生物大分子-蛋白质.ppt

1、生物大分子 蛋白质 生物现状的承担者和体现者,体现生命活动的大分子 蛋白质,（3）肉蛋类食品,（1）大豆制品,（2）奶类制品,（蛋白质缺乏）造成婴儿头大四肢小照片,通用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，其含氮量一般不超过30%，而三聚氰胺的含氮量为66%左右。因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。三聚氰胺常被不法商人用作食品添加剂，以提升检测中的蛋白质指标，2008年9月，在包括三 鹿、蒙牛、 伊利、雅士利等知名国产品牌奶粉中均被检出了含量不同的三聚氰胺。人和动物长期摄入三聚氰胺会造成生殖泌尿系统的损害、膀胱肾部结石，并可进一步诱发膀胱癌。科研人员以鼠为实验材 料，探

2、究是三聚氰胺能否诱导大鼠的肾部结石发生。请完成下列实验,体现生命活动的大分子 蛋白质 1.蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元素组成，很多还含有S、P等元素。 主要：C、H、O、N 重要蛋白质： P、S 有的： Fe、Cu、Mn、I、Zn等 2.含量：占细胞干重的50%，占细胞鲜重7%-10%，是细胞中含量最多的含氮化合物。也是细胞中含量最多的有机化合物。 3.生命活动的主要承担者和体现者，没有蛋白质就没有生命。,化学式中各个原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量。 蛋白质是相对分子质量很大的生物大分子，是一种高分子化合物。种类也很多，不同蛋白质的相对分子质量不同。,相对分子质量:几千百万

3、以上，高分子化合物,氨基酸是构成蛋白质的基本单位。结构是由一个羧基、一个氨基连接在同一个碳原子上，还有氢原子和R基团。氨基酸通过脱水缩合形成肽链，天然存在于蛋白质中的氨基酸有20种。有8种氨基酸是人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取，这些氨基酸叫做必需氨基酸。如苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、 亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸 有些可以从食物中获取，也有人体自身合成,假设来借 甲硫氨酸 色氨酸 赖氨酸 缬氨酸 一两本书 异亮氨酸 亮氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 假设来借 一1两本书 巧计法,3、蛋白质的基本组成单位氨基酸（约20种）,H,COOH,NH2,R,羧基,氨基,（1）结构通式,（

4、2）结构特点： 每个氨基酸分子,R基的不同，决定氨基酸的种类不同,组成蛋白质氨基酸的特点 通式,甘氨酸,缬氨酸,亮氨酸,丙氨酸,例题：,谷氨酸，它的R基是-CH2-CH2-COOH，则其 结构式为： 分子式为：,C5H9O4N,(2)特点分析,练一练：以下哪些是组成蛋白质的氨基酸?,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,C,H,C,N,R,H,H,O,C,H,C OH,N,R,H,H,O,OH,脱水缩合,C,H,C,N

5、,R,H,H,O,C,H,C OH,N,R,H,O,H,OH,脱水缩合,C,H,C,N,R,H,H,O,C,H,C OH,N,R,H,H,O,OH,H2O,肽键：（NH-CO-),二肽:由两个氨基酸分子缩合而成的化合物。,脱水缩合,C,H,COOH,N,R3,C,H,C,N,R1,H,H,O,C,H,C,N,R2,H,O,H,三肽,脱水缩合,氨基酸的结合方式,C,H,R1,NH2,OH,C,O,H2O,H,氨基酸的结合方式:,C,H,R1,NH2,C,O,H2O,二肽,肽键,脱水缩合,（三）氨基酸的结合方式:脱水缩合,肽键,二肽,H2O,肽键,三肽,以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个

6、肽键的化合物，叫多肽（链状）。,H2O,C,H,CO,N,R3,C,H,C,N,R1,H,H,O,C,H,C,N,R2,H,O,H,C,H,CO,HN,R4,C,H,CO,HN,R5,C,H,HOOC,HN,Rn,多肽由多个氨基酸分子缩合而成 肽链多肽呈链状结构,脱水缩合,肽链,二肽：由两个氨基酸分子组成。 多 肽：由n（ n3）个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链。 一条多肽链中形成的肽键数比氨基酸分子数少一个。,C,H,COOH,H N,R3,C,H,C,N,R1,H,H,O,C,H,C OH,N,R2,H,O,H,H2O,脱水缩合,以此类推，三个氨基酸分子缩合而成的化合物叫做三肽；四个氨基酸

