第4節蛋白質是生命活動的主要承擔者第二章組成細胞的分子新課導入2020年5月郴州市永興縣又再現“大頭娃娃”，身體出現濕疹，體重嚴重下降，還有不停拍頭等異常情況。據調查發現食用了一款名為“倍氨敏”的“特醫奶粉”，而該“特醫奶粉”實際為“固體蛋白飲料”，造成蛋白質營養缺乏。蛋白質具有怎樣的功能呢？一、蛋白質的功能資料1.我們吃饅頭時，發現饅頭越嚼越甜，是因為唾液中含唾液淀粉酶，能將饅頭中的淀粉催化分解成麥芽糖。細胞中的化學反應離不開酶的催化。大多數酶的化學本質就是蛋白質。資料2.機體內胰島細胞通過分泌胰島素和胰高血糖素來調節血糖平衡。胰島素和胰高血糖素都是蛋白質類的激素。資料3.血紅蛋白是紅細胞內含有的特殊的蛋白質，血紅蛋白的作用主要是運輸氧氣和二氧化碳，如果血紅蛋白濃度降低，運輸氧氣能力就會降低，病人就會出現貧血的癥狀。學生探究活動：分析以下小資料，總結歸納蛋白質的功能。01膠原蛋白屬于結構蛋白，能使腱、骨軟骨、牙、皮和血管等結締組織具有機械強度。例如：腱膠原蛋白的抗張強度約為20-30kg/mm2，相當12號冷拉鋼絲的拉力。資料4.許多蛋白質是構成細胞和生物體結構的重要物質，稱為結構蛋白。例如，羽毛、肌肉、頭發、蛛絲。資料5.艾滋病研究者發現這樣一種怪現象：有1%~2%的HIV感染者感染HIV但不會發病。旅美中國學者張林琦博士及其同事為這一現象找到了初步答案。這些感染者在感染HIV后，體內會產生3種名為“α-防御素”的小分子蛋白質來抵御HIV的感染。這可能就是少數HIV感染者可以長期健康存活而不發病的原因。α-防御素有什么作用？一切生命活動都離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的主要承擔者。蛋白質能夠承擔如此多樣的功能，這與蛋白質的多樣性有關。人體內有數萬種不同的蛋白質。據估計，生物界的蛋白質種類多達1010～1012種。為什么蛋白質能有這么多的種類和這么多樣的功能？

這與它的組成和結構有關。二、蛋白質的基本組成單位蛋白質要在胃蛋白酶、胰蛋白酶、腸肽酶等酶的作用下分解成氨基酸，才被人體小腸吸收，進而被細胞利用合成相應的人體蛋白質。思考：日常的飲食中我們會攝入大量的蛋白質，那么這些蛋白質是否直接變成了他自己身體內的蛋白質呢？

如果不是，那這些蛋白質最終以什么形式被他吸收呢？02氨基酸是組成蛋白質的基本單位。嘗試用方框畫出相同部分嘗試寫出氨基酸的結構通式，不同部分用R基表示（—R），并用文字描述

氨基酸的結構特點。氨基酸分子結構通式CHH2NR氨基羧基側鏈基團COHO決定氨基酸的種類結構特點：每種氨基酸至少含有一個氨基(-NH2)和一個羧基(-COOH)，并且都有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。試一試：

判斷下列分子是不是構成蛋白質氨基酸？如果不是，說明原因；如果是，說出R基是什么。CCOOHCH3HOOCH1.CNH2CH3H2NH2.CHHOOCHCH2NH23.CNH2HOOCHCH2NH24.必需氨基酸和非必需氨基酸

必需氨基酸：組成人體蛋白質的氨基酸有21種，其中有8種是人體細胞不能合成的，它們是賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸，這些氨基酸必須從外界環境中獲取，因此，被稱為必需氨基酸。動物性食物和豆類食品一般含必需氨基酸較多。經常食用奶制品、肉類、蛋類和大豆制品，人體一般就不會缺乏必需氨基酸。

非必需氨基酸：另外13種氨基酸是可以在體內細胞內合成的，稱為非必需氨基酸，如甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、酪氨酸和半胱氨酸等。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、蘇氨酸為什么有些食品中要添加某些氨基酸？三、蛋白質的結構及其多樣性CHCOOHR2HN二肽CHR1H2NOHCOH2OH脫水縮合肽鍵1．氨基酸形成蛋白質的過程三、蛋白質的結構及其多樣性肽鍵CHCOOHR3HNOHHCCHR1H2NCOCHR2HNO二肽H2OH2O三肽肽鍵

以此類推，由多個氨基酸分子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。三、蛋白質的結構及其多樣性由于氨基酸之間能夠形成氫鍵等，從而使得肽鏈能盤曲、折疊，形成具有一定空間結構的蛋白質分子。許多蛋白質分子都含有兩條或多條肽鏈，它們通過一定的化學鍵如二硫鍵相互結合在一起。這些肽鏈不呈直線，也不在同一個平面上，而是形成更為復雜的空間結構。例如，血紅蛋白是一種由574個氨基酸組成的蛋白質，含四條多肽鏈。思考與討論氨基酸怎樣構成蛋白質1．從氨基酸到蛋白質大致有哪些結構層次？2．進入人體消化道的蛋白質食物，要經過哪些消化酶的作用才能分解為氨基酸？這些氨基酸進入人體細胞后，需經過怎樣的過程才能變為人體的蛋白質？人體中的蛋白質和食物中的蛋白質會一樣嗎？3．如果用20個不同的字母代表20種氨基酸，若寫出由10個氨基酸組成的長鏈，可以寫出多少條互不相同的長鏈？試著說出蛋白質種類多種多樣的原因（提示：一個蛋白質分子往往含有成百上千個氨基酸）。1．氨基酸形成蛋白質的過程氨基酸二肽三肽多肽一條多肽鏈折疊形成蛋白質幾條多肽鏈折疊形成蛋白質折疊盤曲成空間結構2．蛋白質的多樣性

