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人教版 必修1
第4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
2004年安徽阜阳出现著名的“大头婴儿”事件。 因为长期食用含有三聚氰胺（假蛋白质）的劣质奶粉，导致婴幼儿营养不良、生长停滞、免疫力下降等。
情景材料一
问题1: 为什么婴儿长期吃劣质奶粉会出现发育不良，身体严重浮肿，脑袋大等症状，你能概述患病的机理吗？
情景视频
神奇的手术缝合线
问题2: 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。
问题3: 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？
变为小分子物质（氨基酸）才能被吸收
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。
CONTENTS
蛋白质的功能
蛋白质的组成单位：氨基酸
蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的变性
01
02
03
04
目录
蛋白质的功能
一
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。
一、蛋白质的功能
传递信息，调节生命活动的作用
【对点练1】蛋白质功能多种多样，下列与其功能不相符的是(　　)A．酶——催化 B．抗体——免疫 C．肌肉蛋白——调节生命活动 D．血红蛋白——运输【对点练2】有关人体内蛋白质的功能，下列叙述错误的是(　　)A．有些蛋白质具有运输作用 B．有些蛋白质具有催化作用C．许多蛋白质是构成细胞结构的重要物质 D．有些蛋白质是细胞代谢的主要能源物质
C
D
蛋白质的基本组成单位:氨基酸
二
思考：讨论
氨基酸的组成元素是什么？
找出共同点和不同点,写出氨基酸的结构通式
氨基酸分子结构有什么特点？
阅读书本P29“蛋白质的基本组成单位-氨基酸”，结合下图回答下列问题：
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
1
氨基酸的通式
C
COOH
H
H2N
R
组成元素：
氨基酸的结构通式：
氨基酸的结构特点：
①每个氨基酸分子至少有一个 和一个 ，并且都有一个氨基和一个
羧基连在 碳原子上。这个碳原子还连接 和 （R表示）
②因 的不同，氨基酸种类不同，组成人体蛋白质的氨基酸共有 种。
羧基
同一个
R基
氨基
21
主要是 ，有的还 等
C、H、O、N
S
一个氢原子
一个侧链基团
氨基
羧基
1
氨基酸的通式
每种氨基酸都只有一个氨基和一个羧基吗？
每种氨基酸分子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在同一个碳原子上。
CH2 —CH2 —COOH
　　 │
H2N—C —COOH
│
H 谷氨酸
CH2 —CH2 —CH2 —CH2 —NH2
│
H—C —COOH
│
NH2 赖氨酸
COOH
—C—
H
H2N
CH3
①
—C—
—C
H2N
COOH
H
H
CH3
CH3
②
—C——
③
H2N
COOH
H
—C—
H
CH3
CH3
练习1.下列化合物是组成蛋白质的氨基酸的是________
①
③
NH2
—C—
H
H2N
CH3
④
练习2:根据氨基酸通式,写出下面两种氨基酸的R基：
R基分别是:
H2N－C－C－OH
H
O
CH2 － SH
－ CH2 － SH
－ CH2 － COOH
H2N－C－C－OH
H
O
CH2 － COOH
C
O
OH
（ ）
C
R
H
COOH
H2N
结构通式
发挥你的想象力，能否将抽象的结构具体化，以便更好的掌握氨基酸的结构通式
NH2
（ ）
N
H
H
氨基
羧基
2.种类
（不同的氨基酸含有不同的R基团
,组成人体的氨基酸共21种)
必需氨基酸：
非必需氨基酸：
人体细胞不能合成，必需从外界环境中获取
(8种)
“甲携来一本亮色书”
人体细胞能合成
21种氨基酸怎么形成多种多样的蛋白质呢？
“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
COOH
【对点练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
【对点练2】构成生物体的氨基酸有21种，有的氨基酸几乎不溶于水，而有的氨基酸却易溶于水，这种差异的产生最可能取决于两者的(　　)
A．R基组成不同　　　B．氨基、羧基数目不同　　　
C．结构完全不同　　　D．相对分子质量不同
B
A
【对点练3】下列关于生物体内氨基酸的叙述，正确的是(　　)A．氨基酸是蛋白质分子的基本单位，由氨基和羧基组成B．组成蛋白质的氨基酸的共有结构是