7、分子缩合而成的化合物叫做四肽。由三个或者三个以上的氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物通称为多肽。,肽键是下列哪两个基团之间形成的？( ) A.磷酸基和羧基 B.羧基和氨基 C.醇基和醛基 D.醛基和氨基,二、有关蛋白质的计算 1关于氨基酸缩合反应的计算 (1)当m个氨基酸脱水缩合形成1条肽链时，形成的肽键数失去的水分子数m1。至少有一个NH2，一个COOH。 (2)当m个氨基酸脱水缩合形成n条肽链时，形成的肽键数失去的水分子数mn。至少有n个NH2，n个COOH。 蛋白质相对分子质量=氨基酸数目各氨基酸的平均相对分子质量-18脱去水分子数,1.直链肽链中氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分

8、子数的关系 肽键数=失去水分子数=氨基酸数-肽链数 肽链中的氨基数（羧基）R基的氨基数(羧基)肽链数,2.蛋白质中游离氨基或羧基数的计算 （1）至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数 （2）游离氨基数目=肽链数+R基上的氨基数各氨基酸中氨基的总数肽键数 （3）游离羧基数目=肽链数+R基上的羧基数各氨基酸中羧基的总数肽键数,3.蛋白质中含有N、O、H原子数的计算 （1）N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子总数 （2）O原子数=肽键数+2肽链数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱去水分子数 （3）H原子数各氨基酸中H原子的总数2脱水数,3几种数量关系可总结如下,2据下图

9、所示的化合物结构简式，请回答问题： (1)该化合物中有_个氨基和_个羧基。 (2)该化合物由_种氨基酸构成，形成这种化合物的不同氨基酸的R基编号是_。 (3)该化合物是由_个氨基酸失去_分子的水形成的，这种反应叫做_。 (4)该化合物中有_个肽键，编号是_，该化合物属于_。,某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是（ ） A.n-mB.n-2m C.n+mD.n+2m 解析该蛋白质中含有肽键数为（n-m）个，每 个肽键（-CO-NH-）含有一个氧原子；m条肽链至少含有m个游离的羧基（-COOH），因此，该蛋白质中至少含有的氧原子的个数为 n-m+2m=n+m。,例题1现

10、有1000各氨基酸，其中氨基有1020个，羧基有1050个，则由此合成的4条肽链中共有肽键、氨基和羧基的数目（ ） A 996 1016 1 046 B 996 44 C 996 24 54 D 996 20 50,3 由51个氨基酸形成某蛋白质的过程中共脱去水分子48个，则形成肽键数是3.该蛋白质含多肽链的条数。该蛋白质分子中最少的氨基酸数目各是( ) A 48 3 51 B 50 3 3 C 48 3 48 D 48 3 3,4.已知天冬酰胺的R基为C2H4ON，现有分子式为C63H103N17S2的多肽，其中含有2个天冬酰胺。在上述多肽中最多有肽键 （ ） A.17个 B.16个 C.1

11、5个 D.14个,【解析】多肽C63H103N17S2中有17个N，因含有两个天冬酰胺（R基为C2H4ON），故该多肽由15个氨基酸脱水缩合而成，形成的肽键数目为14。 【答案】D,2某22肽被水解成1个4肽，2个3 肽，2个6肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是() A618 B518 C517 D617 【解析】水解后共得到5分子短肽，每个短肽分子中至少含有1个氨基，因此氨基总数的最小值为5；每分子短肽中肽键数均为n1，则肽键总数为：3225517个。 【答案】C,4.蛋白质的种类与功能,（一）蛋白质的形成过程:,二肽,蛋白质,氨基酸,蛋白质分子结构示意图,蛋白质可以被人体直接

