【高中生物】蛋白质是生命活动的主要承担者++课件+高一上学期生物人教版必修1

第4节蛋白质是生命活动的主要承担者生物学必修1第2章组成细胞的分子本节聚焦1.怎样理解蛋白质是生命活动的主要承担者？2.氨基酸(组成蛋白质的基本单位)的结构有什么特点？3.为什么细胞中蛋白质的种类如此多样？问题探讨思考1：你能说说人体需要哪些营养物质吗？——水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素。(膳食纤维)问题探讨思考2：说说富含蛋白质的食物？你听过婴幼儿时期长期缺乏蛋白质引起的危害吗？(2)2004年安徽阜阳出现著名的“大头婴儿”事件。因为长期食用含有三聚氰胺(假蛋白质)的劣质奶粉，导致婴幼儿营养不良、生长停滞、免疫力下降等。(1)鸡蛋、牛奶、牛肉、羊肉、猪瘦肉、鱼肉、虾等问题探讨思考3：[P28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。手术经过一段时间，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？(1)是因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。(2)这种手术缝合线(胶原蛋白)要分解变为小分子物质(氨基酸)才能被吸收。问题探讨思考4：请结合教材P28正文第1段文字思考下列问题：(1)细胞中含量最多的化合物是什么？(2)含量最多的有机物是什么？(3)从化学角度来看，目前已知的细胞中结构最复杂、功能最多样的化合物是什么？(4)细胞核中的遗传信息能直接承担生命活动吗？(5)生命活动的主要承担者和体现者是什么？水蛋白质[勾画出P28正文第1句]蛋白质不能[勾画出P28正文第3句]蛋白质[勾画出P28正文黑体字]如何理解蛋白质是生命活动的主要承担者？一、蛋白质的功能一、蛋白质的功能(1)许多蛋白质是__________________的重要物质[称为________]。如肌肉、头发、蛛丝、羽毛等的成分主要是蛋白质。构成细胞和生物体结构结构蛋白一、蛋白质的功能(2)____作用：细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是______(如胃蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶)

酶催化蛋白质[少数酶是RNA]一、蛋白质的功能(3)____作用：有些蛋白质能够起________的作用，_____机体的生命活动，如胰岛素、生长激素等。调节调节信息传递胰岛素糖尿病患者注射胰岛素胰腺胰岛一、蛋白质的功能(4)____作用：有些蛋白质具有____功能。如红细胞中的血红蛋白、细胞膜上的载体蛋白。运输运输细胞膜上具有物质运输功能的载体蛋白O2分子血红蛋白运输氧气和部分CO2一、蛋白质的功能(5)____作用：有些蛋白质具有_____功能。人体内的抗体是______，可以帮助人体抵御细菌和病毒的侵害。免疫免疫蛋白质一、蛋白质的功能蛋白质功能总结[教材P29第1段]——蛋白质是细胞的基本组成成分，具有_______________、____、____、____________、_____等重要功能。可以说，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__________。参与组成细胞结构催化运输信息传递(调节)免疫主要承担者和体现者想一想：为什么蛋白质能够承担如此多样的功能呢？——与蛋白质的多样性有关(种类多样多样)。据统计，生物界的蛋白质种类多达1010-1012种。二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸思考1：民间有一种“吃什么补什么”的说法，如吃鱼眼能明目，喝虎骨酒可以壮筋骨，那么这些食物中的蛋白质能被人体直接吸收吗？——食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质才能被人体吸收，这些小分子都要在人体细胞内重新合成不同的蛋白质在人体内执行不同的功能。考一考：若一只兔体内含有a种蛋白质，某人体内含有b种蛋白质，若这个人吃了这只兔子，则这个人一个细胞中含有的蛋白质种类为()A.(a+b)种B.a种C.b种D.小于b种D二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸甘氨酸缬氨酸丙氨酸亮氨酸思考2：观察下面几种氨基酸的结构，思考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对应关系吗？氨基氨基氨基氨基羧基羧基羧基羧基R基R基R基R基决定氨基酸的种类和理化性质最简单的氨基酸(1)共同特点：(提示：从数量上、位置上观察氨基、羧基)——每种氨基酸__________________________，并且都有__________________________________。(2)对应关系：_______________________________________________。至少都含有一个氨基和一个羧基一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上“氨基酸”代表了其分子结构中的主要部分——氨基和羧基二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸[对氨基酸的归纳总结]

[教材P29最后1段]1.结构通式：2.结构特点：每种氨基酸________________________(数量上看)，并且都有________________________________(位置上看)。3.组成元素：______________________________。C

