【課件】蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者++課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第二章

組成細(xì)胞的分子第四節(jié)

蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者

從某些動物組織中提取的膠原蛋白，可以用來制作手術(shù)縫合線。手術(shù)后一段時間，這種縫合線就可以被人體組織吸收，從而避免拆線的痛苦。1.為什么這種縫合線可以被人體組織吸收？組成動物和人體的膠原蛋白是相似的物質(zhì)。問題探討2.這種縫合線發(fā)生什么樣的化學(xué)變化才能被吸收？這對你認(rèn)識蛋白質(zhì)的化學(xué)組成有什么啟示？變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)；蛋白質(zhì)在化學(xué)組成上可以分為更小的分子(氨基酸)。蛋白質(zhì)是細(xì)胞中含量最多的有機(jī)物我們每天需要攝入一定量富含蛋白質(zhì)食物,你能說出哪些食物富含蛋白質(zhì)呢？蛋白質(zhì)具有什么功能呢？一.蛋白質(zhì)的功能1.結(jié)構(gòu)蛋白：許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，稱為結(jié)構(gòu)蛋白。例如肌肉、頭發(fā)、羽毛、蛛絲等的成分，主要都是蛋白質(zhì)。一.蛋白質(zhì)的功能馬達(dá)蛋白2.催化功能：細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化，絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。一.蛋白質(zhì)的功能麥芽糖淀粉葡萄糖唾液淀粉酶麥芽糖酶葡萄糖酶糖原淀粉酶胃蛋白酶晶體3.運(yùn)輸功能：有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸功能，如血紅蛋白可以運(yùn)輸氧氣。細(xì)胞膜上具有物質(zhì)運(yùn)輸功能

的載體蛋白紅細(xì)胞中可攜帶并運(yùn)輸氧氣

的血紅蛋白O2分子一.蛋白質(zhì)的功能4.免疫功能（防御）：有些蛋白質(zhì)有免疫功能，人體內(nèi)的抗體是蛋白質(zhì)，可以幫助人體抵御病菌和病毒等抗原的侵害?？贵w與病原體結(jié)合降低其生物活性免疫球蛋白（抗體）的結(jié)構(gòu)一.蛋白質(zhì)的功能抗原和抗體5.調(diào)節(jié)功能(信息傳遞):有些蛋白質(zhì)能夠調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動，如胰島素。這類激素將信息傳遞給受體蛋白起到信息傳遞的作用。胰島細(xì)胞分泌的胰島素可以作為信號分子調(diào)節(jié)血糖一.蛋白質(zhì)的功能通過蛋白質(zhì)間的特異性結(jié)合，實(shí)現(xiàn)信息的精準(zhǔn)傳遞。如果口服此藥物，在消化道內(nèi)藥物被消化液分解，會失去藥效6.識別作用：細(xì)胞膜的外表有一層糖蛋白，與細(xì)胞的識別作用密切相關(guān)。糖蛋白的識別作用好比是細(xì)胞與細(xì)胞之間，或細(xì)胞與其他大分子之間，互相聯(lián)絡(luò)用的“文字”或“語言”一.蛋白質(zhì)的功能

2類別功能舉例結(jié)構(gòu)蛋白構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)肌肉、頭發(fā)、羽毛、蛛絲等功能蛋白調(diào)節(jié)作用(信息傳遞)能調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動蛋白質(zhì)類激素，如胰島素催化作用催化細(xì)胞中各種化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行絕大多數(shù)酶運(yùn)輸作用具有運(yùn)輸載體的作用血紅蛋白

防御作用(免疫作用)抵御病菌和病毒等抗體的入侵抗體識別作用

參與細(xì)胞間信號識別糖蛋白一.蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者

蛋白質(zhì)能夠承擔(dān)如此多樣的功能，與蛋白質(zhì)的多樣性有關(guān)，生物界的蛋白質(zhì)種類多達(dá)1010~1012種。二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸思考:

食物中的蛋白質(zhì)能被人體直接吸收嗎？不能，蛋白質(zhì)是生物大分子要經(jīng)過消化，水解為氨基酸才能被人體吸收蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)思考.討論甘氨酸纈氨酸丙氨酸亮氨酸

每個氨基酸至少含有一個氨基（—NH2）和一個羧基（—COOH）連接在同一個碳原子上。問題1:這些氨基酸的結(jié)構(gòu)具有什么共同特點(diǎn)？問題2:“氨基酸”這一名詞與其分子結(jié)構(gòu)有對應(yīng)關(guān)系嗎？氨基羧基側(cè)鏈基團(tuán)（R基）

