资源简介

第二章 组成细胞的分子
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
(第二课时)
目标
01
02
03
从氨基酸的结构特点理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题。（科学思维）
通过讨论“手术缝合线”等议题,认同蛋白质与人体的营养、健康存在紧密联系。
(社会责任)
通过对蛋白质的学习，建立生命的物质性的观点；从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性。（生命观念）
学习目标
一、氨基酸的结合方式
通过上一节课的学习，我们知道人体中氨基酸有21种，蛋白质有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。
什么是脱水缩合？什么是肽键？肽的命名原则？
2
3
4

1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P30-31，小组合作思考讨论完成问题。
脱出来的H2O中的H和O分别来自于哪里？
概述蛋白质分子的形成过程？
如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，可以写出多少条互不相同的长链？尝试概述蛋白质结构多样性的原因？多样性意义是什么?
蛋白质变性、盐析以及水解实质？还能否用双缩脲试剂检测？
一、氨基酸的结合方式
一、氨基酸的结合方式
氨基酸脱水缩合过程视频（视频）
一、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2:请思考，肽的命名原则是什么？
一、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3: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
一、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3: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
－
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。
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　
问题4: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？
二、蛋白质的结构及其多样性
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5: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？
二、蛋白质的结构及其多样性
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
二、蛋白质的结构及其多样性
3.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：
二、蛋白质的结构及其多样性
3.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：
二、蛋白质的结构及其多样性
3.蛋白质结构多样性的原因：
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：
二、蛋白质的结构及其多样性
3.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
二、蛋白质的结构及其多样性
3.蛋白质结构多样性的原因：
氨基酸层次
肽链层次
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
多肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别
蛋白质功能的多样性
问题6:小组合作请列举蛋白质结构与功能相适应的实例
二、蛋白质的结构及其多样性
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
问题7: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？
二、蛋白质的结构及其多样性
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）
二、蛋白质的结构及其多样性
5.蛋白质的功能异常：
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。
(1)蛋白质变性及其运用：
二、蛋白质的结构及其多样性
5.蛋白质的功能异常：
(2)蛋白质变性、盐析、水解的比较：
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
氨基酸顺序 ，肽键 ，
空间结构 ，功能 。
不变 不变
改变 改变
　实战训练　
2．新冠肺炎疫情警示人们要养成良好的生活习惯，提高公共卫生安全意识。下列相关叙述错误的是（ ）
A．戴口罩可以减少病原微生物通过飞沫在人与人之间的传播
B．为了更好研究新冠病毒，科学家可以用富含营养物质的培养基大量培养C．高温可破坏病原体蛋白质的空间结构
D．生活中接触的物体表面可能存在病原微生物，勤洗手可降低感染风险
　实战训练　
3．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
三、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：
问题8:小组合作完成下表的相关内容，并找出规律？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
脱去的水分子数 =肽键数=
氨基酸分子数-肽链条数
(1)在链状多肽中
　实战训练　
4.人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在缩合过程中生成的水分子数分别是（ ）
A.145和144 B.145和145
C.145和146 D.146和145
三、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：
问题9: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
如m个氨基酸构成n个环状多肽，有____个肽键
m
三、蛋白质的相关计算
2.肽链中氨基、羧基、蛋白质的相对分子质量计算：
问题10: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=
（4）蛋白质相对分子质量=
肽链数+R基中氨（羧）基数
氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱去的水分子数×18
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
①无二硫键的蛋白质的相对分子质量=

②有二硫键的蛋白质的相对分子质量=
氨基酸数×氨基酸的平均分子质量a — 失去的水个数×18
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
氨基酸数×氨基酸的平均分子质量a — 失去的水个数×18 - 2 x 二硫键个数
三、蛋白质的相关计算
2.肽链中氨基、羧基、蛋白质的相对分子质量计算：
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
③无二硫键的蛋白质的相对分子质量减少量=

