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第二章 组成细胞的分子
第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
学习目标
举例说明蛋白质是生命活动的主要承担者。
归纳概括氨基酸的结构通式和特点，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。
说出氨基酸构成蛋白质的过程。
分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系。
蛋白质有哪些功能呢？
细胞中含量最多的有机物是 。
蛋白质
蛋白质也是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。
一、蛋白质的功能
学习活动：根据课本P28图2-8，归纳蛋白质的功能。
一、蛋白质的功能
学习活动：根据课本P28图2-8，归纳蛋白质的功能。
实例1：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。肌肉、头发、羽毛、蛛丝
功能1：组成细胞结构
头发
蛛丝
肌肉
羽毛
一、蛋白质的功能
学习活动：根据课本P28图2-8，归纳蛋白质的功能。
实例1：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。肌肉、头发、羽毛、蛛丝
功能1：组成细胞结构
实例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。如：胃蛋白酶、唾液淀粉酶
蛋白质
胃蛋白酶
氨基酸
胃蛋白酶结晶
淀粉
唾液淀粉酶
麦芽糖
功能2：催化
一、蛋白质的功能
学习活动：根据课本P28图2-8，归纳蛋白质的功能。
实例1：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。肌肉、头发、羽毛、蛛丝
功能1：组成细胞结构
实例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。如：胃蛋白酶、唾液淀粉酶
功能2：催化
实例3：有些蛋白质具有运输功能（血红蛋白能运输氧，载体蛋白跨膜运输分子离子）
载体蛋白示意图
血红蛋白示意图
功能3：运输
一、蛋白质的功能
学习活动：根据课本P28图2-8，归纳蛋白质的功能。
实例1：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。肌肉、头发、羽毛、蛛丝
功能1：组成细胞结构
实例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。如：胃蛋白酶、唾液淀粉酶
功能2：催化
实例3：有些蛋白质具有运输功能（血红蛋白能运输氧，载体蛋白跨膜运输分子离子）
功能3：运输
实例4：有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛
素。
糖尿病患者注射胰岛素
功能4：调节（信息传递）
血糖高→分泌胰岛素→促进葡萄糖合成糖原→血糖下降
一、蛋白质的功能
学习活动：根据课本P28图2-8，归纳蛋白质的功能。
实例1：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。肌肉、头发、羽毛、蛛丝
功能1：组成细胞结构
实例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。如：胃蛋白酶、唾液淀粉酶
功能2：催化
实例3：有些蛋白质具有运输功能（血红蛋白能运输氧，载体蛋白跨膜运输分子离子）
功能3：运输
实例4：有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛
素。
功能4：调节（信息传递）
实例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。
抗体与外来病毒结合
功能5：免疫（防御）
一、蛋白质的功能
功能1：组成细胞结构
功能2：催化
功能3：运输
功能4：调节（信息传递）
功能5：免疫（防御）
细胞的各项生命活动都离不开蛋白质
这说明:蛋白质是 。
生命活动的
主要承担者
还发现：蛋白质的功能具有 。
为什么蛋白质的功能具有多样性？
这与蛋白质的组成和结构有关吗？
多样性
蛋白质在胃和小肠中被蛋白酶分解为氨基酸，并被小肠吸收
回顾初中：从食物中摄取的蛋白质如何被吸收？
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
C
H
C
H
H2N
OH
O
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
CH3
CH
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
C
H
C
H2N
OH
O
CH2
CH3
CH3
CH
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
问题1 ：这些氨基酸的结构具有什么共同点和不同点？
共同点：
不同点：
问题2：“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
—NH2 （氨基）
—COOH （羧基）
R基
—H （氢原子）
—R （侧链基团：R基）
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
分组讨论：观察下列氨基酸的结构，归纳氨基酸的特点
（一）氨基酸的结构特点
R基不同
代表氨基酸的主要部分：氨基、羧基
同一个碳原子上分别连接一个：
C
H
C
H
H2N
OH
O
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
CH3
CH
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
C
H
C
H2N
OH
O
CH2
CH3
CH3
CH
