第二章

組成細(xì)胞的分子第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)010203從氨基酸的結(jié)構(gòu)特點理解氨基酸脫水縮合的過程，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型解答與蛋白質(zhì)有關(guān)的計算問題。（科學(xué)思維）從蛋白質(zhì)功能多樣性角度明確蛋白質(zhì)與人體健康的關(guān)系。（社會責(zé)任）通過對蛋白質(zhì)的學(xué)習(xí)，建立生命的物質(zhì)性的觀點；從結(jié)構(gòu)與功能觀角度理解蛋白質(zhì)的多樣性。（生命觀念）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)后過一段時間，這種縫合線就可以被人體組織吸收，從而避免拆線的痛苦。情景視頻二合作探究二：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)。合作探究三：你能夠說出幾種富含蛋白質(zhì)的食物呢？一蛋白質(zhì)的功能合作探究四：那生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)有什么功能呢？富含蛋白質(zhì)的食物一蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的功能1結(jié)構(gòu)蛋白：是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)，

如肌球蛋白、肌動蛋白等催化蛋白：起生物催化作用，如絕大多數(shù)酶運輸?shù)鞍祝喝缪t蛋白、細(xì)胞膜上的載體調(diào)節(jié)蛋白：如胰島素和生長激素等免疫蛋白：免疫過程中產(chǎn)生的抗體

可以說，細(xì)胞的各項生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。功能蛋白蛋白質(zhì)的功能1蛋白質(zhì)能夠承擔(dān)如此多樣的功能，離不開蛋白質(zhì)的多樣性。人體蛋白質(zhì)有數(shù)萬種，生物界多達1010~1012種。蛋白質(zhì)種類和功能的多樣取決于蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)是一類生物大分子，種類多種多樣。蛋白質(zhì)必須經(jīng)過消化，成為各種氨基酸，才能被人體吸收利用。二蛋白質(zhì)的基本組成單位-氨基酸合作探究五：民間有一種“吃什么補什么”的說法，如吃魚眼能明目，喝虎骨酒可以壯筋骨，那么這些食物中的蛋白質(zhì)能被人體直接吸收嗎？蛋白質(zhì)的基本單位----氨基酸2①請用準(zhǔn)確的語言描述氨基酸的元素組成。②氨基酸的結(jié)構(gòu)具有哪些共同特點？不同氨基酸在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別在哪里？③“氨基酸”這一名詞與其分子結(jié)構(gòu)有怎樣的對應(yīng)關(guān)系？活動2：閱讀教材P29，思考討論，回答以下相關(guān)問題蛋白質(zhì)的基本單位----氨基酸2①氨基酸的結(jié)構(gòu)具有什么共同特點？CCCC

氨基

羧基R氨基羧基側(cè)鏈基團：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：R—C2H4O2N至少含一個氨基(-NH2)和一個羧基(-COOH)總有一個氨基(-NH2)和一個羧基(-COOH)連在同一碳原子上R基中也可能含有氨基（—NH2）或羧基（—COOH）一定有C、H、O、N，有的含S、Se等CHRNH2COOH1組成元素2結(jié)構(gòu)通式3結(jié)構(gòu)特點蛋白質(zhì)的基本單位----氨基酸2組成蛋白質(zhì)的氨基酸至少都有一個氨基和一個羧基，“至少”的涵義是什么？如果氨基酸分子中不止一個氨基和一個羧基，其他的氨基和羧基又位于什么位置？氨基酸分子中的氨基和羧基的數(shù)目至少各1個，也可以是幾個。其他的氨基和羧基可位于R基上。NH2H2NNHHNHHNHHCOOHCOHOCOHOHOOC氨基羧基書寫提醒：蛋白質(zhì)的基本單位----氨基酸2特別提醒氨基、羧基、R基的正確書寫格式分別為：—NH2、—COOH、—R(千萬不要忘記原子團前要有短線“—”)蛋白質(zhì)的基本單位----氨基酸2“氨基酸”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“氨基酸”這一名詞與其分子結(jié)構(gòu)有對應(yīng)關(guān)系嗎？發(fā)揮你的想象力，能否將抽象的結(jié)構(gòu)具體化，以便更好的掌握氨基酸的結(jié)構(gòu)通式蛋白質(zhì)的基本單位----氨基酸2非必需氨基酸：

必需氨基酸：組成人體蛋白質(zhì)的21種氨基酸甲硫氨酸，纈氨酸，賴氨酸，異亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，蘇氨酸。（甲攜來一本亮色書）共13種，人體可自身合成的氨基酸共8種，人體不能自身合成的氨基酸3.種類：（嬰兒9種，組氨酸）CHNH2HCH2COOHCHNH2COOH(CH2)4NH2CHNH2COOHCH2SHCHNH2COOHCH2SH哪些是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，并圈出R基。×√√×組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，以下屬于組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸的是（