C．每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素 D．组成人体的氨基酸都在人体内合成
B
蛋白质的的结构及其多样性
三
21种氨基酸怎么形成多种多样的蛋白质呢？
三、蛋白质的的结构及其多样性
氨基酸形成蛋白质的方式叫什么？
连接两个氨基酸分子的化学键名称是什么？是如何形成的？
什么是二肽？什么是多肽？什么是肽链？
阅读书本P30“蛋白质的的结构及其多样性”，结合下图2-10回答下列问题：
1
氨基酸的结合方式——脱水缩合
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。
脱水缩合
三、蛋白质的的结构及其多样性
氨基酸的脱水缩合
C
H
R1
H2N
C
O
OH
连接两个氨基酸分子的化学键名称是什么？是如何形成的？
新生成的化合物名称是什么？（二肽？多肽？肽链？）
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
肽键
氨基酸脱水缩合产生的水中氢和氧原子分别来自氨基酸的哪一部分
H来自于 。
O来自于 。
NH2
COOH
COOH
思 考
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
思考
氨基酸脱水缩合的产物什么 肽是怎么命名的？
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。
由两个氨基酸缩合而成的化合物
二肽：
多肽：
肽链：
三肽：
肽的名称
①产生水
②产生二肽或多肽
由三个氨基酸缩合而成的化合物
由几个氨基酸构成，就称为几肽
达标练习
—C
H2N
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
④
⑥
⑤
⑦
⑧
③
（1）该化合物中，①表示_____⑦表示______③ 表示_____ ；
（2）该化合物由____个氨基酸通过____________ 反应，失去____个水分子形成的，有氨基___个，有羧基__个，含有____个肽键。
（3）该化合物称为 _______
氨基
羧基
肽键
2
2
四肽
4
脱水缩合
3
3
【对点练4】看图回答下列问题：
(1)该化合物中，①表示　　　，⑦表示　　　。(2)该化合物由　　个氨基酸失去　　个水分子而形成。这种反应叫做　　　　　 　 。失去的水分子中O来自于　　　，H来自于　　　　　　。(3)该化合物中的氨基酸种类有　　种，是由　　　　 　　　决定的，其编号是　　　　　　　。⑨所示的R基所构成的氨基酸的相对分子质量是　　　。(4)该化合物称为　　　，含　　个肽键，编号是　　　　。(5)该化合物分别含有游离的氨基　　个和游离的羧基　　个。
氨基
羧基
4
3
脱水缩合
羧基
氨基和羧基
4
R基/侧链基团/-R
②④⑧⑨
132
四肽
3
③⑤⑥
2
2
思考：讨论
观察血红蛋白形成示意图下图，讨论并回答P31思考与讨论中的问题
为什么肽链能够折叠？
空间结构靠什么维持？
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
S
S
C
O
H
O
O -
氢键
二硫键
S
S
2
肽链形成蛋白质
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
思考：讨论
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？
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
不一样，人体中的蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能。
提示
提示
思考：讨论
2110
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？
提示
3
蛋白质多样性的原因
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
\
4
蛋白质的结构与功能的关系
每一种蛋白质分子都有与其所承担功能相适应的独特的结构，如果氨基酸序列改变，就可能影响其功能。
正常血红蛋白
异常血红蛋白
谷氨酸被缬氨酸取代
镰状细胞贫血患者血红蛋白运输氧的能力大为削弱
人类的许多疾病还与人体细胞内肽链的折叠错误有关，你能例举吗？
【对点练1】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(　　)
A．①与③　　　　B．②与④　　　　C．②与⑥　　　　D．③与④
