2.2 生命活动的主要承担着——蛋白质

第2节生命活动的主要承担者-蛋白质,2019年9月,2020/6/13,Biology,2015年中国重大科学研究成果,施一公教授的这项“突破性”科学成果是什么呢？为什么同行专家给予这么高的评价呢？,2015年中国重大科学研究成果,3.6埃的酵母剪接体结构（StructureofaYeastSpliceosomeat3.6AngstromResolution）和前体信使RNA剪接的结构基础（StructuralBasisofPre-mRNASplicing）,生命活动的主要承担者蛋白质！,问题探讨,讨论:1你能够说出多少种富含蛋白质的食品？2食物中的蛋白质能否被人体直接吸收呢?,要分解成各种氨基酸才被人体吸收,蛋白质的基本单位-氨基酸,我们吃富含蛋白质的食物，食物中的蛋白质能被直接吸收到人体作为人体内的蛋白质来行使生活活动的功能吗？,蛋白质,细胞中含量最多的有机物是蛋白质蛋白质为生物体的生长发育以及受损细胞的修复更新提供原料富含蛋白质的食物有奶、蛋、鱼、肉等蛋白质也能分解，为生命活动提供能量食物中的蛋白质要经过胃液和肠液中的消化酶消化成为氨基酸，然后主要由小肠吸收进入血液,蛋白质的元素组成：主要由C、H、O、N四种元素组成（有的还含有P、S、Fe),蛋白质是生物大分子:,相对分子质量几千-100万以上,8,组成蛋白质的基本单位氨基酸,【探究】氨基酸的结构通式（P20思考与讨论）,甘氨酸,缬氨酸,亮氨酸,丙氨酸,氨基,羧基,R基,氨基酸结构通式,C,H,C,OH,O,羧基,N,H,H,氨基,R,侧链基团,侧链基团决定氨基酸的种类,或,氨基:NH2,羧基:COOH,侧链基团：R,【探究】氨基酸的结构通式,一个中心、三个基本点、一个可变点,氨基酸及其种类,构成蛋白质的天然氨基酸有20种,甘氨酸半胱氨酸,赖氨酸天冬氨酸,1、这些氨基酸的结构具有什么共同特点？,3、“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系？,每种氨基酸分子至少都有一个氨基，一个羧基，并且都连接在同一个C原子上。,R基不同，决定氨基酸种类的不同。,2、不同的氨基酸分子的区别在哪儿？,“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分-氨基和羧基.,氨基酸分子通式,每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基,赖氨酸天冬氨酸,观察天冬氨酸和赖氨酸的结构，分析为什么说每个氨基酸“至少”含有一个氨基和一个羧基？,可以看到，天冬氨酸的R基中含有羧基，赖氨酸的R基中含有氨基，因此氨基酸的R基中也可能含有氨基或羧基，所以说每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基。,谷氨酸,组成蛋白质的氨基酸的判断标准,数量标准：至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH）位置标准：一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH）连接在同一个碳原子上,蛋白质的元素组成一定有C、H、O、N有的还含有P、S、Fe等,判断下列分子是不是氨基酸？如果是的话，R基是什么？,C,COOH,CH3,HOOC,H,C,NH2,CH3,H2N,H,C,H,HOOC,H,CH2,NH2,C,NH2,HOOC,H,CH2,NH2,CH,NH2,HOOC,CH,NH2,HOOC,1,2,3,4,5,无氨基,无羧基,氨基和羧基不在同个碳原子上,氨基酸结构特点,各种氨基酸共有的元素是，其中半胱氨酸还含有元素。由此推知,蛋白质的结构中，一定含有四种元素，可能含有元素,还可能含有等微量元素，如血红蛋白。