），并找出其R基。A. B.C. D.一、氨基酸的結(jié)合方式

通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道人體中氨基酸有21種，蛋白質(zhì)有1010-1012種。那么21種氨基酸是如何形成種類繁多的蛋白質(zhì)的呢？

氨基酸：21種蛋白質(zhì)：1010～1012脫水縮合

蛋白質(zhì)是生物大分子，由許多氨基酸分子通過脫水縮合形成肽鍵相連而成。一、氨基酸的結(jié)合方式1.脫水縮合：

一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基相連接，同時脫去一分子的水，這種結(jié)合的方式叫脫水縮合。H2O肽鍵－OH‖O－C－CR2H－－－NH－－C－CR1H2NH－－‖OOH－H二肽問題2:請思考，肽的命名原則是什么？

一、氨基酸的結(jié)合方式2.肽命名原則：

由幾個氨基酸脫水縮合構(gòu)成，就稱為幾肽。問題3:請繪制出三肽合成過程，并思考H2O中H和O分別來自于哪里？肽鍵－C－COOHR3H－－－NH－HOH－肽鍵‖O－CR1H2NH－－－C－C－CR2H－－－NH－‖O三肽H2OH2O脫出來的H2OH來自氨基和羧基1O來自羧基2一、氨基酸的結(jié)合方式2.肽命名原則：

由幾個氨基酸脫水縮合構(gòu)成，就稱為幾肽。肽鍵－C－COOHR3H－－NH－肽鍵‖O－CR1H2NH－－－C－C－CR2H－－－NH－‖O三肽H2OH2O以此類推，多個氨基酸分子脫水縮合而成的含有多個肽鍵的化合物，叫多肽。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性3有的是環(huán)狀，首尾兩端的氨基、羧基也脫水縮合連接起來，成為環(huán)狀多肽。由幾個氨基酸形成的就叫幾肽三肽，四肽，……統(tǒng)稱為多肽肽鏈呈鏈狀1條或多條盤曲折疊下圖為腦啡肽的結(jié)構(gòu)簡式，據(jù)圖回答：1.腦啡肽分子是由_______種氨基酸形成的，造成氨基酸種類不同的原因是________不同。2.腦啡肽中含有____個肽鍵，腦啡肽的名稱是_____肽，形成過程稱為___________，形成過程中共脫去___個水分子。4R基4五脫水縮合4習(xí)題檢測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性3氨基酸脫水縮合形成的多肽鏈，就是蛋白質(zhì)嗎？？由于氨基酸之間能夠形成氫鍵，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。2.由肽鏈形成蛋白質(zhì)

許多蛋白質(zhì)含有兩條或多條多肽鏈，他們通過一定的化學(xué)鍵如二硫鍵結(jié)合在一起。2.由肽鏈形成蛋白質(zhì)-SH＋-SH→-S-S-這些肽鏈不呈直線，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)。右下為血紅蛋白的結(jié)構(gòu)——一種由574個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，含四條多肽鏈。2.由肽鏈形成蛋白質(zhì)二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：

氨基酸之間脫水縮合形成肽鏈肽鏈進行進一步盤繞形成一定的空間結(jié)構(gòu)四條肽鏈聚集形成復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)一條肽鏈的特定區(qū)域進行有規(guī)律的盤曲、折疊一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)二蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性蛋白質(zhì)的盤曲折疊過程（視頻）氨基酸層面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)千差萬別蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因進入人體消化道的蛋白質(zhì)食物，需用經(jīng)過哪些消化酶的作用才能分解為氨基酸？這些氨基酸需要經(jīng)過怎樣的過程才能變?yōu)槿梭w的蛋白質(zhì)？人體和食物食物中蛋白質(zhì)一樣嗎？蛋白質(zhì)胃蛋白酶胰蛋白酶多肽腸肽酶氨基酸氨基酸進入人體細(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)。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。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性32.蛋白質(zhì)的形成

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。結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)正常血紅蛋白異常血紅蛋白二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性3.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因：

人類許多疾病與人體細(xì)胞內(nèi)肽鏈的折疊錯誤有關(guān)，如囊性纖維病、阿爾茨海默癥、帕金森病等注意：變性的蛋白質(zhì)肽鍵沒有被破壞，還能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)變性：指蛋白質(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)象變性因素：強酸、強堿、重金屬鹽、加熱、酒精等變性使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散與社會的聯(lián)系不可逆二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性5.蛋白質(zhì)的功能異常：

