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人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者学案及答案
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这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者学案及答案，共20页。学案主要包含了蛋白质的功能，蛋白质的基本组成单位——氨基酸，蛋白质的结构等内容，欢迎下载使用。
一、蛋白质的功能
1．一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
2．蛋白质功能举例
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1．结构
观察下列氨基酸的化学结构式，回答下列问题：
氨基酸分子结构通式的形象记忆
中心碳原子——人的躯干；
氨基、羧基——人的左、右臂；
H——人的下肢；
R基——人的头。如右图。
2．种类
(1)组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其区别为R基不同。
(2)根据人体细胞能否合成分类
①人体细胞不能合成的是必需氨基酸(共8种)。
②人体细胞能合成的是非必需氨基酸(共13种)。
谐音法记忆8种必需氨基酸
三、蛋白质的结构
1．氨基酸的脱水缩合
2．蛋白质的结构层次
元素：C、H、O、N等
↓
氨基酸：蛋白质的基本组成单位
↓脱水缩合
二肽：由两个氨基酸脱水缩合而成的化合物
↓
多肽(链)：由多个氨基酸脱水缩合而成的化合物，通常呈链状结构
↓
蛋白质：具有一定的空间结构
3．蛋白质结构多样性的原因
(1)氨基酸是蛋白质的基本单位，甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸。( √ )
(2)肽键的元素组成多样是蛋白质的结构多样性的原因之一。( × )
(3)高温、盐析都会使蛋白质的肽键断裂而变性失活。( × )
(4)具有催化和调节功能的物质都是蛋白质。( × )
知识点一 氨基酸的结构及其种类
1．结构通式
氨基酸的分子结构是立体的，中心碳原子位于中央，其他四个基团(或原子)位于不同平面，因此书写时，碳原子必须位于中心，其他四个基团(或原子)的位置并不固定。
2．“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
3．组成蛋白质的氨基酸的正确书写
(1)“中心碳原子”有四个邻居，其中三个固定不变，即—NH2、—COOH、—H，还有一个是可变的—R。
(2)氨基、羧基和R基的正确书写格式：—NH2、—COOH、—R(不要忘记前面要有短线“—”)。
发展素养
1．同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异与氨基酸中何种基团有关？说出你的判断依据。(生命观念——水平一、二)
提示：R基，组成蛋白质的氨基酸的种类及性质由R基的种类决定。
2．营养学家认为，最好的饮食习惯其实是平衡膳食，要增加食物的多样性和均衡性，五谷杂粮、肉类等要均衡。试从氨基酸角度分析平衡膳食的合理性。(社会责任——水平二)
提示：组成蛋白质的氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基酸两类，必需氨基酸在人体细胞不能合成，只能从外界食物获取，平衡膳食可保证人体对必需氨基酸的摄入，利于身体健康。
1．下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
解析：选C。构成蛋白质的氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是( )
A．C5H11O2NS B．C3H7S
C．C4H11O2S D．C5H10O2N
解析：选A。氨基酸的结构通式为，所以甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS。
知识点二 蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构多样性决定蛋白质功能多样性
发展素养
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。豆腐制作利用的就是盐(石膏和盐卤等)使蛋白质变性的作用。在70 ℃以上的豆浆中加入氯化镁或硫酸钙，即可凝固；84消毒液、过氧乙酸消毒剂的消毒机理也是使蛋白质变性。(科学思维——水平二)
(1)煮熟的鸡蛋和肉类更容易消化，请分析其中的原因。
提示：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。
(2)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐中毒，应采用怎样的措施解毒？为什么？
提示：服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质，它们与重金属盐迅速发生反应，从而保护人畜。
1．催产素、血管舒张素都是含有9个氨基酸的多肽，但生理功能不同。主要原因可能是两种多肽的( )
①氨基酸种类不同 ②氨基酸排列顺序不同 ③氨基酸结合方式不同 ④在细胞内合成的场所不同
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析：选A。催产素、血管舒张素具有相同的氨基酸个数，但是可能由于氨基酸种类、排列顺序及肽链的空间结构不同造成二者结构的差异，进一步导致了二者生理功能的差异。氨基酸均通过脱水缩合的方式结合，蛋白质合成的场所都是在核糖体上。
2．(2020·太原模拟)下列叙述与蛋白质功能有关的一组是( )
①胰岛素调节血糖浓度 ②注射疫苗使人体产生免疫力 ③人不吃蔬菜易患坏血症 ④食物在小肠内彻底消化 ⑤老年人的骨质疏松症 ⑥红细胞运输氧气和二氧化碳 ⑦氧气进入肺泡 ⑧生命活动的主要能源物质
A．①②④⑥ B．③④⑤⑧
C．③⑤⑦⑧ D．②⑤⑦⑧
解析：选A。胰岛素调节血糖浓度体现了蛋白质调节机体生命活动的功能，①符合题意；注射疫苗使人体产生免疫力体现了蛋白质的免疫功能，②符合题意；人不吃蔬菜易患坏血症是缺乏维生素C引起的，与蛋白质功能无关，③不符合题意；食物在小肠内彻底消化是由于各种消化酶的作用，消化酶的本质是蛋白质，体现了蛋白质的催化功能，④符合题意；老年人的骨质疏松症是由缺钙引起的，与蛋白质功能无关，⑤不符合题意；红细胞运输氧气和二氧化碳体现了蛋白质的运输功能，⑥符合题意；氧气进入肺泡与蛋白质功能无关，⑦不符合题意；生命活动的主要能源物质是糖类，⑧不符合题意。
3．蛋白质的结构和功能是多种多样的。下列有关叙述错误的是( )
A．蛋白质功能的多样性是由蛋白质结构的多样性决定的
B．蛋白质的结构多样性与组成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序不同有关
C．低温和高温都可能使蛋白质的功能发生不可逆转的改变
D．蛋白质是生命活动的主要承担者
解析：选C。高温可使蛋白质变性，发生不可逆转的变化，低温不会使蛋白质变性。
知识点三 蛋白质分子的相关计算
1．蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