代表了氨基酸分子結(jié)構(gòu)中的主要組成部分——氨基和羧基。羧基中的氫氧鍵（O-H）易斷裂，生成H+

，呈酸性，所以稱為氨基酸。酸氨基CHRNH2COOH二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸1.元素組成一定有C、H、O、N，有的含S等2.結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)

至少有一個氨基(-NH2)和一個羧基(-COOH)

都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上3.結(jié)構(gòu)通式R氨基羧基側(cè)鏈基團(tuán)：決定氨基酸的種類和理化性質(zhì)OC

OHCH

H

H

N中心碳原子氫原子簡寫：RHH2N—C—COOH分子通式：C2H4O2N-RNH2——COOHCHRCOOH

—C—HH2NCH3NH2CH3

—C—HH2N二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸NH2H2NNHHNHHNHHCOOHCOHOCOHOHOOC氨基羧基書寫提醒：氨基、羧基、R基的正確書寫格式分別為：—NH2、—COOH、—R(不要忘記原子團(tuán)前要有短線“—”)v①④例1.下列化合物是組成蛋白質(zhì)的氨基酸的是________①③生物體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的氨基酸有21種二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸4.種類二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸5.分類非必需氨基酸必需氨基酸根據(jù)能否在人體內(nèi)合成人體細(xì)胞不能合成的，必須從外界環(huán)境中直接獲取的氨基酸，共8種。人體細(xì)胞能夠合成的氨基酸，共13種。甲硫氨酸（蛋氨酸)、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸（甲來寫一本亮色書）(嬰兒9種，組氨酸)生物體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的氨基酸有21種4.種類為什么人和牛羊等動物的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，但卻可以通過攝食牛羊肉中的蛋白質(zhì)中來獲取自身蛋白質(zhì)？？人攝入的蛋白質(zhì)在體內(nèi)被消化為氨基酸，人體又可以氨基酸為原料，合成自身所需的蛋白質(zhì)。？5.氨基酸脫水縮合形成肽鏈二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸氨基酸：21種蛋白質(zhì)：1010～1012蛋白質(zhì)是以氨基酸為基本單位構(gòu)成的生物大分子。氨基酸如何形成蛋白質(zhì)？CHCOOHR2HN二肽CHR1H2NOHCOH2OH脫水縮合肽鍵脫水縮合:一個氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(-NH2)，脫去一分子水而連接起來，這種結(jié)合方式叫做脫水縮合。二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸5.氨基酸脫水縮合形成肽鏈H來自于__________氨基和羧基羧基O來自于_____脫水縮合的場所：

。核糖體肽鍵CHCOOHR3HNOHHCCHR1H2NCOCHR2HNO二肽H2OH2O三肽肽鍵

由三個氨基酸縮合而成化合物叫做三肽。(含有兩個肽鍵)。

以此類推，由多個氨基酸縮合而成的，含有多個肽鍵的化合物，叫多肽。多肽通常呈鏈狀，叫作肽鏈。二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸5.氨基酸脫水縮合形成肽鏈(體內(nèi)多肽鏈合成順序:從氨基端到羧基端)②多肽鏈中不相鄰的氨基酸之間常會規(guī)則性的形成氫鍵，從而使得肽鏈能盤曲、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。三.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性③多肽鏈中側(cè)鏈基團(tuán)相互作用使肽鏈具有一定的空間結(jié)構(gòu)二硫鍵兩條肽鏈—SH—SH+—S—S—+2H二.蛋白質(zhì)的基本組成單位--氨基酸5.氨基酸脫水縮合形成肽鏈④許多蛋白質(zhì)分子都含有兩條或多條肽鏈，它們通過一定的化學(xué)鍵如二硫鍵相互結(jié)合在一起。圖示血紅蛋白由四條肽鏈聚集在一起三.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性氨基酸肽鏈脫水縮合蛋白質(zhì)一條或多條空間結(jié)構(gòu)肽鏈盤曲折疊