H

H

N氨基OC

OH羧基H氢原子R侧链基团决定氨基酸的种类和理化性质简写：RHH2N—C—COOH氨基酸的立体结构至少都含有一个氨基和一个羧基一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上因为R基上可能有氨基、羧基一定有C、H、O、N，可能有S(S在哪儿有？)[存在于R基中]二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸考一考：结合氨基酸的结构通式回答下列问题(1)不同氨基酸的区别在于_____的不同，每种氨基酸含有_____个氨基、____个羧基，含有____个N原子、____个O原子；若某氨基酸有3个羧基，则R基上有__个羧基；若某氨基酸有2个氨基，则R基上有___个氨基。组成人体蛋白质的氨基酸共有____种，组成一个人体细胞蛋白质的氨基酸有_____种，甘氨酸属_____氨基酸。(2)若某种氨基酸的R基为—C2H7S，则该氨基酸的分子式为_________；若某氨基酸的分子式为C6H14O2N2，则该氨基酸的R基为________。RHH2N—C—COOHR基至少1至少1至少1至少22C4H11O2NSC4H10N121少于21非必需NH2—COOH—(3)下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是()A.NH2—CH2—COOHB.NH2—CH2—CH2OHC.NH2—CH—(CH2)2—COOHD.HOOC—CH—CH2—COOHA二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸[与社会的联系]组成人体蛋白质的氨基酸种类

[教材P30小字]共有___种______氨基酸：___种______氨基酸：___种21必需8——人体细胞_______的，必须从_______________的氨基酸不能合成外界环境中直接获取它们有：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、苏氨酸、异亮氨

酸、亮氨酸、缬氨酸(如何记住呢？)巧记：甲(甲硫)携(缬)来(赖)一(异亮)本(苯丙)亮

色书(苏)非必需——人体细胞_______的氨基酸能够合成[也能从外界环境中直接获取]13[婴儿9种，多了组氨酸]三、蛋白质的结构及其多样性[自学任务]阅读教材P30正文第2、3段，完成下列填空。(1)蛋白质是以______为基本单位构成的__________。(2)氨基酸分子首先通过________的方式进行连接：一个氨基酸分子的____________和另一个氨基酸分子的__________相连接，同时脱去______。(3)连接两个氨基酸分子的化学键叫做____。(4)由两个氨基酸缩合而成的化合物叫_____；由多个氨基酸缩合而成的化合物，含有多个_____，叫做____(通常呈____结构，叫____)。氨基酸生物大分子脱水缩合羧基(—COOH)氨基(—NH2)一分子水肽键二肽肽键多肽链状肽链有的题中把此作肽键三、蛋白质的结构及其多样性[理解1]氨基酸脱水缩合的过程——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。H2O肽键－OH‖O－C－CR2H－－－NH－－C－CR1H2NH－－‖OOH－H二肽二肽肽键问1：水中的氢、氧分别来自谁？问2：二肽中有几个氨基、羧基？氨基和羧基羧基至少1个氨基和1个羧基(因R基上可能有)三、蛋白质的结构及其多样性[理解1]氨基酸脱水缩合的过程肽键H2O－C－COOHR3H－－－NH－HOH－肽键‖O－CR1H2NH－－－C－C－CR2H－－－NH－‖OH2O三肽三肽肽键肽键三、蛋白质的结构及其多样性[理解1]氨基酸脱水缩合的过程四肽肽键肽键肽键肽的名称确定：由几个氨基酸构成，就称为几肽。已知肽求氨基酸的技巧：从肽键处断开，一侧加—OH，一侧加—H。断肽键是水解过程，需消耗水问2：若要去掉多肽中间的某一个氨基酸，需断__个肽键，需消耗___个水。问1：由9个氨基酸构成的肽叫____，含有____个肽键，脱去了___个水；含有____个氨基、____个羧基；若9个氨基酸中，已知有1个的R基中有1个氨基，有2个的R基中有1个羧基，则该肽中含有_____个氨基、____个羧基。问3：若要去掉多肽最末端的一个氨基酸，需断__个肽键，需消耗___个水。九肽88至少1至少1至少2至少32211三、蛋白质的结构及其多样性[理解1]氨基酸脱水缩合的过程

