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第2章 组成细胞的分子
第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
问题探讨
从某些动物组织中提取胶原蛋白，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。
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？
是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
要变成小分子物质才能被吸收。
蛋白质是细胞中含量最多的有机物，我们每天需要摄入650g左右富含蛋白质的食物。
想一想：哪些食品富含蛋白质
婴儿为什么要以奶为主要食物？
奶中富含蛋白质
想一想：如何验证这些食物含蛋白质的呢？
用双缩脲试剂检测，产生紫色反应。
细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。
蛋白质是生命活动的主要承担者。
阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能
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
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
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
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
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)。
信息传递
蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质的功能
练一练
结构
信息传递
催化
运输
免疫
抗体
胰岛素等蛋白质类激素
绝大多数酶
毛发，肌肉等
血红蛋白
想一想：我们从食物中摄取的蛋白质如何为我们所用？
蛋白质必需经过分解成氨基酸才能被人体吸收和利用。作为手术缝合线的胶原蛋白被分解为氨基酸才可以被人体吸收。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位
观察氨基酸的分子结构，概括氨基酸结构通式
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
R
H
H2N—C—C OH
O
氨基
羧基
氨基酸的结构通式
命名与结构有没有联系呢？
结构通式里的 代表什么？
氨基酸的结构通式：
R
H
H2N—C—C OH
O
R
H
H2N—C—COOH
氨基
N
H
H
N
H
H
N
H
H
N
H
H
H2N
NH2
C
OH
O
C
HO
O
C
HO
O
C
OH
O
COOH
HOOC
羧基
氨基酸的结构特点：
每个氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都含有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
这个碳原子连接了一个氢原子和一个侧链基团
各种氨基酸之间的区别在于：
R基的不同
氨基酸的分子式：
判断下列分子是不是氨基酸？如果是的话，R基是什么？
H
C
NH2
CH3
HOOC
2
H
C
NH2
CH3
H2N
1
C
H
HOOC
H
CH2
NH2
3
C
NH2
HOOC
H
CH2
NH2
4
CH
NH2
HOOC
CH
NH2
HOOC
5
×
×
√
√
√
R基中也可能含有氨基或羧基
氨基酸的种类：
组成人体蛋白质的氨基酸种类共有21种
C、H、O、N（S）
氨基酸的组成元素：
甘氨酸
丙氨酸
脯氨酸
缬氨酸
亮氨酸
异亮氨酸
丝氨酸
苏氨酸
甲硫氨酸
半胱氨酸
氨基酸的种类：
组成人体蛋白质的氨基酸种类共有21种
人体细胞 合成（ 种）
人体细胞 合成，必须从 中获取（ 种）
能够
13
不能
外界环境
8
非必需氨基酸：
必需氨基酸：
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）
氨基酸的分类：
蛋白质
基本单位
元素 组成
C、H、O、N（S）
氨基酸
种类
约21种
结构通式
功能
结构蛋白
功能蛋白
分类
催化
运输
信息传递
免疫
必需氨基酸
非必需氨基酸
(2023·广东惠州高一期末)组成人体蛋白质的氨基酸有21种，以下属于组成人体蛋白质的氨基酸的是
A. B.
C. D.
√
甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，它的分子式是
A.C5H11O2NS B.C3H7S
C.C4H11O2S D.C5H10O2N
√
蛋白质的结构及其多样性
利用氨基酸卡片模拟脱水缩合过程
活动3:
赶快行动起来吧！
1.氨基酸如何形成蛋白质？
阅读教材P30-31，合作探究：
2.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
H2O
肽键
－
OH
‖
O
－C－C
R2
H
－
－
－N
H
－
－C
－C
R1
H2N
H
－
－
‖
O
OH
－
H
脱水缩合
脱水缩合过程
二肽
肽键
H2O
－C－COOH
R3
H
－
－
－N
H
－
H
OH
－
肽键
‖
O
－C
R1
H2N
H
－
－
－C
－C－C
R2
H
－
－
－N
H
－
‖
O
H2O
脱水缩合
三肽
脱水缩合过程
①场所：
核糖体
②脱去的水中的H来自 ，O来自 。
氨基和羧基
羧基
③肽键：
是连接两个氨基酸分子之间的化学键
…
…
肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数 - 1
氨基酸
肽键
脱去水分子数
肽键数
氨基酸数
1
2
1
2
3
2
n－1
n
