2.4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12

第4节蛋白质是生命活动的主要承担者第二章组成细胞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组织吸收，从而避免拆线的痛苦。问题探讨讨论1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收?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?表达成蛋白质结构最复杂、功能最多样一、蛋白质的功能资料1.我们吃馒头时，发现馒头越嚼越甜，是因为唾液中含唾液淀粉酶，能将馒头中的淀粉催化分解成麦芽糖。细胞中的化学反应离不开酶的催化。大多数酶的化学本质就是蛋白质。资料2.机体内胰岛细胞通过分泌胰岛素和胰高血糖素来调节血糖平衡。胰岛素和胰高血糖素都是蛋白质类的激素。资料3.血红蛋白是红细胞内含有的特殊的蛋白质，血红蛋白的作用主要是运输氧气和二氧化碳，如果血红蛋白浓度降低，运输氧气能力就会降低，病人就会出现贫血的症状。学生探究活动：分析以下小资料，总结归纳蛋白质的功能。01胶原蛋白属于结构蛋白，能使腱、骨软骨、牙、皮和血管等结缔组织具有机械强度。例如：腱胶原蛋白的抗张强度约为20-30kg/mm2，相当12号冷拉钢丝的拉力。资料4.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。例如，羽毛、肌肉、头发、蛛丝。资料5.艾滋病研究者发现这样一种怪现象：有1%~2%的HIV感染者感染HIV但不会发病。旅美中国学者张林琦博士及其同事为这一现象找到了初步答案。这些感染者在感染HIV后，体内会产生3种名为“α-防御素”的小分子蛋白质来抵御HIV的感染。这可能就是少数HIV感染者可以长期健康存活而不发病的原因。α-防御素有什么作用？一切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。①组成细胞和生物的结构成分：②运输作用：③催化作用：④信息传递，调节机体生命活动作用：⑤免疫作用：如：生物膜中的蛋白质、肌肉中的肌球蛋白、头发、蛛丝等。如：细胞膜上的载体蛋白、运输氧气的血红蛋白等。如：催化各种生化反应的蛋白质类酶等。如：生长激素、胰岛素等激素。如：抗体、干扰素等。蛋白质的主要功能蛋白质能够承担如此多样的功能，这与蛋白质的多样性有关。人体内有数万种不同的蛋白质。据估计，生物界的蛋白质种类多达1010～1012种。为什么蛋白质能有这么多的种类和这么多样的功能？

这与它的组成和结构有关。二、蛋白质的基本组成单位蛋白质要在胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等酶的作用下分解成氨基酸，才被人体小肠吸收，进而被细胞利用合成相应的人体蛋白质。思考：日常的饮食中我们会摄入大量的蛋白质，那么这些蛋白质是否直接变成了他自己身体内的蛋白质呢？

如果不是，那这些蛋白质最终以什么形式被他吸收呢？02氨基酸是组成蛋白质的基本单位。1.氨基酸的组成元素甘氨酸甲硫氨酸半胱氨酸缬氨酸一定含C、H、O、N(有些含S等元素)尝试用方框画出相同部分尝试写出氨基酸的结构通式，不同部分用R基表示（—R），并用文字描述氨基酸的结构特点。CRCH2NOHOH氨基羧基侧链基团特点：

1、每个氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并连在同一个碳原子上。通式：C2、这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R表示）3、R基的不同决定了氨基酸分子的不同。CRHCOOHH2N2.氨基酸的结构练习1：COOH