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
R基
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
分组讨论：观察下列氨基酸的结构，归纳氨基酸的特点
（一）氨基酸的结构特点
尝试用自己话，说出氨基酸的结构特点
各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
共同点：
不同点：
每种氨基酸至少都含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），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，这个侧链基团用R表示
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
正确书写：氨基和羧基的结构
（一）氨基酸的结构特点
氨基 羧基
常见错误 NH2 —NH3 COOH COOH—
O
||
C—OH
O
|
—C—OH
—NH2
H2N—
—COOH
HOOC—
C
H
C
H
H2N
OH
O
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
CH3
CH
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
C
H
C
H2N
OH
O
CH2
CH3
CH3
CH
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
R基
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
学习活动：尝试构建氨基酸的结构通式
（二）氨基酸的结构通式
与C原子相连的四部分可以任意互换吗？
C
R
C
H2N
OH
O
H
氨基
羧基
侧链基团
结构通式：
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
学习活动：根据结构通式思考下列问题
（二）氨基酸的结构通式
氨基酸的元素 。
S等其他元素只能出现在 。
R基上还可以出现氨基（羧基）吗？ 。
至少C、H、O、N
R基
可以
半胱氨酸是组成生物体蛋白质的氨基酸之一，其R基是-CH2-SH，
则它的结构式是 ,分子式 。
C
CH2-SH
H
H2N
COOH
C3H7O2NS
【检测】
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
（二）氨基酸的结构通式
问：以下哪些是构成蛋白质的氨基酸？
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
CH
NH2
COOH
CH2
COOH
CH2
NH2
COOH
√
√
×
【检测】
构成蛋白质的氨基酸
必须满足两个条件：
是否都有氨基和羧基
是否有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
若 是，指出R基
若不是，说明原因。
√
1.下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸的是
A.①②③④ B.①②③
C.①② D.②④
小试牛刀
B
2.缬氨酸的R基为—C3H7，则一分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数依次为
A.2、4、2、1 B.5、11、2、1
C.5、9、4、1 D.5、8、2、1
B
补充人体必需氨基酸
思考:为什么有些食品中要添加某些氨基酸？
组成人体蛋白质的氨基酸种类共有21种。
非必需氨基酸：
必需氨基酸：
组成蛋白质的
氨基酸
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
共13种，人体细胞能合成
共8种，人体细胞不能合成，必须从外界环境获得。
（甲 携 来 一 本 亮 色 书）
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
（三）氨基酸的种类
均衡膳食建议：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
1、判断题
蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节、能源等各种功能(　　)
氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上(　　)
非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸(　　)
×
×
×
课堂检测
人体中氨基酸常见的21种，蛋白质有多少种呢？
氨基酸：21种
思考：氨基酸是如何变为蛋白质的呢？
三、蛋白质的结构及其多样性
自主学习：请阅读P30，思考下列问题：
氨基酸与氨基酸如何互相结合？
什么是肽键、二肽、多肽、肽链？每形成一个肽键，脱去几分子水？
肽链如何形成蛋白质？
三、蛋白质的结构及其多样性
C
H
R1
NH2
OH
C
O
H2O
C
H
COOH
R2
H
N
H
1. 水中H来自：
2. 水中O来自：
氨基和羧基
羧基
三、蛋白质的结构及其多样性
（一）氨基酸通过脱水缩合形成肽链
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。
氨基酸与氨基酸如何互相结合？
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
COOH
R2
H
N
H2O
二肽
肽键
（1）肽键：连接两个氨基酸分子的化学键：
（2）二肽：由 氨基酸分子缩合而成的化合物。
-NH-CO-或-CO-NH-
两个
（3）每生成一个肽键，脱去 水。
一分子
肽键
肽键
三、蛋白质的结构及其多样性
什么是肽键、二肽、多肽、肽链？
（一）氨基酸通过脱水缩合形成肽链
肽键
C
H
COOH
R2
H
N
OH
H
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