【对点练2】两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，生成的水分子中的氧来自氨基酸的(　　)
A．氨基　　　　B．羧基　　　　C．R基　　　　D．氨基和羧基
B
B
【对点练3】形成蛋白质分子结构的层次，从小到大依次是（ ）①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脱水缩合 ④一条或几条肽链接在一起 ⑤多肽 ⑥蛋白质　A．②→①→③→④→⑥→⑤　　　　　　　B．①→②→③→④→⑤→⑥ C．②→①→⑥→③→④→⑤　　　　　　　D．②→①→③→⑤→④→⑥
D
与社会的联系
什么叫做蛋白质变性
哪些方法可以使蛋白质变性？
吃熟鸡蛋、熟肉容易消化的原因？
变性与盐析的区别？
与社会的联系
蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。
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）
蛋白质的空间结构发生了改变。但在变性过程中，肽键没有断裂（可以用双缩脲试剂鉴定），化学组成也没有改变。
生物活性丧失；粘度增加、扩散系数降低；容易聚集沉淀。
定义：
因素：
实质：
结果：
蛋白质的变性
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。
与社会的联系
蛋白质的盐析
蛋白质在某些盐（如氯化钠、硫酸钠等）的溶液中溶解度降低而析出的现象，降低盐溶液浓度后，蛋白质又会重新溶解。
在鸡蛋清中加一些食盐，会看到白色絮状物，兑水稀释后絮状物消失。
氨基酸顺序不变，肽键不变，空间结构不变，功能不变。
蛋白质在酶的催化作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸。
水解酶
彻底水解
短肽
与社会的联系
蛋白质的水解
氨基酸
水解酶
初步水解
蛋白质
达标练习
1.下列关于蛋白质变性的叙述，正确的是( )
A.蛋白质变性是由肽键的断裂造成的
B.蛋白质变性后能与双缩脲试剂发生反应
C.蛋白质变性后其特定功能并未发生改变
D.蛋白质变性是可逆的
B
蛋白质的的相关计算
四
蛋白质中失去水分子数和肽键数目、相对分子质量的计算
①肽键数＝
②相对分子质量＝
请说出以上蛋白质中：肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数 氨基数目羧基数目
④ 游离氨基或羧基数目＝
③ 至少含有的游离氨基或羧基数＝
总结
失去水分子数＝氨基酸数－肽链数
氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18
肽链数
肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数
肽链 氨基酸 肽键 脱水 氨基羧基数
1
2
3
肽链数 氨基酸数 肽键数 脱去水分子数 多肽链相对分子量 氨基数 羧基数
1条 m
n条 m
m－n
m－n
am－18(m－n)
m－1
m－1
am－18(m－1)
至少1个
至少1个
至少n个
至少n个
蛋白质中失去水分子数和肽键数目、相对分子质量的计算
请说出以上蛋白质中：肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数 氨基数目羧基数目
其中氨基酸的平均相对分子质量为a
如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。
特别提醒
丢失两个H
—SH
—SH
—S—S—
+
2H
①肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数
②游离氨基或羧基数目＝R基中含有的氨基或羧基数
若为环状多肽，相关计算规律如下：
特别提醒
肽键
【对点练1】血红蛋白由两条α链和两条β链构成，每条α链含有141个氨基酸，每条β链含有146个氨基酸。下列关于血红蛋白的结构叙述错误的是(　　)A．血红蛋白分子至少含有4个氨基、4个羧基
B．血红蛋白分子至少含有570个肽键C．血红蛋白分子形成过程中至少失去574个水分子
D．血红蛋白含有铁元素【对点练2】已知21种氨基酸平均相对分子质量为128，现有一种蛋白质分子由两条肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质的相对分子质量应是（ ）A．12800　　　　B．12544　　　　C．11036　　　D．12288
C
C
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

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