观察各种氨基酸的分子结构会发现：每种氨基酸分子至少都含有一个(-NH2)和一个(-COOH)，并且都有一个和一个连接在个碳原子上。这个碳原子还连接一个H和一个侧链基团，这个侧链基团用表示。各种氨基酸之间的区别在于的不同。,C、H、O、N,S,C、H、O、N,S、P,Fe,氨基,羧基,氨基,羧基,同一,R,R基,必需氨基酸,人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取的氨基酸成人有8种，婴儿有9种（多一种是组氨酸）成人8种必需氨基酸是：甲硫氨酸（蛋氨酸），缬氨酸，赖氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，苏氨酸,记忆口诀：甲携来一本亮色书,氨基酸如何形成结构复杂的蛋白质呢？,C,H,R1,H2N,OH,C,O,H2O,H,氨基酸的结合方式：,缩合,脱水,【探究】氨基酸如何形成蛋白质,脱去的水分子必须是由一个氨基酸的_基提供OH，由另一个氨基酸的_基提供H,羧,氨,C,H,R1,H2N,C,O,H2O,二肽,肽键,2个氨基酸二肽，脱去_分子水，含有_个肽键,【探究】氨基酸的结合方式：脱水缩合,1,1,肽键,OH,H,二肽,H2O,H2O,【探究】氨基酸的结合方式：脱水缩合,肽键,二肽,H2O,肽键,三肽,H2O,以此类推，由多个氨基酸分子脱水缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽（链状）。,3个氨基酸三肽，脱去_分子水，含有_个肽键,2,2,【探究】氨基酸的结合方式：脱水缩合,氨基酸数,肽键数,名称,2,二肽,1,1,4,四肽,3,3,3,三肽,2,2,脱水数,n,n肽,n-1,n-1,.,.,.,.,肽键数和脱水数存在什么关系？,一条肽链,【探究】氨基酸的结合方式：脱水缩合,肽键数=脱水数,氨基酸,二肽,三肽,多肽,肽链,具有复杂空间结构的蛋白质,水H2O,氨基酸的结合方式脱水缩合,C,H,C,OH,O,N,H,H,R1,H,水H2O,氨基酸的结合方式脱水缩合,C,H,C,O,N,H,H,R1,N,H,OH,H,二肽,三肽,肽：氨基酸脱水缩合所形成的化合物。肽以组成的氨基酸数来命名，如含有7个氨基酸的多肽称为七肽。肽链：多肽所呈的链状结构,氨基酸的结合方式脱水缩合,该反应过程具有以下特点：(1)基团未参与反应。,一个氨基酸分子的和另一个氨基酸分子的相连接，同时脱去一分子，这种结合方式，叫做脱水缩合。,羧基（-COOH）,氨基（-NH2）,水,R,(2)第一个氨基酸分子的(基团)脱去，第二个氨基酸分子的(基团)脱去，两氨基酸的脱去部分结合形成。两个氨基酸之间新形成的化学键称作，可表示为。新形成的化合物叫做。(3)若不考虑R基团，该二肽分子中还含有个游离的氨基和_个游离的羧基，分别位于肽链的两端。,羟基（-OH）,氨基,H,水,肽键,-NH-CO-,二肽,1,1,羧基,（1）该化合物中，表示_表示_表示_；（2）该化合物由_个氨基酸通过_反应，失去_个水分子形成的，有氨基_个，有羧基_个，含有_个肽键。（3）该化合物称为_,氨基,羧基,肽键,2,2,多肽,（四肽）,4,脱水缩合,3,3,【趁热打铁】,【拓展1】氨基酸数、肽键数、脱水数的关系,氨基酸数,肽键数,肽链条数,2,1,1,1,4,1,3,3,3,1,2,2,脱水数,n,1,n-1,n-1,n个氨基酸脱水缩合形成一条肽链，脱水个，形成个肽键，形成的化合物叫.,n肽,n-1,n-1,【拓展1】氨基酸数、肽键数、脱水数的计算,氨基酸数,肽键数,肽链条数,4,2,2,2,6,2,4,4,5,2,3,3,脱水数,n,2,n-2,n-2,肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数目,氨基酸数,肽键数,肽链数,n,1条肽链,n-1,n-1,n,2条肽链,n-2,n-2,脱水数,n,m条肽链,n-m,n-m,.,.,.,.,【拓展1】氨基酸数、肽键数、脱水数的计算,n个氨基酸脱水缩合形成m条肽链，脱水个，形成个肽键,至少含有个游离的氨基，个游离的羧基。