2020-2021学年第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者教学演示课件ppt

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许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。例如，肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质（图为肌肉纤维）。
有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素（图中黄色区域的部分细胞能分泌胰岛素）。
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（图为胃蛋白酶结晶）。
有些蛋白质具有运输功能（图为血红蛋白示意图，能运输氧）。
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。
蛋白质是生命活动的主要承担者！
1、结构蛋白（肌肉、头发、羽毛、蛛丝等）
2、催化作用（绝大多数酶是蛋白质）
3、运输作用（血红蛋白、载体蛋白等）
4、调节作用（如胰岛素）
5、免疫作用（如抗体）
蛋白质分子的主要功能：
蛋白质是生命活动的主要承担者
①结构蛋白：是构成细胞和生物体的重要物质， 如肌球蛋白、肌动蛋白等
②催化作用：起生物催化作用，如绝大多数酶
③运输功能：如血红蛋白、细胞膜上的载体
④调节作用：如胰岛素和生长激素等
⑤免疫作用：免疫过程中产生的抗体
3．蛋白质的生理功能
①结构物质： 、 、 ；②催化作用： ； ③调节作用： 、 和 ； ④免疫作用： ； ⑤运输作用： 、 ； ⑥信息传递作用： （细胞 膜）
二、蛋白质的基本组成单位---氨基酸
①组成蛋白质的氨基酸有21种
非必需氨基酸（13种）
[阅读] “与生活的联系”,谈谈什么是必需氨基酸，什么是非必需氨基酸？
甲硫氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸
甲 来 写 一 本 亮 色 书
2、非必需氨基酸：人体细胞能够合成的氨基酸。
1、必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取的氨基酸。
观察下列几种氨基酸的结构,找共性
H2N C C OH
一个中心三个基本点，一个可变点（R基）
③氨基酸的结构特点：每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上。
以下哪些是组成蛋白质的氨基酸?
下列物质中，属于氨基酸的是（　）
［例1］谷氨酸的R基为－C3H5O2，在一个谷氨酸分子中，有C和O的原子数分别是（　）　A.4,4个 B.5,5个 C.5，4个　D.4,5个
思考：氨基酸是怎样构成蛋白质的？
一个氨基酸的羧基与另外一个氨基酸的氨基
三.蛋白质的结构及其多样性
例2、（06高考广东卷）组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构式是（ ） A. NH--CO B. --NH--CO-- C. --NH2 --COOH-- D. NH2 —COOH
肽链：多肽通常呈链状结构，所以多肽通常又叫肽链。
形成的肽键数=脱去水分子数
通常由三个或三个以上氨基酸分子脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物都叫多肽。
多肽通常呈链状结构，叫做肽链。
结合图2~12，阅读P30最后一段，思考蛋白质空间结构形成过程中有哪些特殊化学键？这些化学键有什么作用？
由于氨基酸之间能够形成_______等， 从而使得肽链能____________，形成具有一定空间结构的蛋白质。
二级结构：α螺旋、β折叠
多种化学键的作用下形成一定空间结构
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(图2-11)。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
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二硫键相互结合在一起。
氨基酸之间能够形成氢键等，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。
由氨基酸形成蛋白质的示意图
C、H、O、N (元素组成)
蛋白质的结构及其多样性
在细胞内，组成一种蛋白质的____________可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同_____氨基酸的_________千变万化，_________________________________________________千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。
人体内有数万种不同的蛋白质，具估计，生物界的蛋白质种类多大约1010~1012种，结合这个图试着解释蛋白质具有多样性的原因？
导致疯牛病的异常蛋白质
每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。
蛋白质的结构决定蛋白质的功能
每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。
3、氨基酸排列顺序 不同
4、蛋白质的空间结构不同
3、蛋白质结构多样性的原因
请根据以下图示总结蛋白质结构多样性的原因
氨基酸种类不同氨基酸数目成百上千氨基酸排列次序变化多端肽链的盘曲、折叠方式及其蛋白质的空间结构千差万别
蛋白质分子的结构和功能的多样性
1.朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc，它们的比较如下表。