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（2）氨基酸種類不同，肽鏈結構不同

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（3）氨基酸排列順序不同，肽鏈結構不同

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-◎-（4）肽鏈空間結構不同，蛋白質種類不同（1）氨基酸數目不同，肽鏈結構不同2．蛋白質的多樣性氨基酸種數不同氨基酸數目不同氨基酸序列不同肽鏈空間結構不同蛋白質結構多種多樣蛋白質種類多種多樣結構多樣性決定了功能多樣性!2．蛋白質的多樣性蛋白質空間結構的重要性血紅蛋白β鏈第6位氨基酸谷氨酸被纈氨酸代替，形成了異常的血紅蛋白S（HbS），取代了正常血紅蛋白（HbA），氧分壓下降時血紅蛋白S分子之間相互作用，聚合成為螺旋形多聚體，使紅細胞扭曲成鐮狀細胞（即鐮變現象），導致運輸氧的能力大為削弱。知識拓展※蛋白質的水解完全水解部分水解需要多種酶協同作用才能使蛋白質完全水解各種AA混合物各種AA和肽段的混合物※糖尿病病人只能注射而不能口服胰島素因為胰島素是一種蛋白質，口服會在消化道里以蛋白質的形式被消化成氨基酸，而失去胰島素的功能。※蛋白質的鹽析加入某些無機鹽，是使物質溶解度降低而析出的過程。※蛋白質的變性高溫X射線超聲波①物理因素②化學因素重金屬鹽、強酸、強堿破壞蛋白質的空間結構，但不破壞肽鍵，因此依然能用雙縮脲試劑檢測。知識拓展※臨床工作中常用酒精、加熱、紫外線等來消毒殺菌

蛋白質分子在物理或化學因素的影響下，原有的空間構象發生改變，從而使菌體和病毒的蛋白質變性而失去其致病性和繁殖能力。吃生雞蛋好還是熟雞蛋好？？知識拓展3．蛋白質的相關計算肽鍵數=(1)肽鍵數與氨基酸數目的關系：氨基酸數－1=脫去的水分子數（鏈式結構）肽鍵數=氨基酸數－2=脫去水分子數公式1：肽鍵數=脫去水分子數=氨基酸數-肽鏈數（鏈式結構）★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★3．蛋白質的相關計算(1)肽鍵數與氨基酸數目的關系：15個氨基酸組成的環狀多肽肽鍵數=氨基酸數=脫去的水分子數如m個氨基酸構成n個環狀多肽，有____個肽鍵（環狀結構）m3．蛋白質的相關計算(2)蛋白質中游離氨基和羧基的數目：CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR7蛋白質中氨（羧）基數=1+R基上氨（羧）基數1至少含有的氨（羧）基數=3．蛋白質的相關計算(2)蛋白質中游離氨基和羧基的數目：CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR7CCCH2ONHSS2HCCCHONHCHCR9ONHCHCOOHR10NH2公式2：游離氨（羧）基數目=肽鏈數+R基中氨（羧）基數3．蛋白質的相關計算(3)蛋白質相對分子質量的計算：H2OCHH2NCR1OOHCOOHHCR2NHH3．蛋白質的相關計算3．蛋白質的相關計算(3)蛋白質相對分子質量的計算：公式3：蛋白質相對分子質量=氨基酸數×氨基酸平均相對分子質量-脫去的水分子數×18-二硫鍵數×2H2OCHH2NCR1OOHCOOHHCR2NHHSSSH+HS+2H3．蛋白質的相關計算(4)蛋白質中N、O原子數計算：CHCR1H2NONHCHCR2ONHCHCR3ONHCHCR4ONHCHCR5ONHCHCR6ONHCHCOOHR7公式4：N原子數=肽鍵數＋肽鏈數＋R基上N原子數公式5：O原子數=肽鍵數＋2×肽鏈數＋R基上O原子數=各氨基酸O原子總數－脫去水分子數公式6：C原子數=氨基酸數×2+R基上C原子數隨堂練習1、分子式為C63H103O65N17S2的多肽化合物，通常情況下，最多含有多少個肽鍵（）A、63B、62C、17D、16C2、如果有足量的3種氨基酸，分別為甲、乙、丙，則它們能形成的三肽種類以及包含3種氨基酸的三肽種類最多分別為：A、9種、9種B、6種、3種C、27種、6種D、29種、3種A隨堂練習3、某多肽，經測定其分子式是C21HxOyN4S2（無二硫鍵）。已知該多肽是由下列氨基酸中的幾種作為原料合成的：苯丙氨酸（C9H11O2N）、天冬氨酸（C4H7O4N）、亮氨酸（C6H13O2N）、丙氨酸（C3H7O2N）、半胱氨酸（C3H7O2NS），下列有關敘述不正確的是（）A.該多肽水解后形成3種氨基酸B.該多肽中氫原子數和氧原子數分別為32和5C.該多肽中有3個肽鍵D.該多肽中不止1個羧基