構(gòu)成蛋白質(zhì)的這些多肽鏈不呈直線，也不在同一個平面上，而是形成更為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。氨基酸的種類不同氨基酸的數(shù)量不同氨基酸的排列順序千變?nèi)f化肽鏈層面多肽鏈盤曲、折疊的方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別氨基酸層面三.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性α-螺旋β-折疊蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多種多樣蛋白質(zhì)種類多種多樣6.蛋白質(zhì)多樣性1.從氨基酸到蛋白質(zhì)大致有哪些結(jié)構(gòu)層次？氨基酸二肽蛋白質(zhì)三肽多肽......→→→思考討論：三.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性2.進(jìn)入人體消化道的蛋白質(zhì)食物，要經(jīng)過哪些消化酶的作用才能分解為氨基酸？這些氨基酸進(jìn)入人體細(xì)胞后，需經(jīng)過怎樣的過程才能變?yōu)槿梭w的蛋白質(zhì)?人體中的蛋白質(zhì)和食物中的蛋白質(zhì)會一樣嗎？蛋白質(zhì)胃蛋白酶胰蛋白酶多肽腸肽酶氨基酸不一樣，人體蛋白質(zhì)具有完成人體生命活動的結(jié)構(gòu)和功能。氨基酸進(jìn)入人體細(xì)胞后，要脫水縮合形成二肽、三肽、多肽，由多肽鏈盤曲折疊構(gòu)成人體的蛋白質(zhì)。思考討論：三.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性如果用21個不同的字母代表21種氨基酸，由10個氨基酸組成的十肽，能形成多少種？2110種十肽21212121212121212121若由N個氨基酸組成的多肽長鏈，能形成多少種？21n種多肽鏈三.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性人體內(nèi)各種空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)

每一種蛋白質(zhì)分子都有與它所承擔(dān)功能相適應(yīng)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，如果氨基酸序列改變或蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，就可能會影響其功能。四.結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸纈氨酸谷氨酸賴氨酸正常紅細(xì)胞運(yùn)氧能力強(qiáng)鐮狀紅細(xì)胞運(yùn)氧能力弱鐮狀細(xì)胞貧血的病因氨基酸序列改變蛋白質(zhì)功能影響四.結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)胰島素目前注射胰島素是唯一的給藥方式，口服胰島素似乎是很多“糖友”的渴求和心聲。但是很多人不清楚胰島素為什么不能口服？如果口服此藥物，在消化道內(nèi)藥物被消化液分解，會失去藥效、四.結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)蛋白質(zhì)的鹽析、水解和變性蛋白質(zhì)鹽析蛋白質(zhì)在某些鹽溶液中析出，溶解度降低，過程可逆蛋白質(zhì)變性蛋白質(zhì)在某些物理和化學(xué)因素作用下其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象。過程不可逆。高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、紫外線等蛋白質(zhì)水解肽鍵斷裂，蛋白質(zhì)分解為短肽或氨基酸氨基酸順序

，肽鍵

，空間結(jié)構(gòu)

，功能

。不變不變改變改變蛋白質(zhì)變性后，會發(fā)生如下變化：四.結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)變性后變化a.空間結(jié)構(gòu)改變(氨基酸排列順序不變)b.生物學(xué)功能喪失（如：高溫消毒、滅菌）c.水溶性下降(易沉淀)d.更易被水解(食物煮熟易消化)變性使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散蛋白質(zhì)變性后還可用雙縮脲試劑檢測嗎？能。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)變性后空間結(jié)構(gòu)改變，并沒有破壞氨基酸之間的肽鍵，雙縮脲試劑是與蛋白質(zhì)中的肽鍵發(fā)生反應(yīng)。3.應(yīng)用加酶洗衣粉不要用熱水洗，有血跡、牛奶的衣服同樣不要醫(yī)院用70%酒精殺菌含豐富蛋白質(zhì)的食物煮熟再食用四.結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)聯(lián)系與應(yīng)用蛋白質(zhì)的相關(guān)計(jì)算蛋白質(zhì)的相關(guān)計(jì)算氨基酸原子數(shù)目的計(jì)算

氨基酸

肽鍵－==256311822656－==－==

規(guī)律一：氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)=肽鍵數(shù)=脫水?dāng)?shù)（鏈狀）蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算mnn-mn-m－==55311335

氨基酸

肽鍵

規(guī)律二：氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)=脫水?dāng)?shù)（環(huán)狀）8288蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算mnnn【例1】血紅蛋白分子中含574個氨基酸，4條肽鏈。在形成此蛋白質(zhì)分子時，脫下的水分子數(shù)和形成的肽鍵數(shù)目分別是（

）A.574和573

B.573和573

C.570和573

D.570和570D一條多肽鏈至少有幾個氨基和羧基？在什么位置？至少1個氨基1個羧基，分別位于鏈的兩端【R基中可能還有氨基或羧基】【例2】現(xiàn)有氨基酸600個，其中氨基總數(shù)為610個，羧基總數(shù)為608個，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質(zhì)共有肽鍵、氨基和羧基的數(shù)目依次為（）A.598,2和2B.598,12和10C.599,1和1D.599,11和9B