(1)肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
(2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。(不考虑形成二硫键)
注：①氨基酸平均分子质量为a；②若肽链间有二硫键(—S—S—)，则蛋白质的相对分子质量＝ma－18(m－n)－2k(k为二硫键的个数)。
2．蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
(1)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。
(2)游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
3．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。
4．环状肽的相关计算
环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸R基中的氨基或羧基数目，如下图所示。(Aa表示氨基酸)
由图示可知，肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数，即相当于环状肽中肽链数为零。
[温馨提醒] 氨基酸脱水缩合时，每形成一个肽键，就脱去一分子水。形成肽键时，—COOH上的—OH和—NH2 上的—H 形成一分子H2O。
发展素养 结构和功能观
试分析自然界中蛋白质功能多种多样的直接原因是什么？(生命观念——水平一、二)
提示：蛋白质的结构多种多样。
1．下图所示为某多肽化合物，关于其组成数目的判断，错误的是( )
A．1个氨基 B．2个羧基
C．2个肽键 D．3种R基
解析：选D。从题图中可以看出，该化合物含有1个氨基、2个肽键、2个羧基，其中第一个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，所以含有2种R基。
2．(2020·安庆一中月考)某蛋白质由3条多肽链、N个氨基酸组成，下列关于该蛋白质的说法，正确的是( )
A．形成该蛋白质时产生了N个水分子
B．该蛋白质中至少含有N个肽键
C．该蛋白质中至少含有3个游离的羧基
D．合成该蛋白质至少需要21种氨基酸
解析：选C。N个氨基酸形成3条肽链，则发生脱水缩合反应形成的肽键数目＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝N－3，A、B 错误；每条肽链一端有一个游离的羧基，另一端有一个游离的氨基，其中肽链中的某些氨基酸的R基中可能还含有游离的氨基或羧基，因此该蛋白质至少含有3个游离的氨基或羧基，C正确；该蛋白质中不一定含有21种氨基酸，D错误。
3．(2020·云南大理高一期中)某50肽中有2个丙氨酸，丙氨酸的分子式为C3H7O2N，现脱掉其中的丙氨酸(位置在10号位和40号位)，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有机物中原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是( )
A．肽键数目减少4个
B．氢原子数目增加8个
C．氧原子数目增加2个
D．氨基和羧基数目分别增加4个
解析：选C。依题意可知，在50肽中，2个丙氨酸均位于肽链的中间，每去掉1个丙氨酸需水解掉2个肽键，同时要消耗2个水分子，因此将2个丙氨酸去掉后肽键数目减少了4个，同时要消耗4个水分子，水解得到的所有产物比原50肽增加了4个氧原子、8个氢原子，A、B正确，C错误；每水解掉1个肽键，就增加1个氨基和1个羧基，所以水解掉4个肽键，氨基和羧基数目分别增加4个，D正确。
4．下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的，下列说法正确的是( )
A．牛胰岛素为五十一肽，其中含有50个肽键
B．牛胰岛素中至少有2个—NH2和2个—COOH
C．牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸
D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882
解析：选B。该牛胰岛素含51个氨基酸，其中含有肽键数为51－2＝49(个)；牛胰岛素含两条肽链，至少含2个—NH2和2个—COOH；牛胰岛素水解可得到51个氨基酸，最多有21种氨基酸，但并非一定是21种；牛胰岛素形成时，51个氨基酸脱水缩合的同时还形成了3个二硫键，减少了6个H，故减少的相对分子质量为49×18＋6＝888。
[随堂检测]
1．下列各种蛋白质的功能，错误的组合是( )
A．抗体——免疫 B．唾液淀粉酶——催化
C．载体蛋白——运输 D．血红蛋白——调节
答案：D
2．(必修1 P29“思考·讨论”改编)下图是四个氨基酸分子的结构简式，下列相关叙述错误的是( )
A．构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B．上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH
C．R基中可以有氨基或羧基
D．只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
答案：D
3．(2020·河北张家口一中高一月考)HSP是机体细胞受高温刺激后合成出的一类热休克蛋白。该蛋白可发挥如下图所示的作用，以保护机体细胞不受破坏。下图中HSP所起的作用是( )
A．促进肽键的形成
B．抑制氨基酸脱水缩合
C．促使肽链形成空间结构
D．维持蛋白质结构稳定性
解析：选C。从题图中可以看出，HSP与多肽链结合后，多肽链变成具有一定空间结构的蛋白质。
4．下图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)形成的二硫键，其作用是连接两条相邻肽链。若该蛋白质分子由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )
A．m、18m B．m－4、18(m－4)
C．m－3、18(m－3)＋4 D．m－2、18(m－2)＋4
解析：选D。分析题图可知，该蛋白质中含有两条链状肽和一条环状肽，且含有2个二硫键，因此失去的水分子数是m－2，减少的相对分子质量为18(m－2)＋4，D正确。
5．某三十九肽中共有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽(如下图)，下列有关该过程形成的多肽的叙述，错误的是( )
A．肽键数目减少8个
B．C原子减少12个
C．氨基和羧基分别增加3个
D．O原子数目减少1个
解析：选A。三十九肽中应有39个氨基酸，38个肽键。由去掉其中的丙氨酸得到的4条多肽链分析可知，丙氨酸在三十九肽中分别位于第8个、18个、27个、39个氨基酸位置，经计算可知，肽键数目减少了7个，C原子减少了12个，氨基和羧基分别增加了3个，而O原子数目减少了1个。
6．(必修1 P31“图2－12”改编)下面是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程。据此回答下列问题：
(1)描述从氨基酸到蛋白质的形成过程：氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定________的蛋白质。