n－1
…
…
…
氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→蛋白质
肽键数与氨基酸个数的关系
1
2
3
7-1=6
7-3=4
7-2=5
肽链数
肽键数
氨基酸数
m
n
n-m
肽键数=脱去水分子数=n－m=氨基酸分子数－肽链数
肽键数与肽链数的关系
(1)肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？
有。位于肽链的两端，R基中也可能有。
(2)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，
则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？
na－18(n－1)；na－18(n－m)。
氨基酸
肽链
氨基酸脱水缩合形成肽链
蛋白质的形成
有些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
想一想：在形成一个二硫键时，相对分子质量减少多少？
蛋白质的形成
从氨基酸到蛋白质大致结构层次
氨基酸之间脱水缩合形成肽链
1
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
一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠
2
蛋白质的形成
氨基酸的种类不同
氨基酸的数目不同
氨基酸的排列顺序不同
α-螺旋
β-折叠
肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同
蛋白质结构多样性的原因
种类
数量
排列顺序
空间结构
结构多样
种类繁多
氨基酸
肽链：
功能多样
决 定
功能蛋白
结构蛋白
(组成细胞和生物体)
________
(蛋白质类激素)
________
(大多数酶)
________
(转运蛋白)
血红蛋白
________
(抗体)
调节
催化
运输
免疫
蛋白质结构多样性的原因
结构异常导致功能异常：在镰状细胞贫血中，血红蛋白的谷氨酸被缬氨酸取代，形成的异常的血红蛋白直接造成了红细胞的异常。
正常血红蛋白的肽链和正常红细胞
异常血红蛋白的肽链和镰状红细胞
运输氧的能力会大为减弱
结构决定功能
例如：
导致变性的因素：高温、强酸、强碱、重金属盐、X射线、紫外线
蛋白质的变性、盐析、水解
变性
空间结构 ，肽键 ，
氨基酸顺序 ，功能 。
不变
改变
不变
改变
蛋白质在盐溶液中溶解度降低析出
盐析
溶解度的变化，可逆
不可逆
经蛋白酶的催化，肽键断裂，蛋白质水解为小分子多肽或氨基酸
水解
源于必修1 P32“与社会的联系”①熟鸡蛋更容易消化的原因是___
_________________________________________________________。
②蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？并说明理由：_______
_______________________________________________________。
高
温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解
能。因
为蛋白质变性后空间结构改变，并没有破坏氨基酸之间的肽键
三个不同种氨基酸可形成多少种三肽？
—COOH
—COOH
H2N—
H2N—
体内21种常见氨基酸，能形成多少种三肽？
若21种氨基酸组成含1000个氨基酸的大分子蛋白质，有多少种可能？
213
211000
肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化
排序：A33=6
蛋白质的结构及其多样性
(2023·江苏宿迁高一期末)下列对如图所示化合物的分析，正确的是
A.形成过程中失去了4分子水
B.游离的氨基和羧基各1个
C.有4种不同的侧链基团
D.由4个氨基酸脱水缩合而成
√
4.(2023·山东济宁高一期中)迁徙的鸟类，长途跋涉不迷路与其体内的磁受体蛋白(MagR)有关，MagR复合物能感应到微弱的地球磁场，并沿着地球磁场方向排列。下列叙述不正确的是
A.MagR蛋白的元素组成至少有4种
B.MagR蛋白经高温处理后也能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
C.MagR蛋白可能由21种氨基酸组成
D.MagR结构的特异性主要体现在氨基酸的种类、数量、排列顺序及氨基
酸的空间结构上
√
蛋白质
基本单位
元素 组成
功能
基本元素：C、H、O、N，有的含有S等元素
结构 层次
氨基酸
场 所：________
形成键：________
氨基酸
多肽或肽链
蛋白质
脱水缩合
盘曲折叠
肌肉纤维等
结构蛋白
绝大多数酶
催化功能
膜转运蛋白
运输功能
胰岛素等
调节功能
免疫功能
抗体等
种类
约21种
结构通式
核糖体
肽键
相关计算
N原子数=
O原子数=
肽键数+肽链数+R基上的N原子数
= 各氨基酸中的N原子总数
肽键数+2 x 肽链数+R基上的O原子数
= 各氨基酸中的O原子数 – 脱去水分子数
多条肽链的氨基总数=多条肽链主链上的氨基总数+多条肽链侧链上的氨基总数
多条肽链至少的氨基总数=肽链总数
蛋白质的相对分子质量
蛋白质相对分子质量=
氨基酸相对分子质量总和
- 失去水的相对分子质量总和
若蛋白质分子由多条肽链组成，肽链内或肽链之间存在二硫键，则蛋白质相对分子质量的计算公式：
蛋白质相对分子质量=
氨基酸相对分子质量总和
- 失去水的相对分子质量总和
- 失去H的相对分子质量总和
（形成一个二硫键，要脱去2个H）
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
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
相关计算公式小结

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