規(guī)律三：至少游離氨基數(shù)（羧基數(shù)）＝肽鏈數(shù)

游離氨基數(shù)（羧基數(shù)）＝肽鏈數(shù)+R基中的氨基數(shù)（羧基數(shù)）蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算CHCOOHR2HNOHHCCHR1H2NCOCHR2HNOH2OH2O肽鍵肽鍵三肽蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算

規(guī)律四：蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量＝氨基酸的總質(zhì)量-脫水的質(zhì)量

＝氨基酸數(shù)×氨基酸的平均分子質(zhì)量

－脫去水分子數(shù)×18總結(jié)：n個氨基酸形成m條肽鏈的蛋白質(zhì)，氨基酸的平均分子質(zhì)量為a,則蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量＝a·n-18(n-m)?！纠?】組成生物體某蛋白質(zhì)的21種氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為128，則由100個氨基酸構(gòu)成的含2條多肽鏈的蛋白質(zhì)，其分子量為（）A.12800B.11018C.11036

D.8800蛋白質(zhì)分子量=100×128-98×18=11036C規(guī)律五：蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)×氨基酸平均相對分子質(zhì)量

-脫去的水分子數(shù)×18-二硫鍵數(shù)×2圖2-1某胰島素通過二硫鍵連接蛋白質(zhì)中存在二硫鍵S二硫鍵HHH2S蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算【例4】胰島素含有2條多肽鏈，A鏈含21個氨基酸，B鏈含有30個氨基酸，兩條多肽鏈間通過2個二硫鍵連接，在A鏈上形成一個二硫鍵，這51個氨基酸形成胰島素后，相對分子質(zhì)量減少了多少？()A.888B.882C.880D.無法確定A1.圖解2.示例：假設(shè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，由n個氨基酸分別形成1條鏈狀多肽或m條鏈狀多肽一.利用形成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖解完成相應(yīng)的計(jì)算規(guī)律形成肽鏈數(shù)形成肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量1n－1n－1至少1個至少1個na－18(n－1)mn－mn－m至少m個至少m個na－18(n－m)環(huán)狀nn至少為0至少為0na-18n至少氮原子數(shù)+R基中氮原子數(shù)=各氨基酸中O原子總數(shù)-脫去的水分子數(shù)=各氨基酸中N原子總數(shù)

-NH2（肽鏈數(shù)）N原子數(shù)=-CO-NH-

-R中N數(shù)

-COOH×2（肽鏈數(shù)×2）O原子數(shù)=-CO-NH-

-R中O數(shù)蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算規(guī)律六：多肽鏈中氧原子或氮原子數(shù)③至少氧原子數(shù)=④實(shí)際氧原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)=2×氨基酸數(shù)-肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)+肽鏈數(shù)至少氧原子數(shù)+R基中氧原子數(shù)①至少氮原子數(shù)=②實(shí)際氮原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)=氨基酸數(shù)=氨基酸數(shù)×2+R基上的C原子數(shù)C原子數(shù)=氨基酸中的C原子數(shù)H原子數(shù)=各氨基酸中的H總數(shù)－脫水?dāng)?shù)×2-2×二硫鍵數(shù)規(guī)律七：根據(jù)氮原子估算多肽鏈中氨基酸數(shù)①多肽鏈中最多氨基酸數(shù)=多肽：CxHyOmNb②多肽鏈中實(shí)際氨基酸數(shù)=多肽中氮原子數(shù)多肽中氮原子數(shù)-R基中的氮原子數(shù)例.某多肽的化學(xué)式C55H70O22N10推算，它在完全水解后得到氨基酸最多有

個。10分子通式：C2H4O2N-R蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算規(guī)律八：多肽鏈中氨基酸排列順序①3種氨基酸，可以形成多少種二肽？可以形成多少種三肽？21×21×----×21=21n②n個氨基酸形成的多肽鏈，最多有多少種氨基酸排列順序二肽：3×3=32=9種三肽：3×3×=33=27種蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算③三種氨基酸各1個，可以形成多少種二肽？可以形成多少種三肽？形成二肽：3×2=6種形成三肽：3×2×1=6種蛋白質(zhì)合成相關(guān)計(jì)算蛋白質(zhì)水解相關(guān)計(jì)算蛋白質(zhì)水解相關(guān)計(jì)算水解后的產(chǎn)物有哪些某十九肽含4個天冬氨酸(R基為-CH2-COOH)，分別位于第7、8、14、19位(見下圖)。肽酶E1專門作用于天冬氨酸羧基端的肽鍵，肽酶