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第二章 组成细胞的分子
第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质是细胞内含量最多的有机物
组成生物体的蛋白质有哪些？蛋白质又承担着怎样的功能呢？
序号 功能 举例
1
2
3
4
5
免疫功能
调节功能
运输功能
生物体中的结构物质
催化功能
肌肉、头发、羽毛、蛛丝
胃蛋白酶、胰蛋白酶、过氧化氢酶
血红蛋白
胰岛素、生长激素
抗体
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
一、蛋白质的功能
阅读教材P28，找出关键词，归纳蛋白质承担的功能
任务一
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
问题探讨
用某些动物组织提取的胶原蛋白制作手术缝合线，能够被人体组织吸收，是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
提示: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，因此蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。
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且织吸收，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
活动1：观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题：
任务二
自主阅读教材P29，分析氨基酸的结构特点
(2)构成蛋白质的氨基酸共有的部分是________________。
(1)上面四种氨基酸都有的元素是__________________________________。
C、H、O、N
（半胱氨酸含S）
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
(3)这四种氨基酸分子的R基分别是___________________________________________。
—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH
(4)组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗？若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？
至少都含有一个氨基和一个羧基 多出来的氨基或羧基位于R基上。
R
H
H2N—C—COOH
（1）氨基酸的结构通式及特点
R
氨基
羧基
侧链基团：决定氨基酸的种类和理化性质
O
C OH
C
H
H
H N
中心碳原子
氢基
简写：
至少含一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)
都有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)连在同一碳原子上
C
H
R
NH2
COOH
①结构通式
②结构特点
R基中也可能含有氨基(—NH2) 或羧基(—COOH)
特别提醒
氨基、羧基、R基的书写
①正确的格式：—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。
②避免两种错误格式
a.写成NH2、COOH、R。
b.写成NH3、—NH3、HCOOH等。
③结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别
氨基酸的结构通式及元素组成:
胰岛素结构
血红蛋白（局部）
组成蛋白质的元素：
C、H、O、N （S、Fe）等
C
R
C
H2N
OH
O
H
氨基
羧基
侧链基团
非必需氨基酸：
必需氨基酸：
组成人体蛋白质的21种氨基酸
共13种，人体细胞能够合成的氨基酸
共8种，人体细胞不能合成的氨基酸
（甲 携 来 一 本 亮 色 书）
（2）氨基酸的种类：
21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
1.下列分子是不是构成蛋白质的氨基酸？如果不是为什么？
C
COOH
CH3
HOOC
H
CH2
C
NH2
HOOC
H
CH2
NH2
1
2
3
4
5
C
H
HOOC
H
NH2
2.谷氨酸是组成蛋白质的一种氨基酸，其中R基为：—C3H5O2.在一个谷氨酸的分子中，含有碳原子和氧原子的个数依次是 。
NH2
CH3
C
H2N
H
CH
NH2
HOOC
CH
NH2
HOOC
5、4
【典型例题1】
2
活动2：选出构成蛋白质的氨基酸卡片，剪下备用
氨基酸：
平均相对分
子质量128
蛋白质：
相对分子质量
几千到一百万
以上
？
蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。
（1）两个相邻氨基酸之间的结合方式是？两个氨基酸分子缩合而成的化合物叫什么？
（2）连接两个氨基酸分子的化学键叫什么？这个键是怎样形成的？
三、蛋白质的结构及其多样性
脱水缩合
肽键
二肽
任务三
阅读教材P30-31，分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程，回答下列问题
脱水缩合
脱水缩合的过程
C
H
COOH
R2
H
N
二肽
C
H
R1
H2N
OH
C
O
H2O
H
肽键
脱水缩合的过程
肽键
C
H
COOH
R3
H
N
OH
H
C
C
H
R1
H2N
C
O
C
H
R2
H
N
O
三肽
肽键
H2O
H2O
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！
活动4：请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：
(1)肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？
氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
(2)氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是怎样的？
氨基酸数－肽链数＝形成的水分子数＝肽键数。
(3)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。
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。
R基
4
4
五
脱水缩合
4
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、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
氨基酸之间脱水缩合形成多肽链
这条肽链进一步盘绕形成一定的空间结构
一条多肽链的特定区域进行有规律的盘曲折叠
②有些蛋白质分子含两条或多条肽链，他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
蛋白质的形成
想一想：在形成一个二硫键时，相对分子质量减少多少？
③蛋白质的结构层次
蛋白质
多肽
.......
