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第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
Proteios
拉丁文，“首要的物质”
Protein
英文，翻译为“蛋白质”
第二章 组成细胞的分子
问题探讨
用某些动物组织提取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收，是因为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，初中学习过食物中的蛋白质要分解为氨基酸才能被吸收，因此说明蛋白质在化学组成上应该可以分解为更小的分子。
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。(该手术缝合线是我国科学家曾家修教授首创发明的)
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？
讨论
1．为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
你能够说出几种富含蛋白质的食品？
大豆
制品
奶类
制品
肉蛋
食品
那蛋白质具有什么功能呢？
结构蛋白
催化
运输
信息传递（调节）
免疫（防御）
一、蛋白质的功能
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
2
一、蛋白质的功能
1.一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
2. 功能
类别 功能 举例
结构蛋白 构成细胞和生物体结构的重要物质 肌肉、头发、羽毛、蛛丝等
功能蛋白 信息传递 (调节)作用 能调节机体的生命活动 蛋白质类激素，如胰岛素
催化作用 催化细胞中各种化学反应的顺利进行 绝大多数酶
运输作用 具有运输载体的作用 血红蛋白
免疫作用 抵御病菌和病毒等抗体的入侵 抗体
食物中的蛋白质能否被人体直接吸收？
食物中的蛋白质可以直接被人体吸收吗？
蛋白质
氨基酸
胃、小肠的消化
氨基酸是组成蛋白质的基本单位
二、蛋白质的基本单位
——氨基酸
1.氨基酸的组成元素
甘氨酸
甲硫
氨酸
半胱氨酸
缬氨酸
主要是C、H、O、N
(有些含S等)
2.氨基酸的结构
甘氨酸
甲硫
氨酸
半胱氨酸
缬氨酸
氨基
羧基
侧链基团（R基）
C
R
C
H2N
OH
O
H
氨基
羧基
侧链基团
特点：
1、每个氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
通式：
C
2、这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R表示）
3、R基可变，各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
不同氨基酸性质不同，是由R基决定的。
C
R
H
COOH
H2N
2.氨基酸的结构
氨基
羧基
中心碳原子
→ 有21种
甘氨酸
丙氨酸
脯氨酸
缬氨酸
亮氨酸
异亮氨酸
1，以下哪些是组成蛋白质的氨基酸 R基是什么？
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
CH
H2N
COOH
CH2
OH
C
H
NH2
H
CH2
COOH
√
√
×
×
C
NH2
CH3
H2N
H
CH
NH2
HOOC
CH
NH2
HOOC
×
√
2.下列物质中，属于组成蛋白质的氨基酸有几种（ ）
A.4； B.3； C.2； D.1
B
3、谷氨酸是组成蛋白质的一种氨基酸，其R基为：
—C3H5O2。在一个谷氨酸的分子中，含有碳
原子和氧原子的个数依次是：____________。
5和4
非必需氨基酸：人体可自身合成的氨基酸
必需氨基酸：人体不能自身合成的氨基酸
分类
3.人体内氨基酸的种类（21种）
苯丙氨酸，蛋氨酸（甲硫氨酸），赖氨酸，苏氨酸，色氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，缬氨酸。
（共13种）
（共8种）
记忆口诀：笨蛋来宿舍晾一晾鞋
氨基酸：21种
蛋白质：
1010～1012
？
蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。
C
H
R1
H2N
OH
C
O
H2O
C
H
COOH
R2
H
N
H
氨基酸1
氨基酸2
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸的结合方式
C
H
R1
H2N
C
O
H2O
C
H
COOH
R2
H
N
氨基酸1
氨基酸2
肽键
二肽
肽键：连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键
脱水缩合：一个氨基酸的羧基(—COOH)和另一个氨基酸的氨基(—NH2) 相连，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。
肽键
OH
H
二肽
H2O
H2O
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
C
H
COOH
R2
H
N
氨基酸的脱水缩合
C
H
COOH
R2
H
N
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
肽键
C
H
COOH
R2
H
N
H2O
肽键
三肽
H2O
氨基酸的脱水缩合
二肽
（四肽）
…
（多肽）肽链
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
C
H
COOH
R2
H
N
（三肽）
肽键
肽键
氨基酸的结合方式：脱水缩合
盘曲折叠
蛋白质
以此类推，由多个氨基酸分子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。
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
2.蛋白质的形成
①肽链中的氨基酸之间能够形成氢键,二硫键等，从而使得肽链能盘曲、形成具有一定空间结构的蛋白质。
氨基酸之间脱水缩合形成多肽链
一条多肽链的特定区域进行有规律的盘曲折叠
这条肽链进一步盘绕形成一定的空间结构
2.蛋白质的形成
②许多蛋白质分子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。
-SH + HS- → -S-S-(二硫键) + 2H
（巯基） （巯基）
哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是(　　)
A.两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物
B.氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基
C.肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关
D.两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同
D

思考·讨论
1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
氨基酸
二肽
蛋白质
三肽
多肽
......