H2O
H2O
肽键
三肽
（1）多肽: 由多个氨基酸分子缩合而成，含有多个肽键的化合物。
（2）肽链：多肽通常呈链状结构，所以多肽通常又叫肽链。
什么是肽键、二肽、多肽、肽链？
三、蛋白质的结构及其多样性
（一）氨基酸通过脱水缩合形成肽链
这是几肽？
九肽还是十肽
有的是环状，首尾两端的氨基、羧基也脱水缩合连接起来，成为环状多肽。
由几个氨基酸形成的就叫几肽
二肽、三肽、四肽……
统称为
多肽
肽链
呈链状
氨基酸脱水缩合形成的多肽（肽链），
就是蛋白质吗？
（一）氨基酸通过脱水缩合形成肽链
三、蛋白质的结构及其多样性
环状多肽
多肽一定是链状的吗？
（二）肽链通过盘曲折叠形成蛋白质
三、蛋白质的结构及其多样性
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
图2-12 氨基酸形成血红蛋白示意图
根据p30最后一段和图2-12，讨论下列问题。
1、从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？（p31:思考讨论1）
2、什么化学键使肽链具有空间结构？
3、什么化学键可以连接多条肽链？
（二）肽链通过盘曲折叠形成蛋白质
三、蛋白质的结构及其多样性
根据p30最后一段和图2-12，讨论下列问题。
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。
1、从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
2、什么化学键使肽链具有空间结构？
3、什么化学键可以连接多条肽链？
（三）蛋白质结构多样性的原因
三、蛋白质的结构及其多样性
既然蛋白质都是按照上述方式构成的多肽链，为什么会有那么多种类的蛋白质呢？
（三）蛋白质结构多样性的原因
三、蛋白质的结构及其多样性
如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，由10个氨基酸组成的十肽，能形成多少种？
2110种十肽
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
若由100个氨基酸组成的多肽长链，能形成多少种？1000个氨基酸能形成多少种多肽链呢？试着说出蛋白质种类多种多样的原因。
21100种多肽链
211000种多肽链
p31：思考讨论3
（三）蛋白质结构多样性的原因
三、蛋白质的结构及其多样性
氨基酸的 不同
氨基酸的 不同
氨基酸的 不同
试着说出蛋白质种类多种多样的原因（p31：思考讨论3）
α-螺旋
β-折叠
盘曲折叠形成的 不同
种类
数目
排列顺序
肽链
空间结构
原因1：
氨基酸的种类、数目、排列顺序不同
原因2：
（三）蛋白质功能多样性的原因
三、蛋白质的结构及其多样性
p31：思考讨论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？
蛋白质
胃蛋白酶
胰蛋白酶
多肽
肠肽酶
两种蛋白质的结构不一样，功能也不一样
（三）蛋白质功能多样性的原因
三、蛋白质的结构及其多样性
种类
数量
排列顺序
空间结构
结构多样性
种类繁多
氨基酸
肽链：
功能多样性
决 定
功能蛋白
组成细胞结构
(结构蛋白)
________
(蛋白质类激素)
________
(大多数酶)
________
(血红蛋白)
________
(抗体)
调节
催化
运输
免疫
p31最后一段：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。
（三）蛋白质功能多样性的原因
三、蛋白质的结构及其多样性
p31最后一段：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。
结构异常（氨基酸序列改变）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
为什么镰状红细胞运输氧的能力会大为减弱？
（三）蛋白质功能多样性的原因
三、蛋白质的结构及其多样性
p31最后一段：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。
结构异常（空间结构改变）导致功能异常：
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。p32：与社会的联系
煮熟的鸡蛋还能孵化成小鸡吗？
？
蛋白质变性
（四）蛋白质的变性、水解
三、蛋白质的结构及其多样性
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（过程：不可逆）
应用：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。加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以消毒。
肽键 空间结构 条件
蛋白质水解 断裂 改变 蛋白酶
蛋白质变性 不断裂 改变 加热、过酸碱、酒精
思考：变性的蛋白质还能与双缩脲试剂发生紫色反应吗？
还可以，因为变性的蛋白质肽键没有被破坏。
1.判断下列说法的正误
(1)具有氨基和羧基的化合物，不一定是构成蛋白质的氨基酸(　 )
(2)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合(　 )
(3)含有两个肽键的化合物叫作二肽 ( 　 )
(4)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接(　　)
(5)蛋白质是生物体主要的能源物质(　　)
√
×
×
×
氨基和羧基应连在同一个碳原子上才是氨基酸
氨基酸之间脱水缩合方式相同
由几个氨基酸脱水缩合形成的化合物就称为几肽
氨基酸之间通过肽键连接,肽链之间通过二硫键相连
蛋白质是生命活动的承担者，生物体主要的能源物质是糖类。
×
课堂检测
2. (多选)两种氨基酸结构式如图，它们在形成二肽化合物时，最可能相互缩合的基团是
典题用
A.①与⑤
B.②与④
C.②与⑥
D.③与④
√
√
课堂检测
3.血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答：