①用酒精、加熱、紫外線等來消毒和殺菌。②在重金屬鹽中毒急救時也常常利用蛋白質(zhì)的這一特點。汞中毒時，早期可以服用大量乳制品或雞蛋清，使蛋白質(zhì)在消化道中與汞鹽結(jié)合成變性的不溶解物，以阻止有毒的汞離子吸收入人體內(nèi)，然后再設(shè)法將沉淀物自胃中洗出。變性作用不激烈，變性可逆；變性作用過于激烈，變性不可逆。(1)蛋白質(zhì)變性及其運用：鹽析：蛋白質(zhì)在某些鹽（如氯化鈉、硫酸鈉等）的溶液中溶解度降低而析出的現(xiàn)象，降低鹽溶液濃度后，蛋白質(zhì)又會重新溶解。在雞蛋清中加一些食鹽，會看到白色絮狀物，兌水稀釋后絮狀物消失。注意：鹽析過程蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，變化是可逆的。加入清水稀釋源于必修1P32“與社會的聯(lián)系”①熟雞蛋更容易消化的原因是____________________________________________________________。②蛋白質(zhì)變性后還可用雙縮脲試劑檢測嗎？并說明理由：______________________________________________________________。高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解能。因為蛋白質(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1數(shù)量關(guān)系分析1.1水分子數(shù)與蛋白質(zhì)中肽鍵數(shù)及氨基酸數(shù)目的關(guān)系多肽鏈形成蛋白質(zhì)肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)－1脫去的水分子數(shù)

=H2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O公式：脫去水分子數(shù)

=

肽鍵數(shù)

=

氨基酸數(shù)

-

肽鏈數(shù)肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)－2脫去的水分子數(shù)

=1.1水分子數(shù)與蛋白質(zhì)中肽鍵數(shù)及氨基酸數(shù)目的關(guān)系環(huán)狀多肽形成蛋白質(zhì)公式：脫去水分子數(shù)

=

肽鍵數(shù)

=

氨基酸數(shù)1.2蛋白質(zhì)中游離氨基、羧基數(shù)目與肽鏈的關(guān)系多肽鏈形成蛋白質(zhì)H2NCOOH游離羧基數(shù)=1游離氨基數(shù)=H2NH2NCOOHCOOH游離羧基數(shù)=2游離氨基數(shù)=R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10公式：蛋白質(zhì)中至少含有的游離的氨基或羧基數(shù)

=

肽鏈的條數(shù)公式：蛋白質(zhì)中含有游離氨基/羧基數(shù)=肽鏈的條數(shù)+R基中游離氨/羧基1.2蛋白質(zhì)中游離氨基、羧基數(shù)目與肽鏈的關(guān)系環(huán)狀多肽形成蛋白質(zhì)公式：蛋白質(zhì)中至少含有的游離的氨基或羧基數(shù)=0公式：蛋白質(zhì)中含有游離氨基/羧基數(shù)

=

R基中游離氨/羧基2蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量計算CHCOOHR2HN二肽CHR1H2NOHCOH肽鍵H2O2.蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量計算脫水縮合CHCOOHR2HNOHHCCHR1H2NCOCHR2HNOH2OH2O肽鍵肽鍵三肽2.蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量計算公式：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)×182.蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量計算公式：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HHH2S3蛋白質(zhì)中原子數(shù)目計算N原子數(shù)=各氨基酸中的N原子總數(shù)=氨基酸數(shù)+R基上的N原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的N原子數(shù)CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR73.1N原子數(shù)O原子數(shù)=各氨基酸中O原子總數(shù)－脫水?dāng)?shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)×2+R基上的O原子數(shù)CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR73.2O原子數(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)CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR73.3C原子數(shù)H原子數(shù)=各氨基酸中的H總數(shù)－脫水?dāng)?shù)×2CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR73.4H原子數(shù)－2×二硫鍵數(shù)計算原子數(shù)量時，由于R基上的C原子數(shù)不好確定，且H原子數(shù)較多，經(jīng)常以N原子數(shù)或O原子數(shù)或者S原子為突破口，計算氨基酸的分子式或氨基酸個數(shù)最為簡便。計算蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量時，肽鏈上出現(xiàn)二硫鍵（—S—S—）時（二硫鍵由—SH和—SH脫去2個H形成），要再減去2（即兩個氫原子），若無特殊說明，則不考慮二硫鍵。3.5原子數(shù)計算注意事項相關(guān)計算公式小結(jié)氨基酸數(shù)（n）；氨基酸平均分子相對質(zhì)量（a）一條肽鏈m條肽鏈環(huán)肽肽鍵脫去水分子減輕的質(zhì)量多肽相對分子質(zhì)量至少含有的氨基或羧基數(shù)H