(2)参与脱水缩合的部分：两个相邻氨基酸，一个氨基酸________________。
由两个氨基酸脱水形成的化合物称为二肽。
(3)若3个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，会脱去________分子水，形成2个肽键，产物是三肽；若m个氨基酸分子形成1条肽链，会脱去________分子水，形成m－1个肽键，产物是多肽。
答案：(1)空间结构
(2)氨基中的—H和另一个氨基酸羧基中的—OH
(3)2 m－1
[课时作业]
A 合格性考试
1．下图表示生物体内的三个生理过程(a、b、c)，在这三个过程中，Y代表的物质可能分别为( )
A．激素、抗体、载体 B．抗体、载体、酶
C．维生素、载体、抗体 D．载体、抗体、酶
解析：选D。蛋白质是生命活动的主要承担者，有的蛋白质是细胞结构的重要组成成分；有的蛋白质具有催化功能，如大多数酶的本质是蛋白质；有的蛋白质具有调节机体生命活动的功能，如胰岛素；有的蛋白质具有运输功能，如载体蛋白；有的蛋白质具有免疫功能，如抗体。分析题图可知，X与Y结合，X进入细胞，说明X可能是被运输的物质，Y可能是载体；X与Y结合后，X被清除，说明X可能是抗原，Y可能是抗体；X与Y结合后，X转变成其他物质，说明X可能是反应物，Y可能是酶。
2．下列关于生物体内的氨基酸的叙述，正确的是( )
A．上图所示分子是构成生物体的氨基酸
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．只有必需氨基酸是生物体所必需的
D．氨基酸是生命活动的主要承担者
答案：B
3．(2020·湖北襄阳三中高一月考)在组成生物体蛋白质的氨基酸中，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于( )
A．两者的R基组成不同 B．酪氨酸的氨基多
C．两者的结构完全不同 D．精氨酸的羧基多
解析：选A。由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知，组成蛋白质的氨基酸的种类是由R基决定的，因此酪氨酸和精氨酸的性质不同取决于两者的R基不同。
4．两个氨基酸缩合形成二肽并生成水，这个水分子中的氧原子来自氨基酸的( )
A．氨基 B．羧基
C．R基 D．氨基和羧基
答案：B
5．蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质( )
A．相对分子质量更大
B．含有的氨基酸数目更多
C．空间结构更复杂
D．氨基酸的排列顺序变化更多
解析：选C。蛋白质和多肽都是由氨基酸组成的，蛋白质是由多肽链折叠形成的，与多肽相比具有更为复杂的空间结构。
6．下图所示依次为丙氨酸、丝氨酸和天冬氨酸的结构简式。由这3个氨基酸脱水缩合所形成的链状三肽中，含有的游离氨基、游离羧基和肽键的数目分别是( )
A．1、2、2 B．1、3、1
C．1、1、2 D．3、3、2
解析：选A。3个氨基酸经过脱水缩合，形成2个肽键，从而形成三肽。该肽链一端保留1个氨基，另一端保留1个羧基。由题干所给的3个氨基酸的结构简式可知，天冬氨酸的R基中含有1个羧基，因此最终形成的三肽中含有1个游离的氨基和2个游离的羧基。
7．(2020·沈阳铁路实验中学高一月考)下列有关图示中蛋白质的叙述，正确的是( )
A．形成该蛋白质时共脱掉126个水分子
B．该蛋白质含有两条肽链
C．该蛋白质的R基中共含17个氨基
D．该蛋白质共有111个肽键
解析：选B。126个氨基酸经过脱水缩合反应形成2条肽链，脱去的水分子数是126－2＝124，A错误；氨基酸脱水缩合反应中形成的肽链数＝蛋白质中的羧基总数－R基上的羧基总数＝17－15＝2，B正确；蛋白质中R基上的氨基数＝蛋白质中氨基的总数－肽链数＝17－2＝15，C错误；蛋白质中的肽键数＝氨基酸脱水缩合反应脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数＝126－2＝124，D错误。
8．科学家发现了生物体内的第21种氨基酸——硒半胱氨酸(R基为—CH2—SeH)。由两个硒半胱氨酸和三个谷氨酸[R基为—(CH2)2—COOH]所构成的含有一条肽链的化合物。其名称、游离羧基数目分别为( )
A．四肽，5 B．四肽，3
C．五肽，4 D．五肽，3
解析：选C。5个氨基酸构成的化合物为五肽，三个谷氨酸的R基上共有3个羧基，多肽链一端还有1个游离的羧基，共4个游离的羧基，C正确。
9．分析下列资料并回答问题：
资料1：下面的图示中R、R′、R″、R可能是相同或不相同的原子团或侧链。①②③④分别表示不同的化学键。
资料2：某多肽的化学式为C55H70O19N10，将它彻底水解后得到下列四种氨基酸：
(1)资料2中的四种氨基酸的结构通式是____________________；丙氨酸的R基是________。
(2)资料1中的肽链水解时，断裂的化学键是________(用数字表示)。
(3)资料2中的多肽，在完全水解后得到________个氨基酸。
解析：氨基酸分子的结构通式是，不同氨基酸的R基不同。多肽链在水解时，断裂的化学键是肽键。某多肽的化学式中N原子有10个，其水解得到的氨基酸中N原子都是1个，所以其彻底水解后共有10个氨基酸。
答案：(1) —CH3 (2)③ (3)10
10．用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目，结果如下表所示。请回答下列问题：
(1)表中①②③的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的____________________不同。
(2)表中③与④、⑤与⑥虽然功能相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于____________________________。
(3)⑧的生理功能说明蛋白质具有__________功能；⑨的生理功能说明蛋白质具有______功能；⑩的生理功能说明蛋白质具有__________功能。
(4)这些实例说明蛋白质的分子结构具有__________，这种特点决定了________________________。
解析：决定蛋白质多样性的因素有氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构。(1)①②③的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用彼此不同，原因是氨基酸的种类和排列顺序不同。(2)③与④、⑤与⑥虽然功能相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于组成多肽的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。(3)胰岛素具有调节作用，从而能调节机体的生命活动；抗体是免疫过程中的重要物质；血红蛋白具有运输氧气的功能。(4)表中实例说明蛋白质的结构具有多样性，蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。
答案：(1)氨基酸的种类和排列顺序
(2)氨基酸的种类、数目和排列顺序的不同
(3)调节 免疫 运输
(4)多样性 蛋白质功能的多样性
B 等级性考试
11．(2020·河北衡水中学调研)科学家发现了一种可以分解鸡毛的角蛋白酶，有可能被用来“消化”导致疯牛病和人类克雅氏症的毒蛋白。经实验表明，角蛋白酶确实能够破坏毒蛋白，使其丧失传染能力。由此可知，该毒蛋白有着与鸡毛中的角蛋白相似的( )