—CNH2HH—C—ON—HC—CH3HH—C—ON—HC—HCH2CONH2—C—ON—HHCCOOH①②④⑥⑤⑦⑧⑨③(1)该化合物中，①表示______，③表示______，⑦表示_____。(2)该化合物有氨基_____个，有羧基_____个。(3)该化合物叫_____，是由____种氨基酸缩合而成的。(4)氨基酸通过________方式形成该化合物，该过程相对分子质量减少____。氨基羧基肽键213四肽脱水缩合54练一练.下面是某化合物的结构示意图，请据图回答问题：[自学任务]阅读教材P30正文第3段，完成下列填空。(1)氨基酸分子之间能够形成___键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定________的蛋白质分子。(2)许多蛋白质分子都含有___条或___条肽链，它们通过一定的化学键如_____键相互结合在一起。这些肽链不呈直线，不在同一个平面上，而是形成更为复杂的__________。如血红蛋白是一种由574个氨基酸构成的蛋白质，含有4条肽链。氢空间结构两多二硫空间结构三、蛋白质的结构及其多样性[理解2]不同肽链之间通过一定化学键(如二硫键)相互结合在一起HOCCH2CH2NOHSHH2COCHCH2NOHSHHOCCH2CH2NOHSH2COCHCH2NOHS二硫键——两条肽链中甲硫氨酸的R基上的硫氢基(—SH)相互连接脱去2个氢形成二硫键(—S—S—)。甲硫氨酸甲硫氨酸三、蛋白质的结构及其多样性[理解3]从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次[教材P31讨论1]氨基酸二肽三肽四肽多肽肌球蛋白血红蛋白胰岛素盘曲折叠——氨基酸脱水缩合形成二肽、三肽┉多肽；一条肽链按照一定形态折叠、盘曲构成空间结构；多条肽链构成更为复杂的空间结构。[理解4]与多肽或蛋白质相关的计算问题化合物名称参与氨基酸数含肽键数脱去水分子数相对分子质量含氨基数含羧基数二肽2三肽3四肽4五肽5一条多肽n血红蛋白(含4条多肽)574某蛋白质(含M条多肽)N112xa-1x18(a为每个氨基酸平均分子质量)至少1个至少1个223xa-2x18至少1个至少1个334xa-3x18至少1个至少1个445xa-4x18至少1个至少1个n-1n-1nxa-(n-1)x18至少1个至少1个574-4574-4574xa-(574-4)x18至少4个至少4个N-MN-MNxa-(N-M)x18至少M个至少M个(1)蛋白质中肽键数=脱去水数=水解需水数=氨基酸数–肽链条数=氨基酸数[环状多肽](2)蛋白质中含有氨基或羧基=肽链条数+R基上氨基或羧基数(3)蛋白质相对分子质量=氨基酸相对分子质量—脱去水相对分子质量[若有二硫键，还脱去氢](4)蛋白质C或N原子数=氨基酸中C或N原子数；蛋白质中H或O原子数=氨基酸中H或O原子数—脱去水中H或O原子数[理解4]与多肽或蛋白质相关的计算问题练习1.若某多肽分子式为C201H348O62N53，含有3个氨基，则该多肽由__个氨基酸构成。若某多肽分子式为C63H103O18N17S2，其中含有2个天冬酰胺(其R基为—C2H4ON)，则该多肽最多含有肽键___个。RHH2N—C—COOH(1)解题技巧提示：欲求参与形成多肽的氨基酸数，找N原子(除开R基上的N，1个N就代表着1个氨基酸)多肽有3个氨基→意味着R基上有2个氨基→R基上有2个N53个N，除开R基上2个N，剩下51个N→意味着有51个氨基酸(2)解题技巧提示：肽键数=氨基酸数—肽链数(1)，欲求最多含有肽键，需求出最多有个氨基酸51多肽共有17个N，有2个天冬酰胺，R基上有2个N→剩下15个N，若其余氨基酸R基上都没有N则最多15个氨基酸→最多肽键=15—114[理解4]与多肽或蛋白质相关的计算问题练习2.某多肽分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列3种氨基酸：则该多肽由___个氨基酸脱水缩合而成，其中有___个谷氨酸参与。该多肽中含有___个氨基、___个羧基？(1)解题技巧提示：欲求参与形成多肽的氨基酸数，找N原子每种氨基酸的R基上都无N→意味着1个氨基酸1个N→多肽有6个N→则由6个氨基酸构成(2)解题技巧提示：欲求某种氨基酸数，观察其特点：与其它氨基酸比，多羧基，用O守恒计算；

多氨基，用N守恒计算谷氨酸与其它氨基酸比，有2个羧基，其余的只有1个羧基多肽中O=氨基酸中O—脱去水中O13=4x谷+(6—谷)x2—5x1谷=3(3)解题技巧提示：多肽氨基或羧基=R基上的氨基或羧基+1R基都无氨基，故有1个氨基3个谷氨酸的R基有羧基，故有3+1个羧基6314[理解4]与多肽或蛋白质相关的计算问题练习3.现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键___个、氨基___个、羧基____个。RHH2N—C—COOH解题技巧提示：结合氨基酸结构通式可知，不考虑R基，1个氨基酸只有1个氨基和1个羧基故：不考虑R基，800个氨基酸应有800个氨基、800个羧基现有：氨基810个，意味着R基上10个氨基，不参与脱水缩合

