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(共26张PPT)
第3讲 蛋白质的结构与功能
第一单元 细胞的分子组成
序号 内容要求
1 阐明：蛋白质通常由21种氨基酸分子组成,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成
2 概述：核酸由核苷酸聚合而成,是储存与传递遗传信息的生物大分子
【课程标准】
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
SeH
硒代半胱氨酸
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
SH
半胱氨酸
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
CH2
CH2
NH2
赖氨酸
CH2
C
H
H2N
C
O
OH
CH2
COOH
谷氨酸
CH3
C
H
H2N
C
O
OH
丙氨酸
H
C
H
H2N
C
O
OH
甘氨酸
分子式
____________
通式
特
点
至少都含有1个氨基(____)和1个羧基(_____)
都有1个氨基和1个羧基连在同一个碳原子上
该原子上还连有1个氢原子和1个侧链基团
C、H、O、N(S或Se)
组成
C、H、O、N(S或Se)
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
1.组成蛋白质的氨基酸。
氨基酸
元素
结构
种类
H2N-C-COOH
R
H
氨基
羧基
-NH2
-COOH
同一个
氢原子
侧链基团
-R
侧链基团
H
C、H
C、H、N
C、H、O
C、H、S或Se
C、H、O、N
C2H4O2N1-R
【R基作用】决定氨基酸的种类和理化性质
酸碱性、所带电荷性质和多少
组成人体蛋白质的氨基酸有21种
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
1.组成蛋白质的氨基酸。
自身合成
自身蛋白水解
食物蛋白水解
氨基酸
元素
结构
种类
【温馨提示】含硒的蛋白质中存在第21种氨基酸——硒代半胱氨酸，其密码子为UGA，该密码子通常为终止密码子，仅在特殊时可编码该氨基酸。
按R基种类
按人体细胞
能否合成
能
否
非必需氨基酸13种
非必需氨基酸13种
来源
来源
21
非必需
必需
8
13
组成一种蛋白质的氨基酸种类____有21种(填“一定”、“最多”、“至少”)
最多
【温馨提示】评价蛋白质食品营养价值主要依据其中所含必需氨基酸的种类和含量。
必需
硒代半胱氨酸
【辨析】
自然界氨基酸有100多种，但组成人体蛋白质氨基酸只有21种
1. 下列四种化合物中，哪种是构成蛋白质的氨基酸
A. CH3—CH2—COOH
B. R—CH2—NH2
C.
D.
【反馈练习】
R基
5′
3′
①作为肽或蛋白质的基本单位(主要功能)。
②某些氨基酸可作为神经递质
③氨基酸氧化分解供能
④酪氨酸→黑色素
⑤谷氨酸→谷氨酸钠(味精/鸡精)；氨基酸→糖类
⑥色氨酸→植物生长素(即吲哚乙酸IAA)
⑦组氨酸→组胺
(谷氨酸、甘氨酸)
(能源物质,代谢终产物是____________)
①细胞膜上搬运：________或____
②细胞内的搬运：______
(运入核糖体)
细胞衰老酪氨酸酶活性↓→白发(细胞衰老)
细胞的酪氨酸酶基因异常→白化病(遗传病)
CO2、H2O、尿素
【判断正误】细胞膜和细胞内负责转运氨基酸的载体都是蛋白质( )
主动运输
tRNA
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
1.组成蛋白质的氨基酸。
(61种tRNA→运输21种氨基酸)
氨基酸
功能
运输
元素
结构
种类
×
胞吐
过敏原再次刺激机体时，肥大
细胞释放组胺，引起过敏反应
(膜载体蛋白)
(递质运输时)
主动运输
胞吐
(以形成二肽为例)
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
2.蛋白质的合成过程：脱水缩合 → 盘曲折叠。
脱水缩合
多肽
(1)氨基酸
(1)脱水缩合：指一个氨基酸分子的 和另一个氨基酸分子的 相连接，同时 的结合方式。
(2)肽 键：指连接两个 分子的化学键。即： 。
(3)二 肽：指由 个氨基酸分子缩合而成的化合物。
C
H
R1
H2N
OH
C
O
H2O
C
H
COOH
R2
H
N
