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第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
1
概述蛋白质的主要功能
2
说明氨基酸的结构特点及其种类（重点）
3
描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程（难点）
4
阐明蛋白质结构及其多样性（难点）
目标一
蛋白质的功能
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）。
调节
【活动一】作为细胞中含量最多的有机化合物，蛋白质承载着重要的生理功能，阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能。
构成细胞和生物体结构的重要物质
——结构蛋白
血红蛋白
抗体
催化功能
运输功能
调节功能
免疫功能
1．蛋白质的功能
细胞和生物体
催化作用
免疫作用
生长激素
可以说，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。
结构 运输 催化 信息传递 防御
每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的空间结构
思考：蛋白质为什么具有多样的功能？
抗原
抗体可变区
抗原
抗体
【问题探讨】
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。
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？
这种手术缝合线要被分解为小分子物质才能被吸收，因此说明蛋白质在化学组成上应该由许多小的单位组合而成。
氨基酸
目标二
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
2．蛋白质的基本组成单位——氨基酸
（1）氨基酸的种类
在人体中，组成蛋白质的氨基酸有 种
非必需氨基酸
必需氨基酸
人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取
（8种）
人体细胞能合成
（13种）
甲硫（蛋）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
巧记：“甲携来一本亮色书”
21
【了解一下】婴儿有9种，多一种组氨酸。
【活动二】观察4种氨基酸，找出共同点和不同点，尝试书写氨基酸的结构通式。
C
H
H2N
H
C
O
OH
甘氨酸
C
H
H2N
CH
C
O
OH
CH3
CH3
缬氨酸
C
H
H2N
CH
C
O
OH
CH3
CH3
CH2
亮氨酸
C
H
H2N
C
O
OH
CH3
丙氨酸
C
O
OH
C
R
H
COOH
H2N
NH2
N
H
H
氨基
羧基
COOH
R
侧链基团（R基）
酸
氨基
（二）氨基酸的结构特点
氨基和羧基的数量：
每种氨基酸至少都含有一个氨基
（—NH2）和一个羧基（—COOH）
氨基和羧基的连接位置：
都有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）连接在同一个碳原子上；这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。
氨基酸不同的决定因素：
R基的不同
元素组成：
C，H，O，N（S）
？
【活动二】选择：下列四个结构式中，属于构成人体蛋白质的氨基酸分子的是
A.
B.
C.
D.
【活动二】判断：下列属于构成蛋白质的氨基酸有？
2
①
②
③
④
至少都含有一个（—NH2）和一个（ —COOH ）？
氨基酸：21种
蛋白质：
1010～1012
？
目标三
蛋白质的结构及其多样性
【活动三】阅读《教材》 P30—31
（1）氨基酸的脱水缩合反应？
（2）什么是二肽、三肽、四肽……多肽？
（3）蛋白质结构多样性的原因？
脱去的水分子中氢、氧元素的来源
氢
氧
羧基和氨基
羧基
1.脱水缩合
一个氨基酸分子的 与另一个氨基酸分子的 相连接，同时脱去一分子的 ，这种结合方式叫作脱水缩合。
氨基
羧基
水
（1）过程①名称： 。
（2）物质②名称： 。
（3）结构③名称： 。
脱水缩合
二肽
肽键
多肽？
多肽通常呈链状结构，所以多肽通常又叫肽链。
二肽
三肽？
由多个氨基酸分子脱水缩合而成的，含多个肽键的化合物。
由两个氨基酸脱水缩合而成的化合物
由三个氨基酸脱水缩合而成的化合物
…………
【核心探讨】分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程，参考如下多肽链的模式图分析：
（1）氨基酸数、肽链数、形成的水分子数、肽键的数量关系是什么？
（2）游离的氨基和羧基数量关系是什么？
游离的氨基
游离的羧基
◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇
（1）肽链中的肽键数、脱去的水分子数与氨基酸个数的关系：
(1)
氨基酸个数10
肽键数 9
(2)
◇-◇-◇-◇-◇
◇-◇-◇-◇-◇
氨基酸个数10
肽键数 8
(3)
◇-◇-◇
◇-◇-◇-◇
◇-◇-◇
肽键数 7
氨基酸个数10
脱去水分子数= 肽键数= 氨基酸个数－肽链条数
肽链条数1
肽链条数2
肽链条数3
=
=
=
—
—
—
脱去水分子数 9
=
=
=
脱去水分子数 8
脱去水分子数 7
结论
（2）肽链中的游离氨基数和游离羧基数：
游离氨基或羧基数=肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数
C
H
NH2
COOH
CH2
NH2
游离的氨基、羧基分别位于肽链的两端，R基中也可能有。
肽链中至少含有的游离氨基数和游离羧基数？
①2个氨基酸脱水缩合成一条肽链的化合物，这个化合物的名称为 ，
含有 个肽键，失去 个水分子；
游离氨基数至少 个，游离羧基数至少 个；
二肽
1
1
1
1
—COOH
【问题探究】脱水缩合有关的计算
②3个氨基酸脱水缩合成一条肽链的化合物，这个化合物的名称为 ，
含有 个肽键，失去 个水分子；
游离氨基数至少 个，游离羧基数至少 个；
三肽
2
2
1
1
游离的氨基
游离的羧基
③n个氨基酸经脱水缩合形成一条多肽链时，这个化合物的名称为 ，
需脱去_______个水，形成_______个肽键；
游离氨基数至少 个，游离羧基数至少 个；
n-1
n-1
1
1
多肽
氨基酸
肽键
④n个氨基酸经脱水缩合形成2条多肽链时，
需脱去 个水，形成 个肽键；
游离氨基数至少 个，游离羧基数至少 个；
n-2
n-2
2
2
【总结】n个氨基酸经脱水缩合形成m条多肽链时，
需脱去 个水，形成 个肽键；
游离氨基数至少 个，游离羧基数至少 个；
n-m
n-m
m
m
肽键数＝
＝氨基酸个数－肽链条数
＝脱去的水分子数
游离-NH数（或-COOH）＝
＝肽链条数+R基中含有的氨基（或羧基）数
假设21种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？
若由n个氨基酸形成m条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少呢？
na－18（n－1）
na－18（n－m）
拓展思考：蛋白质的相对分子质量计算：
（1）肽链的合成
结论：蛋白质相对分子质量＝氨基酸数x氨基酸平均相对分子质量－18x脱水数
现有一条由n个游离氨基酸合成的一条 肽链，总的相对分子质量是A，计算这些氨基酸的平均相对分子质量？
【A+18（n－1）】/ n
拓展思考：蛋白质的相对分子质量计算：
（2）肽链的水解
若一种蛋白质总的相对分子质量为A，它是由n个氨基酸形成的m 条肽链构成，则这些氨基酸的平均相对分子质量是多少呢？
【A+18（n－m）】/ n
结论：平均相对分子质量＝（总相对分子质量A+18x脱水数）/氨基酸数N
有关蛋白质的计算：
(1)脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数
（2)肽链中至少含有的氨基数=羧基数=肽链数
（3）游离氨基或羧基数=肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数
（4)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数x氨基酸平均相对分子质量－18x脱水数 （氨基酸合成肽链）
（5）氨基酸平均相对分子质量＝（总相对分子质量A+18x脱水数）
/氨基酸数N （肽链的水解）
肽链水解时氨基酸的数目计算：
一条多肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后产生下列三种氨基酸，试计算谷氨酸的数目？
甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸
X Y Z
Z=3
活学活用
(1) 8个氨基酸形成一条肽链时，脱掉几个水分子？如果是n个氨基酸形成一条肽链呢？
(2)一条肽链至少有几个氨基，几个羧基？
(3)若8个氨基酸脱水缩合形成的是环状多肽(即首尾的两个氨基酸相连形成环状)，此时氨基酸数与肽键数之间的数量关系。
(4) 8个氨基酸形成两条肽链时，脱掉几个水分子？
如果是n个氨基酸形成m条肽链呢？
7个，n-1
1个，1个
相等，都为8个
6个，n-m
2.氨基酸形成蛋白质的过程（蛋白质的结构层次）
……
蛋白质
多肽链
肽链盘曲、折叠
形成复杂的空间结构
氨基酸
脱水缩合
形成肽键
多条肽链聚集
基本元素
（氢键）
注意：许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链
