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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
归纳概括氨基酸的结构通式，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。
说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。
从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。
生物体内的蛋白质有什么功能呢？
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？
组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称结构蛋白，例肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分，主要都是蛋白质。
有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。
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。
有些蛋白质就有运输功能，如血红蛋白可以运输氧气。
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。
一、蛋白质的功能
②催化作用
③运输作用
④免疫防御作用
⑤传递信息，调节生命活动
①参与组成细胞结构
我们联想一下初中学习过的知识点，在食物中也含有很多蛋白质，这些蛋白质不会直接被我们人体吸收，而是被分解成小分子物质。
蛋白质大分子
小分子物质
作为手术线的胶原蛋白不用拆线的原因是可以分解为小分子物质，被人体吸收。那小分子是什么呢？
胃、小肠的消化
甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸 赖氨酸 半胱氨酸
【任务①】观察下列六种氨基酸的结构，然后回答问题。
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
H
C
H
H2N
C
O
OH
CH3
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
COOH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
CH2
CH2
NH2
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
SH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
SeH
1. 这些氨基酸的元素组成有什么共同特点？
都含有_____________，部分还含有______。即：____________________
C、H、O、N
S或Se
C、H、O、N(、S或Se)
(硒—微量元素)
硒代半胱氨酸
1.氨基酸的结构
甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸 赖氨酸 半胱氨酸
（CH2）4
C
H
H2N
C
O
OH
NH2
H
C
H
H2N
C
O
OH
CH3
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
COOH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
SH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
SeH
硒代半胱氨酸
氨基
羧基
侧链基团(R基)
中心碳
原子
(可变)
(不变)
—H
—CH3
—(CH2)2—COOH
—(CH2)4—NH2
—CH2—SH
—CH2—SeH
2. 请写出氨基酸的分子式通式。
(分子结构通式)
C
H
H2N
R
C
O
OH
(分子式通式)
C2H4O2N-R
【公式】R基=总分子式－分子式通式(C2H4O2N)
分子式 甲氨基酸 C5H9O4N 乙氨基酸 C6H14O2N2 丙氨基酸
C3H7O2NS
R基
—C3H5O2
—CH3S
—C4H10N
___是最小氨基酸
甘
甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸 赖氨酸 半胱氨酸
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
CH2
CH2
NH2
(分子结构通式)
3. 这些氨基酸的结构具有什么共同特点？
H
C
H
H2N
C
O
OH
CH3
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
COOH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
SH
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
SeH
硒代半胱氨酸
氨基
羧基
侧链基团
(R基)
中心碳原子
(可变)
(不变)
—H
—CH3
—(CH2)2—COOH
—(CH2)4—NH2
—CH2—SH
—CH2—SeH
C
H
H2N
R
C
O
OH
①每种氨基酸　 都含有　　　 ( )和 ( )，并且都有 和 连接在　　　　　 上。
②这个碳原子上还连接 ( )和 ( )
③各种氨基酸之间的区别在于 的不同。
至少
一个氨基
-NH2
一个羧基
-COOH
同一个碳原子
R基
一个氢原子
一个侧链基团
-R
一个氨基
一个羧基
R基
-H
H2N-
(R基中可能还含有
氨基、羧基、S、Se)
数量
位置
(判断是否是氨基酸的依据)
判断下列分子是不是氨基酸？
如果是的话，R基是什么，共有的部分是什么？
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
C
H
NH2
COOH
CH2
SH
CH
NH2
COOH
CH2
OH
C
H
NH2
H
CH2
COOH
×
×
√
√
2.氨基酸种类
在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种
合成
必需氨基酸
非必需氨基酸
8种，不能合成
13种，可以合成
衡量食品价值高低的一个很重要的指标是看必需氨基酸的种类。不同食物中必需氨基酸种类不同。
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
本
亮
色
书
一
头发的主要成分是蛋白质。
那么，直发如何变身卷发？
“看看头发变身”
C
H
R1
H2N
C
O
OH
1.氨基酸之间的结合方式叫做？ 连接两个氨基酸的化学键叫做？
2.什么是多肽？什么是肽链？（P30）
H
H2O