由此可以推测这两种蛋白质表现出不同性质的原因是(　　)A.溶解度不同 B.氨基酸的种类不同C.空间结构不同 D.氨基酸的数量不同
A、6个氨基酸形成1条肽链时，形成几个肽键？ 脱掉几个水分子？
B、n个氨基酸形成1条肽链时，形成几个肽键？ 脱去几个水分子？
C.6个氨基酸形成2条肽链时，形成几个肽键？ 脱去几个水分子？
D.n个氨基酸形成m条肽链时，形成几个肽键？ 脱去几个水分子？
小结：脱水数 ＝肽键数＝氨基酸个数－肽链数
E.100个氨基酸形成的1条肽链，至少含有多少 个氨基，至少含有多少个羧基呢？
F.100个氨基酸形成的2条肽链，至少含有多少 个氨基，至少含有多少个羧基呢？
小结：n个氨基酸形成的m条肽链，至少含有 个氨基，至少含有 个羧基
即这个蛋白质中至少含有的氨基（羧基）数＝肽链数＝m。
甘氨酸、缬氨酸的分子量分别是 、 。
由一个甘氨酸和一个缬氨酸形成的二肽的分子量是 。你是如何计算出来的？
G.蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均分子量－失去的水分子数×水的分子量一个由n个氨基酸形成的含有m条肽链的蛋白质，氨基酸的平均分子质量为a,则蛋白质的相对分子质量＝a·n-18(n-m)。
例题1 组成人体的20种氨基酸的平均分子量是128，血红蛋白由4条多肽链组成，共含有574个氨基酸，则血红蛋白的分子质量约为 A.73472； B.12800； C.63212； D.63140
574X128-(574-4)X18
如果组成蛋白质的氨基酸的分子数为n，氨基酸的平均分子量为a，完成下表的填写：
1.计算蛋白质中氨基酸、氨基、羧基、肽链、肽键、脱水数(1)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。(若有其他化学键形成，则需再减去脱掉的原子质量，如每形成一个“—S—S—”键，需脱掉2个“H”)(2)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。(3)游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
2.一条由39个氨基酸形成的环状多肽，其中有4个谷氨酸(R基为—CH2—CH2—COOH)，则该多肽(　　)A.有38个肽键B.可能没有游离的氨基C.至少有5个游离的羧基D.至多有36种常见氨基酸
2.蛋白质中含有N、O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.多肽中除去氨基酸的有关计算(1)若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键即可。(2)每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。
3．某三十九肽中共有丙氨酸4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽，这些多肽中肽键总数为A．31B．32C．34D．35
4.下图表示胰岛素分子中一条多肽链，其中有3个甘氨酸(R基：—H)分别位于第8、20、23位。下列叙述正确的是(　　)
A.该多肽含有一个游离的羧基，位于第1位B.用特殊水解酶除去3个甘氨酸，形成的产物比原多肽多5个氧原子C.用特殊水解酶除去3个甘氨酸，形成的产物中有4条多肽D.该多肽释放到细胞外需要经过两种细胞器的加工
解析　图示为一条多肽链，该多肽至少含有一个羧基(位于第1位或第30位)和一个氨基(位于第30位或第1位)A错误；用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸，要断裂6个肽键，需要6分子水，因此形成的产物比原多肽多6个氧原子，B错误；用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸，形成的产物中是3条多肽、1个二肽、3个甘氨酸，C错误；胰岛素的化学本质是分泌蛋白，需经过内质网和高尔基体两种细胞器的加工，D正确。答案　D
四.蛋白质的主要理化性质： (1)两性：因为蛋白质是氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，分子内存在一NH2和一COOH，所以蛋白质具有酸碱两性。 (2)盐析：加入浓的无机盐溶液可以使蛋白质从溶液中沉淀出来，这个过程叫盐析。盐析作用主要破坏蛋白质的水化层，所以当盐析沉淀出的蛋白质重新用水处理时，沉淀重新溶解，性质不变。所以盐析是可逆反应。利用此法可以分离、提取蛋白质。 (3)变性和凝固：蛋白质分子在一定的物理或化学因素的影响下，其分子结构发生改变，从而改变蛋白质的性质，这个变化叫蛋白质的变性。蛋白质变性后就失去了生理活性，也不再溶于水，从溶液中凝结沉淀出来，这个过程叫蛋白质的凝固。
鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。
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。
经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
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结构遭到破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象
高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，肽键暴露出来，更容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化
试着解释鸡蛋发生的变化
