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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
人教版必修1《分子与细胞》
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质的功能（P28）
组成细胞的有机物含量最多的是
你能说出多少种富含蛋白质的食品？
（1）大豆制品：豆腐、豆浆、腐竹等；
（2）奶类制品：奶粉、酸奶、牛奶等；
（3）肉蛋类食品：牛、羊肉、鸡蛋等。
蛋白质
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01
01
蛋白质的功能
蛋白质究竟有哪些功能？
许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。如羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。
结构蛋白
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蛋白质的功能（P28）
有些蛋白质能通过信息传递达到调节生命活动的作用，如胰岛素、生长激素。
调节生命活动
蛋白质是激素的主要原料。具有通过信息传递调节体内各器官生理活性的作用。例如胰岛素是蛋白质，它能够起到降血糖的作用，生长素是由191个氨基酸分子合成的蛋白质，这些成分都是人体正常生理功能的调节剂，缺乏时会对人体健康造成危害。
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蛋白质的功能（P28）
细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。
催化作用
我们身体内有数千种酶，每一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶通过催化化学反应发生从而促进食物的消化、吸收、利用等。相应的酶充足，反应就会顺利、快捷的进行，我们就会精力充沛，不易生病。否则，反应就变慢或者被阻断。而大多数的酶是蛋白质。
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蛋白质的功能（P28）
有些蛋白质具有运输载体的功能，如血红蛋白、载体蛋白。
运输作用
载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白—输送氧（红血球更新速率250万/秒）、脂蛋白—输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等。
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蛋白质的功能（P28）
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
免疫细胞和免疫蛋白有白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体（免疫球蛋白）、补体、干扰素等，这些细胞和生理调节物质构成了人体内的“保安部队”，维护身体的安全，他们每七天需要更新一次。蛋白质充足时，这支“部队”就很强大，而且一旦身体有需要时，这支“部队”数小时内可以增加100倍。
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蛋白质的功能（P28）
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蛋白质的功能（P28）
结构蛋白
催化作用
运输作用
调节作用
免疫作用
（催狗运面条）
食物中的蛋白质能否被人体直接吸收？
人教版必修1《分子与细胞》
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质是一类生物大分子。
食物中的蛋白质必需经消化，分解成氨基酸，才能被人体吸收，用于自身蛋白质的合成
组成蛋白质的基本单位（单体）——氨基酸
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01
02
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
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蛋白质的基本组成单位——氨基酸（P29）
甘氨酸
C
H
C
H
H2N
OH
O
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
CH3
CH
缬氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH2
CH3
CH3
CH
亮氨酸
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
丙氨酸
这些氨基酸的结构具有什么共同特点？
C
C
C
C
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蛋白质的基本组成单位——氨基酸（P29）
每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
H2N
氨基
C
OH
O
羧基
C
H
R
侧链基团
这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R基）
R基不同，氨基酸则不同。
C2H4O2N—R
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思考·讨论
2. 组成蛋白质的氨基酸是只有一个氨基和一个羧基吗？如果氨基酸分子中不止一个氨基和一个羧基，其他的氨基和羧基又位于什么位置？
特别提醒:　氨基、羧基、R基的正确书写格式分别为：
-NH2、-COOH、-R （千万不要忘记原子团前要有短线“-” ）
C、H、O、N，可能还有S。
氨基酸分子中的氨基和羧基的数目至少各1个，也可以是几个。其他的氨基和羧基可位于R基上。
1. 根据氨基酸的结构通式，分析组成蛋白质的元素有哪些？
正确 错误（举例）
氨基 —NH2 NH2或—NH3
羧基 —COOH COOH
　　氨基、羧基的写法和多肽的命名
O
||
—C—OH
O
||
C—OH
易错提醒
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人教版必修1《分子与细胞》
氨基酸的分类（P30）
非必需氨基酸：
必需氨基酸：
组成人体蛋白质的21种氨基酸
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）
共13种，人体可自身合成的氨基酸
共8种，人体不能自身合成的氨基酸
婴儿中的组氨酸也是必需氨基酸，相应是9种。
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当堂检测
【多选】判断哪些是构成蛋白质的氨基酸（ ）
A B C D
B、C