H
N
C
H
R2
C
O
OH
H
H2O
H
N
C
H
R3
COOH
二肽
肽键
三肽
肽键
脱水缩合
由几个氨基酸构成，就称为几肽
肽键
【任务②】 观察下列氨基酸之间的结合方式，结合课本回答：
三、蛋白质的结构及其多样性
1.肽链形成过程中，失去的水分子中的氢和氧元素的来源分别是哪个基团？
失去的H2O中的氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
2.氨基酸脱水缩合产生的一条多肽链中，氨基数和羧基数是多少
一条肽链至少含一个氨基和一个羧基，分别在肽链的两端，多余的氨基和羧基分布在R基中
【任务③】 观察以下多肽链的模式图，并结合脱水缩合过程，作出分析：
3.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
如图：人体血红蛋白分别由两条α链和两条β链构成
氨基酸之间脱水缩合形成肽链
1
一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠
2
肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构
3
四条肽链聚集形成复杂空间结构
4
【任务④】 观察下图，回答P31思考与讨论中的问题：
为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？
【任务④】 观察下图，回答P31思考与讨论中的问题：
①由于肽链上不同氨基酸之间能形成氢键等，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许多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结合在一起，这些肽链形成更为复杂的空间结构。
1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？
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？
氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→
一条或几条多肽链盘曲折叠形成蛋白质
【任务④】 观察下图，回答P31思考与讨论中的问题：
蛋白质
胃蛋白酶
肠肽酶
胰蛋白酶
多肽
氨基酸
初步水解
彻底水解
3.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？
【任务④】 观察下图，回答P31思考与讨论中的问题：
2110
（提示：一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸）
试着说出蛋白质种类多种多样的原因？
氨基酸数目、种类、排列顺序不同，并且肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千变万化，因此，蛋白质结构及其多样！
蛋白质功能多样
决定
在镰状细胞贫血中，血红蛋白的谷氨酸被缬氨酸取代，形成的异常的血红蛋白直接造成了红细胞的异常。
结构决定功能
结构异常导致功能异常案例
人类很多疾病和肽链的折叠错误有关，如阿尔兹海默病、帕金森病……
与社会的联系 1
与社会的联系 2
1.为什么吃熟鸡蛋和熟肉更容易消化？
高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白水解。
卷曲、紧密
伸展、松散
2.加热、加酸、加酒精为什么可以达到消毒灭菌的目的？
这些因素引起细菌和病毒的蛋白质变性。
3.蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？并说明理由：
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。
1.游离氨基数和羧基数计算：
一条肽链至少含有____个羧基和_____个氨基。
一
一
②游离氨基(羧基)数=肽链数+R基上的氨基(羧基)数
m条肽链至少含有____个羧基和_____个氨基。
m
m
四、蛋白质的相关计算
①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数
2.肽键数和水分子数:
氨基酸
肽键
肽链数为2时：肽键数 = 脱去水分子个数=氨基酸数-2
肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数-肽链数
肽键数= 脱去水分子个数 =5-1
肽键数= 脱去水分子个数 =6-1
肽链数为1时
如果是环肽呢？
◆肽键数=
脱水数
=氨基酸数
例：某胰岛素的结构如下图，该胰岛素的相对分子质量是多少？
（氨基酸平均相对分子质量为128）
=氨基酸数×氨基酸平均分子质量 - 。
=51×128 - 49×18 - 3×2
=氨基酸数×氨基酸平均分子质量 - 。
S
二硫键
H
H
H2
S
如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。
脱水数×18
脱水数 ×18 - 二硫键数×2
3.蛋白质相对分子质量
4.N原子数和O原子数计算
-NH2（肽链数）
= -CO-NH-
-R中N数
N原子数
-COOH×2（肽链数×2）
= -CO-NH-
-R中O数
O原子数
N个数=氨基酸数+R基上N
O个数=氨基酸数+肽链数+R基上O
组成元素
C、H、O、N、（S、Fe）
氨基酸
种类：
通式：
C
H
C
H2N
OH
O
R
特点：
脱水缩合
多肽
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
多肽的空间结构不同
折叠盘旋
蛋白质
结构多样性
功能多样性
组成
基本单位：
形成
导致
21种
至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上
核糖体
D
1.抗体(免疫球蛋白IgG)的结构示意图如下图，其中-S-S-为二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG的肽键数和脱去部分的相对质量为（ ）
A、m个；18（m-4）+6 B、m+1个；18（m-4）
C、m-2个；18m+6 D、m-4个；18（m-4）+6
2.美国科学家吉尔曼、罗德贝尔因发现G蛋白和G蛋白偶联受体(GPCRs)及其在细胞中转导信息的内在工作机制，分别荣获1994和2012年诺贝尔奖。GPCRs是由m个氨基酸组成的一条往返穿膜七次的多肽链跨膜蛋白，下面是其结构模式图。与此有关的说法不正确的是 (　　)
A．G蛋白偶联受体(GPCRs)的化 学本质是糖蛋白
B．图中所示的该条多肽链只有一个游离的氨基和羧基
C．图中—S—S—结构具有维持该受体空间结构的作用
D．合成该跨膜蛋白时共失去m－1个水分子
B

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