A．氨基酸的数量 B．空间结构
C．氨基酸的种类 D．氨基酸的排列顺序
解析：选B。蛋白质的空间结构决定其特有的功能，空间结构被破坏，蛋白质失活。根据题意可知，角蛋白酶能够破坏毒蛋白，使其丧失传染能力，由此可知，该毒蛋白有着与鸡毛中的角蛋白相似的空间结构，B项正确。
12．(2020·山东济宁高一期中)某环肽内部有侧链形成的肽键和二硫键，形状类似于“8”，具体如右图所示，现已知该环肽由m个氨基酸组成，那么形成该环肽过程中相对分子质量减少了( )
A．18×m＋18 B．18×m＋16
C．18×m＋36 D．18×m＋38
答案：D
13．蛋白质分子能被肽酶降解，至于哪一肽键被断裂则取决于肽酶的类型。如图，肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键。下列说法正确的是( )
A．该肽链一定由五种氨基酸脱水缩合而成
B．肽酶P可以催化1处的化学键断裂
C．在肽酶P的作用下，经过脱水缩合可以形成两条肽链
D．该肽链中含有游离的氨基和羧基各一个
解析：选B。氨基酸的种类取决于R基，图中所示的肽链为五肽，最多由五种氨基酸脱水缩合而成，A错误；由题意可知，肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键，即可使1处断裂，B正确；在肽酶P的作用下，经过水解可以形成一种二肽和一种三肽，C错误；组成题图中肽链的各氨基酸的R基是未知的，所以该肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，D错误。
14．下图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是( )
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3 600
D．该蛋白质中至少含有4个游离的羧基
解析：选C。该蛋白质分子含有2条肽链，且2条肽链之间由2个肽键连接，故该分子一共含有200个肽键；由图可知，第70位、120位的氨基酸的R基上有氨基，故组成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少含有202个氨基；合成该蛋白质时脱去的水分子数与形成的肽键数相等，故合成该蛋白质时相对分子质量减少了18×200＝3 600；该蛋白质分子含有2条肽链，至少含有2个游离的羧基。
15．脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物技术在分子水平上的又一突破。下图为脑啡肽的结构简式，请回答下列问题：
(1)该化合物有________个氨基和________个羧基。
(2)该化合物是由________个氨基酸失去________分子水而形成的，该化合物叫________肽。在形成时，相对分子质量减少了________。
(3)该化合物水解后可产生___________种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是_______________________________________________________________。
(4)现有质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、鸡蛋、人的口腔唾液(酶)、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、清水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶。请设计实验证明“脑啡肽是多肽”。
①实验原理：在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。
②方法步骤：
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
③预期结果：_____________________________________________________。
④实验结论：______________________________________。
解析：该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸脱水缩合而成的，在形成多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×18＝72。该多肽中有一个氨基和一个羧基。从结构上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，应为同一种氨基酸，因此脑啡肽水解后产生4种氨基酸。脑啡肽是多肽，在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。在设计实验过程中还应注意空白对照。
答案：(1)1 1 (2)5 4 五 72 (3)4 R基不同
(4)②取两支试管分别编号为A、B，在A试管中加入2 mL 脑啡肽液，在B试管中加入2 mL清水；在两支试管中各加入1 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液，振荡；再在两支试管中各加入4滴0.01 g/mL的CuSO4溶液，振荡
③A试管中出现紫色，B试管中不出现紫色 ④脑啡肽是一种多肽
课标要求
核心素养
素养对接
素养水平
1.说明氨基酸的结构特点及其种类。
2．描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。
3．阐明蛋白质结构及其多样性。
4．概述蛋白质的主要功能。
生命观念：认同蛋白质是生命活动的主要承担者，形成结构与功能相适应的观点。
水平一
科学思维：通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养归纳与推理的能力。
水平三
功能
实例
作为结构蛋白
羽毛、肌肉、头发、蛛丝
作为功能蛋白
催化作用
绝大多数酶
运输作用
血红蛋白
调节作用
胰岛素、生长激素等蛋白质类激素
免疫作用
抗体
肽链
数目
氨基
酸数
肽键
数目
脱去水
分子数
多肽链
相对分子量
氨基数目
羧基数目
1条
m
m－1
m－1
am－18×(m－1)
至少1个
至少1个
n条
m
m－n
m－n
am－18×(m－n)
至少n个
至少n个
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
蛋白质的功能：构成细胞和生物体、催化、运输、调节和免疫等。
胰岛素、生长激素的化学本质是蛋白质。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，含有C、H、O、N等元素。
氨基酸的结构通式：。
每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
蛋白质多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同及肽链盘曲、折叠形成的空间结构不同。
化
合
物
多肽化合物
蛋白质
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
催
产
素
牛加
压素
血管