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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。
氨基酸的种类有限，如何构成种类繁多、功能多样的蛋白质？
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01
03
蛋白质的结构及其多样性
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质的结构及其多样性（P30）
C
H
COOH
R2
H
N
二肽
C
H
R1
H2N
OH
C
O
H2O
H
1. 氨基酸的结合方式：
脱水缩合
肽键
(1) 连接两个氨基酸分子的化学键： 。
(2) 脱去的水中,H来自 ，O来自 。
肽键
氨基和羧基
羧基
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
脱去 分子水。
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
肽键
C
H
COOH
R3
H
N
OH
H
二肽：
H2O
H2O
由两个氨基酸缩合而成的化合物。
有 个肽键。
三肽：
由三个氨基酸缩合而成的化合物。
有 个肽键。
1
2
肽键
由n个氨基酸缩合而成的化合物。
多肽：
有 个肽键。
n-1
1
脱去 分子水。
2
脱去 分子水。
n-1
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
1. 氨基酸的结合方式：
脱水缩合
肽链 氨基酸数 肽链数 肽键数 脱水数
1
1
1
1
2
3
m
n－1
肽键数与氨基酸个数的关系
肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链(或n-m)
1
2
2
1
3
2
n
n－1
…
…
…
n－2
n－3
n－m
n－2
n－3
n－m
…
n
n
n
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
（1）图中A表示　　　　　，D表示　　　　。
（2）该化合物由 　个氨基酸分子失去　 分子水而形成的,这种反应叫　　 　。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　　　　　　。
（4）图中有　　个肽键，有　　　个氨基和 个羧基。
（5）该化合物由　　　种氨基酸组成的。
氨基
羧基
三
两
脱水缩合
三肽
36
两
B、C、G
一
两
两
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当堂检测
思考：从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
脱水缩合
蛋白质
（由一条或多条肽链构成）
氨基酸
多肽（肽链）
盘曲折叠
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
2. 肽链盘曲、折叠，形成蛋白质
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
—SH
—SH
+
—S—S—
+
—2H
二硫键
两条肽链
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。
2. 肽链盘曲、折叠，形成蛋白质
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
2. 肽链盘曲、折叠，形成蛋白质
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
思考：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？可以形成多少种蛋白质？
2110
由n个氨基酸所构成的肽链的种类数是21n种
请试着归纳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）
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
3、蛋白质分子多样性的原因
蛋白质结构多样
蛋白质种类多样
蛋白质功能的多样
结构 决定 功能
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
小组活动1：3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？
6种
（1）导致蛋白质多样性的原因是：
氨基酸的排列顺序不同
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质的结构及其多样性（P30）
小组活动2：观察以下四条多肽链，总结出它们不同的原因？
氨基酸的数目不同
（2）导致蛋白质多样性的原因是：
氨基酸的种类不同
（3）导致蛋白质多样性的原因是：
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质的结构及其多样性（P30）
（4）导致蛋白质多样性的原因是：肽链盘曲、折叠形成的空间结构多样
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构
如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变
就可能会影响其功能
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质的结构及其多样性（P30）
单个氨基酸
改变
蛋白质结构
异常
红细胞形态
异常
镰刀型细胞
贫血症
蛋白质的结构异常
谷氨酸
缬氨酸
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
※蛋白质的变性
高温、X射线、超声波
① 物理因素
② 化学因素
重金属盐、强酸、强碱
破坏蛋白质的空间结构，但不破坏________，因此依然能用____________检测。
肽键
双缩脲试剂
吃生鸡蛋好还是熟鸡蛋好？
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蛋白质的结构及其多样性（P32）
※蛋白质的水解
完全水解
部分水解
需要多种酶协同作用才能使蛋白质完全水解
各种氨基酸混合物
各种氨基酸和肽段的混合物
※蛋白质的盐析
加入某种无机盐，是使物质溶解度降低而析出的过程。
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
空间结构是否破坏 肽键是否破坏
盐析
变性
彻底水解
未破坏
未破坏
未破坏
破坏
破坏
破坏
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蛋白质的结构及其多样性（P30）
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01
04
蛋白质相关计算（重难点）
肽键数
氨基酸数 肽链数
脱去的水分子数
公式1：肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数-肽链数
（链式结构）
