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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
阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。
---中国科学院院士 邹承鲁
>>>2019人教版高中生物学必修1课件
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
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？
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，因此说蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。
回 顾
组成细胞的有机物中含量最多的是蛋白质（右图）
组成细胞的主要化合物及相对含量
从化学角度看，蛋白质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能起作用。
蛋白质的功能
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、蛛丝等到成分主要是蛋白质（图为肌肉纤维）。
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）。
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）
有些蛋白质具有运输功能（图为血红蛋白示意图，能运输氧）。
有些蛋白质由免疫功能。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。
细胞的各项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。
蛋白质的功能
人体内由数万种不同的蛋白质。生物界的蛋白质种类多达1010～1012种。
蛋白质多种多样的功能与蛋白质的多样性有关
蛋白质的种类
蛋白质种类和功能的多样性，与蛋白质的组成和结构有关吗？
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
蛋白质的基本组成单位是氨基酸
胰岛素是由51个氨基酸组成的蛋白质
血红蛋白是由574个氨基酸组成的蛋白质
思考·讨论
1、这些氨基酸的结构具有什么共同特点？
每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
氨基酸的结构特点
2、“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基和羧基。
氨基酸分子结构通式
氨基
羧基
侧链基团
各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
氨基酸的结构特点
问题：
每种氨基酸都只有一个氨基和一个羧基吗？
某些氨基酸的R基上也含有氨基或羧基。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1、下列哪个不是构成蛋白质的氨基酸（ ）
趁热打铁
D
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
2、下列属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
趁热打铁
3、谷氨酸的R基为C3H5O2，一分子谷氨酸含有C、H、O、N原子数依次是（ ）
（A）5、9、4、1
（B）4、8、5、1
（C）5、8、4、1
（D）4、9、4、1

A
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
某些氨基酸含有的其它元素（如S元素）位于氨基酸的哪个部位？
R基
某种胰岛素的二硫键示意图
硒代半胱氨酸分子结构
你偏食吗？为什么有些食品要添加某些氨基酸？
在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
必需氨基酸
与社会的联系
1、概念：人体细胞不能合成的，必须从外界环境中获取的氨基酸。
2、包括：（8种氨基酸）
甲硫氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸
甲（甲） 携（缬） 一（异） 本（苯） 亮（亮） 色（色） 书（苏） 来（赖）
你偏食吗？为什么有些食品要添加某些氨基酸？
在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
非必需氨基酸
与社会的联系
1、概念：人体细胞能够合成的氨基酸，也可以从食物中获取。
2、包括：（13种氨基酸）
丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、脯氨酸、硒代半胱氨酸、丝氨酸、酪氨酸
蛋白质的结构及其多样性
蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子
氨基酸
（21种）
蛋白质
（1010~1012种）
氨基酸是如何组成蛋白质的呢？
蛋白质的结构及其多样性
氨基酸的连接方式：脱水缩合
＋
＋
H2O
肽键
脱水缩合
二肽
氨基酸
多肽
多肽通常呈链状结构，叫作肽链。
蛋白质的结构及其多样性
氨基酸的连接方式：脱水缩合
氨基端
羧基端
蛋白质的结构及其多样性
写出六肽的氨基酸排列序（ABCDEF分别代表一种氨基酸）