2.蛋白质的主要理化性质： (4)水解反应：蛋白质在酶的作用下，能生成一系列的中间产物，最后生成氨基酸。 (5)显色反应：蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应。例如分子中有苯环的蛋白质与硝酸作用时呈黄色。蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色等。 （6）蛋白质灼烧时，产生烧焦羽毛的气味。
5.如图表示生物体内某些有机物的组成关系及其功能，其中C、D、E1、E2为小分子化合物，F、G、H、I、J均为高分子化合物。下列分析错误的是A.物质F不一定含有两个游离的磷酸基团B.C和D共有的元素有C、H、O、NC.E1与E2的区别是空间结构不同D.J具有改变化学反应速率的作用6.如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子，下列有关叙述正确的是A.该分子中含有198个肽键B.这200个氨基酸中至少有200个氨基C.合成该蛋白质时相对分子质量减少了3600D.该蛋白质中至少含有3个—NH2
7.某细菌能产生一种环状毒性肽，其分子式是C55H68O18N10，将它彻底水解后只能得到下列四种氨基酸，分别是甘氨酸C2H5NO2，丙氨酸C3H7NO2，苯丙氨酸C9H11NO2，谷氨酸C5H9NO4，其结构式如图，请据图回答： （1）该多肽是_____肽化合物，连接相邻两个氨基酸之间化学键的结构式是________ ，氨基酸脱水缩合形成该化合物的过程中，相对分子质量减少了_____。（2）该多肽的彻底水解需_____个水分子参与，水解后可得到___个甘氨酸，_____个丙氨酸，_____个谷氨酸和3个苯丙氨酸。
（3）蛋白质分子结构复杂，经加热、X射线、强酸、强碱、重金属盐等的作用，引起蛋白质的变性，其原因主要是_______________。（4）由题中提及的四种氨基酸按一定数量混合后，在适宜条件下，脱水缩合后形成的含四个肽键的链状分子最多有_____种。（5）甘丙二肽是由甘氨酸与丙氨酸脱水缩合而成的，该物质_____（能或不能）与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
8．某多肽的分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到以下3种氨基酸，则此多肽中含有的赖氨酸个数为(　　)。
A．2个 B．3个 C．5个 D．8个
9.变式训练. 某细菌能产生一种“毒性肽”其分子式是C55H70O19N10 ， 将其彻底水解后只能得到下列四种氨基酸（见图），则参与该毒性肽合成的谷氨酸分子数是（    ）A、4 B、3 C、2 D、1
10、如图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列说法正确的是( ) A.该脑啡肽由3种氨基酸脱水缩合而成，含有4个肽键 B.该脑啡肽中含1个游离的氨基，2个游离的羧基 C.高温、X射线、强酸等会引起蛋白质的空间结构遭 到破坏而变性 D.形成该脑啡肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来 自氨基
11.下图甲、乙为组成生物体的相关化合物，乙为一个由α、β、γ三条多肽链形成的蛋白质分子，共含271个氨基酸，图中每条虚线表示由两个巯基（－SH）脱氢形成一个二硫键（－S－S－）。下列相关叙述不正确的是（　　）
A.甲为组成乙的基本单位，且乙中最多含有21种甲B.由不同的甲形成乙后，相对分子量比原来少了4 832C.如果甲中的R为C3H5O2，则由两分子甲形成的化合物中含有16个HD.形成的乙物质中至少含有6个羧基
B项：18×268＋2×4＝4 832
C项（5＋4）×2－2＝16
解析　图中乙是由271个氨基酸脱水缩合后3条肽链通过二硫键形成的蛋白质，共脱水268个，形成了4个二硫键，脱去8个H，所以由不同的甲形成乙后，相对分子质量比原来少了：18×268＋2×4＝4 832；如果甲中的R为C3H5O2，则由两分子甲形成的化合物中含H的个数为（5＋4）×2－2＝16；乙物质含3条肽链，至少含有3个羧基。答案　D
12．已知20种氨基酸的平均相对分子质量为128。图1为某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨基酸序号)，图2为部分肽链放大示意图，请据图回答下列问题。(1)该化合物由氨基酸脱去_____个水分子形成，这种结合方式叫做_______，图1所示的蛋白质的相对分子质量为____________。如果核苷酸的平均相对分子质量为400，则指导该蛋白质产生的基因的相对分子质量最小为____________。
124X6X400-(124X6-2)X18=284244
12．已知20种氨基酸的平均相对分子质量为128。图1为某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨基酸序号)，图2为部分肽链放大示意图，请据图回答下列问题。(2)图2中有________种R基，肽键是________(填序号)；该肽链至少有________个游离的羧基。(3)假设有一个十肽，分子式为CxHyOzNmSn，组成该肽的氨基酸只有图2中的几种，则含有①的氨基酸有____________个。
13、如果有足量的三种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则它们能形成的三肽种类以及包含三种氨基酸的三肽种类最多是(　　)A．9种　9种 B．6种　3种 C．27种　6种 D．3种　3种 14、人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在脱水缩合过程中生成的水分子数分别是(　　)A.145和144 B.146和145 C.146和146 D.145和14515.现有100个氨基酸，共含有116个羧基和106个氨基，这些氨基酸缩合成6条多肽链时共含有氨基的个数是（　　） A.6 B.12 C.22 D.100