—C—HH2NCH3①

—C—

—CH2NCOOHHHCH3CH3②

—C——③H2NCOOHH

—C—HCH3CH3下面属于氨基酸的是________①③NH2

—C—HH2NCH3④H2N—C—COOHHHH—N—C—C—OHHOHH=练习2:根据氨基酸通式,写出下面两种氨基酸的R基：R基分别是:H2N－C－C－OH

HOCH2－

SH

－CH2－SH

－CH2－COOHH2N－C－C－OH

HOCH2－

COOHH2N—C—C—OHROH必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸：组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中有8种是人体细胞不能合成的，它们是赖氨酸、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，这些氨基酸必须从外界环境中获取，因此，被称为必需氨基酸。动物性食物和豆类食品一般含必需氨基酸较多。经常食用奶制品、肉类、蛋类和大豆制品，人体一般就不会缺乏必需氨基酸。苯丙氨酸，蛋氨酸（甲硫氨酸），赖氨酸，苏氨酸，色氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，缬氨酸。

非必需氨基酸：另外13种氨基酸是可以在体内细胞内合成的，称为非必需氨基酸，如甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、酪氨酸、硒代半胱氨酸和半胱氨酸等。记忆口诀：笨蛋来宿舍晾一晾鞋三、蛋白质的结构及其多样性脱水缩合1．氨基酸形成蛋白质的过程肽键CHCOOHR3HNOHHCCHR1H2NCOCHR2HNO二肽H2OH2O三肽肽键

以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽通常呈链状，叫作肽链。三、蛋白质的结构及其多样性多肽：由多个氨基酸缩合而成，含多个肽键的化合物。多肽？

由几个氨基酸缩合而成，就叫几肽。肽链多肽通常呈链状结构

——肽链

呈环状结构

——环肽

脱水缩合过程分析：(1)部位一个氨基酸的中的(2)脱水缩合产生水的来源：氨基和羧基

R基中的氨基和羧基一般不参与脱水缩合羧基H：O：(3)肽链中游离氨基、羧基的位置肽链末端

R基另一个氨基酸的中的NH2COOHHOH（1）该图中，①表示

，③表示

，⑦表示

。（2）该化合物由

个氨基酸分子失去

个水分子而形成，这种反应叫

反应。（3）该化合物含有

个肽键，该图所示化合物的名称是：

，基本单位是____________.（4）该图中所示的氨基酸种类不同，是由

决定的（5）脱下的水中的氢和氧分别来自哪里？氨基肽键羧基四肽(多肽)三四三脱水缩合R基

—CNH2HH—C—ON—HC—CH3HCOOH—C—ON—HC—HCH2CONH2—C—ON—HHCH2CCOOH①②③④⑥⑤⑦⑧⑨氨基酸练一练:氢来自羧基和氨基两个氨基酸分子多个氨基酸分子链状空间结构盘区、折叠

1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？思考与讨论：氨基酸怎样构成蛋白质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形成一定的空间结构四条肽链聚集在一起形成复杂空间结构

由氨基酸形成血红蛋白的示意图思考与讨论氨基酸怎样构成蛋白质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？3．如果用20个不同的字母代表20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）。思考与讨论1.从氨基酸到蛋白质有哪些结构层次？

氨基酸→

二肽→三肽→多肽↓一条肽链盘曲折叠形成蛋白质几条肽链盘曲折叠形成蛋白质

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?食物蛋白胃、胰、肠蛋白酶多肽肠肽酶氨基酸吸收合成人体的蛋白质人体内氨基酸思考与讨论：氨基酸怎样构成蛋白质吃什么补什么

科学么？知识拓展※蛋白质的水解完全水解部分水解需要多种酶协同作用才能使蛋白质完全水解各种AA混合物各种AA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，口服会在消化道里被消化分解，结构被破坏，而失去胰岛素的功能。