课堂活动
A
B
C
D
E
F
蛋白质的结构及其多样性
写出由1个甘氨酸和1个丙氨酸脱水缩合形成的二肽分子
课堂活动
甘氨酸 丙氨酸
趁热打铁
蛋白质的结构及其多样性
这两个二肽分子是同一种物质吗？
氨基酸1：
氨基酸2：
（1）图中A表示______，D表示________。
（2）该化合物由_____个氨基酸分子失去____个分子而形成的，这种反应叫作___________。在这个过程中，相对分子质量减少了_____。该化合物称为________。
（3）图中表示R基的字母是______________，表示肽键的字母是___________。
（4）图中有_____个肽键，有_____个氨基和_____个羧基。
（5）该化合物由_____种氨基酸组成。
趁热打铁
蛋白质的结构及其多样性
氨基
羧基
三
两
脱水缩合
36
三肽
B、C、G
E、F
两
一
两
两
肽键数与氨基酸数的关系
相关计算
蛋白质的结构及其多样性
一条肽链：
两条肽链：
肽键数 = 氨基酸个数－1
肽键数 = 氨基酸个数－2
计算公式：肽键数（脱水数）=氨基酸数－肽链数
n个氨基酸形成1条肽链，至少含有多少个游离氨基（-NH2），至少含有多少个游离羧基（-COOH）呢？
相关计算
蛋白质的结构及其多样性
n个氨基酸形成2条肽链，至少含有多少个游离氨基（-NH2），至少含有多少个游离羧基（-COOH）呢？
n个氨基酸形成m条肽链，至少含有______个游离氨基（-NH2），至少含有_______个游离羧基（-COOH）。
m
m
相关计算
蛋白质的结构及其多样性
小结：由n个氨基酸组成的蛋白质
脱去 水分子数 形成 肽键数 游离 氨基数 游离 羧基数 蛋白质的相对分子量
1条肽链 na-18(n-1)
m条肽链 na-18(n-m)
环状链 na-18n
（1）分子式为C63H103O65N17S2的多肽化合物，通常情况下，最多含有( )个肽键？
A、63 B、62 C、17 D、16
趁热打铁
蛋白质的结构及其多样性
D
（2）人体免疫球蛋白中，IgG由4条肽链构成，共有764个氨基酸，则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是（ ）
A、764和764 B、760和760
C、762和762 D、4和4
D
（3）现有1000个氨基酸，共有氨基1020个，羧基1050个，有他们合成的4条肽链中，肽键、氨基、羧基是数目分别是（ ）
A、999、1016、1046 B、996、1、 1
C、996、24、 54 D、996、1016、1046
趁热打铁
蛋白质的结构及其多样性
C
（4）如右图表示一个由153个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是（ ）
A．该分子中含有152个肽键
B．该分子形成过程中，产生了153个水分子
C．该分子中有1个氨基酸侧链基团含硫
D．该分子彻底水解将产生153种氨基酸
B
氨基酸形成蛋白质通常具有一定的空间结构
以氨基酸形成血红蛋白为例
氨基酸之间脱水缩合形成肽链
一条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
四条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构
盘曲
折叠
盘绕
聚集
氢键
二硫键
蛋白质的结构及其多样性
思考·讨论
1、从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
氨基酸脱水缩合形成二肽、三肽……多肽；一条肽链按照一定形态折叠、盘曲构成空间结构；多条肽链构成更为复杂的空间结构。
氨基酸怎样构成蛋白质
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
氨基酸怎样构成蛋白质
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。
（提示：一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸）
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，以及蛋白质复杂的空间结构，是蛋白质种类多种多样的原因。
思考·讨论
氨基酸怎样构成蛋白质
组成蛋白质的氨基酸数目成千上万
氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化
肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别
蛋白质分子的结构极其多样 → 细胞中蛋白质种类繁多
蛋白质的结构及其多样性
镰状细胞贫血的病因
正常红细胞
（运氧能力强）
镰状红细胞
（运氧能力弱）
氨基酸序列或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。
取代
蛋白质的结构及其多样性
构成血红蛋白的某一处谷氨酸被缬氨酸取代
物理因素：加热、蒸煮等（如：鸡蛋、肉类经过煮熟后就不能恢复原来状态。）
化学因素：加酸、加酒精等（如：用医用酒精消毒灭菌。）
蛋白质变性会导致其理化性质的改变和生物活性的丧失
高温使得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。
蛋白质的结构及其多样性
归纳·总结
第2章 第5节
下节课继续学习
核酸是遗传信息的携带者

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