第2章第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第2章组成细胞的分子第4节蛋白质是生命活动的主要承担者学习目标1.通过对蛋白质结构多样性决定功能多样性的学习,形成结构和功能观。2.通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程,培养归纳与推理的能力。3.通过对蛋白质与人体健康及其在疾病治疗等方面的应用分析,强化社会责任。主题一

蛋白质的功能及其

基本组成单位——氨基酸基础知识•落实1.蛋白质的功能(1)蛋白质是生命活动的__________。

(2)功能多样性主要承担者

细胞和生物体

催化功能

免疫功能

2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸(1)氨基酸的种类组成人体蛋白质的氨基酸有__________种,其中8种是人体细胞不能合成的,称为__________氨基酸,这些氨基酸必须从外界环境中获取;另外__________种氨基酸是人体细胞能够合成的,称为__________氨基酸。

21必需

13非必需

(2)氨基酸的元素组成及结构特点①组成氨基酸的共有元素是____________________,有的氨基酸还含有S等元素。

②氨基酸的结构通式:_____________________________________。

③氨基酸的结构特点a.每种氨基酸分子至少含有一个__________(—NH2)和一个__________(—COOH)。

b.每种氨基酸分子中都有一个__________和一个__________连接在同一个碳原子上,该碳原子还连接一个__________和一个侧链基团,这个侧链基团用______表示。各种氨基酸的区别在于______基的不同。

C、H、O、N氨基

羧基

氨基

羧基

氢原子

RR[微思考]

“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系?提示

“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基和羧基。结论要语辨一辨(1)蛋白质是生物体内重要的储能物质。(

)(2)具有氨基和羧基的化合物,都是构成蛋白质的氨基酸。(

)(3)蛋白质具有催化、免疫、调节等多种功能。(

)(4)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上。(

)(5)非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸。(

)××√××情境探究•提升观察下列四种氨基酸的结构,思考下列问题。

(1)写出图中序号代表的结构名称:①__________;②④__________;③__________。

(2)这四种氨基酸分子的R基分别是_________________________________________________________________。

(3)构成蛋白质的氨基酸共有的部分是____________________。

(4)同为组成生物体蛋白质的氨基酸,酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异的产生是由何种基团决定的?为什么?氨基

R基

羧基

—CH—(CH3)2、—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2R基。R基具有可变性,R基的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨基酸的结构与性质的差异性。

易错提醒

氨基酸的结构通式、氨基、羧基、R基的书写要求①正确的格式:—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。②下列氨基酸的结构通式、氨基、羧基的两种写法都是正确的。方法归纳•拓展1.氨基酸的结构通式

2.运用“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸

对点应用•突破突破点1蛋白质的功能1.蛋白质是生命活动的主要承担者,下列关于蛋白质功能的叙述,举例错误的是(

)A.调节机体的生命活动,如胰岛素调节血糖B.构成细胞和生物体结构的重要物质,如组成人体的肌肉、头发等C.催化化学反应的进行,如胃蛋白酶能催化蛋白质水解D.进行物质运输,如胆固醇参与人体血液中脂质的运输D解析

有些蛋白质类激素能调节机体的生命活动,如胰岛素(胰岛素的化学本质为蛋白质)可以调节血糖,A项正确。许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,如组成人体的肌肉、头发等,B项正确。某些蛋白质类酶能催化化学反应的进行,如胃蛋白酶(胃蛋白酶的化学本质为蛋白质)能催化蛋白质水解,C项正确。有些蛋白质能运输物质,如血红蛋白,胆固醇属于脂质,不是蛋白质,D项错误。突破点2组成蛋白质的氨基酸2.下列选项中,不属于构成蛋白质的氨基酸的是(

)B解析

B项结构含有一个氨基和一个羧基,但氨基和羧基并未连接在同一个碳原子上,不属于构成蛋白质的氨基酸,B项符合题意。3.缬氨酸的R基为—C3H7,则一分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数依次为(

)A.2、4、2、1

B.5、11、2、1C.5、9、4、1 D.5、8、2、1B解析

根据题意可知,缬氨酸的R基为—C3H7,因此缬氨酸的分子式为C5H11O2N,故一分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数依次为5、11、2、1,B项正确。主题二蛋白质的结构及其多样性基础知识•落实1.氨基酸的脱水缩合

(1)过程①的名称是__________,物质②的名称是__________,结构③的名称是__________。

(2)产物水中H原子来源于_____________,O原子来源于__________。

脱水缩合

二肽

肽键氨基和羧基羧基2.蛋白质的结构层次

链状

氢键

空间结构

[微思考]

[教材第31页“由氨基酸形成血红蛋白的示意图”]血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质,含4条多肽链,它的空间结构如图所示。(1)完成图中填空。

盘曲、折叠

一定的空间结构

复杂的空间结构

(2)肽链上不同氨基酸之间还能形成__________等,从而使得肽链能__________,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__________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。

氢键

盘曲、折叠

二硫键

在细胞内,组成一种蛋白质的氨基酸__________可能成百上千,氨基酸形成肽链时,不同种类氨基酸的____________________千变万化,肽链的________________________________________千差万别,因此,蛋白质分子的结构极其多样。

