2020年5月郴州市永興縣又再現(xiàn)“大頭娃娃”，身體出現(xiàn)濕疹，體重嚴(yán)重下降，還有不停拍頭等異常情況。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)食用了一款名為“倍氨敏”的“特醫(yī)奶粉”，而該“特醫(yī)奶粉”實際為“固體蛋白飲料”，造成蛋白質(zhì)營養(yǎng)缺乏。
蛋白質(zhì)具有怎樣的功能呢？
資料1. 我們吃饅頭時，發(fā)現(xiàn)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(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化。大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)就是蛋白質(zhì)。資料2. 機(jī)體內(nèi)胰島細(xì)胞通過分泌胰島素和胰高血糖素來調(diào)節(jié)血糖平衡。胰島素和胰高血糖素都是蛋白質(zhì)類的激素。資料3. 血紅蛋白是紅細(xì)胞內(nèi)含有的特殊的蛋白質(zhì)，血紅蛋白的作用主要是運(yùn)輸氧氣和二氧化碳，如果血紅蛋白濃度降低，運(yùn)輸氧氣能力就會降低，病人就會出現(xiàn)貧血的癥狀。
學(xué)生探究活動：分析以下小資料，總結(jié)歸納蛋白質(zhì)的功能。
膠原蛋白屬于結(jié)構(gòu)蛋白，能使腱、骨軟骨、牙、皮和血管等結(jié)締組織具有機(jī)械強(qiáng)度。　　　　例如：腱膠原蛋白的抗張強(qiáng)度約為20-30kg/mm2，相當(dāng)12號冷拉鋼絲的拉力。
資料4. 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，羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲。
資料5.艾滋病研究者發(fā)現(xiàn)這樣一種怪現(xiàn)象：有1%~2%的HIV感染者感染HIV但不會發(fā)病。旅美中國學(xué)者張林琦博士及其同事為這一現(xiàn)象找到了初步答案。這些感染者在感染HIV后，體內(nèi)會產(chǎn)生3種名為“α-防御素”的小分子蛋白質(zhì)來抵御HIV的感染。這可能就是少數(shù)HIV感染者可以長期健康存活而不發(fā)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(zhì)，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，這與蛋白質(zhì)的多樣性有關(guān)。人體內(nèi)有數(shù)萬種不同的蛋白質(zhì)。據(jù)估計，生物界的蛋白質(zhì)種類多達(dá)1010～1012種。
為什么蛋白質(zhì)能有這么多的種類和這么多樣的功能？ 這與它的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。
二、蛋白質(zhì)的基本組成單位
蛋白質(zhì)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(jìn)而被細(xì)胞利用合成相應(yīng)的人體蛋白質(zhì)。
思考：日常的飲食中我們會攝入大量的蛋白質(zhì)，那么這些蛋白質(zhì)是否直接變成了他自己身體內(nèi)的蛋白質(zhì)呢？ 如果不是，那這些蛋白質(zhì)最終以什么形式被他吸收呢？
氨基酸是組成蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu)通式，不同部分用R基表示（—R），并用文字描述 氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
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。
判斷下列分子是不是構(gòu)成蛋白質(zhì)氨基酸？如果不是，說明原因；如果是，說出R基是什么。
必需氨基酸和非必需氨基酸
必需氨基酸：組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，其中有8種是人體細(xì)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(huán)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(jīng)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(nèi)細(xì)胞內(nèi)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
為什么有些食品中要添加某些氨基酸？
三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性
1．氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程
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。
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(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。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。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)。例如，血紅蛋白是一種由574個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，含四條多肽鏈。
1．從氨基酸到蛋白質(zhì)大致有哪些結(jié)構(gòu)層次？ 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？ 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(zhì)種類多種多樣的原因（提示：一個蛋白質(zhì)分子往往含有成百上千個氨基酸）。
一條多肽鏈折疊形成蛋白質(zhì)
幾條多肽鏈折疊形成蛋白質(zhì)
　（2）氨基酸種類不同，肽鏈結(jié)構(gòu)不同
（3）氨基酸排列順序不同，肽鏈結(jié)構(gòu)不同
（4）肽鏈空間結(jié)構(gòu)不同，蛋白質(zhì)種類不同
（1）氨基酸數(shù)目不同， 肽鏈結(jié)構(gòu)不同
結(jié)構(gòu)多樣性決定了功能多樣性!
蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)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(xì)胞扭曲成鐮狀細(xì)胞（即鐮變現(xiàn)象），導(dǎo)致運(yùn)輸氧的能力大為削弱。
需要多種酶協(xié)同作用才能使蛋白質(zhì)完全水解
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(zhì)，口服會在消化道里以蛋白質(zhì)的形式被消化成氨基酸，而失去胰島素的功能。
加入某些無機(jī)鹽，是使物質(zhì)溶解度降低而析出的過程。
破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，但不破壞肽鍵，因此依然能用雙縮脲試劑檢測。
※臨床工作中常用酒精、加熱、紫外線等來消毒殺菌
蛋白質(zhì)分子在物理或化學(xué)因素的影響下，原有的空間構(gòu)象發(fā)生改變，從而使菌體和病毒的蛋白質(zhì)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？？
(1)肽鍵數(shù)與氨基酸數(shù)目的關(guān)系：
公式1：肽鍵數(shù) = 脫去水分子數(shù) = 氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)
15個氨基酸組成的環(huán)狀多肽
肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)=脫去的水分子數(shù)
如m個氨基酸構(gòu)成n個環(huán)狀多肽，有____個肽鍵
(2)蛋白質(zhì)中游離氨基和羧基的數(shù)目：
蛋白質(zhì)中氨（羧）基數(shù)=
+ R基上氨（羧）基數(shù)
至少含有的氨（羧）基數(shù)=
公式2：游離氨（羧）基數(shù)目=肽鏈數(shù)+R基中氨（羧）基數(shù)
(3)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算：
公式3：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
(4)蛋白質(zhì)中N、O原子數(shù)計算：
肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)＋R基上N原子數(shù)
肽鍵數(shù)＋2×肽鏈數(shù)＋R基上O原子數(shù)
=各氨基酸O原子總數(shù)－脫去水分子數(shù)
氨基酸數(shù)×2+R基上C原子數(shù)
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、63 B、62 C、17 D、16
2、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
3、某多肽，經(jīng)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(guān)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(shù)和氧原子數(shù)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

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第4節(jié) 蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細(xì)胞》

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