羧基808个，意味着R基上有8个羧基，不参与脱水缩合蛋白质中肽键数=氨基酸数—肽链条数=800

—2798蛋白质中氨基数=肽链条数+R基上氨基数=2

+1012蛋白质中羧基数=肽链条数+R基上羧基数=2

+810[理解4]与多肽或蛋白质相关的计算问题练习4.现有n个氨基酸，经脱水缩合形成了由m条肽链折叠、盘绕而成的蛋白质。则该蛋白质中至少含有_________个N原子、至少含有________个O原子？RHH2N—C—COOH解题技巧提示：结合氨基酸结构通式可知，1个氨基酸至少1个N、2个O蛋白质中至少含N原子数=所有氨基酸中N原子数=n蛋白质中至少含O原子数=所有氨基酸中O原子数–脱去水中O原子数

=2n–(n--m)=n+mnn+m[理解4]与多肽或蛋白质相关的计算问题练习5.下图为牛胰岛素(有51个氨基酸参与其构成)结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的，下列说法中，正确的是(

)A．牛胰岛素为五十一肽，其中含有50个肽键B．牛胰岛素中至少有2个氨基和2个羧基C．牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882B[理解4]与多肽或蛋白质相关的计算问题练习6.下面是某蛋白质的肽链结构示意图(左图的数字为氨基酸序号)及部分肽链放大图(右图)，请据图思考：问：该蛋白质由__个氨基酸参与形成，该蛋白质中含有__个肽键；由氨基酸形成蛋白质时相对分子质量减少了___。该蛋白质至少含有___个氨基、___个羧基；若要把右图中④所在位置氨基酸残基从肽链中去掉，需断掉__个肽键，需要消耗___个水分子。51498883422脱水49x18+脱氢3x2蛋白质中氨基或羧基=肽链数+R基上氨基或羧基三、蛋白质的结构及其多样性[理解5]蛋白质种类多种多样的原因思考1.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？[教材P31讨论2](1)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。(2)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，由多肽链盘曲、折叠构成人体蛋白质。(3)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。三、蛋白质的结构及其多样性[理解5]蛋白质种类多种多样的原因思考2.现有充足的A、B、C三种氨基酸，可能形成几种三肽？若A、B、C三种氨基酸各只有1个，可能形成几种三肽？若用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？[教材P31讨论3]三肽3333x3x3=27种三肽3213x2x1=6种212121212121212121212110种(1)充足的A、B、C(2)A、B、C各1个(3)充足的21种氨基酸三、蛋白质的结构及其多样性[理解5]蛋白质种类多种多样的原因[P31倒数第2段]在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸_____可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同______氨基酸的________千变万化，肽链的_____________及其_______________千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。数目种类排列顺序折叠方式盘曲、形成的空间结构[不能说氨基酸空间结构和连接方式不同]三、蛋白质的结构及其多样性[理解5]蛋白质种类多种多样的原因数目排列顺序种类不同盘曲、折叠方式不同形成的空间结构数目蛋白质结构不同蛋白质功能不同mRNA上遗传密码不同决定氨基酸肽链DNA上遗传信息不同(不同生物)或基因选择性表达(同一生物不同细胞)决定承担、体现不同生命活动三、蛋白质的结构及其多样性[理解6]蛋白质结构与其功能相适应[P31最后1段]每一种蛋白质分子都有_______________________________，如果___________改变或_________________改变，就可能会影响其功能。问：出现镰刀型贫血症的根本原因：_______________________与它所承担功能相适应的独特结构氨基酸序列蛋白质的空间结构_________________________________________________。镰刀型红细胞正常红细胞……缬—组—亮—苏—脯—谷—谷—赖……正常血红蛋白的部分氨基酸序列：

……缬—组—亮—苏—脯—缬—谷—赖……异常血红蛋白的部分氨基酸序列：

出现镰刀型贫血症的直接原因：血红蛋白的氨基酸序列发生改变(或血红蛋白的空间结构改变)血红蛋白基因发生基因突变。三、蛋白质的结构及其多样性[理解6]蛋白质结构与其功能相适应[P32“与社会的联系”]蛋白质变性是指蛋白质在某些物理(如高温、紫外线等)和化学因素(如强酸、强碱、重金属盐、酒精等)作用下其______________________，从而导致其_________的改变和_________丧失的现象。例如，鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是高温使____________________________________________________，因此吃熟鸡蛋、熟肉更容易消化。又如，经过加热、加酸、加酒精灯引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。间构象被破坏特定的空理化性质生物活性蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解注意：蛋白质变性只是其空间结构被破坏，肽键未被破坏，仍可与双缩脲试剂反应呈紫色蛋白质盐析：指蛋白质溶液中加入无机盐类而使其溶解度降低而析出的现象。盐析是可逆的变化，蛋白质结构和功能不改变。本节内容小结蛋白质氨基酸多肽脱水缩合盘曲折叠种类C、H、O、N(S)元