蛋白质是生命活动的主要承担者 【知识精讲精研】 高一生物上学期 课件（人教版2019必修1）

第4节

蛋白质是生命活动的主要承担者为改善贫困地区婴幼儿营养和健康状况，提高儿童家长科学喂养知识普及程度，原卫生部与全国妇联于2012年10月起，合作实施贫困地区儿童营养改善试点项目，利用中央财政专项补助经费，为项目地区6-24月龄婴幼儿免费提供营养包，这个营养包富含蛋白质、维生素和矿物质作为辅助的营养补充品。预防婴幼儿营养不良和贫血，提高贫困地区儿童健康水平。截至2021年，贫困地区儿童营养改善项目已实施对832个原国家级的贫困县的全覆盖，累计受益的儿童人数达到1365万。监测结果显示，2021年项目持续监测地区6-24月龄婴幼儿平均贫血率和生长迟缓率与2012年基线调查相比，分别下降了66.6%和70.3%。为什么要补充蛋白质？在生物体的细胞内外有多种多样的蛋白质，这些蛋白质具有什么功能？探究活动一根据资料，概括蛋白质的功能一、蛋白质的功能资料一：蚕和蜘蛛吐出的细而坚韧的丝、雄孔雀求偶季节展示的华丽的羽毛、羚羊浓密的毛和坚硬的角，这些看似完全不同的物质，却是由结构大同小异的同一类蛋白质，即角蛋白构成的。构成细胞和生物体结构的重要物质（称为结构蛋白）资料二：幽门螺杆菌在胃中大量繁殖会引起胃炎、胃溃疡等多种疾病，其结构如图。幽门螺旋杆菌可产生活性很强的尿素酶，尿素酶是一种蛋白质，该酶能催化尿素分解为氨和CO2。目前，13C呼气检测是诊断幽门螺杆菌感染的方法之一，其法是：让待检者服下一定量的13C-尿素，约30分钟后收集其呼出的气体中是否含有13CO2。催化大多数酶是蛋白质资料三：1968年，第19届夏季奥林匹克运动会在墨西哥城举行。那里的海拔超过2200m，这使得那些平时只在低海拔地区训练的运动员无法获得理想的成绩，尤其是在像10000m耐力赛这样的比赛项目中。高海拔地区空气中的O2比较稀薄，人从低海拔地区进入高海拔地区后，身体将会发生如下反应：释放脾中储存的红细胞；加速制造红细胞；使血红蛋白更容易释放氧。在高海拔地区，血液循环中的血红蛋白含量会明显升高。思考：1.为应对O2稀薄的环境，身体做出了哪些反应?2.红细胞有什么功能？与哪种蛋白质有关？运输资料四：输钙液是指通过静脉输液的方式补充钙物质，常用的药物有葡萄糖酸钙、糖乳钙等，常用于治疗低血钙及碱中毒或甲状腺功能减退症等疾病引起体内钙元素不足的情况。某细胞膜上有种蛋白质是Ca2+进入细胞的载体，该蛋白质能促进ATP（高能磷酸化合物）水解释放能量。载体与Ca2+结合后，在能量的推动下引起载体空间结构发生变化，完成运输过程后恢复原状。运输和催化资料五：世界上第一个人工合成蛋白质的诞生中国是全球糖尿病患者第一大国，2015年病患人数高达1.096亿人，130万人死于糖尿病及其病发症。但是传统获取胰岛素的方法产量低，价格昂贵，远不能满足人类需求。那么可不可以人工合成蛋白质呢？1966年，中国科学家历时7年时间首次人工合成了具有全部生物活性的结晶牛胰岛素，是世界上第一个人工合成牛胰岛素的国家，为人类在蛋白质科学研究中跨出了重要一步，极大鼓舞了中国科技界的志气，振奋了民族精神，是中国人民在攀登世界科技高峰征程上的一座里程碑。更令人振奋的是，合成的胰岛素具有与天然胰岛素一样的生物活性。思考：胰岛素具有什么功能？信息传递资料六：2020年春，新型冠状病毒席卷全球，很多国家都在针对新冠肺炎积极研发疫苗，我国研发的灭活疫苗成分和天然的病毒结构是比较相似的，免疫应答也比较强，具有良好的安全性，通常采取两针免疫的目的是为了使人体产生更多的记忆细胞与抗体（免疫球蛋白），具有更高的免疫能力。人体产生的干扰素作用于邻近细胞，并刺激其产生AVP分子和MHC分子，进而发挥抗新冠病毒作用的过程。干扰素（IFN）是哺乳动物细胞受病毒或其它病原体刺激后产生的一类具有高度生物活性的蛋白质，具有免疫调节等功能。免疫(2)催化作用：大多数酶(3)运输作用：血红蛋白、载体蛋白(4)信息传递：蛋白质类激素(5)防御作用：抗体(1)构成细胞和生物体结构的重要物质。蛋白质具有信息交流的作用，如：受体属于蛋白质。一些激素发挥作用，需要通过细胞膜上的受体。可以修复受损的器官功能，以及维持细胞的生长和更新；当糖类和脂肪供给不足时，蛋白质也是能量的来源；蛋白质的功能：民间有一种“吃什么补什么”的说法，如：吃鱼眼能明目，喝虎骨酒能壮筋骨。事实1：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。化妆品中胶原蛋白肽能养颜护肤事实2：胶原蛋白为生物大分子物质，涂抹于皮肤表面不能被直接吸收蛋白质需经过消化成为各种氨基酸，被人体吸收和利用，才能合成体内蛋白质。生物体中的蛋白质从何而来的？（以人为例）从某些动物的组织中提取的胶原蛋白，用来制作手术缝合线。术后一段时间，为什么缝合线就可以被人体组织吸收？二、组成蛋白质的基本单位:氨基酸1.以甘氨酸和丙氨酸为例，构建氨基酸的球棍模型。“棍”代表共价键，“球”代表原子的中心。2.利用球棍模型认识基团（官能团）

