蛋白质是生命活动的主要承担者高一上学期生物人教版必修1

第二章组成细胞的分子蛋白质是生命活动的主要承担者素养目标

学习目标

核心素养1.归纳概括氨基酸的结构通式，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。2.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。3.从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。1.通过分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系，理解蛋白质的结构是与功能相适应的。（生命观念）2.归纳氨基酸结构，演绎氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程，通过推理、空间想象解答与蛋白质有关的计算问题。（科学思维）3.通过学习蛋白质是生命活动的主要承担者，认同蛋白质与人体营养、健康等关系密切。（社会责任）情境导入思考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。为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称结构蛋白，例肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分，主要都是蛋白质。有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。细胞中的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质。有些蛋白质就有运输功能，如血红蛋白可以运输氧气。有些蛋白质有免疫功能，人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。一、蛋白质的功能①参与组成细胞结构②催化作用⑤传递信息，调节生命活动③运输作用④免疫防御作用许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质。①参与组成细胞结构一、蛋白质的功能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。

酶②催化作用一、蛋白质的功能有些蛋白质具有运输功能。如血红蛋白、载体蛋白。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③运输作用一、蛋白质的功能抗体是具有免疫功能的蛋白质，可帮助人体抵御细菌和病毒的侵害。④免疫作用一、蛋白质的功能5.调节功能：有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。胰岛B细胞分泌的胰岛素可以作为信号分子调节血糖。

一、蛋白质的功能蛋白质结构蛋白构成细胞和生物体结构的重要物质。如肌肉、毛发等功能催化绝大多数酶都是蛋白质，如胃蛋白酶运输如血红蛋白能运输氧气调节能够调节机体的生命活动，如胰岛素免疫抗体是蛋白质，能帮助人抵御病菌和病毒等抗原的侵害

一、蛋白质的功能一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。多数酶是

。少数酶是

。功能运输免疫举例肌肉、头发、羽毛、蛛丝等胃蛋白酶胰岛素归类构成结构催化血红蛋白膜载体蛋白调节结构蛋白功能蛋白(降血糖)(信息传递)抗体(防御)一、蛋白质的功能小结RNA蛋白质为什么蛋白质有这么多样的功能呢？与它的组成和结构有关吗？蛋白质是生命活动的主要承担者。记忆口诀：“催狗运面条”二、蛋白质的基本单位-氨基酸作为手术缝合线的胶原蛋白之所以能被人体组织吸收，是因为胶原蛋白被分解为可以被人体吸收的

。氨基酸—NH2

—COOH氨基：羧基：NHHNHHNHHNHHCOHOCOHOCHOOCHOO基团前面的“—”必须写出来！认识二、蛋白质的基本单位-氨基酸1、氨基酸的组成元素甘氨酸缬氨酸丙氨酸亮氨酸这些氨基酸的元素组成有什么共同特点？都含有

，部分还含有

。即：

。C、H、O、NS或SeC、H、O、N(S或Se)观察下列4种氨基酸的结构，回答问题：甲硫氨酸氨基酸结构有什么特点呢？二、蛋白质的基本单位-氨基酸2、氨基酸的结构特点甘氨酸缬氨酸这些氨基酸的结构具有什么共同特点？丙氨酸亮氨酸氨基羧基中心碳原子侧链基团(R基)①每种氨基酸

都含有

(

)和

(

)，并且都有

和

连接在

上。②这个碳原子上还连接

(

)和

(

)③各种氨基酸之间的区别在于

的不同。至少-NH2-COOH一个氨基一个羧基R基数量位置(判断是否是氨基酸的依据)一个氨基一个羧基同一个碳原子-R-H一个侧链基团一个氢原子(R基中可能含有氨基、羧基、S、Se)结构特点：二、蛋白质的基本单位-氨基酸3、氨基酸的结构通式结构通式R基决定氨基酸种类侧链基团RCHCH2NOHO氨基羧基H2N——COOHCHR四个方向可互换C2H4O2N-RR基=总分子式－分子式通式(C2H4O2N)

是最小氨基酸甘分子式通式：1.判断下列分子是不是构成蛋白质的氨基酸？如果不是为什么？无氨基无羧基氨基和羧基未连在同一个碳原子上氨基酸的种类有多少种呢？二、蛋白质的基本单位-氨基酸4、氨基酸的种类非必需氨基酸：必需氨基酸：②种类甲硫氨酸，缬氨酸，赖氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，苏氨酸。那么氨基酸是如何形成种类繁多的蛋白质的呢？二、蛋白质的基本单位-氨基酸①分类依据：能否在人内

。组成人体蛋白质的氨基酸有21种。合成(共13种)人体

的氨基酸。可自身合成人体不能自身合成，必须从外界环境获取的氨基酸。(共8种)并非人体内每一种蛋白质都一定含有21种氨基酸。（甲携来一本亮色书）1.肽键：连接两个氨基酸分子的化学键：