肽链之间通过一定的化学键，如，二硫键相互结合在一起
—SH + —SH
→—S—S— + 2H
【活动四】蛋白质种类多样性的探究
（1）由三个不同种类的氨基酸，最多能形成 种三肽；
6
（2）给你足够数量的3种氨基酸，最多能形成 种五肽；
35
（3）体内足量的21种常见氨基酸组成含10个氨基酸的十肽，有多少种可能？
2110
【提示】一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸。
肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序千变万化。
（4）下图中四组图分别表示蛋白质结构的多样性形成的原因，试把各组图示提供的信息用文字叙述表达出来。
A表示 ；
B表示 ；
C表示 ；
D表示 。
氨基酸的数目不同
氨基酸的种类不同
氨基酸的排列顺序不同
肽链的空间结构不同
3．蛋白质种类多样性的原因
在细胞内，组成一种蛋白质的①氨基酸 可能成千上万，氨基酸形成肽链时，②不同种类氨基酸的③ 千变万化，④肽链的 千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。
数目
排列顺序
盘曲、折叠方式及其形成的空间结构
4.蛋白质的结构影响功能
每一种蛋白质分子都有与它所承担的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。
运输氧的能力大大降低
是指蛋白质在某些 因素作用下，其特定的 被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性 的现象。
5.【与社会的联系】蛋白质的变性
（1）概念？
阅读《教材》 P32
物理和化学
空间构象
丧失
引起变性的因素？
高温、过酸、过碱、重金属、酒精等。
蛋白质变性过程一般是不可逆的
（2）应用？
①鸡蛋、肉类煮熟后，由于高温蛋白质变性，使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被 水解，因而容易被消化吸收。
②经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的 ，从而达到消毒、灭菌的目的。
蛋白酶
蛋白质变性
【拓展应用 《教材》 P31】民间有一种“吃什么补什么”的说法，如吃鱼眼能明目，喝虎骨酒可以壮筋骨。请你运用本节所学的知识对这种说法作出评价。
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。这些氨基酸被吸收进入人体细胞后，经脱水缩合形成二肽、三肽……多肽，再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。
【延伸拓展2】变性的蛋白质还能否和双缩脲试剂反应呈现紫色？
变性的蛋白质仍可以和双缩脲试剂反应呈现紫色，因为肽键并未断裂。
蛋白质变性，其空间结构被破坏，肽键未断裂。
【延伸拓展1】糖尿病患者需要使用胰岛素来治疗，胰岛素是注射还是口服呢？为什么？
只能注射不能口服
胰岛素是蛋白质，若口服会被消化水解成氨基酸被吸收，而失去作用。
（1）含有两个肽键的化合物叫作二肽（　　）
（2）蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的（　　）
（3）变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应（　　）
（4）蛋白质变性是可逆的化学反应（　　）
【判断正误】
4．血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答下列问题：
（1）图乙所示结构含有 种氨基酸，①的名称是 。
（2）血红蛋白是由574个氨基酸组成的，氨基酸经过 过程形成4条多肽链，该过程中形成 个肽键。
（3）若两条β肽链完全相同，则图甲所示的血红蛋白至少含有 个羧基。
3
氨基
脱水缩合
570
8
（4）据图分析，蛋白质分子的多样性是由 不同导致的。
（5）若图甲血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成聚合成纤维状的异常血红蛋白，则由其参与组成的红细胞运输氧的能力将 （填“不变”“减弱”或“失去”）。由此能得到什么结论？ 。
氨基酸的数目、种类、排列顺序以及肽链的空间结构
减弱
蛋白质结构与功能相适应
（6）图丙为血红蛋白变性和水解的示意图，总结两者的区别：
水解是蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反。
变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键一般不断裂。
【网络构建】

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