→
→
→

思考·讨论
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？
食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入人体细胞后，要脱水缩合形成二肽、三肽……多肽，由多肽链构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样，其具有完成人体生命活动的结构和功能。

思考·讨论
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？试着说出蛋白质种类多种多样的原因。
10个氨基酸能够组成2110条互不相同的长链。
氨基酸的数目、种类、排列顺序的多样性以及蛋白质具有复杂的空间结构，是蛋白质种类多种多样的原因。
3.蛋白质结构多样性的原因：
1◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇
2◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎
①氨基酸种类不同
②氨基酸数目成百上千
◇-◇-◇-◇-◇-◇
◇-◇-◇-◇
③氨基酸排列顺序千变万化
◇-◇-◎-◎-
◇-◎-◇-◎-
◎-◎-
◇-◇
-◎-◇-◇-◎-
④肽链盘曲，折叠方式及其形成的空间结构千差万别
蛋白质结构
蛋白质功能
决定
圆饼状
红细胞
镰刀状
红细胞
血红蛋白
的谷氨酸
血红蛋白
的缬氨酸
运输氧气能力正常
运输氧气能力下降
4.蛋白质结构与功能的关系
蛋白质多样性的原因
氨基酸种类不同
氨基酸数量成百上千氨基酸排列顺序千变万化肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万别
结构多样
种类繁多
功能多样
氨基酸
肽链：
吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化，
这是为什么？
问题探讨
高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，使内部的肽键暴露出来，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。
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。
导致蛋白质变性的因素：
物理因素：高温、紫外线等
化学因素：强酸、强碱、重金属盐、乙醇等。
与社会的联系
结果：空间结构改变和破坏，肽键没有破坏
特点：不可逆
③蛋白质变性，会发生如下变化：
5.蛋白质变性
①丧失生物学活性
②水溶性下降
③更易水解
④应用：
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。
蛋白质的盐析
原因：轻金属盐、铵盐的加入使得蛋白质的溶解度降低
结果：蛋白质析出
特点：可逆，加水后絮状物消失
与社会的联系
水解反应： 在水解酶等的作用下最终生成氨基酸
蛋白质代谢产物：C02 H2O 尿素
蛋白质
多肽
氨基酸
初步水解
彻底水解
组成元素
C、H、O、N（S）
导致
氨基酸
种类：21种
必需氨基酸：8种
非必需氨基酸：13种
通式：
C
H
C
H2N
OH
O
R
特点：至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上
脱水缩合
多肽
组成蛋白质的氨基酸不同
氨基酸的数目不同
氨基酸排列顺序不同
肽链形成的空间结构不同
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
导致
脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数
计算
课堂小结
氨基酸
肽键
－
=
=
2
5
6
3
1
1
8
2
2
6
5
6
－
=
=
－
=
=
规律一：氨基酸数－肽链数=肽键数=脱去的水分子数（链状）
四、蛋白质的相关计算
5
5
3
1
1
3
3
5
氨基酸
肽键
规律二：氨基酸数=肽键数=脱去的水分子数（环状）
8
2
8
8
如果肽链是环状的，其计算方式仍然一样吗？
一条多肽链至少有几个氨基和羧基？在什么位置？
至少1个氨基1个羧基，分别位于链的两端
H
C
R1
—C
NH2
—C—
O
N—
H
C—
H
R2
—C—
—N
H
R3
OH
CO
H
O
【R基中可能还有氨基或羧基】
【例2】现有氨基酸600个，其中氨基总数为610个，羧基总数为608个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为（ ）
A.598,2和2 B.598,12和10 C.599,1和1 D.599,11和9
B
规律三：氨基数（羧基数）＝肽链数+R基中的氨基数（羧基数）
练习1：如图是某蛋白质的肽链结构示意图(图1，其中数字为氨基酸序号)及部分肽链放大示意图(图2)，请据图判断下列叙述中正确的是（ ）
A．该蛋白质中含有1条肽链，124个肽键
B．图2中含有的R基是①②④⑥⑧
C．图2中具有4种氨基酸，4个肽键
D．从图2可推知该肽链至少含有3个游离的羧基
123
3
D
缬氨酸
CH
CH3
CH3
H2N—C— C—OH
H
O
H2N—C— C—OH
H
O
H
甘氨酸
例：已知甘氨酸、缬氨酸的分子质量分别是75与117。由一个甘氨酸和一个缬氨酸形成的二肽的相对分子质量是多少？你是如何计算出来的？
174
75+117=192
192-18=174
总结：一个由n个氨基酸形成的含有m条肽链的蛋白质，氨基酸的平均分子质量为a,则蛋白质的相对分子质量＝
规律四：蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均分子质量－18×脱去水分子数
肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数 多肽链相对的分子质量 氨基数目 羧基数目
1条 n
m条 n
n-1
n-1
an-18（n-1)
至少1个
至少1个
n-m
n-m
an-18（n-m)
至少m个
至少m个
a·n-18(n-m)。
注：氨基酸的平均分子质量为a，不考虑形成二硫键
练习2：现有100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨基，这些氨基酸缩合成6条多肽链时共含有—NH2个数是(　　)
A．6 B．12
C．22 D．100
　
B
练习3：已知 20 种氨基酸的平均相对分子质量是 128 ，现有一蛋白质由2条肽链构成，共有肽键 98 个，则蛋白质的相对分子质量最接近于此 （ ）
A ． 98×128 B ． (98+2) ×128
C ． (98+2) ×128－18 ×98
D ． 98 ×128－18 ×98
C
多肽相对质分子量
＝氨基酸相对分子量×氨基酸数 －18×脱水数－二硫键数×2
　
扩展1：关于二硫键
2个-SH（巯基）各脱去一个H，
形成一个二硫键（-S-S-）和 2 H
【例4】胰岛素含有2条多肽链，A链含21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，两条多肽链间通过2个二硫键（二硫键是由2个-SH连接而成的）连接，在A链上形成一个二硫键。下图为结晶牛胰岛素,请据图回答，这51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量减少了多少？( )
A.888 B.882 C.880 D.无法确定
A
扩展2，链状多肽中各原子数的计算
(1)N原子数＝各氨基酸中N的总数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数.