舒缓
素
平滑
肌舒
缓素
猪促黑
色素细
胞激素
人促黑
色素细
胞激素
牛胰
蛋白
酶
人胰
岛素
免疫
球蛋
白
人血
红蛋
白
氨基酸数目
9
9
9
10
13
22
223
51
764
574
一、蛋白质的功能
1．一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
2．蛋白质功能举例
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1．结构
观察下列氨基酸的化学结构式，回答下列问题：
氨基酸分子结构通式的形象记忆
中心碳原子——人的躯干；
氨基、羧基——人的左、右臂；
H——人的下肢；
R基——人的头。如右图。
2．种类
(1)组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其区别为R基不同。
(2)根据人体细胞能否合成分类
①人体细胞不能合成的是必需氨基酸(共8种)。
②人体细胞能合成的是非必需氨基酸(共13种)。
谐音法记忆8种必需氨基酸
三、蛋白质的结构
1．氨基酸的脱水缩合
2．蛋白质的结构层次
元素：C、H、O、N等
↓
氨基酸：蛋白质的基本组成单位
↓脱水缩合
二肽：由两个氨基酸脱水缩合而成的化合物
↓
多肽(链)：由多个氨基酸脱水缩合而成的化合物，通常呈链状结构
↓
蛋白质：具有一定的空间结构
3．蛋白质结构多样性的原因
(1)氨基酸是蛋白质的基本单位，甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸。( √ )
(2)肽键的元素组成多样是蛋白质的结构多样性的原因之一。( × )
(3)高温、盐析都会使蛋白质的肽键断裂而变性失活。( × )
(4)具有催化和调节功能的物质都是蛋白质。( × )
知识点一 氨基酸的结构及其种类
1．结构通式
氨基酸的分子结构是立体的，中心碳原子位于中央，其他四个基团(或原子)位于不同平面，因此书写时，碳原子必须位于中心，其他四个基团(或原子)的位置并不固定。
2．“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
3．组成蛋白质的氨基酸的正确书写
(1)“中心碳原子”有四个邻居，其中三个固定不变，即—NH2、—COOH、—H，还有一个是可变的—R。
(2)氨基、羧基和R基的正确书写格式：—NH2、—COOH、—R(不要忘记前面要有短线“—”)。
发展素养
1．同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异与氨基酸中何种基团有关？说出你的判断依据。(生命观念——水平一、二)
提示：R基，组成蛋白质的氨基酸的种类及性质由R基的种类决定。
2．营养学家认为，最好的饮食习惯其实是平衡膳食，要增加食物的多样性和均衡性，五谷杂粮、肉类等要均衡。试从氨基酸角度分析平衡膳食的合理性。(社会责任——水平二)
提示：组成蛋白质的氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基酸两类，必需氨基酸在人体细胞不能合成，只能从外界食物获取，平衡膳食可保证人体对必需氨基酸的摄入，利于身体健康。
1．下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
解析：选C。构成蛋白质的氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是( )
A．C5H11O2NS B．C3H7S
C．C4H11O2S D．C5H10O2N
解析：选A。氨基酸的结构通式为，所以甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS。
知识点二 蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构多样性决定蛋白质功能多样性
发展素养
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。豆腐制作利用的就是盐(石膏和盐卤等)使蛋白质变性的作用。在70 ℃以上的豆浆中加入氯化镁或硫酸钙，即可凝固；84消毒液、过氧乙酸消毒剂的消毒机理也是使蛋白质变性。(科学思维——水平二)
(1)煮熟的鸡蛋和肉类更容易消化，请分析其中的原因。
提示：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。
(2)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐中毒，应采用怎样的措施解毒？为什么？
提示：服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质，它们与重金属盐迅速发生反应，从而保护人畜。
1．催产素、血管舒张素都是含有9个氨基酸的多肽，但生理功能不同。主要原因可能是两种多肽的( )
①氨基酸种类不同 ②氨基酸排列顺序不同 ③氨基酸结合方式不同 ④在细胞内合成的场所不同
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析：选A。催产素、血管舒张素具有相同的氨基酸个数，但是可能由于氨基酸种类、排列顺序及肽链的空间结构不同造成二者结构的差异，进一步导致了二者生理功能的差异。氨基酸均通过脱水缩合的方式结合，蛋白质合成的场所都是在核糖体上。
2．(2020·太原模拟)下列叙述与蛋白质功能有关的一组是( )
①胰岛素调节血糖浓度 ②注射疫苗使人体产生免疫力 ③人不吃蔬菜易患坏血症 ④食物在小肠内彻底消化 ⑤老年人的骨质疏松症 ⑥红细胞运输氧气和二氧化碳 ⑦氧气进入肺泡 ⑧生命活动的主要能源物质
A．①②④⑥ B．③④⑤⑧
C．③⑤⑦⑧ D．②⑤⑦⑧
解析：选A。胰岛素调节血糖浓度体现了蛋白质调节机体生命活动的功能，①符合题意；注射疫苗使人体产生免疫力体现了蛋白质的免疫功能，②符合题意；人不吃蔬菜易患坏血症是缺乏维生素C引起的，与蛋白质功能无关，③不符合题意；食物在小肠内彻底消化是由于各种消化酶的作用，消化酶的本质是蛋白质，体现了蛋白质的催化功能，④符合题意；老年人的骨质疏松症是由缺钙引起的，与蛋白质功能无关，⑤不符合题意；红细胞运输氧气和二氧化碳体现了蛋白质的运输功能，⑥符合题意；氧气进入肺泡与蛋白质功能无关，⑦不符合题意；生命活动的主要能源物质是糖类，⑧不符合题意。
3．蛋白质的结构和功能是多种多样的。下列有关叙述错误的是( )
A．蛋白质功能的多样性是由蛋白质结构的多样性决定的
B．蛋白质的结构多样性与组成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序不同有关
C．低温和高温都可能使蛋白质的功能发生不可逆转的改变
D．蛋白质是生命活动的主要承担者
解析：选C。高温可使蛋白质变性，发生不可逆转的变化，低温不会使蛋白质变性。
知识点三 蛋白质分子的相关计算
1．蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
(1)肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
(2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。(不考虑形成二硫键)
注：①氨基酸平均分子质量为a；②若肽链间有二硫键(—S—S—)，则蛋白质的相对分子质量＝ma－18(m－n)－2k(k为二硫键的个数)。