H
二肽
肽键
脱水
缩合
羧基(－COOH)
氨基(－NH2)
脱去1分子的水
－CO－NH－
氨基酸
2
【温馨提示】肽键中还含有游离的氨基和羧基吗？
NO！
－NH－CO－
场所：核糖体
核糖体
(以形成二肽为例)
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
2.蛋白质的合成过程 = 脱水缩合 + 盘曲折叠。
脱水缩合
多肽
(1)氨基酸
脱水缩合
(4)在脱下的H2O中，H原子来自 ，O原子来自 。
羧基和氨基
羧基
(5)二肽分子含有__个肽键, 个氨基, 个羧基,肽名取决于______个数。
1
氨基酸
(6)若将二肽水解，则需__个水分子参与，同时产生__个____种氨基酸。
1
水解
2
1或2
R1=或≠R2
【温馨提示】氨基酸的R基_____脱水缩合反应。肽名=氨基酸数≠肽键数
不参与
≥1
≥1
(R基不参与
缩合和水解)
核糖体
六肽由__个氨基酸构成
6
(以形成二肽为例)
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
2.蛋白质的合成过程 = 脱水缩合 + 盘曲折叠。
脱水缩合
多肽
(1)氨基酸
①多肽：指由 脱水缩合而成的化合物。多肽通常呈 结构，叫作 ；若呈环状，则叫作_______。
②由n个氨基酸形成1条n肽链时，脱水数=肽键数= 。
③由n个氨基酸形成1条n肽环时，脱水数=肽键数= 。
链状
(多)肽链
(多)肽环
多个氨基酸
氨基酸个数 2 3 4 … n
肽链名称 …
肽键数(个) …
脱水数(个) …
…
二肽
三肽
四肽
n肽
1
2
3
n-1
1
2
3
n-1
…
n-1
n-0
…
3
3
4
4
n
n
=氨基酸数-肽链数
=氨基酸数
核糖体
(以形成二肽为例)
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
2.蛋白质的合成过程 = 脱水缩合 + 盘曲折叠。
脱水缩合
多肽
(1)氨基酸
氨基酸个数 2 3 4 … n
肽链名称 …
…
二肽
三肽
四肽
n肽
…
…
①通常核糖体合成的多肽没有活性，需要盘曲、折叠（在细胞质基质、内质网或高尔基体上完成）形成一定空间的蛋白质，才能发挥作用。
②参与脱水缩合的氨基和羧基：分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而非R基中的氨基和羧基。
③一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链两端，其余的氨基和羧基在R基上。
核糖体
(2)蛋白质的结构层次：
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
2.蛋白质的合成过程 = 脱水缩合 + 盘曲折叠。
多肽
蛋白质
氨基酸
盘曲折叠
脱水缩合
(肽键)
盘曲
折叠
氢键
氢键
氢键
氢键
氢键
氢键
氢键
若干氢键
若干氢键
氢键
氢键
【二硫键】由不相邻氨基酸之间的巯基(-SH,在R基上)
脱氢形成。即：-SH + HS- → 2H + -S-S-
【氢键】由不相邻氨基酸之间的
O与H，或N与H形成
(氢键/二硫键等)
二硫键
疏水键
离子键
(2)蛋白质的结构层次：
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
2.蛋白质的合成过程 = 脱水缩合 + 盘曲折叠。
多肽
蛋白质
氨基酸
盘曲折叠
脱水缩合
(肽键)
(氢键/二硫键)
1
2
3
4
(形成肽键)
(形成链内氢键、二硫键等)
(盘曲折叠的原因)
(形成链间二硫键等)
(空间结构稳定的原因)
氨基酸之间
脱水缩合
形成肽链
一条肽链的特定
区域进行有规律
的盘曲、折叠
这条肽链进一步盘绕
(盘曲、折叠)形成
一定的空间结构
四条肽链聚集(化学键
相互结合)在一起形成
复杂的空间结构
一级结构
二级结构
三级结构
四级结构
(2)蛋白质的结构层次：
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
2.蛋白质的合成过程 = 脱水缩合 + 盘曲折叠。
多肽
蛋白质
氨基酸
盘曲折叠
脱水缩合
(肽键)
(氢键/二硫键)
含1条肽链的蛋白质
（如肌红蛋白）
盘曲折叠
形成空间结构
脱水缩合
脱水缩合
脱水缩合
形成链(环)状
含2条肽链的蛋白质
（如胰岛素）
含4条肽链的蛋白质
（如血红蛋白）
(肽键)
(肽键)
(肽键)