④有二硫键的蛋白质的相对分子质量减少量=
脱去的水个数×18
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
失去的水个数×18 + 2 x 二硫键个数
三、蛋白质的相关计算
2.肽链中氨基、羧基、蛋白质的相对分子质量计算：
　实战训练　
5.氨基酸分子脱水缩合形成含2条肽链的蛋白质分子（不含-S-S-键）时，相对分子量减少了900，由此可知， 此蛋白质分子中含有的氨基酸数和肽键数分别是（ 　）
A．52、52　　 　　 B．50、50
C．52、50　　　　 D．50、49
　实战训练　
6.300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
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
三、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
7.概念结论速判:基于对氨基酸、蛋白质等的理解,判断下列说法的正误。
(1)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上。 ( )
提示:至少应该有一个碳原子上同时连接一个氨基和一个羧基。而R基上的
氨基和羧基则不一定连在同一个碳原子上。
(2)酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同。 ( )
(3)蛋白质变性是肽键的断裂造成的。 ( )
提示:变性只是改变了蛋白质的空间结构,肽键不会断裂,水解肽链才会断裂
肽键。
(4)蛋白质变性是可逆的化学反应。 ( )
提示:蛋白质变性是不可逆的。
×
√
×
×
　实战训练　
　实战训练　
8．艾滋病研究者发现，有1%~2%的HIV感染者并不发病，其原因是他们在感染HIV之前，体内存在三种名叫“阿尔法﹣﹣防御素”的小分子蛋白质，以下对“阿尔法﹣﹣防御素”的推测中不正确的是（　　）
A．一定含有N元素
B．一定都含有21种氨基酸
C．高温能破坏其结构
D．人工合成后可用于防止艾滋病
　实战训练　
9．胰岛素是由51个氨基酸合成的，含A，B两条肽链。下列有关胰岛素的叙述，正确的是（ ）
A．在合成胰岛素的过程中相对分子量至少减少了882
B．沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂C．胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关D．在胰岛素溶液中加入食盐能使胰岛素变性失活
　实战训练　
10．中国的早餐品种丰富、花样繁多，北方以稀饭、大包子、油条、豆浆等为代表，南方以拌粉、肉饼汤、叉烧包、肠粉等为代表。下列有关早餐中营养成分的说法，错误的是（ ）
A．学生早餐吃稀饭和有肉、菜的大包子，既营养均衡又能保证上午的能量供应B．炸油条所用的植物油大多含有不饱和脂肪酸，在室温下呈液态
C．肉饼中的蛋白质在高温蒸或煨的过程中空间结构会改变，有利于人体消化D．动物脂肪含有饱和脂肪酸，所以含有动物脂肪、固醇等脂质分子的食物不可食用
　实战训练　
12．2004年诺贝尔化学奖授予了以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了泛素在细胞内的蛋白质降解过程中的重要作用及机理。已知泛素是一种由76个基本单位组成的热稳定蛋白。下列有关泛素的叙述中正确的是（ ）
A．组成泛素的基本单位是葡萄糖
B．泛素可与双缩脲反应，溶液呈紫色
C．泛素在经低温处理后一定仍能保持活性
D．泛素在细胞内始终不会被分解
　实战训练　
13．细胞被冰冻时，蛋白质分子相互靠近，当接近到一定程度时，蛋白质分子中相邻近的巯基（—SH）氧化形成二硫键（—S—S—）。解冻时，蛋白质氢键断裂，二硫键仍保留，如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．经抗寒锻炼的小麦细胞内蛋白质分子中外露的巯基可能增加
B．由图可知，细胞在结冰和解冻过程中涉及到蛋白质的空间结构和肽键的变化
C．抗冻植物可能具有较强的抗巯基氧化能力
D．由结构与功能相适应的观点可知，蛋白质类药物放入冰箱冷冻后还能使用
　实战训练　
14．牛胰核糖核酸酶（RNase I）由124个氨基酸组成，含4个二硫键，是一种核酸内切酶。使用巯基乙醇和尿素处理RNase I，可将其去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。洗脱巯基乙醇和尿素，RNase I活性可以恢复。下列叙述错误的是（ ）
A．RNase I可以将RNA催化水解为核糖、磷酸和含氮碱基B．巯基乙醇和尿素可能破坏了RNase I中的二硫键使其变性C．无活性状态下的RNase I能够与双缩脲试剂产生紫色反应D．该实验说明环境通过影响蛋白质的空间结构而影响其功能
　实战训练　
15．2021 年美国肥肿症周大会上公布了肥胖症新药 Weg0vy（司美格鲁肽）。数据显示：接受Wegovy 治疗的成人患者，在 2 年研究期闻实现了显著和持续的体重减轻，下列叙述错误的是 （ ）
A．Wegovy 只能注射不能口服
B．B．组成Wegovy 的基本单位在人体中有 21 种C．Wegovy 彻底水解后可以和双缩脲试剂发生紫色反应D．Wegovy是一种信息分子，不能直接参与细胞的生命活动
　实战训练　
16．研究发现一类称做“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽折叠、组装或转运，其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。下列叙述正确的是( )
A．“分子伴侣”对靶蛋白有高度的专一性
B．“分子伴侣”溶于盐水中会造成其生物活性的丧失
C．“分子伴侣”的空间结构一旦发生改变，则不可逆转
D．“分子伴侣”介导加工的直链八肽化合物中至少含有9个氧原子和8个氮原子

展开更多......

收起↑