2．蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
(1)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。
(2)游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
3．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。
4．环状肽的相关计算
环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸R基中的氨基或羧基数目，如下图所示。(Aa表示氨基酸)
由图示可知，肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数，即相当于环状肽中肽链数为零。
[温馨提醒] 氨基酸脱水缩合时，每形成一个肽键，就脱去一分子水。形成肽键时，—COOH上的—OH和—NH2 上的—H 形成一分子H2O。
发展素养 结构和功能观
试分析自然界中蛋白质功能多种多样的直接原因是什么？(生命观念——水平一、二)
提示：蛋白质的结构多种多样。
1．下图所示为某多肽化合物，关于其组成数目的判断，错误的是( )
A．1个氨基 B．2个羧基
C．2个肽键 D．3种R基
解析：选D。从题图中可以看出，该化合物含有1个氨基、2个肽键、2个羧基，其中第一个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，所以含有2种R基。
2．(2020·安庆一中月考)某蛋白质由3条多肽链、N个氨基酸组成，下列关于该蛋白质的说法，正确的是( )
A．形成该蛋白质时产生了N个水分子
B．该蛋白质中至少含有N个肽键
C．该蛋白质中至少含有3个游离的羧基
D．合成该蛋白质至少需要21种氨基酸
解析：选C。N个氨基酸形成3条肽链，则发生脱水缩合反应形成的肽键数目＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝N－3，A、B 错误；每条肽链一端有一个游离的羧基，另一端有一个游离的氨基，其中肽链中的某些氨基酸的R基中可能还含有游离的氨基或羧基，因此该蛋白质至少含有3个游离的氨基或羧基，C正确；该蛋白质中不一定含有21种氨基酸，D错误。
3．(2020·云南大理高一期中)某50肽中有2个丙氨酸，丙氨酸的分子式为C3H7O2N，现脱掉其中的丙氨酸(位置在10号位和40号位)，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有机物中原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是( )
A．肽键数目减少4个
B．氢原子数目增加8个
C．氧原子数目增加2个
D．氨基和羧基数目分别增加4个
解析：选C。依题意可知，在50肽中，2个丙氨酸均位于肽链的中间，每去掉1个丙氨酸需水解掉2个肽键，同时要消耗2个水分子，因此将2个丙氨酸去掉后肽键数目减少了4个，同时要消耗4个水分子，水解得到的所有产物比原50肽增加了4个氧原子、8个氢原子，A、B正确，C错误；每水解掉1个肽键，就增加1个氨基和1个羧基，所以水解掉4个肽键，氨基和羧基数目分别增加4个，D正确。
4．下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的，下列说法正确的是( )
A．牛胰岛素为五十一肽，其中含有50个肽键
B．牛胰岛素中至少有2个—NH2和2个—COOH
C．牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸
D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882
解析：选B。该牛胰岛素含51个氨基酸，其中含有肽键数为51－2＝49(个)；牛胰岛素含两条肽链，至少含2个—NH2和2个—COOH；牛胰岛素水解可得到51个氨基酸，最多有21种氨基酸，但并非一定是21种；牛胰岛素形成时，51个氨基酸脱水缩合的同时还形成了3个二硫键，减少了6个H，故减少的相对分子质量为49×18＋6＝888。
[随堂检测]
1．下列各种蛋白质的功能，错误的组合是( )
A．抗体——免疫 B．唾液淀粉酶——催化
C．载体蛋白——运输 D．血红蛋白——调节
答案：D
2．(必修1 P29“思考·讨论”改编)下图是四个氨基酸分子的结构简式，下列相关叙述错误的是( )
A．构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B．上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH
C．R基中可以有氨基或羧基
D．只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
答案：D
3．(2020·河北张家口一中高一月考)HSP是机体细胞受高温刺激后合成出的一类热休克蛋白。该蛋白可发挥如下图所示的作用，以保护机体细胞不受破坏。下图中HSP所起的作用是( )
A．促进肽键的形成
B．抑制氨基酸脱水缩合
C．促使肽链形成空间结构
D．维持蛋白质结构稳定性
解析：选C。从题图中可以看出，HSP与多肽链结合后，多肽链变成具有一定空间结构的蛋白质。
4．下图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)形成的二硫键，其作用是连接两条相邻肽链。若该蛋白质分子由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )
A．m、18m B．m－4、18(m－4)
C．m－3、18(m－3)＋4 D．m－2、18(m－2)＋4
解析：选D。分析题图可知，该蛋白质中含有两条链状肽和一条环状肽，且含有2个二硫键，因此失去的水分子数是m－2，减少的相对分子质量为18(m－2)＋4，D正确。
5．某三十九肽中共有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽(如下图)，下列有关该过程形成的多肽的叙述，错误的是( )
A．肽键数目减少8个
B．C原子减少12个
C．氨基和羧基分别增加3个
D．O原子数目减少1个
解析：选A。三十九肽中应有39个氨基酸，38个肽键。由去掉其中的丙氨酸得到的4条多肽链分析可知，丙氨酸在三十九肽中分别位于第8个、18个、27个、39个氨基酸位置，经计算可知，肽键数目减少了7个，C原子减少了12个，氨基和羧基分别增加了3个，而O原子数目减少了1个。
6．(必修1 P31“图2－12”改编)下面是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程。据此回答下列问题：
(1)描述从氨基酸到蛋白质的形成过程：氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定________的蛋白质。
(2)参与脱水缩合的部分：两个相邻氨基酸，一个氨基酸________________。
由两个氨基酸脱水形成的化合物称为二肽。
(3)若3个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，会脱去________分子水，形成2个肽键，产物是三肽；若m个氨基酸分子形成1条肽链，会脱去________分子水，形成m－1个肽键，产物是多肽。