★
★
★
★
★
★
★
★
★
★
一、肽键数与氨基酸数目的关系：
（链式结构）
★
★
★
★
★
★
★
★
★
★
9
10
1
9
8
8
10
2
=
=
-
①
②
①
②
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质的相关计算
肽键数：
脱水数：
15个
15个
15个氨基酸组成的环状多肽
一、肽键数与氨基酸数目的关系：
（环状结构）
肽键数=氨基酸数-肽链数（0）
=脱去水分子数
如m个氨基酸构成n个环状多肽，有____个肽键。
m
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蛋白质的相关计算
二、蛋白质中游离氨基和羧基的数目：
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
C
R6
O
N
H
C
H
COOH
R7
蛋白质中氨（羧）基数 =
1
+ R基上氨（羧）基数
1
至少含有的氨（羧）基数 =
如果是两条肽链呢？
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质的相关计算
C
H
C
R1
H2N
O
N
H
C
H
C
R2
O
N
H
C
H
C
R3
O
N
H
H
C
H
C
R5
O
N
H
C
H
C
R6
O
N
H
C
H
COOH
R7
C
C
CH2
O
N
H
S
S
2HC
C
C
R8
O
N
H
C
H
C
R9
O
N
H
C
H
COOH
R10
NH2
公式2：游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数
人教版必修1《分子与细胞》
蛋白质的相关计算
二、蛋白质中游离氨基和羧基的数目：
1、某蛋白质由n个氨基酸组成，含有6条多肽链，那么它的肽键数和氨基数最少是多少？
A、n-6和6 B、n和n C、6和6 D、n-6和 n
A
2、有4个氨基酸的R基分别 为―CH2―COOH、―CH2―CH2―OH、―CH2―CO―NH2、―CH2―SH，当它们缩合后，该四肽分子中氨基、羧基和肽键的数目分别是(　　)
A、4、4、4 B、5、5、4 C、2、2、3 D、3、3、3
C
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当堂检测
若氨基酸的平均相对分子质量为a，则该三肽的相对分子质量为：
3a - 36
相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸的数量-脱水数×18
三、蛋白质相对分子质量的计算：
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蛋白质的相关计算
公式3：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
- 二硫键数×2
H2O
C
H
H2N
C
R1
O
OH
COOH
H
C
R2
N
H
H
S
S
SH +
HS
+ 2H
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蛋白质的相关计算
三、蛋白质相对分子质量的计算：
1965年，中国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有活性的结晶牛胰岛素。该胰岛素由17种、51个氨基酸形成两条肽链而组成的。其中A链含21个氨基酸、B链含30个氨基酸。请计算该胰岛素的相对分子质量。（若氨基酸的平均相对分子质量为a）
脱水数 = 肽键数
= 氨基酸数-肽链数
= 49
该胰岛素的相对分子质量
= 氨基酸的数量×氨基酸的平均相对分子
质量 - 脱水数×18 - 二硫键数×2
= 51a-49×18-3×2
= 51a-888
四、蛋白质中N、O原子数计算：
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
C
R6
O
N
H
C
H
COOH
R7
公式4：N原子数 =
肽键数＋肽链数＋R基上N原子数
=各氨基酸N原子总数
公式5：O原子数 =
肽键数＋2×肽链数＋R基上O原子数
= 各氨基酸O原子总数－脱去水分子数
公式6：C原子数 =
氨基酸数×2+R基上C原子数
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蛋白质的相关计算
H
C
COOH
H2N
R
1条肽链 m条肽链
氨基酸数
肽键数
脱去水分子数
氨基酸平均相对分子质量
蛋白质 相对分子质量
氨基数目
羧基数目
n
n
n-1
n-m
n-1
n-m
a
a
an-18(n-1)
an-18(n-m)
至少1个
至少m个
至少1个
至少m个
1、分子式为C63H103O65N17S2的多肽化合物，通常情况下，最多含有多少个肽键（ ）
A、63 B、62 C、17 D、16
C
2、如果有足量的3种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类最多分别为（ ）
A、9种、9种 B、6种、3种
C、27种、6种 D、29种、3种
C
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当堂检测
C
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当堂检测
3. 某蛋白质由m条肽链，n个氨基酸组成。该蛋白质至少含氧原子的个数是（ ）
A．n - m B．n - 2m C．n + m D．n + 2m
每条肽链的一端都保留一个完整的羧基，m条肽链的一端共含有2m个氧原子；另外每个肽键有1个氧原子，一共有（ n-m ）个肽键，所以共含n-m个氧原子，所以该蛋白质至少含有2m +（ n-m ）= n + m个氧原子。
解题分析
4. 下图为某蛋白质的结构示意图，该蛋白质分子共由 m 个氨基酸组成，则形成1 个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为（　 ）
A. m，18m
B.（m-4），18（m-4）
C.（m-3），18（m-3）+ 4
D.（m-2），18（m-2）+ 4
D
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当堂检测
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当堂检测
5. 肽链在核糖体上合成后，进一步形成蛋白质时往往要进行加工，在加工时常常要切去一部分氨基酸，再构成蛋白质。现有一条含100个氨基酸的肽链，其中含游离的氨基14个，加工时共切去氨基酸16个，则加工后多肽链所含的游离氨基至少还有（ ）
A．0个　　　　　 B．1个
C．14个 D．15个
B
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6. 某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需要的水分子总数依次是（ ）
C

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