12、吸收利用吗？,？,蛋白质必需经过消化成氨基酸才能被人体吸收和利用。 , 氨基酸是组成蛋白质的 基本单位。,蛋白质的三维空间结构 蛋白质的一级结构又称共价结构 化学结构，是指氨基酸排列顺序和连接方式。它是蛋白质分子的结构基础， 蛋白质二级结构主要是多肽链的主要骨架上所含的羧基和亚酸基，在主链骨架盘绕折叠是可以形成氢键，依靠氢键维持固定，二级结构的主要类型有-螺旋机构 -折叠结构 和-转角结构。 蛋白质的三级结构中，多肽链不是简单地沿某一个中心轴有规律的重复排列，而是沿多个方向进行卷曲 折叠 ，形成一个紧密的近似球形的结构。,蛋白质生物学功能 空间结构和功能的关系 内因：是由于蛋白质本身结构的多样

13、性，结构特点决定功能特点，氨基酸的种类、数量，蛋白质的空间结构，多肽链的盘曲折叠等都会影响蛋白质的生物学功能。比如载体蛋白、免疫蛋白、结构蛋白等。 外因：温度、酸碱度、反应物的浓度，反应物的接触面积等等。 如指甲和毛发中的角蛋白，分子中含有大量的-螺旋二级结构，因此性质稳定坚韧又富有弹性，这是和角蛋白的保护功能分不开的；丝心蛋白正因为分子中富含-片层结构，因此分子伸展，蚕丝柔软却没有多大的延伸性。密切有关。,一个蛋白质分子可由一条链或多条链构成，这些肽链不是呈直线，也不在一个平面上，而是形成非常复杂的空间结构,具有一定空间结构的多肽 就是蛋白质,蛋白质分子的空间结构,氨基酸 肽链 蛋白质,（多

14、肽）,脱水缩合,空间结构,组成蛋白质的肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是折叠、盘曲成复杂的空间结构。,一个蛋白质分子可含有一条或几条肽链，并通过一定的化学键连接在一起。,蛋白质分子的多样性,氨基酸种类不同,数目成百上千,排列次序变化多端,蛋白质的结构多样性,蛋白质的种类多样性,蛋白质功能的多样性,肽链空间结构千差万别,人体内含蛋白质的种类约有10万种，整个生物界的蛋白质种类估计有100亿种。,（）、蛋白质结构的多样性：,氨基酸种类不同，肽链的结构不同,氨基酸数目不同，肽链的结构不同,氨基酸排列顺序不同，肽链的结构不同,肽链的空间结构不同，蛋白质的结构不同,蛋白质多样性的原因 组成蛋白质的基

15、本单位氨基酸的 种类 数量和排列顺序 以及蛋白质的 空间结构 不同。,蛋白质的种类及主要功能,构建知识网络,试一试,能不能推导出氨基酸的结构通式？,每种氨基酸至少有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并且氨基和羧基连在同一个碳原子上。 氨基酸之间的区别在于R基不同。,（）、蛋白质的形成：,n个氨基酸,脱水缩合,肽链,1或几条,折叠、盘曲,蛋白质,4、蛋白质的颜色特性,蛋白质,双缩脲,紫色,双缩脲,A液：,B液：,0.1g/ml NaOH溶液,0.01g/ml CuSO4溶液,用法：,先用双缩脲A液，2ml. 摇匀。,再加入双缩脲B液，34滴，摇匀。,7 下列不属于植物体内蛋白质功能的

16、是() A构成细胞膜的主要成分 B催化细胞内化学反应的酶 C供给细胞代谢的主要能源物质 D根细胞吸收矿质元素的载体 【解析】本题考查蛋白质的功能及综合分析、判断能力。细胞膜的主要成分是蛋白质分子和脂质分子；催化细胞内化学反应的酶主要是蛋白质；供给细胞代谢的主要能源物质是糖类；根细胞吸收矿质元素为主动运输，其中载体是蛋白质。 【答案】C,卵清蛋白具有贮存功能,血液中的抗原蛋白具有保护功能,血红蛋白具有运输功能,膜蛋白具有信号功能,结构蛋白,我的新衣服脏了！怎么办？,含蛋白酶的洗衣粉？,多酶片，它所含的多种消化酶会增加人的消化能力,酸奶，用的是乳酸菌内的酶，可以把牛奶中的营养成分变成可口的乳酸,加