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?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若氨基酸种类不限，由n个氨基酸所构成的肽链的种类数是21n种。思考与讨论：氨基酸怎样构成蛋白质由于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。许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。例如，血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含四条多肽链。—SH++2H许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。二硫键两条肽链—SH（巯基）—S—S—（二硫键）半胱氨酸2．蛋白质的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肽链空间结构不同蛋白质结构多种多样蛋白质种类多种多样结构多样性决定了功能多样性!2．蛋白质的多样性蛋白质空间结构的重要性血红蛋白β链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，形成了异常的血红蛋白S（HbS），取代了正常血红蛋白（HbA），氧分压下降时血红蛋白S分子之间相互作用，聚合成为螺旋形多聚体，使红细胞扭曲成镰状细胞（即镰变现象），导致运输氧的能力大为削弱。(1)蛋白质的盐析、变性和水解(P32与生活的联系)①盐析：加入某些无机盐，使物质（蛋白质）溶解度降低而析出的过程。蛋白质的空间结构没有发生变化，盐析的过程是可逆的。②变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，蛋白质丧失了生物活性，但是肽键不会断裂。因此依然能用双缩脲试剂检测呈紫色。③水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程是相反的。蛋白质的变性及应用蛋白质的变性指的是蛋白质受物理或化学因素的影响，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。影响因素：化学方法有强酸、强碱、重金属盐、尿素、丙酮等；物理方法有加热（高温）、紫外线及X射线照射、超声波、剧烈振荡或搅拌等。应用：①鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白更容易被消化。原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，肽键被暴露，容易被蛋白酶水解。②细菌、病毒经过加热、酸、重金属处理后因蛋白质变性而灭活，达到消毒目的。可以导致蛋白质变性的条件高温过碱过酸低温不会使蛋白质变性失活。重金属盐

盐析会导致蛋白质变性吗？不会，蛋白质结构没有变,可复原

鸡蛋煮熟会导致蛋白质变性吗？会

为什么吃熟鸡蛋容易消化？高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散，易被蛋白酶水解不会

高温会导致蛋白质的肽键破坏吗？蛋白质的鉴定双缩脲试剂，A液：0.1g/mLNaOH和B液：0.05g/mLCuSO4紫色先加A液NaOH,后加B液CuSO4（在碱性环境下Cu2+与肽键反应）1、实验试剂2、实验原理：3、实验现象：肽键在碱性环境中与Cu2+反应产生紫色络合物4、注意事项：蛋白质的性质变

性：水解反应：显色反应：被灼烧时:蛋白质遇到酸、碱、加热、紫外线、重金属盐和有机溶剂等都变性失活。应用：消毒灭菌、解毒、防虫等。人体内蛋白质的消化过程。蛋白质与双缩脲试剂发生作用，可产生紫色反应。（在碱性环境下Cu2+与肽键反应）产生烧焦羽毛般的气味注意：蛋白质变性时不发生肽键的断裂和二硫键破坏，主要发生氢键、疏水键的破坏。蛋白质的变性具有不可逆性。盐析:盐析主要是破坏了蛋白质的水化层，使蛋白质从盐溶液中沉淀出来，若重新用水处理时，沉淀重新溶解，性质不变。应用：提取蛋白质3．蛋白质的相关计算肽键数=(1)肽键数与氨基酸数目的关系：氨基酸数－1=脱去的水分子数链式结构肽键数=氨基酸数－2=脱去水分子数公式1：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数（链式结构）★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★3．蛋白质的相关计算(1)肽键数与氨基酸数目的关系：15个氨基酸组成的环状多肽肽键数=氨基酸数=脱去的水分子数如m个氨基酸构成n个环状多肽，有____个肽键环状结构m公式1：肽键数＝脱水数＝氨基酸数－肽链数（链状多肽）肽键数＝脱水数＝氨基酸数（环状多肽）计算脱水数、肽键数1.胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，胰岛素分子中肽键的数目是()A.48个B.49个C.50个D.51个B2.某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是?短肽的数目是1+2+3+3=9条，肽键总数是51-9=42个1条肽链分解成这9个短肽，则需要的水分子数量是8个3．蛋白质的相关计算(2)蛋白质中游离氨基和羧基的数目：CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR7蛋白质中氨（羧）基数=1+R基上氨（羧）基数1至少含有的氨（羧）基数=3．蛋白质的相关计算(2)蛋白质中游离氨基和羧基的数目：CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR7CCCH2ONHSS2HCCCHONHCHCR9ONHCHCOOHR10NH2公式2：游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数公式2：游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数