(氢键和二硫键等)
CHONS
CHONSFe
酪蛋白中有P元素
辨析 多肽 蛋白质
空间结构
生物活性
无
有
一般无
有
如镇痛剂脑啡肽(五肽)
【易错点】
核糖体合成的物
质具有生物活性
【温馨提示】
盘折场所:细胞质基质或内质网
加工场所:内质网和高尔基体
辨析 氨基酸 蛋白质
元素组成
CHON
(S或Se)
CHON
(S或Se)
(Fe、Cu、Mn、Zn、P等)
前胰岛素原
胰岛素原
胰岛素
(2)蛋白质的结构层次：
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
2.蛋白质的合成过程 = 脱水缩合 + 盘曲折叠。
多肽
蛋白质
氨基酸
盘曲折叠
脱水缩合
(肽键)
(氢键/二硫键)
【易错点】
核糖体合成的物
质具有生物活性
【温馨提示】
盘折场所:细胞质基质或内质网
加工场所:内质网和高尔基体
原核细胞
【拓展】蛋白质的加工:
例 胰岛素的加工成熟过程需要依次在内质网和高尔基体中水解部分肽段。
内质网中
切除
信号肽
高尔基体中切除C肽
信号肽
C肽
结构
多样性
功能
多样性
氨基酸种类不同
氨基酸数目不同
氨基酸排列顺序不同
决定
结构蛋白(如肌肉、头发、
羽毛、蛛丝等)
信息传递
(如胰岛素)
催化
(如胃蛋白酶)
运输
(如血红蛋白)
免疫
(如抗体)
狗
催
运
面
条
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
3.蛋白质的结构多样性与功能多样性。
棉、麻
≠
肽链的盘曲折叠方式
及其形成的空间结构不同
【不包括】氨基酸
的脱水缩合方式
结构多样性
蛋白质
功能多样性
①种类不同
②数目成百上千
③排列顺序千变万化
氨基酸
多肽
④盘曲折叠方式不同
蛋白质的空间
结构千差万别
导致
根本
原因
直接
原因
狗
催
运
面
条
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
3.蛋白质的结构多样性与功能多样性。
种类
数目
排列顺序
盘曲折叠方式
②绝大多数酶
③血红蛋白、转运蛋白
④抗体、细胞因子
⑤胰岛素等蛋白类激素
结构
①肌肉、头发中的蛋白质
空间
表现
功能蛋白
结构蛋白
决定
决定
DNA(基因)多样性
mRNA多样性
决定
DNA(基因)
mRNA
【温馨提示】
血红蛋白和胰岛素不同
的直接原因和根本原因
1.下面图甲表示有关蛋白质的简要概念图，图乙中的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种蛋白质。请回答：
(1)图甲中a一定有_____________，可能还会有______。
(2)图甲中①过程是指________，该过程____(填“主要”或“只能”)在核糖体中进行。
(3)真核细胞中进行图甲中②过程的场所有__________________。
(4)图甲中b、c依次是____________。
(5)图乙中①②③体现的蛋白质功能依次是________________。
C、H、O、N
S或Se
脱水缩合
只能
内质网、细胞质基质
氨基酸、肽键
催化、运输、免疫
【反馈练习】
(1)常考蛋白质的功能和分布。
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
3.蛋白质的结构多样性与功能多样性。
名称 功能 分布或来源
绝大多数酶 催化作用
载体蛋白 运输物质(如离子、氨基酸)
蛋白类激素 调节生命活动 由内分泌腺细胞合成分泌至内环境
抗体 免疫作用 由浆细胞合成并分泌至内环境
细胞因子 促进B细胞和细胞毒性T细胞 的增殖、分化 辅助性_______d等细胞合成
分泌至内环境中
血红蛋白 主要运输氧气
糖蛋白 识别、保护、润滑等作用
信息受体(如激素或神经递质受体) 与信号分子特异性结合 改变靶细胞的生理活动 靶细胞的细胞膜或细胞内
结构蛋白 构成细胞和生物体结构 肌肉纤维、羽、毛、发、丝等　
细胞内、外
细胞膜等生物膜
红细胞内
细胞膜外表面
内分泌腺
内环境
浆
内环境
Th、Tc、B、靶
内环境
靶
细胞膜
细胞内
激素
酶
抗体
载体
蛋白质
理化
因素
(变伸展、松散)
正常蛋白
变性蛋白
①变性：指过酸、过碱、重金属或温度过高等理化因素导致的蛋白质特定空间构象被破坏进而失活的现象。
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
3.蛋白质的结构多样性与功能多样性。
(1)辨析：蛋白质的变性、盐析和水解。
.