16、胰岛素分子含有A、B两条多肽链，A链有21 个氨基酸，B链有30个氨基酸，—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。回答下列问题：(1)胰岛素分子中肽键的数目是__________；形成胰岛素时产生_________分子水。(2)该胰岛素分子中含有氨基个数是________个(3)已知21种氨基酸平均相对分子质量为128，则胰岛素的相对分子质量约为__________
128*51 — 18*49 — 6
17．如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是（ ）
A．A中肯定含有S元素 B．①过程发生伴随着水的生成C．多肽中B的数目等于C的数目D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因
18．若某蛋白质的相对分子质量为11200，在合成这个蛋白质分子的过程中脱水总相对分子质量为1800，假设氨基酸的平均相对分子质量为125，则组成该蛋白质分子的肽链数为 A．1条 B．2条 C．3条 D．4条
① 125m-1800=11200
③ (104-X)18=1800
19．分析多肽E和多肽F（均由一条肽链组成）得到以下结果：（单位：个）
那么请你推算这两种多肽中氨基酸的数目最可能是
20．由M个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含有N条肽链，其中Z条是环状多肽，这个蛋白质完全水解共需水分子个数为 A．M-N+Z B．M-N-Z C．M-Z+N　 D．M+Z+N
21.下列有关生物体化学成分的叙述正确的是 A．精瘦肉中含量最多的是蛋白质 B．组成细胞壁主要成分的单体是氨基酸 C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 D．与精子形成相关的雄激素属于脂质22.下列健康人的4种液体样本中，能与双缩脲试剂发生紫色颜色反应的是 ①尿液 ②胃液 ③汗液 ④唾液 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
23、我国是糖尿病高发国家之一，胰岛素在临床上的需求量非常大。如图是该蛋白质的肽链结构示意图(图1中数字为氨基酸序号)及部分肽链放大图(图2)，下列有关这种激素的叙述不正确的是(　 　) A．从图1可以判断该蛋白质中含有两条肽链，49个肽键 B．据图1分析该蛋白质形成过程中分子量共减少了888 C．图2所示对应的R基是①②④⑥⑧ D．据图2分析，该蛋白质中至少应含有4个—COOH， 3个—NH2
24、下图中，甲是组成生物体的部分大分子化合物与相应组成元素的关系图，乙是F2所对应的相应抗原的结构式，据图回答下列问题。
注：该物质为一环状肽。
(1)构成小分子A、B、C、D、E的化学元素中相同的是________。(2)写出下列大分子化合物的名称：⑦____；⑨_____。(3)导致F1～Fn差别的原因是_____________________。(4)小分子C和D的差别是前者含______________ ， 后者含_________________________。(5)写出下列物质的具体名称：F2为________；F4为________。
构成多肽的氨基酸种类、数量和排列顺序不同，蛋白质的空间结构不同
(6)乙图化合物中含有___个游离的氨基，__个游离的羧基。(7)组成乙图化合物的氨基酸有________种，其中重复出现的R基是________，氨基酸的结构通式是________。(8)乙图化合物含有________个肽键。(9)Ⅱ框所示的R基所构成的氨基酸的相对分子质量是________。(10)该抗毒素在形成环状肽过程中失去了________个水分子，相对分子质量减少了________。
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25、全世界每年有成百上千人由于误吃毒蘑菇而死亡，鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若以 20 种氨基酸的平均分子量为 128 来计算，则鹅膏草碱的相对分子质量大约是（    ） A、1024             B、898              C 、880               D、862
解析：鹅膏草碱是一种环状八肽，在形成时比同氨基酸数的链状肽多脱掉一分子水。因此，其分子量为：8×128-8×18=880.答案：C
26、已知天冬酰胺的R基为（-C2H4ON），现有分子式为C63H103O31N17S2的多肽，其中含有2个天冬酰胺。在上述多肽链中最多含有肽键 （    ）   A．17个                B．16个             C．15个             D．14个
28.某非环状多肽，经测定其分子式是C21HxOyN4S2．已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的．苯丙氨酸（C9H11O2N）、天冬氨酸（C4H7O4N）、丙氨酸（C3H7O2N）、亮氨酸（C6H13O2N） 半胱氨酸（C3H7O2NS）．下列有关该多肽的叙述，不正确的是（　　）A．该多肽水解后能产生3种氨基酸B．该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5C．该多肽有三个肽键，为三肽化合物D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54
组成蛋白质的氨基酸种类不同氨基酸的数目不同氨基酸排列顺序不同蛋白质的空间结构不同
必需氨基酸：8种 非必需氨基酸：13种
特点：至少一个－NH2和一个－COOH，且都有一个一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上