答案：(1)空间结构
(2)氨基中的—H和另一个氨基酸羧基中的—OH
(3)2 m－1
[课时作业]
A 合格性考试
1．下图表示生物体内的三个生理过程(a、b、c)，在这三个过程中，Y代表的物质可能分别为( )
A．激素、抗体、载体 B．抗体、载体、酶
C．维生素、载体、抗体 D．载体、抗体、酶
解析：选D。蛋白质是生命活动的主要承担者，有的蛋白质是细胞结构的重要组成成分；有的蛋白质具有催化功能，如大多数酶的本质是蛋白质；有的蛋白质具有调节机体生命活动的功能，如胰岛素；有的蛋白质具有运输功能，如载体蛋白；有的蛋白质具有免疫功能，如抗体。分析题图可知，X与Y结合，X进入细胞，说明X可能是被运输的物质，Y可能是载体；X与Y结合后，X被清除，说明X可能是抗原，Y可能是抗体；X与Y结合后，X转变成其他物质，说明X可能是反应物，Y可能是酶。
2．下列关于生物体内的氨基酸的叙述，正确的是( )
A．上图所示分子是构成生物体的氨基酸
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．只有必需氨基酸是生物体所必需的
D．氨基酸是生命活动的主要承担者
答案：B
3．(2020·湖北襄阳三中高一月考)在组成生物体蛋白质的氨基酸中，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于( )
A．两者的R基组成不同 B．酪氨酸的氨基多
C．两者的结构完全不同 D．精氨酸的羧基多
解析：选A。由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知，组成蛋白质的氨基酸的种类是由R基决定的，因此酪氨酸和精氨酸的性质不同取决于两者的R基不同。
4．两个氨基酸缩合形成二肽并生成水，这个水分子中的氧原子来自氨基酸的( )
A．氨基 B．羧基
C．R基 D．氨基和羧基
答案：B
5．蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质( )
A．相对分子质量更大
B．含有的氨基酸数目更多
C．空间结构更复杂
D．氨基酸的排列顺序变化更多
解析：选C。蛋白质和多肽都是由氨基酸组成的，蛋白质是由多肽链折叠形成的，与多肽相比具有更为复杂的空间结构。
6．下图所示依次为丙氨酸、丝氨酸和天冬氨酸的结构简式。由这3个氨基酸脱水缩合所形成的链状三肽中，含有的游离氨基、游离羧基和肽键的数目分别是( )
A．1、2、2 B．1、3、1
C．1、1、2 D．3、3、2
解析：选A。3个氨基酸经过脱水缩合，形成2个肽键，从而形成三肽。该肽链一端保留1个氨基，另一端保留1个羧基。由题干所给的3个氨基酸的结构简式可知，天冬氨酸的R基中含有1个羧基，因此最终形成的三肽中含有1个游离的氨基和2个游离的羧基。
7．(2020·沈阳铁路实验中学高一月考)下列有关图示中蛋白质的叙述，正确的是( )
A．形成该蛋白质时共脱掉126个水分子
B．该蛋白质含有两条肽链
C．该蛋白质的R基中共含17个氨基
D．该蛋白质共有111个肽键
解析：选B。126个氨基酸经过脱水缩合反应形成2条肽链，脱去的水分子数是126－2＝124，A错误；氨基酸脱水缩合反应中形成的肽链数＝蛋白质中的羧基总数－R基上的羧基总数＝17－15＝2，B正确；蛋白质中R基上的氨基数＝蛋白质中氨基的总数－肽链数＝17－2＝15，C错误；蛋白质中的肽键数＝氨基酸脱水缩合反应脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数＝126－2＝124，D错误。
8．科学家发现了生物体内的第21种氨基酸——硒半胱氨酸(R基为—CH2—SeH)。由两个硒半胱氨酸和三个谷氨酸[R基为—(CH2)2—COOH]所构成的含有一条肽链的化合物。其名称、游离羧基数目分别为( )
A．四肽，5 B．四肽，3
C．五肽，4 D．五肽，3
解析：选C。5个氨基酸构成的化合物为五肽，三个谷氨酸的R基上共有3个羧基，多肽链一端还有1个游离的羧基，共4个游离的羧基，C正确。
9．分析下列资料并回答问题：
资料1：下面的图示中R、R′、R″、R可能是相同或不相同的原子团或侧链。①②③④分别表示不同的化学键。
资料2：某多肽的化学式为C55H70O19N10，将它彻底水解后得到下列四种氨基酸：
(1)资料2中的四种氨基酸的结构通式是____________________；丙氨酸的R基是________。
(2)资料1中的肽链水解时，断裂的化学键是________(用数字表示)。
(3)资料2中的多肽，在完全水解后得到________个氨基酸。
解析：氨基酸分子的结构通式是，不同氨基酸的R基不同。多肽链在水解时，断裂的化学键是肽键。某多肽的化学式中N原子有10个，其水解得到的氨基酸中N原子都是1个，所以其彻底水解后共有10个氨基酸。
答案：(1) —CH3 (2)③ (3)10
10．用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目，结果如下表所示。请回答下列问题：
(1)表中①②③的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的____________________不同。
(2)表中③与④、⑤与⑥虽然功能相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于____________________________。
(3)⑧的生理功能说明蛋白质具有__________功能；⑨的生理功能说明蛋白质具有______功能；⑩的生理功能说明蛋白质具有__________功能。
(4)这些实例说明蛋白质的分子结构具有__________，这种特点决定了________________________。
解析：决定蛋白质多样性的因素有氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的盘曲、折叠的方式及其形成的空间结构。(1)①②③的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用彼此不同，原因是氨基酸的种类和排列顺序不同。(2)③与④、⑤与⑥虽然功能相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于组成多肽的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。(3)胰岛素具有调节作用，从而能调节机体的生命活动；抗体是免疫过程中的重要物质；血红蛋白具有运输氧气的功能。(4)表中实例说明蛋白质的结构具有多样性，蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。
答案：(1)氨基酸的种类和排列顺序
(2)氨基酸的种类、数目和排列顺序的不同
(3)调节 免疫 运输
(4)多样性 蛋白质功能的多样性
B 等级性考试
11．(2020·河北衡水中学调研)科学家发现了一种可以分解鸡毛的角蛋白酶，有可能被用来“消化”导致疯牛病和人类克雅氏症的毒蛋白。经实验表明，角蛋白酶确实能够破坏毒蛋白，使其丧失传染能力。由此可知，该毒蛋白有着与鸡毛中的角蛋白相似的( )
A．氨基酸的数量 B．空间结构
C．氨基酸的种类 D．氨基酸的排列顺序
解析：选B。蛋白质的空间结构决定其特有的功能，空间结构被破坏，蛋白质失活。根据题意可知，角蛋白酶能够破坏毒蛋白，使其丧失传染能力，由此可知，该毒蛋白有着与鸡毛中的角蛋白相似的空间结构，B项正确。