(2)O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数
＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数.
(3)H原子数=各氨基酸中H原子的总数-脱去的水分子数×2—二硫键×2
(4)C原子数=氨基酸数×2＋R基上的C原子数
例，某蛋白质分子由2条肽链组成，共657个氨基酸（如图所示），请回答：
（1）该蛋白质分子中至少含有游离的氨基___个，游离的羧基____个．
（2）该蛋白质分子中，共有______个肽键；在该蛋白质分子形成过程中，相对分子质量减少了______．
（3）假设该蛋白质分子中的一条肽链为178肽，其分子式为CxHyNzOwS（z＞178，w＞179），并且是由下列五种氨基酸组成的：
那么将该178肽彻底水解后将会得到______个赖氨酸， 个天冬氨酸（结果可含分子式中未知数）．
2
2
655
11796
z-178
w 179
2
例，经分析某条多肽链中有O原子p个，N原子q个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为（　　）
A．p－q
B．q－p
C．p－q＋1
D．q－p＋1
D
扩展3：氨基酸的排列与多肽的种类
1.某50肽中有2个丙氨酸(C3H7O2)，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到几种不同的有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是(　　)
A．肽键数目减少4个
B．氨基和羧基分别增加4个
C．氢原子数目增加8个
D．氧原子数目增加2个
39
D
2下图是脑啡肽
的结构简式：
（1）脑啡肽的化学本质是一种________，它的基本组成单位的结构特点是都至少含有______________，并且都有一个氨基和一个羧基连接在__________________上。
（2）如果脑啡肽肽链长度不变，组成它的氨基酸的种类和数目均不变，改变其中的_________________，就可以改变其性质。
（3）脑啡肽只有皮下注射才有效，而不能口服，主要原因是___________________。
（4）若将脑啡肽完全水解，需要水分子________个，水解后的产物有________种。
五肽
一个氨基和一个羧基
同一个碳原子
氨基酸的排列顺序
如果口服此药物，在消化道内药物会被消化液分解，失去药效
4
4
3.二硫键“-S-S-”是蛋白质中连接两条肽链
之间的一种化学键.如图是由280个氨基酸组
成的某蛋白质的结构图，下列相关叙述正确
的是（　　）
A. 该蛋白质至少有两个羧基
B. 该蛋白质完全水解需要277个水分子
C. 该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定
D. 该蛋白质至少含有280个氨基
巩固练习
A
4.如图甲是血红蛋白的空间结构模式图，其
含有两条α肽链，两条β肽链（α肽链和β肽
链不同）．图乙表示β肽链一端（圆圈所示
部分）的氨基酸排列顺序，请回答下列问题
（1）图甲中①的名称是
（2）图乙所示的一段肽链由 种氨基酸脱
水缩合而成．
（3）据两图可知一条β肽链至少含有3个羧
基，若两条β肽链完全相同，则一个血红蛋
白分子至少含有 个羧基．
（4）从两图可以得出，蛋白质多样性的原因是
氨基
3
8
氨基酸的种类，数目及排列顺序不同，肽链形成的空间结构不同．
—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
氨基
羧基
肽键
2
2
四肽
4
脱水缩合
3
3
5.
巩固练习
（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 __ _______
6. 某一多肽链内共有肽键109个，则此分子中含有—NH2和—COOH的数目至少为（ ）
A. 110、110 B. 109、109
C. 9、9 D. 1、1
D
7. 20种氨基酸的平均分子量是128，由280个氨基酸、4条多肽组成的蛋白质，其分子量约为（ ）
A. 31432 B. 30872
C. 31378 D. 36382
B
8. 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。
5
4
4
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。(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？
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。

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