氨基酸
二肽
三肽
蛋白质的形成
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
四条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构
血红蛋白的形成过程
血红蛋白
两个α－肽链
两个β一肽链
四个亚铁血红素基团
每个肽链环绕一个亚铁血红素基团，
此基团可携带一分子O2或一分子CO2，血红蛋白因含有血红素而呈红色。
【拓展】血红蛋白的结构及特性
肽链的___________方式及其形成的_________不同
氨基酸______不同
氨基酸_____不同
氨基酸________不同
数目
种类
排列顺序
盘曲、折叠
空间结构
三、蛋白质的结构及其多样性
决定其功能多样性
任务四
分析蛋白质结构多样性的原因
资料2：经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性（空间结构改变），可以达到消毒、灭菌的目的。
资料1：人正常血红蛋白的空间结构呈球状，由
它参与组成的红细胞呈圆盘状，如果血红蛋白某
一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能聚合成纤维
状，由它参与组成的红细胞就呈镰刀状，运输氧
的能力就会大大削弱。
结构决定功能
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 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)。
2110
蛋白质结构多样性决定其功能多样性
探究蛋白质结构多样性和功能多样性的关系
【知识拓展】
※蛋白质的水解
完全水解
部分水解
各种氨基酸混合物
各种氨基酸和肽段的混合物
※糖尿病病人只能注射而不能口服胰岛素
因为胰岛素是一种蛋白质，口服会在消化道里以蛋白质的形式被消化成氨基酸，而失去胰岛素的功能。
蛋白质在蛋白酶的作用下分解为多肽和氨基酸，或者多肽在肽酶的作用下肽键断裂，分解为氨基酸的过程。
※蛋白质的变性
高温 X射线 超声波(注意低温不会)
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。
【知识拓展】
肽键
双缩脲试剂
※临床工作中常用酒精、加热、紫外线等来消毒杀菌
蛋白质分子在物理或化学因素的影响下，原有的空间构象发生改变，从而使菌体和病毒的蛋白质变性而失去其致病性和繁殖能力。
不可逆
【拓展】
双缩脲试剂最初是用来检测双缩脲的。
双缩脲试剂可以检测含有两个及两个以上肽键的化合物。
由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键, 因此, 蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应。
※蛋白质的盐析
在蛋白质水溶液中加入中性盐，随着盐浓度的增大而使蛋白质析出的现象。(盐析是物理现象，得到的蛋白质一般不失活，一定条件下又可重新溶解，是可逆的。)
【知识拓展】
盐析
蛋白质在盐溶液中溶解度降低析出溶解度的变化，可逆
导致变性的因素：高温、强酸、强碱、重金属离子
肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸
氨基酸顺序 ，肽键 ，
空间结构 ，功能 。
不变 不变
改变 改变
蛋白质的盐析、水解和变性
水解
变性
变性过程不可逆，只破坏了空间结构，不破坏肽键，还能与双缩脲试剂反应出现紫色现象。盐析现象可逆，不属于蛋白质变性。
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
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)
________
(载体蛋白)
________
(抗体)
调节
催化
运输
免疫
________
(糖蛋白)
识别
蛋白质结构多样性的原因
元素
C、H、O、N（S等）
导致
氨基酸
种类：21种
必需氨基酸：8种
非必需氨基酸：13种
通式：
特点：至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上
脱水缩合
多肽
折叠盘旋
蛋白质
结构多样性
功能多样性
构成生物体，如结构蛋白
运输作用，如血红蛋白、载体
催化作用，如绝大多数酶
调节作用，如胰岛素、生长激素
免疫作用，如抗体
组成
导致
C
H
C
H2N
OH
O
R
组成蛋白质的氨基酸种类不同
氨基酸的数目不同
氨基酸排列顺序不同
肽链盘曲、折叠，形成的空间结构千差万别
总结
1.(多选)两种氨基酸结构式如图，它们在形成二肽化合物时，最可能相互缩合的基团是
A.①与⑤ B.②与④
C.②与⑥ D.③与④
√
√
跟踪训练
2.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、排列顺序及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构
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

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