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第4节
蛋白质是生命活动的主要承担者
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
1
概述蛋白质的主要功能。
2
说明氨基酸的结构特点及其种类（重点）。
3
描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程（难点）。
4
阐明蛋白质结构及其多样性（难点）。
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？
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（图为胃蛋白酶结晶）。
催化作用
有些蛋白质具有运输功能（图为血红蛋白示意图，能运输氧）。
运输作用
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。
免疫作用
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、蛛丝等的成分主要是蛋白质（图为肌肉纤维）。
结构蛋白
有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素（图中黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素）。
调节作用
【活动一】阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能
一、蛋白质的功能
细胞和生物体
催化作用
免疫作用
一切生命活动都离不开蛋白质，
蛋白质是生命活动的主要承担者
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，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。
血红蛋白
化学分子式：C3032H4816O872N780S8Fe4
相对分子量：64500
氨基酸是蛋白质的基本组成单位。
二、蛋白质的基本组成单位-----氨基酸
甘氨酸
缬氨酸
丙氨酸
亮氨酸
【活动二】这些氨基酸的结构具有什么共同特点？“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？
合作探究七1：小组合作尝试推导出氨基酸的元素组成和结构通式等特征。
二、蛋白质的基本组成单位-----氨基酸
侧链基团
R
C
H
C
H2N
OH
O
氨基
羧基
主要是C、H、O、N，有些含S等
1.组成元素：
2.结构简式：
合作探究2：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吗？
二、蛋白质的基本组成单位-----氨基酸
C
R
H
COOH
H2N
NH2
（ ）
N
H
H
氨基
羧基
COOH
C
O
OH
（ ）
特点：
2.结构简式：
③氨基酸之间的区别在于R基不同。
①每种氨基酸至少有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并且氨基和羧基连在同一个碳原子上。
②这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R表示）。
二、蛋白质的基本组成单位-----氨基酸
必需氨基酸: 人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共8种。
非必需氨基酸: 人体细胞能够合成的氨基酸，共13种。
（婴儿9种，组氨酸）
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
甲 携 来 一 本 亮 色 书
3.氨基酸的种类：
组成人体蛋白质的21种氨基酸
合作探究3：发挥你的想象力，能否将抽象的结构具体化，以便更好的记住8种必须氨基酸呢？
种类
蛋白质
氨基酸
基本单位
C、H、O、N
元素组成
21种
结构
通式
C
COOH
H
H2N
R
功能
结构蛋白
催化
运输
免疫
调节
生命活动的主要承担者
课堂小结
三、蛋白质的结构及多样性
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
脱水缩合
蛋白质是生物大分子，由许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键相连而成
三、蛋白质的结构及多样性
氨基酸脱水缩合过程视频（视频）
三、蛋白质的结构及多样性-----氨基酸的结合方式
1.脱水缩合：
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
问题:请思考，肽的命名原则是什么？
三、蛋白质的结构及多样性-----氨基酸的结合方式
2.肽命名原则：
由几个氨基酸脱水缩合构成，就称为几肽。
问题2:请绘制出三肽合成过程，并思考H2O中和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
三、蛋白质的结构及多样性-----氨基酸的结合方式
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
2.肽命名原则：
由几个氨基酸脱水缩合构成，就称为几肽。
以此类推，多个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫多肽。
多肽通常呈链状结构叫作肽链
多肽连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？
三、蛋白质的结构及多样性
1.蛋白质的结构层次：
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
问题3: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？
三、蛋白质的结构及多样性
2.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
三、蛋白质的结构及多样性
3.蛋白质结构多样性的原因：
合作探究1：观察以下四条多肽链，总结出它们不同的原因？
A:氨基酸的数目不同
B:氨基酸的种类不同
C:氨基酸的排列顺序不同
D:肽链盘曲、折叠形成的
空间结构多样
三、蛋白质的结构及多样性
4.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
合作探究2：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？
三、蛋白质的结构及多样性
5.蛋白质的功能异常:：
(1)蛋白质变性及其运用：
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。
酒精消毒（化学因素）
加热（物理因素）
三、蛋白质的结构及多样性
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。
变性作用不激烈，变性可逆；
变性作用过于激烈，变性不可逆。
5.蛋白质的功能异常:：
(1)蛋白质变性及其运用：
三、蛋白质的结构及多样性
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
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。
5.蛋白质的功能异常：
(2)蛋白质变性、盐析、水解的比较：
四、蛋白质的相关计算
1.脱水缩合过程中形成肽键数、脱去水分子数计算：
合作探究1：小组合作完成下表的相关内容，并找出规律？
肽链 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱水数
1
1
1
1
2
3
m
n－1
1
2
2
1
3
2
n
n－1
…
…
…
n－2
n－3
n－m
n－2
n－3
n－m
…
n
n
n
脱水数 =肽键数=
氨基酸数-肽链条数
(1)在链状多肽中：
合作探究2：小组合作找出10个氨基酸组成的环状多肽中肽键数和氨基酸数各为多少，并找出规律？
肽键数=氨基酸数=脱去的水分子数
(2)在环状多肽中：
四、蛋白质的相关计算
1.脱水缩合过程中形成肽键数、脱去水分子数计算：
2.肽链中氨基、羧基、蛋白质的相对分子质量计算：
合作探究3：小组合作找出下图蛋白质中游离氨基和羧基的数目及蛋白质的相对分子质量，并找出规律？
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
（3）游离氨（羧）基数目=
肽链数+R基中氨（羧）基数
四、蛋白质的相关计算
H2N——
——COOH
2.肽链中氨基、羧基、蛋白质的相对分子质量计算：
合作探究3：小组合作找出下图蛋白质中游离氨基和羧基的数目及蛋白质的相对分子质量，并找出规律？
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
（4）蛋白质相对分子质量=
氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱去的水分子数×18
四、蛋白质的相关计算
（5)有二硫键的蛋白质的相对分子质量减少量=
氨基酸数×氨基酸平均分子质量 -失去的水个数×18 - 2 x 二硫键数
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）
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
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
四、蛋白质的相关计算
组成 元素
C、H、O、N、（S、Fe）
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
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
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

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