,n-m,n-m,m,m,脱去的水分子数=脱去的水分子数=氨基酸分子数=+氨基酸分子数=+,肽键数,氨基酸分子数,肽链数,肽键数,肽链数,脱去的水分子数,肽链数,关于脱水缩合的计算规律,【拓展2】多肽相对分子质量的计算,=nxa-(nm）x18,多肽相对分子质量,氨基酸数,氨基酸平均分子量,肽链数,脱水数,已知多肽含有n个氨基酸，m条肽链，氨基酸的平均分子量为a，则该多肽的相对分子质量为：,思考1、100个氨基酸形成的1条肽链，至少含有多少个氨基，至少含有多少个羧基呢？,思考2、100个氨基酸形成的2条肽链，至少含有多少个氨基，至少含有多少个羧基呢？,在一个蛋白质中至少含有的游离氨基（或者游离羧基）数肽链数。,二硫键,H,S,H,S,H,H,半胱氨酸,部分氨基酸形成蛋白质的过程中，要形成二硫键“SS”，它是由2个“SH”脱氢形成的。如果计算分子量题目要求考虑二硫键，注意每个二硫键形成时，分子量减少2。,肽链相关计算小结,已知形成肽链的氨基酸数为n，肽链数为m，氨基酸的平均相对分子量为a，则：,动动脑,蛋白质的形成过程,结合课本P21图示，尝试概括蛋白质形成的过程。,氨基酸,二肽,多肽,盘曲折叠,蛋白质,具有一定空间结构,多肽和蛋白质有什么区别？,多肽与蛋白质的区别,多肽中氨基酸数较蛋白质少，一般少于50个，而蛋白质大多由100个以上氨基酸数组成多肽一般没有严密并相对稳定的空间结构，即其空间结构比较易变具有可塑性，而蛋白质分子则具有相对严密、比较稳定的空间结构，这也是蛋白质发挥生理功能的基础多肽仅是多个氨基酸的集合体，蛋白质还结合其他物质（如Fe）一般多肽无生物活性，蛋白质有生物活性,盐析,在鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色的絮状物,兑水稀释后，你会发现絮状物消失,在食盐的作用下析出的蛋白质,盐析是可逆的,蛋白质的结构没有发生变化,【拓展】蛋白质的性质（P23）,变性,熟鸡蛋更容易消化,高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。（不发生肽键断裂）,变性后，蛋白质无法恢复原来的状态,变性是不可逆的,【拓展】蛋白质的性质,【拓展】蛋白质的性质,（一）蛋白质变性过程中发生的变化,不发生肽键断裂，主要发生空间结构的变化,（二）蛋白质变性的因素,1、重金属盐（汞盐、银盐）2、酸、碱、乙醇、尿素3、高温4、X射线、紫外线,（三）蛋白质变性的结果,导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。,【拓展】蛋白质的性质,（四）蛋白质变性的应用,1、加热或用乙醇处理可使细菌蛋白质变性而死亡，从而达到灭菌的目的；,2、为防止生物制品（如疫苗、抗毒血清等）变性，应将它们保存在适宜的环境中。,生物界中的蛋白质高达10101012种，20种氨基酸是如何形成如此种类丰富的蛋白质的呢？,蛋白质结构与功能的多样性,归纳蛋白质结构多样性的原因,下图中“”或者“”代表不同的氨基酸，请阅读教材P23第一段内容，分析各图代表的含义，归纳蛋白质结构多样性的原因。,蛋白质结构多样性的原因,(1)图甲说明：不同，构成的肽链不同。(2)图乙说明：不同，构成的肽链不同。,氨基酸的种类,氨基酸的数目,(3)图丙说明：不同，构成的肽链不同。(4)图丁说明：不同，构成的蛋白质不同。,氨基酸的排列顺序,肽链的数目和空间结构,氨基酸不同,构成的肽链不同,氨基酸不同，构成的肽链不同,氨基酸不同，构成的肽链不同,肽链不同，构成的蛋白质不同,种类,数目,排列顺序,空间结构,【探究】蛋白质的结构多样性的原因,【拓展】氨基酸的排列与多肽种类的计算,假若有A、B、C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为如下两种情形分析：,(1)每种氨基酸都无限的情况下，可形成二肽的种类为种，可形成三肽的种类为种。