资源简介

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
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？
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。
问题探讨
讨论
1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收?
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。
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?
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。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。
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？
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？
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
蛋白质的功能
Function of protein
1、结构蛋白：
许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。
如肌肉、头发、蛛丝、羽毛等的成分主要是蛋白质。
1
蛋白质的功能
Function of protein
2、催化作用：
胃蛋白酶结晶
细胞内的化学反应离不开酶的催化。
绝大多数酶都是蛋白质。
1
蛋白质的功能
Function of protein
3、运输作用：
有些蛋白质具有运输功能。如血红蛋白、载体蛋白。
血红蛋白示意图
转运蛋白
1
蛋白质的功能
Function of protein
4、调节作用：
有些蛋白质起信息传递的作用，能够调节机体的生命活动。如胰岛素、生长激素。
胰腺
胰岛
1
蛋白质的功能
Function of protein
5、免疫作用：
抗体是具有免疫功能的蛋白质，可以抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
1
蛋白质的功能
Function of protein
蛋白质是生命活动的 。
细胞和生物体
催化作用
免疫作用
谐音记忆：催狗运面条
主要承担者
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，那么这些食物中的蛋白质能被人体直接吸收吗？
蛋白质是一类生物大分子，种类多种多样。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。
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
1、这些氨基酸的结构具有什么共同特点？
2、“氨基酸”这一名词与其分子结构又怎样的对应关系？

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 氨基酸的结构特点
活动：观察氨基酸的分子结构，概括氨基酸结构通式
结构特点
(1)每种氨基酸分子中至少都有____________
(—NH2)和__________(—COOH)。
(2)都有一个氨基和一个羧基连接在________________。
(3)各种氨基酸的区别在于_____的不同。
一个氨基
一个羧基
同一个碳原子上
R基
如果一个氨基酸不止一个氨基或者羧基，多出的基团可能在什么位置？
酸
氨基
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
思考·讨论
酸
氨基
C
H
H
H
H
COOH
H2N
H
R
氨基酸之间的区别在于R基不同。
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
思考·讨论
NH2
H2N
N
H
H
N
H
H
N
H
H
COOH
C OH
O
C O H
O
HOOC
氨基
羧基
书写提醒：
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“—”)
2
蛋白质的基本单位——氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
判断下列分子是不是构成蛋白质氨基酸？如果不是，说明原因；如果是，说出R基是什么？
C
COOH
CH3
HOOC
H
1.
C
NH2
CH3
H2N
H
2.
C
H
HOOC
H
CH2
NH2
3.
C
NH2
HOOC
H
CH2
NH2
4.
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
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
氨基酸的组成元素：一定含C、H、O、N，还可能含S等
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)携(缬氨酸)来(赖氨酸)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
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。
人体中氨基酸为21种，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
脱水缩合
阅读教材P30相关内容,完成以下问题：
1.氨基酸如何连接在一起构成蛋白质？
2.什么是肽键、二肽、多肽、多肽链？
3.氨基酸形成蛋白质过程中，形成一个肽键，
脱去几分子水？
4.多肽与蛋白质有何区别？
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子的水，这种结合的方式叫脱水缩合。
H2O
肽键
－
OH
‖
O
－C－C
R2
H
－
－
－N
H
－
－C
－C
R1
H2N
H
－
－
‖
O
OH
－
H
二肽
请思考，肽的命名原则是什么？
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
肽键
－C－COOH
R3
H
－
－
N
H
－
肽键
‖
O
－C
R1
H2N
H
－
－
－C
－C－C
R2
H
－
－
－N
H
－
‖
O
三肽
H2O
H2O
以此类推，多个氨基酸分子脱水缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽。
肽命名原则：
由几个氨基酸脱水缩合构成，就称为几肽。
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
肽命名原则：
由几个氨基酸脱水缩合构成，就称为几肽。
三肽合成过程，H2O中H和O分别来自于哪里？
肽键
－C－COOH
R3
H
－
－
－N
H
－
H
OH
－
肽键
‖
O
－C
R1
H2N
H
－
－
－C
－C－C
R2
H
－
－
－N
H
－
‖
O
三肽
H2O
