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人教版（2019）必修1
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
学习目标
科学思维
能尝试分析并归纳氨基酸的结构通式和蛋白质具有多样性的原因。
生命观念
通过学习，学生能够说明氨基酸的结构特点，概述氨基酸构成蛋白质的过程，形成结构与功能相适应的观念。
科学探究
通过活动探究，说出氨基酸组成的多肽链的种类。
社会责任
认同蛋白质与人体的营养、健康等存在紧密联系。介绍我国首次人工合成胰岛素，激发民族自豪感，培养学生爱国主义精神。
目录
蛋白质的功能
1
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
2
蛋白质的结构及其多样性
3
新课导入
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。
为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
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？
组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收，蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。
结构蛋白
蛋白质的功能
肌肉
头发
羽毛
蛛丝
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。肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质。
调节作用
蛋白质的功能
有些蛋白质能够起信息传递的作用，调节机体的生命活动，如胰岛素、胰高血糖素。
血管
β细胞
α细胞
δ细胞
胰腺
胰岛
胰岛素
催化作用
蛋白质的功能
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。
运输作用
蛋白质的功能
有些蛋白质具有运输功能。如血红蛋白、载体蛋白。
O2分子
免疫作用
蛋白质的功能
抗体是具有免疫功能的蛋白质，可帮助人体抵御细菌和病毒的侵害。
一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是 。
蛋白质的功能
生命活动的主要承担者
蛋白质
结构蛋白
构成细胞和生物体结构的重要物质。如肌肉、毛发等
功
能
催化
绝大多数酶都是蛋白质，如胃蛋白酶
运输
如血红蛋白能运输氧气
调节
能够调节机体的生命活动，如胰岛素
免疫
抗体是蛋白质，能帮助人抵御病菌和病毒等抗原的侵害
作为手术缝合线的胶原蛋白之所以能被人体组织吸收，是因为胶原蛋白被分解为可以被人体吸收的氨基酸。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
氨基酸是蛋白质的基本组成单位。
蛋白质
氨基酸
被组织吸收
酶
水解
观察下列几种氨基酸的结构。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
问题探讨
C
C
H
H2N
OH
O
C
C
H2N
OH
O
CH3
CH3
CH
甘氨酸
缬氨酸
C
C
H
H2N
OH
O
H
H
C
H
C
H2N
OH
O
CH3
C
C
H2N
OH
O
CH2
CH3
CH3
CH
丙氨酸
亮氨酸
H
—NH2：氨基
—COOH：羧基
侧链基团：R基
这些氨基酸的结构具有什么共同特点？
“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
问题探讨
每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个酸基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基和羧基。
氨基酸分子的结构通式
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
组成元素:至少含C、H、O、N。
每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基。
每个氨基酸都有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）连接在同一个碳原子上。
C
H
H2N
R
氨基
羧基
侧链基团
C
OH
O
决定氨基酸的种类
C
H
R
NH2
COOH
氨基、羧基、R基的书写
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
正确的格式：—NH2、—COOH、—R（千万不要忘记在原子团前面加“—”）。
避免两种错误格式
a.写成NH2、COOH、R。
b.写成NH3、—NH3、HCOOH等。
结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别
在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
根据能否在人体内合成
必需氨基酸（8种）：人体不能合成，必须从外界获取的氨基酸。
非必需氨基酸（13种）：人体细胞能够合成的氨基酸。
甲硫氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸
（甲携（缬）来（赖）一（异）本（苯）亮色书（苏））
氨基酸：