数目

排列顺序

盘曲、折叠方式及其形成的空间结构

3.蛋白质种类多样性的原因

情境探究•提升进入人体消化道的蛋白质类食物,在消化酶的作用下分解为氨基酸,这些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?结合氨基酸脱水缩合形成的多肽的模式图,思考下列问题。(1)请在图中用箭头标注出肽键。(2)一条多肽链中至少有几个氨基和羧基?分别位于多肽链的哪个位置?至少有一个氨基和一个羧基,分别位于多肽链的两端。如果超过一个,多余的氨基、羧基位于R基中。(3)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸形成1条肽链,则该多肽链的相对分子质量是__________。若形成m条肽链,其相对分子质量是__________。

(4)构成人体的氨基酸现已发现21种,若10个氨基酸组成一条十肽,理论上有________种不同的肽链。

na-18(n-1)na-18(n-m)2110(5)人的红细胞和心肌细胞的主要成分都是蛋白质,但红细胞主要承担运输氧的作用,心肌细胞承担心脏律动的作用,请从蛋白质结构的角度分析红细胞和心肌细胞功能不同的主要原因。

红细胞和心肌细胞的功能不同是由于构成它们所含蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构等存在差异,导致两种细胞中蛋白质的结构不同,进而导致了两种细胞的功能不同对点应用•突破突破点1氨基酸的脱水缩合4.下面是某一多肽链的分子结构式,据图分析下列叙述错误的是(

)A.该多肽链彻底水解后能产生3种氨基酸B.图示中①是氨基,⑤是羧基C.该物质能够与双缩脲试剂发生紫色反应D.该多肽链形成时失去了两分子水A解析

图中化合物为三肽,其中②③⑥是R基,有两种类型,因此,该多肽链彻底水解后能产生2种氨基酸,A项错误。图中①是氨基、⑤是羧基,B项正确。该物质含有肽键,所以能够与双缩脲试剂发生紫色反应,C项正确。该多肽链中含有2个肽键,说明该多肽链形成时失去了两分子水,D项正确。突破点2蛋白质的结构及其多样性5.(2025云南玉溪高一期中)胰岛素由A、B两条肽链组成,其中A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸,两条链之间通过3个二硫键连接在一起,二硫键是由两个—SH脱去两个H形成的,如下图。下列说法正确的是(

)DA.胰岛素为五十一肽,其中含有50个肽键B.51个氨基酸形成胰岛素时,减少了98个氢原子C.该蛋白质的功能由氨基酸的空间结构决定D.该蛋白质至少有2个游离的羧基和2个游离的氨基解析

胰岛素是由A、B两条肽链组成的蛋白质,其中A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸,其中含有51-2=49(个)肽键,A项错误。51个氨基酸脱水缩合形成胰岛素时,脱去51-2=49(个)水分子,形成3个二硫键,共减少了49×2+3×2=104(个)氢原子,B项错误。蛋白质结构多样性的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构千差万别,可见,该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序以及肽链的空间结构决定,C项错误。一条肽链至少含有1个游离的羧基和1个游离的氨基,该蛋白质是由A、B两条肽链组成的,至少含有2个游离的羧基和2个游离的氨基,D项正确。教考衔接蛋白质变性蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。蛋白质变性的原理、蛋白质变性与生活实践的联系以及蛋白质的变性、水解与盐析的比较等知识点可以考查考生的科学思维和生命观念,是命题的重要材料。经典例题•剖析【典例】

(2023湖北卷)球状蛋白分子空间结构为外圆中空,氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后,会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是(

)A.蛋白质变性可导致部分肽键断裂B.球状蛋白多数可溶于水,不溶于乙醇C.加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质D.变性后生物活性丧失是因为原有空间结构破坏A解析

蛋白质变性过程中,空间结构改变,但是肽键不会断裂,A项错误。大多数球状蛋白具有较强的水溶性,但是很难在乙醇中溶解,B项正确。高温会破坏蛋白质的结构,使其失去原有的结构和生物活性,一旦蛋白质发生加热变性,通常很难恢复其原有的结构和性质,C项正确。蛋白质的生物活性往往依赖于其特定的空间结构,当蛋白质发生变性时,其原有的空间结构被破坏,从而丧失生物活性,D项正确。

思维导引

(1)蛋白质变性的原理:空间结构破坏,肽键不受影响,加热变性失活不可逆。(2)关键信息“氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧”,联想水分子的极性,可推知外侧的极性基团溶于水。蛋白质的水解、变性和盐析

比较项目本质生物活性因素变性空间构象被破坏,肽键不断裂活性一般会丧失,如蛋白质类的酶失活化学因素:强酸、强碱、重金属离子等;物理因素:高温、紫外线照射等盐析蛋白质在中性盐溶液中溶解度改变不会失活,这种物理变化可复原盐溶液的种类、浓度、温度等水解肽键断裂,形成氨基酸或短肽失活,与脱水缩合的过程相反,需要蛋白酶或者肽酶的催化在酶、酸、碱等的催化作用下,蛋白质(或多肽)水解方法归纳•拓展对点应用•突破1.(2025广东河源高一月考)下列事例不涉及蛋白质变性的是(

)A.鸡蛋煮熟后容易消化B.人体汞中毒时,早期可以服用大量乳制品或鸡蛋清,使蛋白质在消化道中与汞盐结合成不溶解物,以阻止有毒的汞离子进入人体C.豆浆加盐会结块凝固D.加体积分数为75%的酒精溶液可以达到消毒、灭菌的目的C解析

高温可使蛋白质变性,鸡蛋煮熟后蛋白质空间结构变得伸展、松散,肽键暴露,容易被蛋白酶水