H2O
脱出来的H2O
H来自氨基和羧基
1
O来自羧基
2
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
1.下图为脑啡肽的结构简式，据图回答：
（1）脑啡肽分子是由_______种氨基酸形成的，造成氨基酸种类不同的原因是________不同。
（2）脑啡肽中含有____个肽键，脑啡肽的名称是_____肽，形成过程称为___________，形成过程中共脱去___个水分子。
4
R基
4
五
脱水缩合
4
　实战训练　
多肽能够行使蛋白质的各项功能吗？从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
（一）蛋白质的结构层次
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
肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构
四条肽链聚集形成复杂空间结构
一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠
一级结构
二级结构
三级结构
四级结构
血红蛋白由四条肽链聚集形成，那肽链之间又是怎样连接在一起的？
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（二）肽链的连接方式：
二硫键
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。
二硫键
两条肽链
二硫键可以形成在肽链内，也可以形成在肽链间。
—SH
—SH
+
—S—S—
+
2H
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（二）肽链的连接方式
多肽链中侧链基团相互作用使肽链具有一定的空间结构
蛋白质功能的实现
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
抗原
抗体可变区
抗原
抗体
为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（三）蛋白质结构多样性的原因
氨基酸的数目不同
氨基酸的种类不同
小组活动1：观察以下四条多肽链，总结出它们不同的原因？
(2)原因二：
(1)原因一：
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（三）蛋白质结构多样性的原因
小组活动2：3位同学模拟3种不同的氨基酸合成一条肽链，能形成多少种不同的肽链？
氨基酸的排列顺序不同
(3)原因三：
1min 蛋白质的盘曲折叠过程（视频）
肽链盘曲、折叠形成的空间结构多样
(4)原因四：
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（三）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
（三）蛋白质结构多样性的原因
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
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
（三）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
氨基酸怎么构成蛋白质
1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
2.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？
3.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？
氨基酸
蛋白质
多肽
脱水缩合
一条或多条
盘曲折叠
食物蛋白
胃、胰、肠蛋白酶
多肽
肠肽酶
氨基酸
人体的蛋白质
人体内氨基酸
2110
思考·讨论
吸收
合成
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
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（四）蛋白质结构与功能相适应
缬氨酸
组氨酸
亮氨酸
苏氨酸
脯氨酸
谷氨酸
谷氨酸
赖氨酸
缬氨酸
组氨酸
亮氨酸
苏氨酸
脯氨酸
缬氨酸
谷氨酸
赖氨酸
正常红细胞
运氧能力强
镰状红细胞
运氧能力弱
镰状细胞贫血的病因
氨基酸序列改变
蛋白质功能
影响
蛋白质的空间结构（构象）的改变会影响功能，还有其他方式可以改变蛋白质的构象吗？
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。
※蛋白质的变性： 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。
机理：维持其空间结构稳定的作用力被破坏，比如：氢键、二硫键等，但不破坏肽键。
物理：高温 X射线 超声波
化学：重金属盐、强酸、强碱
应用：烫发和发型的保持；鸡蛋、肉类经煮熟后更容易消化；临床工作中常用酒精、加热、紫外线等来消毒杀菌。
不可逆
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（五）蛋白质的功能异常
(1)蛋白质变性及其特点：
空间构象发生改变
思考：1.变性后的蛋白质和双缩脲试剂反应生成紫色吗？
2.为什么蛋白质变性后功能发生了改变？
3.蛋白质变性后还能恢复原来的状态吗？
3
蛋白质的结构及其多样性
Structure and diversity of proteins
（五）蛋白质的功能异常
(2)蛋白质变性的运用：
①用酒精、加热、紫外线等来消毒和杀菌。
②在重金属盐中毒急救时也常常利用蛋白质的这一特点。
汞中毒时，早期可以服用大量乳制品或鸡蛋清，使蛋白质在消化道中与汞盐结合成变性的不溶解物，以阻止有毒的汞离子吸收入人体内，然后再设法将沉淀物自胃中洗出。
知识拓展
盐析
蛋白质在盐溶液中溶解度降低析出，可逆，用于分离、提纯蛋白质
变性
肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸。
水解
空间结构发生改变，肽键未断裂，不可逆
蛋白质的变性、盐析和水解
指在蛋白质水溶液中加入轻金属盐或铵盐，随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀析出的现象。但是蛋白质结构并没有改变。
多肽
氨基酸
短肽
（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
　实战训练　
2．羊肉垫卷子是我省河西地区风行的一种风味名吃，以羊肉、面卷、调味料为主要食材制作而成。羊肉中富含蛋白质、铁等，面卷中主要含有淀粉。下列说法错误的是（ ）
A．煮熟的羊肉因高温使蛋白质结构变得伸展、松散，易消化B．面卷中的淀粉经消化分解成葡萄糖，才能被细胞吸收利用C．羊肉中的铁作为无机盐主要以化合物的形式存在
D．羊肉中的蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应
　实战训练　
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
?