(2)每种氨基酸只有一个的情况下，形成二肽的种类为种，形成三肽的种类为种。,（1）二肽：AA,AB,AC,BA,BB,BC,CA,CB,CC,三肽：AAA,AAB,AAC,ABA,ABB,ABC,ACA,ACB,ACC,BAA,BAB,BAC,BBA,BBB,BBC,BCA,BCB,BCC,CAA,CAB,CAC,CBA,CBB,CBC,CCA,CCB,CCC,9,27,6,6,知识小结,氨基酸,C、H、O、N等,元素组成,二肽,蛋白质,肽键,约20种,基本单位,种类,HH2NCCOOHR,结构通式,脱水缩合,化学键,盘曲折叠,多肽,三肽,氨基酸的种类,氨基酸的数量,氨基酸的排列顺序,肽链的空间结构,结构的多样性,蛋白质的功能结构物质,蛋白质的功能结构物质,羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。这说明：有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质，称为结构蛋白。,蛋白质的功能催化作用,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。这说明：有些蛋白质具有催化作用。,淀粉酶的三维结构,蛋白质的功能运输载体,红细胞内的血红蛋白(如图)具有运输氧的功能。这说明：有些蛋白质具有运输载体的功能。,蛋白质的功能信息传递和调节,动物体的内分泌细胞能分泌激素，如胰岛素(图中央浅色区域的部分细胞分泌胰岛素)，大多数激素属于蛋白质，它们通过向靶细胞传达信息，起到调节机体生命活动的作用。这说明：有些蛋白质具有信息传递和调节功能。,蛋白质的功能免疫,人体内的抗体(如图)是蛋白质。抗体是活跃在血液中的一支“突击队”，具有保卫机体免受细菌和病毒的侵害，提高机体抵抗力的作用。这说明：有些蛋白质具有免疫作用。,小结归纳,本节小结,蛋白质功能的多样性,决定,蛋白质结构的多样性,氨基酸的种类,氨基酸的数量,氨基酸的排列顺序,肽链的空间结构,课堂检测,1、（2013江苏卷）下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是（）A.不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同B.有些结构不同的蛋白具有相似的功能C.组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合D.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合,D,课堂检测,2、（2015福建卷）人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质（）都含有20种氨基酸都是在细胞内发挥作用C.都具有一定的空间结构D.都能催化生物化学反应,C,课堂检测,3、（2013上海卷）某蛋白质由124个氨基酸组成，其中有8个SH，在肽链形成如图空间结构时，生成4个二硫键（SS），若氨基酸的平均分子量为125，则该蛋白质的分子量约为（）1327813286C.13294D.15500,A,课堂检测,4、人体的肌肉主要由蛋白质组成。同样是肌肉，心肌具有自动收缩的特性，平滑肌有较强的舒张性，骨骼肌能够强有力的收缩，这些区别说明构成他们的蛋白质有区别,这些区别可能是()A所含氨基酸的数目不同B所含氨基酸的种类不同C所含氨基酸的排列顺序不同D所含氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同,D,课堂检测,5、下列物质中有的是构成蛋白质的