12．(2020·山东济宁高一期中)某环肽内部有侧链形成的肽键和二硫键，形状类似于“8”，具体如右图所示，现已知该环肽由m个氨基酸组成，那么形成该环肽过程中相对分子质量减少了( )
A．18×m＋18 B．18×m＋16
C．18×m＋36 D．18×m＋38
答案：D
13．蛋白质分子能被肽酶降解，至于哪一肽键被断裂则取决于肽酶的类型。如图，肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键。下列说法正确的是( )
A．该肽链一定由五种氨基酸脱水缩合而成
B．肽酶P可以催化1处的化学键断裂
C．在肽酶P的作用下，经过脱水缩合可以形成两条肽链
D．该肽链中含有游离的氨基和羧基各一个
解析：选B。氨基酸的种类取决于R基，图中所示的肽链为五肽，最多由五种氨基酸脱水缩合而成，A错误；由题意可知，肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键，即可使1处断裂，B正确；在肽酶P的作用下，经过水解可以形成一种二肽和一种三肽，C错误；组成题图中肽链的各氨基酸的R基是未知的，所以该肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，D错误。
14．下图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是( )
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3 600
D．该蛋白质中至少含有4个游离的羧基
解析：选C。该蛋白质分子含有2条肽链，且2条肽链之间由2个肽键连接，故该分子一共含有200个肽键；由图可知，第70位、120位的氨基酸的R基上有氨基，故组成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少含有202个氨基；合成该蛋白质时脱去的水分子数与形成的肽键数相等，故合成该蛋白质时相对分子质量减少了18×200＝3 600；该蛋白质分子含有2条肽链，至少含有2个游离的羧基。
15．脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物技术在分子水平上的又一突破。下图为脑啡肽的结构简式，请回答下列问题：
(1)该化合物有________个氨基和________个羧基。
(2)该化合物是由________个氨基酸失去________分子水而形成的，该化合物叫________肽。在形成时，相对分子质量减少了________。
(3)该化合物水解后可产生___________种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是_______________________________________________________________。
(4)现有质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、鸡蛋、人的口腔唾液(酶)、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、清水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶。请设计实验证明“脑啡肽是多肽”。
①实验原理：在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。
②方法步骤：
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
③预期结果：_____________________________________________________。
④实验结论：______________________________________。
解析：该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸脱水缩合而成的，在形成多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×18＝72。该多肽中有一个氨基和一个羧基。从结构上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，应为同一种氨基酸，因此脑啡肽水解后产生4种氨基酸。脑啡肽是多肽，在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。在设计实验过程中还应注意空白对照。
答案：(1)1 1 (2)5 4 五 72 (3)4 R基不同
(4)②取两支试管分别编号为A、B，在A试管中加入2 mL 脑啡肽液，在B试管中加入2 mL清水；在两支试管中各加入1 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液，振荡；再在两支试管中各加入4滴0.01 g/mL的CuSO4溶液，振荡
③A试管中出现紫色，B试管中不出现紫色 ④脑啡肽是一种多肽
课标要求
核心素养
素养对接
素养水平
1.说明氨基酸的结构特点及其种类。
2．描述氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。
3．阐明蛋白质结构及其多样性。
4．概述蛋白质的主要功能。
生命观念：认同蛋白质是生命活动的主要承担者，形成结构与功能相适应的观点。
水平一
科学思维：通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养归纳与推理的能力。
水平三
功能
实例
作为结构蛋白
羽毛、肌肉、头发、蛛丝
作为功能蛋白
催化作用
绝大多数酶
运输作用
血红蛋白
调节作用
胰岛素、生长激素等蛋白质类激素
免疫作用
抗体
肽链
数目
氨基
酸数
肽键
数目
脱去水
分子数
多肽链
相对分子量
氨基数目
羧基数目
1条
m
m－1
m－1
am－18×(m－1)
至少1个
至少1个
n条
m
m－n
m－n
am－18×(m－n)
至少n个
至少n个
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
蛋白质的功能：构成细胞和生物体、催化、运输、调节和免疫等。
胰岛素、生长激素的化学本质是蛋白质。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，含有C、H、O、N等元素。
氨基酸的结构通式：。
每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
蛋白质多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同及肽链盘曲、折叠形成的空间结构不同。
化
合
物
多肽化合物
蛋白质
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
催
产
素
牛加
压素
血管
舒缓
素
平滑
肌舒
缓素
猪促黑
色素细
胞激素
人促黑
色素细
胞激素
牛胰
蛋白
酶
人胰
岛素
免疫
球蛋
白
人血
红蛋
白
氨基酸数目
9
9
9
10
13
22
223
51
764
574
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