氨基：—NH2

羧基：—COOH羟基：—OH3.利用球棍模型写出思考与讨论中的氨基酸的结构简式。

3甘氨酸丙氨酸氨基氨基羧基羧基探究活动二结合教材P29思考﹒讨论，思考下列问题，归纳总结氨基酸的相关知识，，形成氨基酸的概念。

（1）这些氨基酸的结构有什么异同点？

（2）写出氨基酸的结构通式？

（3）找一找：根据氨基酸结构通式指出下列氨基酸中的R基。

（4）根据（2）和（3）总结氨基酸在结构上有什么特点？

（5）氨基酸的不同取决于什么？

（6）人体中，组成蛋白质的氨基酸有多少种？分成哪两类，依据是什么？甘氨酸CCHCH3CH3H2NHCOOH缬氨酸CH2NHCH3COOH丙氨酸CCHCH3H3CH2NHCOOHCH2亮氨酸HCH2NCOOHH侧链基团R氨基酸结构通式CHCH2NOHOR氨基羧基侧链基团根据氨基酸结构通式指出下列氨基酸中的R基CHCH2NOHOR氨基羧基侧链基团氨基酸的结构特点：（c）R基不同、氨基酸不同。（a）每个氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。（b）这个碳原子还连接一个氢原子和一个R基团。人体中，组成蛋白质的氨基酸种类：

分为：

约21种8种，人体细胞不能合成，须从外界获取13种，人体细胞能够合成赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、蛋（甲硫）氨酸、缬氨酸必需氨基酸非必需氨基酸在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量。如：胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。认为：胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高？事实3：胶原蛋白非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，而人体需要从食物中获取必需氨基酸，非必需氨基酸自身可以合成，衡量蛋白质营养价值的高低主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量及组成比例，因此并不能说明胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高。不属于构成蛋白质的氨基酸的是（）B概念检测：氨基酸进入人体细胞后，需要经过怎样的过程才能变为人体的蛋白质？探究活动三1.根据下图，建构氨基酸形成蛋白质的一般过程。2.结合氨基酸形成蛋白质的一般过程，思考下列问题：（1）氨基酸之间的结合方式叫什么？（2）尝试描述氨基酸之间的结合过程。（注意相关概念：二肽、三肽、多肽、肽链、肽键等）（3）学生展示，利用甘氨酸和丙氨酸的球棍模型，模拟二肽的形成。（4）肽链是如何形成具有一定空间结构蛋白质的？（以血红蛋白为例）三、氨基酸形成蛋白质的一般过程氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→蛋白质结合氨基酸形成蛋白质的一般过程，思考下列问题：

