1、第第二二章章 组成细胞的分子组成细胞的分子 第第 4 4 节节 蛋白质是生命活动的主要承担者蛋白质是生命活动的主要承担者 (一)教学目标 1.归纳概括氨基酸的结构通式和特点，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。 2.分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系， 举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。 3.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。 4.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者，认同蛋白质与人体营养、健康等关系密切。 (二)教学重点和难点 1.教学重点 (1)蛋白质的功能和结构。 (2)氨基酸的结构特点及其形成蛋白质的过程。 2.教学难点 (1)氨基酸形成蛋白质的过程。 (2)蛋白质的结构和
2、功能多样性的原因。 （三）教学过程 导入：从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线:手术后过一段时间，这种 缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。 讨论：1. 为什么这种缝合线可以被人体组织吸收? 2. 这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收?这对你认识蛋白质的化学组成有什么启示? 提问学生能够说出多少种富含蛋白质的食品？富含蛋白质的食品有大豆制品，如豆浆、豆腐、 腐竹；奶类制品，如奶粉、酸奶、纯牛奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋等。 蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最强大的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋 白质才能起作用。 一、蛋白质的功能 结合课
3、本 P28 图 2-8 引导学生归纳蛋白质的功能： 类别 功能 举例 结构蛋白 许多蛋白质是构成细胞和生物 体结构的重要物质 肌动蛋白、肌球蛋白等 功能 蛋白 调节作用 对细胞和生物体的生命活动有 重要的调节作用 胰岛素、生长激素等 催化作用 催化细胞内的多种化学反应 大多数酶等 运输作用 有些蛋白质具有运输的功能 血红蛋白等 免疫作用 能抵御侵入人体或高等动物体 内的抗原物质 抗体等 捋清酶、激素与蛋白质的关系 (1)并非所有酶的本质都是蛋白质，只是大多数酶的本质是蛋白质。 (2)并非所有激素的本质都是蛋白质，如性激素的本质不是蛋白质，而是固醇。 蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞
4、结构、催化、运输、信息传递、防御等重要 功能；人体内有数万种不同的蛋白质，能够承担多种多样的功能，细胞的各项生命活动都离不开蛋 白质。所以说说蛋白质是生命活动的主要承担者。 蛋白质能够承担如此多的功能，与它的多样性有关。生物界的蛋白质种类多达 10 101012种，这 与它的组成和结构有关。 二、蛋白质的基本单位氨基酸 1.氨基酸的种类 组成蛋白质的氨基酸有 21 种，其中 8 种是人体细胞不能合成的，称为必需氨基酸，这些氨基酸 必须从外界环境中获取；另外，13 种氨基酸是人体细胞能够合成的，称为非必需氨基酸。 通过顺口溜记 8 种必需氨基酸： 甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨
5、酸)本(苯丙氨酸) 亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。 通过对课本 P29 甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸和亮氨酸的结构特点进行分析，引导学生归纳出氨基 酸的元素组成及结构特点： (1)组成氨基酸的共有元素是 C、H、O、N，有的氨基酸含有 S 等元素。 (2)氨基酸的结构特点： 每种氨基酸分子至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)。 每种氨基酸分子中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，该碳原子还连接一个氢 原子和一个侧链基团，这个侧链基团用 R 表示。各种氨基酸的区别在于 R 基的不同。 氨基酸的结构通式：。 把氨基酸分子比喻成人帮助学生理解氨基酸的结构通式，两只手分别代表氨基
6、和羧基，两条腿 代表氢，头代表 R 基，躯干代表中心碳原子。如图所示： (2)强调氨基、羧基、R 基的书写中要注意的问题： (1)正确的格式：NH2、COOH、R(千万不要忘记在原子团前面加“”)。 (2)避免两种错误格式写成 NH2、COOH、R。写成 NH3、NH3、HCOOH 等。 (3)结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别 (3)通过练习分辨氨基酸分子，进一步巩固理解氨基酸的结构。 尽管氨基酸的种类有限，但却构成了种类繁多、功能多样的蛋白质。 三、蛋白质的结构及其多样性 利用 PPT 展示氨基酸脱水缩合过程，解释相关名词，理解每一种蛋白质承担的功能与它独特的 空间结构有关。 1.脱水
7、缩合 一个氨基酸分子的羧基(COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(NH2)相连接，同时脱去一分子的 水。 (1)这种结合方式称为脱水缩合，两个氨基酸分子经该过程形成的产物是二肽和水。 (2)产物中连接两个氨基酸的化学键名称是肽键。 (3)H2O 中 H 的来源：一个来自氨基，一个来自羧基；H2O 中 O 来源于羧基。 2.蛋白质的结构层次 (1)蛋白质的形成过程：氨基酸二肽三肽多肽多肽链盘曲、折叠具有一定空间结 构的蛋白质。 (2)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， 同时，由于氨基酸之间能够形成氢键，使得肽链能盘曲折叠，因此，肽链不呈直线，也不在同一
8、平 面上，而是形成更为复杂的空间结构。 3.蛋白质种类多样性的原因 在细胞中，氨基酸的数目成千上万，氨基酸形成肽链时，其排列顺序千变万化，肽链的盘曲、 折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。 举例说明蛋白质结构改变会引起蛋白质功能的变化。如果氨基酸的序列改变或蛋白质的空间结 构改变， 就会影响其功能， 如： 人正常血红蛋白的空间结构呈球状， 正常红细胞呈两面凹的圆盘状， 如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白，呈纤维状，由它参与组 成的红细胞就会扭曲成镰刀状； 运输氧气的能力降低。 再如： 鸡蛋、 肉类经煮熟后再吃容易被消化， 原因是高温
9、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。 4.补充说明什么是蛋白质盐析、变性和水解： 盐析：是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。 变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的 变化，肽链变得松散，蛋白质丧失了生物活性，但是肽键一般不会断裂。 水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程是 相反的。 5.拓展延伸有关蛋白质的一些计算： (1)假设氨基酸的平均相对分子质量为a， 由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽时： 形成肽链 数 形成肽键 数 脱去水分子 数 蛋白质相对分子质 量
10、1 n1 n1 na18(n1) m nm nm na18(nm) 计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链 上出现一个二硫键(SS)时，要再减去 2(两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。 若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式 na18(nm)中的肽链数(m)视为零，再进行相 关计算。 (2)利用原子守恒法计算肽链中的原子数：在一个氨基酸中，若不考虑 R 基，则含有 2 个碳原子、 2 个氧原子、4 个氢原子和 1 个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原 子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下： 碳原子数氨基酸的分子数2R 基上的碳原子数。 氢原子数各氨基酸中氢原子的总数脱去的水分子数2。 氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去的水分子数。 氮原子数肽链数肽键数R 基上的氮原子数各氨基酸中氮原子的总数。 由于 R 基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破 口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 2多肽种类的计算题 以 20 种氨基酸构成四肽的种类为例： (1)若每种氨基酸数目不限，可形成四肽的种类有：20 4种。 (2)若每种氨基酸只有一个，可形成四肽的种类有(20191817)种。