community
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。
正常血
红蛋白
异常血
红蛋白
镰状细胞贫血患者的血红蛋白运输氧的能力会大为削弱
蛋白质结构
蛋白质功能
决定
人类许多疾病与人体细胞内肽链的折叠错误有关，如囊性纤维病、阿尔茨海默症、帕金森病等
注意：变性的蛋白质肽键没有被破坏，还能与双缩脲试剂发生紫色反应
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
变性因素：化学因素（如强酸、强碱、重金属离子、酒精）、物理因素（如加热、剧烈振荡、超声波、射线等）
变性使蛋白质的空间结构变得伸展、松散
含两个以上肽键化合物的鉴定
【拓展】蛋白质变性：
网络披露：
有人论文中提到可用熟鸡蛋可以孵出小鸡，你如何评论。
为什么吃熟鸡蛋、熟肉更容易消化？

为什么加热、加酸、喷洒酒精能达到消毒、灭菌的目的？
沾有血渍、牛奶的衣服不易用热水洗净。
盐析：向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种作用叫作盐析，是物理变化，可复原。
盐析现象
在鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色的絮状物
兑水稀释后，你会发现絮状物消失
盐析是可逆的,利用此法可以分离、提取蛋白质
——蛋白质的结构没有发生变化
——在食盐的作用下析出的蛋白质
（1）盐析：向蛋白质溶液中加入食盐，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用叫作盐析。盐析是物理变化，可复原，即是一个可逆的过程，故不影响蛋白质的性质。
（2）变性：蛋白质由于高温、强酸碱、重金属盐等因素导致空间结构被破坏的过程称为变性。变性的过程肽键不断裂。
△蛋白质的盐析和变性
（1）水解：蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程称为水解，和脱水缩合的过程相反，这个过程需要蛋白酶或者肽酶的催化。
（2）氧化分解（代谢）：将蛋白质分解成CO2、水、尿素并释放能量的过程。
△蛋白质的水解和氧化分解
练习与应用（P32）
一、概念检测
1.判断下列有关蛋白质的表述是否正确。
（1）蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。( )
（2）氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形蛋白质。（ ）
（3) 只有细胞内才有蛋白质分布。（ ）
（4）蛋白质的空间结构与其功能密切相关。（ ）
1. （1）√；（2） × ；（3） × ；（4）√。
2.下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是（ ）
A
回答下列问题。
（1）构成脑啡肽的氨基酸数目是_______；有_____种氨基酸参与了脱水缩合反应；生成的水分子数目是______。
（2）请在图中标出其中的一个肽键。
（3）如果上图中的氨基酸顺序发生了改变，还会具有脑啡肽的功能吗？为什么？
3.某种脑啡肽具有镇痛作用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽的结构式。
（1）5，4，4。
（3）不能，因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，如果氨基酸排列顺序变了，新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能

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