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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(第1课时)
Protein overview
蛋白质概述
化学分子式 原子个数 相对分子量
牛胰岛素 C254H377N65O75S6 777 5700
血红蛋白 C3032H4816O872N780S8Fe4 9512 64500
蛋白质是生物大分子，其分子量在几千到100万以上，是细胞中含量最多的有机物，大多数蛋白质含S。
1
含量最丰富
2
结构最复杂
3
功能最多样
Protein
一、蛋白质的功能
肌肉纤维
黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素
胃蛋白酶结晶
血红蛋白示意图
与抗原结合的某种抗体
一. 蛋白质的功能
1.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。
2. 催化功能
酶是一类生物催化剂，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, 少数是RNA。
蛋白质
胃蛋白酶
氨基酸
胃蛋白酶结晶
一. 蛋白质的功能
3. 运输功能
有些蛋白质具有运输功能，如血红蛋白(参与氧气运输)；载体蛋白、通道蛋白(参与物质跨膜运输)。
血红蛋白
一. 蛋白质的功能
4. 信息传递(又称调节功能)
有些蛋白质能够起到信息传递，调节机体的生命活动的作用,比如胰岛素、胰高血糖素。
胰岛B细胞分泌胰岛素
胰岛素
一. 蛋白质的功能
5. 免疫功能
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。
抗体
一. 蛋白质的功能
一、蛋白质的功能
功能 实例
肌肉、头发、羽毛、蛛丝等
细胞中绝大多数的酶
血红蛋白
胰岛素
抗体
构成细胞和生物体结构的重要物质(结构蛋白)
催化功能
运输功能
调节功能(信息传递)
免疫功能
变为小分子物质；蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。
合作探究
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。
[讨论]
1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
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？
图 手术缝线
蛋白质可以被人体直接吸收利用吗？
？
蛋白质必需经过消化成氨基酸才能被人体吸收和利用。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
H
C
NH2
COOH
H
CH3
甘氨酸
丙氨酸
C
NH2
COOH
H
二.组成蛋白质的基本单位:
氨基酸
1. 氨基酸的化学元素构成：
C、H、O、N
H
C
NH2
COOH
H
CH3
甘氨酸
丙氨酸
C
NH2
COOH
H
氨基酸
1. 蛋白质的基本元素：
C、H、O、N
有的还含有：P、S
二.组成蛋白质的基本单位:
H
C
NH2
COOH
H
CH3
甘氨酸
丙氨酸
C
NH2
COOH
H
羧基
氨基
氨基酸
二.组成蛋白质的基本单位:
C
H
NH2
H
C
O
OH
甘氨酸
C
H
NH2
CH
C
O
OH
CH3
CH3
缬氨酸
C
H
NH2
C
O
OH
CH3
C
H
NH2
CH
C
O
OH
CH3
CH3
CH2
亮氨酸
丙氨酸
试一试,能不能推导出氨基酸的结构通式？
R
C
H
NH2
C
O
OH
CH3
氨基酸之间的区别在于R不同。
2. 氨基酸的结构通式:
R
H
C
NH2
C
OOH
或
(C2H4O2N)决定是否是构成生物体蛋白质的氨基酸
氨基
羧基
中心碳原子
→ 有21种
必需氨基酸: 人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共8种。
非必需氨基酸: 人体细胞能够合成的氨基酸，共13种。
（婴儿9种，组氨酸）
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
3.氨基酸的分类
甲 携 来 一 本 亮 色 书
含硒半胱氨酸作为第21种标准的氨基酸，它存在于一些特殊的蛋白质分子之中，如细菌的甲酸脱氢酶、哺乳动物的谷胱甘肽过氧化物酶和含有多个含硒半胱氨酸残基（7～10个）硒蛋白等，这些蛋白统称为含硒蛋白。
衡量食品价值高低的重要标准是看必需氨基酸种类
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。
1.氨基酸的结合方式：
C
H
COOH
R1
C
H
NH2
COOH
R2
NH2
C
O
H
N
H
OH
三. 蛋白质的结构及其多样性
C
H
R1
NH2
OH
C
O
H2O
C
H
COOH
R2
H
N
H
1.氨基酸的结合方式：
羧基脱掉： —OH（羟基）
氨基脱掉：—H （氢原子）
三、蛋白质的结构及其多样性
C
H2N—
—C
|
|
H
R1
O
||
OOH
C
—N—
—C
|
|
H
R2
|
H
H2O
肽键
肽键：连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键
1.氨基酸的结合方式：
脱水缩合
【思考】脱出来的H2O中的H和O分别来自于哪里？
H来自氨基和羧基
O来自羧基
二肽：由两个氨基酸缩合而成化合物叫做二肽。(含有一个肽键)
多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物叫做多肽。
肽链：多肽呈链状结构叫做肽链。
【检测】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
氨基酸→二肽→三肽......→.....→多肽→蛋白质
③蛋白质的合成过程
血红蛋白的形成过程
合作探究
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
......
→
→
→
合作探究
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。
合作探究
3.如果用21个不同的字母代表21中氨基酸，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。
构成肽链的氨基酸种类不同，肽链的结构则不同；
如果以 代表不同的氨基酸，则下列几种情况由氨基酸构成的肽链是否相同？并说明理由。
动动脑
构成肽链的氨基酸数目不同，肽链的结构则不同；
构成肽链的氨基酸排列顺序不同，肽链的结构则不同；
多肽链形成后，往往要盘曲、折叠形成不同的空间结构。
3. 蛋白质的多样性
氨基酸的种类
氨基酸的数目
氨基酸的排列顺序
肽链形成的空间结构
蛋白质结构的__________
不同
蛋白质功能的__________
多样性
多样性
3. 蛋白质的多样性
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
①定义：
物理因素：加热（高温）、紫外线、X射线、超声波、剧烈振荡或搅拌等
化学因素：强酸、强碱、重金属盐、去垢剂等。
5.蛋白质变性
蛋白质变性是指在某些物理和化学因素作用下其特定的空间结构被破坏，从而导致其理化性质改变和生物学活性丧失的现象。
②变性因素：
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
③蛋白质变性，会发生如下变化：
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。
课堂小结

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