21种
蛋白质：
1010～1012
脱水缩合
一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子的水，这种结合的方式叫脱水缩合。
蛋白质的结构及其多样性
H2O
肽键
－
OH
‖
O
－C－C
R2
H
－
－
－N
H
－
－C
－C
R1
H2N
H
－
－
‖
O
OH
－
H
二肽
脱出来的H2O
H来自氨基和羧基
1
O来自羧基
2
以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫多肽。
蛋白质的结构及其多样性
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
三肽
多肽通常呈链状结构，叫作肽链。肽链能盘曲、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质分子。许多蛋白质分子含有几条肽链，它们通过一定的化学键互相结合在一起。
蛋白质的结构及其多样性
二硫键
蛋白质的结构及其多样性
氨基酸
二肽
三肽
四肽
多肽（肽链）
盘
曲
折
叠
肌球蛋白
胰岛素
血红蛋白
胰岛素由两条肽链结合在一起，肽链经过进一步的盘绕形成一定的空间结构
蛋白质的结构及其多样性
二硫键-亮黄色
两条链表示为蓝色与暗黄色
蛋白质结构多样性的原因
蛋白质的结构及其多样性
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
氨基酸到蛋白质的结构层次
蛋白质的结构及其多样性
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
多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
蛋白质的相关计算
蛋白质的结构及其多样性
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
蛋白质结构与功能的关系
蛋白质的结构及其多样性
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
与社会的联系
蛋白质的盐析、水解和变性
蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
变性使蛋白质的空间结构变得伸展、松散
鸡蛋、肉类等经高温后蛋白质变性， 。
更易消化
使蛋白质变性的因素：
高温、辐射、强碱、强酸、酒精、重金属盐。
与社会的联系
蛋白质的盐析、水解和变性
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
变性
肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸
水解
氨基酸顺序 ，肽键 ，
空间结构 ，功能 。
不变 不变
改变 改变
加盐
课堂小结
种类
蛋白质
氨基酸
多
肽
脱水缩合
盘曲
折叠
C、H、O、N
元素组成
21种
结构
通式
C
COOH
H
H2N
R
氨基酸的种类、数量、排列顺序、肽链的空间结构
结构多样性
功能
结构蛋白
催化
运输
免疫
信息传递
功能多样性
生命活动的主要承担者
1.蛋白质是生命活动的主要承担者，下列关于蛋白质功能的叙述及举例正确的是（ ）
A.调节机体的生命活动，如性激素能促进生殖器官的发育
B.构成细胞和生物体，如组成肌细胞的肌动蛋白
C.有些蛋白质有免疫功能，如胃蛋白酶能催化蛋白质的水解
D.有些蛋白质能进行物质的运输，如胆固醇参与血液中脂质的运输
√
课堂训练
解析：蛋白质的功能－生命活动的主要承担者：①构成细胞和生物体的重要物质，即结构蛋白，如羽毛、头发、蛛丝、肌动蛋白；②催化作用：如绝大多数酶；③传递信息，即调节作用：如胰岛素、生长激素；④免疫作用：如免疫球蛋白（抗体）；⑤运输作用：如红细胞中的血红蛋白。A、性激素是脂质，不是蛋白质，A错误；B、结构蛋白构成细胞和生物体的重要物质，如肌肉、头发、羽毛等的成分就是蛋白质，B正确；C、胃蛋白酶能催化蛋白质的水解，表示蛋白质具有催化功能，C错误；D、胆固醇不是蛋白质，D错误。
2.下列关于人体必需氨基酸和非必需氨基酸的说法中，正确的是（ ）
A.必需氨基酸是指必须在人体内合成的氨基酸
B.非必需氨基酸只能在细胞内合成
C.评价食物中蛋白质成分的营养价值时，常以必需氨基酸的种类和含量为标准
D.非必需氨基酸不能组成人体蛋白质，只有必需氨基酸才能被人体吸收利用
√
课堂训练
解析：必需氨基酸是人体细胞不能合成的，必须从外界获取的氨基酸；非必需氨基酸既可在细胞内合成，也可来自食物，A、B错误。非必需氨基酸参与组成人体的蛋白质，必需氨基酸和非必需氨基酸都能被人体吸收利用，D错误。
3.已知蛋白质受热、酸碱、重金属盐、某些有机物（乙醇、甲醛等）、紫外线等作用时，空间结构发生破坏，这种情况称为蛋白质变性。蛋白尿是诊断肾炎的重要依据，也是评定肾炎治疗效果的重要指标之一，鉴定尿中是否有蛋白质常用加热法来检验。以下说法正确的是（ ）
A.加热使蛋白质的肽链充分伸展并断裂
B.加热使蛋白质发生变性，其原理与水解相同
C.加热后的蛋白质仍然可与双缩脲试剂发生作用并产生紫色反应
D.蛋白质加热后，肽链的盘曲和折叠被解开，其特定功能并未发生改变
√
课堂训练
解析：加热会使蛋白质的空间结构发生改变，导致其功能也发生改变，但其肽键没有断裂，蛋白质仍能与双缩脲试剂发生作用并产生紫色反应，A、D错误，C正确；水解后的蛋白质结构和功能发生变化，肽键被破坏，水解与变性的原理不同，B错误。

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