至少含有的游离氨（羧）基数目=肽链数1、某二十二肽被水解成1个四肽，2个三肽，2个六肽，水解后的氨基总数的最小值及肽键总数依次是

。5，17现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则2、2、由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为()A.798、2和2B.798、12和10C.799、1和1D.799、11和9B3．蛋白质的相关计算(3)蛋白质相对分子质量的计算：公式3：蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数×18-

二硫键数×2H2OCHH2NCR1OOHCOOHHCR2NHHSSSH+HS+2H已知21种氨基酸的平均相对分子质量是128。由两条肽链构成的某蛋白质中共有98个肽键，则该蛋白质的相对分子质量最接近于（）A、1280B、12544C、11036D、12288鸡蛋煮熟后，其中的蛋白质丧失了生物学活性，这是因为高温破坏了蛋白质的（）A、氨基B、羧基C、肽键D、空间结构CD某蛋白质由124个氨基酸组成，其中有8个—SH，在肽链形成空间结构（如图）时，生成4个二硫键（—S—S—），若氨基酸平均分子量为125，则该蛋白质的分子量约为（）A.13278B.13286C.13294D.15500—S—S——S—S——S—S——S—S—124*125-123*18-8*1=13278生成二硫键时失去8个氢A3．蛋白质的相关计算(4)蛋白质中N、O原子数计算：CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR7公式4：N原子数=肽键数＋肽链数＋R基上N原子数公式5：O原子数=肽键数＋2×肽链数＋R基上O原子数=各氨基酸O原子总数－脱去水分子数4、蛋白质中原子数目的计算基本原理：氨基酸脱水缩合过程中，

原子数减少，

等原子数不变。H、OC、NC原子数=各氨基酸中C原子总数=氨基酸数×2＋R基上C原子数C2H4O2NRH原子数=各氨基酸中H原子总数-脱水数×2O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱水数N原子数=各氨基酸中N原子总数=肽链数+肽键数+R基中的N原子数=肽链数×2+肽键数+R基中的O原子数方法技巧利用原子守恒法计算肽链中的原子数：在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：①碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。⑤由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。

某多肽链的分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到以下3种氨基酸，此多肽中含有的赖氨酸个数为(

)A.2个

B.3个

C.5个

D.8个B解析假设水解得到的氨基酸个数为N，则该多肽合成时脱去的水分子数为N－1。根据氧原子数进行计算，该多肽中氧原子数＝氨基酸数×2－脱去的水分子数×1＝2N－(N－1)＝9，可计算出N＝9－1＝8，由于三种氨基酸中只有赖氨酸中含有两个氨基，如果每个氨基酸中只含有一个氨基，则多余的氨基来自于赖氨酸，所以赖氨酸的数为11－8＝3个。答案B【变式训练】经分析某条多肽链中有O原子p个,N原子q个,它彻底水解后,只得到下列4种氨基酸。分析推算可知,1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为(

)A.p-qB.q-pC.p-q+1D.q-p+1D随堂练习某多肽，经测定其分子式是C21HxOyN4S2（无二硫键）。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的：苯丙氨酸（C9H11O2N）、天冬氨酸（C4H7O4N）、亮氨酸（C6H13O2N）、丙氨酸（C3H7O2N）、半胱氨酸（C3H7O2NS），下列有关叙述不正确的是（）A.该多肽水解后形成3种氨基酸B.该多肽中氢原子数和氧原子数分别为32和5C.该多肽中有3个肽键D.该多肽中不止1个羧基D下图表示某三十九肽中共有丙氨酸（R基为-CH3）4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽。据图回答下列问题：

图中，三十九肽被水解后肽键数量减少

个，这些肽链和三十九肽相比，氨基和羧基分别增加

、

个，C原子减少

个，O原子减少

个。高温加热后，蛋白质用双缩脲试剂检测能否发生紫色反应？

。1391719269172838如图为由50