结构多样性
功能多样性
决定
α-螺旋
β-折叠
氨基酸种类
氨基酸数目
氨基酸排列顺序
肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
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)
________
(血红蛋白)
________
(抗体)
调节
催化
运输
免疫
蛋白质多样性
根本原因：
基因多样性
结构决定功能
课堂小结
氨基酸
肽键
肽键数=4=5-1
肽键数=6=8-2
肽键数=________－_______
肽键数=2=3-1
氨基酸数
肽链数
题型1：肽键数
蛋白质的有关计算
氨基酸
肽键
肽键数=5
环形肽肽键数=________
氨基酸数
* 环形肽可以看做0条肽链数
题型1：肽键数
蛋白质的有关计算
题型2：氨基和羧基的计算
氨基数目=肽链数+R基上的氨基
羧基数目=肽链数+R基上的羧基数目
蛋白质的有关计算
C
H
C
R1
H2N
O
N
H
C
H
C
R2
O
N
H
C
H
C
R3
O
N
H
C
H
C
R4
O
N
H
C
H
C
R5
O
N
H
C
H
COOH
R6
题型3：蛋白质相对分子质量相关计算
氨基酸的平均相对分子质量为a，n个氨基酸脱水缩合形成m条肽链，则蛋白质的相对分子质量是多少？
蛋白质总质量＝________________?___________
＝_______________
氨基酸总质量=氨基酸平均分子质量×氨基酸个数=a×n
脱水总质量=18×脱水数=18×（n-m）
氨基酸总质量
脱水总质量
a×n-18（n-m）
*若含有二硫键，还应减去二硫键相对应的氢，形成一个二硫键去掉两个H（不指出就默认不含有）
蛋白质的有关计算
二硫键形成过程
　　蛋白质分子中除了肽键外，还含有其他化学键，如二硫键。一个二硫键（“—S—S—”）是由2个“—SH”形成的，形成过程中要脱去2个氢。故计算蛋白质分子量时除减去H2O的分子量外，还应考虑脱去H的分子量。
+
2H
SH
HS
a
b
S
S
a
b
+
蛋白质的有关计算
4.300个氨基酸组成两条肽链的蛋白质时,问脱掉多少个水分子, 形成多少个肽键?
如果每个氨基酸的平均分子量为a，那么这个蛋白质的分子质量是多少?
肽键数：298=(300-2)
蛋白质的分子质量：300a-18×298
　实战训练　
题型4：分子式求结构组成-原子守恒法
S、O、N为突破口
N原子数：肽键数+肽链数+R基上N原子数
O原子数：肽键数+肽链数*2+R基上O原子数
蛋白质的有关计算
相关计算公式小结
氨基酸数（n） ； 氨基酸平均分子相对质量（a）
{BC89EF96-8CEA-46FF-86C4-4CE0E7609802}
一条肽链
m条肽链
环肽
肽键
脱去水分子
减轻的质量
多肽相对分子质量
至少含有的氨基或羧基数
H2N——
——COOH
n-1
n-1
18（n–1）
na-18(n–1)
1
n-m
n-m
18（n–m）
na-18(n–m)
m
n
n
18n
na-18n
0
练习与应用
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成蛋白质。 ( )
(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。( )
√
X
X
√
2.质量相等的下列食物中，蛋白质含量最多的是( )
A.烧牛肉 B.烤甘薯
C.馒头 D.米饭
A
练习与应用
一、概念检测
3.下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是 ( )
A
练习与应用
一、概念检测
4.下列物质中，不属于蛋白质的是( )
A.胰岛素 B. 胆固醇
C.胃蛋白酶 D.抗体
B
练习与应用
一、概念检测
练习与应用
二、拓展应用
1.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。 请你运用本节所学的知识对这种说法作出评价。
提示: 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才能被人体吸收，这些小分子都要在人体细胞内重新合成不同的蛋白质在人体内执行不同的功能
练习与应用
二、拓展应用
2.某种脑啡肽具有镇痛作用，可以作为药物来使用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽的结构式。
回答下列问题。
(1)构成一个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。
5
4
4
练习与应用
二、拓展应用
2.某种脑啡肽具有镇痛作用，可以作为药物来使用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽的结构式。
回答下列问题。
(3)如果上图中的氨基酸顺序发生了改变，它还会具有脑啡肽的功能吗?为什么?
提示: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。
练习与应用
二、拓展应用
3.在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量。这是为什么?
提示: 必需氨基酸是人体细胞不能合成的氨基酸，必须从食物中获得，因此在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们注重其中必需氨基酸的种类和含量。
组成 元素
C、H、O、N、（S）
氨基酸
种类：
通式：
C
H
C
H2N
OH
O
R
特点：
脱水缩合
多肽
组成蛋白质的氨基酸种类不同
氨基酸的数目不同
氨基酸排列顺序不同
多肽的空间结构不同
折叠盘旋
蛋白质
结构多样性
功能多样性
构成生物体，如结构蛋白
运输作用，如血红蛋白
催化作用，如酶
调节作用，如胰岛素
免疫作用，如抗体
组成
基本单位：
形成
导致
21种
至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上
核糖体
课堂小结

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