17、酶洗衣粉添加进蛋白酶后大大增强了去污能力,下面是日常生活中的一些实例,你知道为什么吗? (1)沾有血渍、牛奶的衣服不易用热水洗净。 血渍、牛奶的主要成分是蛋白质，一般温度下，蛋白质能以胶体的形态溶解于水中，一旦受热，它就会凝固起来，不易溶解于水。 (2)加酶的洗衣粉不宜用开水溶解。 绝大多数酶为蛋白质成分，蛋白质在高温时会变性，失去蛋白酶的功能。,(3)含丰富蛋白质的食物最好煮熟后再食用。 加热以后，具备一定空间结构的螺旋形蛋白质分子链会松开，这是蛋白质的变性，蛋白质在变性后更加容易消化和吸收。,（二）生物催化剂-酶 1、酶的概念及特点 科技探索：酶的化学本质是20世纪初酶学研究和争论的中心问

18、题。人们对酶的化学本质的认识经历了将近一个世纪的时间。,1920年，德国科学家维尔斯塔特提出，酶既不是蛋白质，也不是糖类，它是活性基因附着在无活性的蛋白质上的一种物质。 1926，萨姆纳尔（美）从刀豆中提取到脲酶（催化尿素水解的酶）结晶，通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。 1930年，诺索普 胃蛋白酶、胰蛋白酶等多种酶的结晶，并证明这些结晶都是蛋白质，这才推翻了维尔斯塔特的观点。 20世纪80年代以来，美国科学家切赫和奥特曼发现，极少数特殊的酶是RNA，称为核酶。,巴斯德之前,巴斯德,李比希,毕希纳,萨姆纳,切赫和奥特曼,发酵是纯化学反应，与生命活动无关,发酵与活细胞有关，发酵是 整个细胞而不

19、是细胞中的某 些物质在起作用,引起发酵的是细胞中的某些 物质，但是这些物质只有在 酵母细胞死亡后才能发挥作用,酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起 催化作用，就象在活酵母细胞中一样,酶是蛋白质,少数的RNA具有催化作用,（2）酶的概念:,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。 (各种消化酶都是蛋白质) 你知道吗细胞内合成酶的主要场所是？核糖体,功能,来源,化学本质,酶的概念 指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂的有机物，它能使生物体内的化学反应在一定的条件下迅速地进行，而酶本身不发生变化。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。如消化酶 酶的化学本质：

20、大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。,组成酶的基本单位是 和 活细胞内，酶合成的主要场所是。,核糖体,核糖核苷酸,氨基酸,酶的特性: 1、高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快； 酶是自然界催化活性最高的一类催化剂。可使 反应速率提高1061012倍，比普通催化剂效能 至少高几倍以上。 例如：过氧化氢分解 2H2O22H2O + O2 用Fe（） 催化，效率为610-4 mol/molS， 用过氧化氢酶催化，效率为6 106 mol/molS。 用-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉水解。,酶与无机催化剂的比较 相同：都能催化化学反应，提高反应速 率，缩

21、短反应时间。但本身不参 与反应，其本质和数量不变 不同：酶的两大特性 1.酶具有高效性 酶的催化效率大约是无机催化剂的1071013倍 2.酶具有专一性 每一种酶只能催化一种或一类化学反应,问题：酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，哪个催化效率更高？,MnO2,资料： H2O2 是细胞中某些化学反应的副产物，具有强的氧化性，如果不及时除去或分解，就会杀死细胞，而细胞中的过氧化氢酶可以催化H2O2的分解。,肝脏研磨液,二氧化锰,点然后无明火的卫生香,实验一：比较过氧化氢酶与MnO2催化效率,结论：说明过氧化氢酶比二氧化锰的催化效率高得多。,酶具有高效性,催化剂种类（过氧化氢酶与MnO2）,1.两