(1)图乙所示结构含有____种氨基酸，①的名称是______。
(2)据图分析，蛋白质分子的多样性是由___________________________
____________________________________________不同导致的。
3
氨基
氨基酸的数目、种类、排列顺序及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构
课堂检测



（1）该图中， ①表示　　　，③表示　　　 ， ⑦表示　　　。
（2）该化合物由　　　　 个氨基酸分子失去　　　　 个水分子而形成，这种反应叫　　　　 反应。
（3）该化合物含有　　个肽键，该图所示化合物的名称是： 　 。
（4）该图中所示的氨基酸种类不同，是由　　　　 决定的。
氨基
肽键
羧基
四肽
三
四
三
脱水缩合
R基
—C
NH2
H
H
—C—
O
N—
H
C—
CH3
H
COOH
—C—
O
N—
H
C—
H
CH2
C
O
NH2
—C—
O
N—
H
H
CH2
C
COOH
①
②
③
④
⑥
⑤
⑦
⑧
⑨
课堂检测
4.根据下面图解，回答问题：
1. 脱去水分子数与肽键数及氨基酸数的关系
肽链数目 氨基酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 多肽链相对分子量(氨基酸平均分子量a) 至少含有几个氨基和羧基
1条 4
1条 8
1条 n
2条 14
m条 n
H2O
H2O
H2O
氨基酸
肽键
4-1=3
4-1=3
4a－18 x 3
1、1
H2O
H2O
H2O
H2O
8-1=7
8-1=7
8a - 18 x 3
1、1
n-1
n-1
an-18(n-1)
1、1
14-2=12
14-2=12
12a - 18 x 12
2、2
n-m
n-m
an - 18 (n-m)
m、m
公式：
①肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数
②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18 (不考虑二硫键)
四、蛋白质的计算
环状多肽形成蛋白质
1. 脱去水分子数与肽键数及氨基酸数目的关系
思考：n个氨基酸脱水缩合成环状肽：①脱去水分子数与肽键数及氨基酸数的关系如何？②至少含有的氨基和羧基数是多少？
①公式：脱去水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数
②至少含有的氨基和羧基数为0、0
四、蛋白质的计算
例1、一个蛋白质分子由二条肽链构成，共有266个氨基酸组成，则这个蛋白质分子至少含有的氨基和羧基数目分别是（ ）
A.264和266 B.265和264
C.264和3 D.2和2
D
例2、血红蛋白分子中含574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键的数目分别是（ ）
A．573和573 B．573和570
C．570和573 D．570和570
D
四、蛋白质的计算
例3、某蛋白质由2条肽链、502个氨基酸组成。在其脱水缩合的过程中，相对分子质量至少减少（ ）
A 36 B 9000
C 9018 D 9072
B
例4、若组成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量是128，那么一个由4条肽链共280个氨基酸组成的蛋白质的平均相对分子质量是（ ）
A、30872 B、31486
C、31378 D、36382
A
四、蛋白质的计算
1. 如图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是
A.牛胰岛素含有50个肽键
B.牛胰岛素中至少含有2个—NH2
和2个—COOH
C.牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸
D.牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882
√
四、蛋白质的计算
2.下列物质中,有的属于构成蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成蛋白质,则其中含有的氨基，羧基和肽键的数目依次是( )
(1)NH2-CH2-COOH
(2)NH2-CH2-CH2OH
(3)NH2-CH-CH2-COOH
COOH
(4)NH2-CH-CH2-COOH
(5)NH2-CH-(CH2)4-NH2
NH2
COOH
A.2,2,2 B.3,3,2 C.4,3,3 D.3,4,3
√
四、蛋白质的计算
3. 如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH” (巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由
m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为
A.(m－3)，18(m－3)＋4
B.(m－4)，18(m－4)
C.(m－2)，18(m－2)＋4
D.m，18m
√
四、蛋白质的计算
有一条多肽链由12个氨基酸组成，分子式为CxHyNzOwS(Z>12，w>13)，这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸:
半胱氨酸(C3H7NO2S)，
丙氨酸(C3H6NO2)，
天冬氨酸(C4H7NO4)
赖氨酸(C6H14N2O2)，
苯丙氨酸(C9H11NO2)
问:水解产物中天冬氨酸的数目是（　　）
A．(z+12)/2个 B．z+12个
C．w-13个 D．(w-13)/2个
关于蛋白质分子中氮原子数、氧原子数的计算
归纳概括
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

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