。3.生成一个肽键，脱去（）水水中H来自：

。水中O来自：

。2.二肽：由

氨基酸分子脱水缩合而成的化合物。肽键CHR1NH2OHCOH2OCHCOOHR2HNH氨基和羧基羧基三、蛋白质的结构及其多样性1、氨基酸的结合方式—脱水缩合

二肽两个一分子-NH-CO-或-CO-NH-肽键肽键氨基酸的R基不参与脱水缩合反应。H2O+—NHR2OH

—C—COHH

—CNH2HR1—C—ON—H

C—HR2C—OHOHCR1

—CNH2—C—ON—H

C—HR2

—C——NHR2OHCOHO+（二肽）（三肽）……（四肽）氨基酸的结合方式：脱水缩合◆三肽（多肽）：

。

◆肽链：

。CCHR1NH2COCHR2HNOCHCOOHR2HN肽键肽键由三个或多个氨基酸分子缩合而成的化合物多肽通常呈链状结构，所以多肽通常又叫肽链三、蛋白质的结构及其多样性1、氨基酸的结合方式—脱水缩合注意：由几个氨基酸构成，就称为几肽。一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基相连接，同时脱去一分水，这种脱结合方式叫脱水缩合。

—CH2NHH—C—ON—H

C—CH3HCOOH—C—ON—H

C—HCH2CONH2—C—ON—HHCH2CCOOH①②④⑥⑤⑦⑧③（1）该化合物中，①表示_____⑦表示______③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22四肽4脱水缩合33三、蛋白质的结构及其多样性氨基酸脱水缩合形成的多肽链，就是蛋白质吗？氨基酸之间脱水缩合形成肽链1一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠2肽链进行进一步盘绕形成一定的空间结构3四条肽链聚集形成复杂空间结构4三、蛋白质的结构及其多样性2、肽链形成蛋白质为什么肽链能够折叠？空间结构靠什么维持？SSCOHOO-

氢键二硫键SS由于氨基酸之间能够形成氢键、二硫键等，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。（丢失两个H）—SH—SH—S—S—+2H二硫键的形成三、蛋白质的结构及其多样性2、肽链形成蛋白质1.从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次？氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→一条或几条多肽链盘曲折叠形成蛋白质。蛋白质

多肽

氨基酸胃蛋白酶肠肽酶胰蛋白酶不一样，人体中的蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能。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？三、蛋白质的结构及其多样性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？（每种氨基酸数量足够多）2110α-螺旋β-折叠氨基酸______氨基酸______氨基酸_________肽链数目和盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同决定________(蛋白质类激素)________(大多数酶)________(载体蛋白)________(抗体)种类数目排列顺序________(头发、蛛丝)调节催化运输免疫结构三、蛋白质的结构及其多样性3、蛋白质结构多样性的原因结构多样性功能多样性1.氨基酸层面2.肽链层面4、蛋白质结构与功能相适应蛋白质空间结构改变或破坏蛋白质的功能减弱或丧失导致β链6号缬氨酸替换β链6号谷氨酸正常血红蛋白(球状)异常血红蛋白(纤维状)正常β链异常β链正常圆饼状异常镰刀状镰状细胞贫血患者血红蛋白运输氧的能力大为削弱

帕金森病、囊性纤维化、阿尔茨海默病等——直接源于

。肽链折叠错误还有其他方式可以改变蛋白质的构象吗？三、蛋白质的结构及其多样性蛋白质溶液三、蛋白质的结构及其多样性5、蛋白质变性、盐析、水解高温、强酸碱、重金属盐、酒精等空间结构改变丧失生物学活性水溶性下降更易水解不可逆①变性②盐析肽键都没断裂加入相应酶③水解水解酶彻底水解短肽氨基酸水解酶初步水解蛋白质可逆加入某些盐空间结构不变，形成沉淀而析出都能与双缩脲试剂产生紫色种类变性盐析水解空间结构生理活性肽键是否可逆与双缩脲混合未破坏破坏破坏未丧失破坏丧失未破坏破坏未破坏可逆不可逆不可逆紫色紫色紫色(含酶蛋白)小结低温不破坏蛋白质的空间结构,只是抑制其功能。三、蛋白质的结构及其多样性5、蛋白质变性、盐析、水解

蛋白质的相关计算◆1.游离氨基数和羧基数计算：一条肽链至少含有____个羧基和_____个氨基。一一②游离氨基(羧基)数=肽链数+R基上的氨基(羧基)数m条肽链至少含有____个羧基和_____个氨基。mm四、蛋白质的相关计算①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数◆2.肽键数和水分子数:氨基酸肽键肽链数为2时：肽键数=脱去水分子个数=氨基酸数-22.肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数肽键数=脱去水分子个数=5-1肽键数=脱去水分子个数=6-1肽链数为1时如果是环肽呢？◆肽键数=脱水数=氨基酸数

蛋白质的相关计算四、蛋白质的相关计算例：某胰岛素的结构如下图，该胰岛素的相对分子质量是多少？

（氨基酸平均相对分子质量为128）=氨基酸数×氨基酸平均分子质量-

。=51×128-49×18-3×2=氨基酸数×氨基酸平均分子质量-

。

S二硫键HHH2S3.蛋白质相对分子质量如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。脱水数×18脱水数×18-二硫键数×2

蛋白质的相关计算◆4.N原子数和O原子数计算

-NH2（肽链数）=-CO-NH-

-R中N数N原子数

-COOH×2（肽链数×2）=-CO-NH-

-R中O数O原子数N个数=氨基酸数+R基上NO个数=氨基酸数+肽链数+R基上