22、支试管在处理上有什么区别？,2.实验结果有什么不同？,气泡产生的多少，卫生香的燃烧情况不同,自变量,因变量,3.两支试管的区别是催化剂种类不同，如果两试管的过氧化氢溶液的体积也不同，对实验结果有影响吗？,有,无关变量,对照原则,单一变量原则,肝脏研磨液,二氧化锰,对照实验,4.该实验中为什么选用两支试管？如果只用1号试管能否证明酶具有高效性？,没有对比性，不严密,控制变量法,实验过程中可以变化的因素称做 变 量 。其中人为改变的变量称做 自 变 量 。本实验 温 度 属于自变量；随着自变量的变化而变化的变量称做因 变 量 ，本实验 淀 粉 的分解就是因变量。除自变量外，实验过程中可能还会存在一

23、些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称做 无 关 变 量 。比如本实验中由于人为因素造成的淀粉或a-淀粉酶量取量不相同就是无关变量。除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做 对 照 实 验 。本实验只有温度是改变的，其余因素（如淀粉或a-淀粉酶的浓度）都没有变化。对照实验一般要设置对照组和实验组，本实验2号试管就是 对照组 1.3号试管是实验组。在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。,反应底物 A 反应产物 B 某类酶 C D,1.2.3代表 反应的过程,这个图解释了 酶的什么特性?,酶的特性P86-3题,专一性,酶能稳定底物的过渡态，降低反应的活化能，加速反

24、应的进行。 底物:在酶的催化下发生化学反应的物质 底物为参与生化反应的物质，可为化学元素、分子或化合物，经酶作用可形成产物。一个生化反应的底物往往同时也是另一个化学反应的产物。,2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽； 酶一般只能选择性地催化一种或一类相同类型的化学反应，且无副产物生成。 如蛋白质水解酶只能选择水解蛋白质或肽中特定的肽键。 3、易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏,4、温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。 酶促反应一般在pH=58的水溶液中进行，反应温度在2040。 由于反应条件温和，使某些不希

25、望的副反应如分解反应、异构化反应和消旋化反应等尽可能减少。 由于酶本身是蛋白质，高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。,提出问题,问题探讨2：影响酶活性的条件,温度过高过低都会影响酶的活性。过酸过碱都会影响酶的活性,作出假设,温度对酶的催化作用有影响吗？PH对酶的催化作用有影响吗？,设计实验 进行实验,探究温度对酶活性的影响 1.选材 2.变量问题（自变量？因变量？无关变量？）控制变量法 3.如何检测因变量 4.如何设置实验组,探究温度对酶活性（催化作用）的影响,设计实验探究温度对酶活性（催化作用）的影响，并尝试对实验结果及实验中出现的问题作出分析,变蓝,不变蓝,变蓝,温度过高过低影

26、响酶的活性，淀粉没被分解,实验原理： 淀粉遇碘形成蓝色化合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖，麦芽糖遇碘后，不形成蓝色化合物。,控制变量法,讨论：,2.人发烧时为什么会觉得全身无力食欲不振 不想吃东西？,3.在“比较过氧化氢酶在不同条件下的分解”实验中，如果将猪肝冷冻后再逐渐加热到室温，是否有同样的现象出现？ 如果将猪肝煮熟后再逐渐冷却到室温，是否会出现同样的现象？为什么？,1.放在冰箱中的食物为什么能保鲜较长时间？,温度过高使酶失去活性后，酶的活性不再恢复；温度过低只是抑制酶的活性，温度适宜时酶的活性可恢复。,讨论： 唾液淀粉酶随唾液流入胃，胃蛋白酶随食糜进入小肠后，是否还具有活性？,过酸

27、过碱的条件使酶失去活性后，酶的活性不再恢复。,3、酶的催化作用易受到外界因素的影响,低温抑制酶的活性，而不会使酶失去活性；高温、过酸和过碱都会使酶空间结构遭破坏而失去活性,影响酶促反应速率的因素：,1. 温度,3. 酶的浓度：反应速率随 酶浓度的升高而加快。,4. 底物浓度：在一定浓度 范围内，反应速率随浓 度的升高而加快，但达 到一定浓度，反应速率 不再变化,酶数量限制,2. pH,5. 抑制剂、激活剂,用坐标图建构“pH对酶活性影响的数学模型”。并回答： （1）BA段的含义是： 随着PH值下降酶的活性逐渐降低，最后丧失。 BC段的含义是： 随着PH值上升酶的活性逐渐降低，最后丧失。 （2）A点与C点时酶的相同点是： 酶丧失活性