（1）氨基酸之间的结合方式叫什么？（2）尝试描述氨基酸之间的结合过程。（注意相关概念：二肽、三肽、多肽、肽链、肽键等）（3）学生展示，利用甘氨酸和丙氨酸的球棍模型，模拟二肽的形成。（4）肽链是如何形成具有一定空间结构蛋白质的？（以血红蛋白为例）CHCOOHR1CHH2NCOOHR2H2NCOHNHOH氨基酸的结合方式：脱水缩合CHR1H2NOHCOH2OCHCOOHR2HNHCHR1NH2COCHCOOHR2HNH2O二肽肽键肽键CHCOOHR3HNOHHCCHR1NH2COCHR2HNOH2OH2O肽键三肽以此类推，由3个或3个以上的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。多肽通常呈链状结构，叫做肽链。由氨基酸形成血红蛋白的示意图总结：肽链能盘曲、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质分子。许多蛋白质分子含有几条肽链，它们通过一定的化学键（如：二硫键）互相结合在一起，这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，形成更为复杂的空间结构。视频：蛋白质四级结构的形成探究活动四人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，但人体中却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，说明蛋白质种类多样与蛋白质的结构是密不可分的。如果用21个不同的字母代表21种氨基酸，每个字母有若干个，试写出由5个氨基酸组成的长链。试着说出蛋白质结构多样性的原因？（提示：一个蛋白质往往含有成百上千个氨基酸）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盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同蛋白质结构的多样性蛋白质种类的多样性蛋白质功能的多样性四、蛋白质的结构及其多样性探究活动五讨论氨基酸序列改变或蛋白质空间结构改变对蛋白质功能和对生物生命活动的影响。氨基酸序列改变或蛋白质空间结构改变，对蛋白质功能有怎样的影响？(1)1910年，人们发现一个严重贫血的患者其红细胞是镰刀状的，该病被称为镰刀状细胞贫血。1945年，鲍林等人应用电泳技术发现镰状细胞贫血是由细胞中含有异常的血红蛋白引起的。异常血红蛋白与正常血红蛋白在一级结构上只有一个氨基酸不同，即β-肽链第6位谷氨酸变为了缬氨酸。这种异常的血红蛋白就会聚集在红细胞内部，使红细胞变形成为镰状。这种形态的红细胞容易黏附在一起，从而导致血管阻塞，缺氧、组织损伤、血栓等严重的问题。患者可能出现体力疲乏、疼痛、呼吸困难、感染等症状，严重者可能导致器官损害和生命危险。为什么加热、加酸、加酒精等可达到消毒、灭菌的目的？在某些物理因素（高温、辐射、超声波、剧烈震荡等）和化学因素（强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂（酒精）等）的作用下，蛋白质有序的空间结构也会被破坏，变为无序松散的伸展状态，从而导致理化性质改变和生物活性丧失的现象，称为蛋白质变性。蛋白质变性后，空间结构发生了不可逆的改变，不能恢复原来的状态。蛋清加热后由液态变为固态，温度下降后也不会再发生变化。这种现象说明了什么？（2）从蛋白质空间结构角度分析思考下列问题：高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。为什么吃熟鸡蛋、熟肉更容易消化？经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒蛋白原有的空间构象发生改变，从而使菌体和病毒的蛋白质变性而失去其致病性和繁殖能力。(3)毒奶粉事件引发的思考配方奶粉受到三聚氰胺污染，三聚氰胺是一种化工原料，可以提高蛋白质检测值，人如果长期摄入会导致1、局部异常症状：三聚氰胺奶粉可能会通过血液进入肾脏，在肾脏内堆积、结合形成结石。此类结石较为松散，如果长时间、大量给婴儿喝三聚氰胺奶粉，可能会堵塞输尿管，造成婴儿难以排尿的情况。另外婴儿的肾脏系统发育尚未完全，如果大量进食含三聚氰胺的奶粉，容易导致婴儿出现肾小球肾炎等比较严重疾病，肾结石较严重时可能会诱发急性肾衰竭；2、全身异常症状