(未破坏肽键、二硫键)
(易沉淀、易被水解)
【应用2】保存疫苗、酶等蛋白制品采用零上低温，原理是低温不会破坏蛋白质的空间结构，只是通过降低分子运动抑制其活性(可恢复活性)
【应用1】吃熟鸡蛋、熟肉容易消化，原理是高温使蛋白质空间结构变得伸展松散，易被蛋白酶水解。
本质：破坏空间结构(但只破坏氢键)
效应：改变理化性质、失活
空间结构
氢键
理化性质
失活
伸展松散
零上低温
低温不会破
坏蛋白质的空间结构
理化
因素
(变伸展、松散)
正常蛋白
变性蛋白
①变性：指过酸、过碱、重金属或温度过高等理化因素导致的蛋白质特定空间构象被破坏进而失活的现象。
考点一：蛋白质的结构和功能（P14）
3.蛋白质的结构多样性与功能多样性。
(2)辨析：蛋白质的变性、盐析和水解。
(未破坏肽键、二硫键)
(易沉淀、易被水解)
本质：破坏空间结构(只破坏氢键)
效应：改变理化性质、失活
③水解：指在蛋白酶或肽酶的作用下因肽键断裂使蛋白质分解为短肽和氨基酸的过程。水解和脱水缩合刚好相反，既破坏肽键，又破坏空间结构。
②盐析：指蛋白质在浓度较高的盐溶液中凝聚析出晶体的现象。因此，盐只是降低了蛋白质的溶解度，属于物理变化，并未破坏空间结构，可重新溶解。
【思考】脑啡肽为何不能口服，只能注射？
口服会被肽酶水解成氨基酸而失效
析出晶体
并未破坏空间结构
肽键断裂
蛋白酶或肽酶
破坏肽键
破坏空间结构
【反馈练习】
1.判断正误：
(1)具有氨基和羧基的化合物都是构成生物体蛋白质的氨基酸(　　)
(2)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质(　　)
(3)胰岛素和抗体的差异与组成它们的氨基酸之间的连接方式有关(　　)
(4)肽链能折叠是由于氨基酸之间能形成氢键或二硫键(　　)
(5)高温处理过的蛋白质空间结构被破坏,功能丧失,但仍能与双缩脲试剂发生紫色反应(　　)
×
×
√
√
√
2.抗体和头发的主要成分均为蛋白质，但功能却相差极大。请问其直接原因是什么？
氨基酸：种类、数目、排序的不同
肽链：盘曲折叠方式及其形成的空间结构的不同
例1 现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有
A. 9种，9种
B. 6种，3种
C.18种，6种
D. 27种，6种
产物 个数 三肽
ABC 足量
ABC 各1个
3 × 3 × 3
(33=27种)
3 × 2 × 1
(6种)
D
考点一：蛋白质的常考题型(P16）
DNA → mRNA → 氨基酸数 → m条多肽链 → 蛋白质
缩合
m条链
n个
n-m个H2O
【四关注】
链首、链尾、肽键、R基
6 3 1
(向右计算为____数)
(向左计算为____数)
不考虑终止密码子
与核酸间的综合计算：枢纽是氨基酸数。
氨基酸数
至多
至少
考点一：蛋白质的常考题型(P16）
【题型】多肽的基础计算。
注：多肽链翻译方向N端→C端（游离氨基酸加到多肽链羧基端）
1右图是由n 个氨基酸缩合而成的某蛋白质结构图,氨基酸平均分子量为a
&. 多肽（蛋白质）相关计算
(1)最少氨（羧）基数 =肽链数= 2
所有氨（羧）基数 =肽链数+ R基氨（羧）基
(2)肽键数=失去水分子数 =氨基酸数-肽链数=n-2
(3)蛋白质的相对分子质量 =氨基酸数目n×氨基酸平均分子质量
a-脱去水分子数(n-2)×18-二硫键数2×2
(4)多肽N原子数 =肽键数+肽链数+R基中的N原子数=至少n个
(5)多肽O原子数 =肽键数+2×肽链数+R基中的O原子数=至少n+2个
【好题赏析】
例2 有关下图中蛋白质的叙述，错误的是
A. R基中共含15个氨基
B. 共有124个肽键
C. 含有两条肽链
D. 至少含有126个氮原子
126个氨基酸
17
15
17
缩合
m条链
n个
n-m个H2O
D
N：126+15=141或者124（肽键）+17=141
O：124+17×2=158
C、H、O、N
有的还有S
氨基酸
氢键、二硫键等
细胞质基质、内质网、高尔基体
C、H、O、N
大多数含有S
有些还含有Fe等
【教学参考】

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