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人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第2节 生命活动的主要承担者──蛋白质优秀导学案及答案
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这是一份人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第2节 生命活动的主要承担者──蛋白质优秀导学案及答案，共25页。
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第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
课前自主预习案
一、蛋白质的功能
1．一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
2．许多蛋白质是构成生物体结构的重要物质，称为结构蛋白；有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动；另外，蛋白质还有运输、催化和防御等功能。
二、氨基酸及其种类
1．氨基酸的结构
(1)写出图中结构名称：
①氨基；②④R基；③羧基。
(2)比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：
(3)氨基酸的结构特点：
①数量关系：至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
②位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2．氨基酸的种类
(1)根据R基的不同，可将组成蛋白质的氨基酸分为20种。
(2)根据人体细胞能否合成：
①人体细胞能合成的是非必需氨基酸。
②人体细胞不能合成的是必需氨基酸。
【巧学助记】 氨基酸结构通式的形象记忆
如图：
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。
三、蛋白质的结构
1．蛋白质的结构层次[填图]
2．脱水缩合的过程
(1)过程①名称：脱水缩合。
(2)物质②名称：二肽。
(3)结构③名称：肽键，其结构简式为
【巧学助记】 蛋白质形成的“四个一”
一组成
一种键
一过程
一场所
至少含一个—NH2
和一个—COOH
肽键
脱水缩合
核糖体
四、蛋白质结构多样性和功能多样性
1.连线蛋白质功能的多样性。
2．判断下列叙述的正误
(1)人体需要的氨基酸称为必需氨基酸( )
(2)各种氨基酸共有的结构是： ( )
(3)二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物，含有2个肽键( )
(4)氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质( )
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)×
3．试判断下列有机酸，哪些属于组成蛋白质的氨基酸？并说明判断理由。
(1)
(2)
(3)
答案：
(1)是 —NH2和—COOH连在同一个碳原子上
(2)不是 —NH2和—COOH没连在同一个碳原子上
(3)不是 没有—NH2
4．分析表中图示，说明蛋白质多样性形成的原因。(图示中：□、○代表氨基酸；“—”代表肽键)
类型
图示
原因
(1)
A链：—□—□—□—□—□—□—
B链：—○—○—○—○—○—○—
氨基酸种类不同
(2)
A链：—□—□—□—□—□—
B链：—□—□—□—□—
氨基酸数目不同
(3)
A链：—□—○—○—□—○—
B链：—○—□—○—□—○—
氨基酸排列顺序不同
(4)
A链
B链
多肽链的盘曲、折叠方式不同
课堂互动探究案
【课程标准】
阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于由氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成
【素养达成】
1．说出氨基酸的结构特点及氨基酸形成蛋白质的过程。(科学思维)
2．概述蛋白质的结构和功能。(科学思维)
3．关注蛋白质研究的新进展，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。(社会责任)
当我们购买食品时，包装上常附有成分说明，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到蛋白质中含有某些氨基酸的介绍。氨基酸和蛋白质之间有什么关系呢？
探究点一 蛋白质的功能
【师问导学】
1．请列举生活中常见的富含蛋白质的食品有哪些？
答案：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、袋装奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋，等等。
2．蛋白质的功能：
(1)羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。这说明：有些蛋白质是构成细胞和生物体的__________，称为________。
(2)人的身体就像一座复杂的化工厂，一切生理代谢、化学反应都是由酶参与完成的，而酶绝大多数是具有生物催化作用的蛋白质，如胃蛋白酶等消化酶(如图1)。这说明蛋白质具有____________________作用。
图1 图2 图3
(3)红细胞内的血红蛋白(如图2)具有运输氧的功能，说明有些蛋白质具有________的功能。
(4)动物体内还存在着另一种活性物质——激素，如胰岛素(如图3)等大多数也属于蛋白质，他们通过向靶细胞传达信息，起到能够调节机体生命活动的作用。这说明有些蛋白质具有________和________功能。
(5)人体内的抗体(如图)是蛋白质。抗体是活跃在血液中的一支“突击队”，具有保卫机体免受病菌和病毒的侵害，提高机体抵抗力的作用。说明蛋白质具有________作用。
(6)每克蛋白质在体内氧化分解可产生17.9 kJ(4.3 kcal)能量。一般成人每日约有18%的能量来自蛋白质，但糖与脂肪可以代替蛋白质提供能量。这说明蛋白质也能为生命活动提供________。
(7)营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，从蛋白质的功能分析，其原因是什么？
________________________________________________________________________。
答案：(1)重要物质 结构蛋白 (2)催化 (3)运输载体 (4)信息传递 调节 (5)免疫 (6)能量 (7)营养不良导致蛋白质的摄入量不足，影响血红蛋白和抗体的生成，出现贫血和免疫力下降
【智涂笔记】
蛋白质功能巧记忆：狗(构)吹(催)人(运)面(免)条(调)。
【师说核心】
蛋白质的功能
项目
类型
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
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
催化细胞内的各种化学反应
大多数酶等
运输作用
有些蛋白质具有运输载体的功能
血红蛋白等
免疫作用
能捕获侵入人体或高等动物体内的抗原物质
抗体等
【检测反馈】
1．(合格必考)蛋白质是生命活动的体现者，但在正常生理活动中它不能作为细胞的( )
A．重要结构物质 B．重要调节物质
C．主要能源物质 D．机体免疫物质
解析：主要的能源物质是糖类而不是蛋白质。
答案：C
2．(等级选考)下列生理活动与蛋白质功能无关的是( )
A．氧气在血液中的运输
B．细胞内的遗传物质
C．催化葡萄糖在细胞内的氧化分解
D．构成细胞和生物体的重要组成物质
解析：细胞内的蛋白质的功能主要包含“催(催化作用)运(运输作用)免(免疫)调(调节)结(结构)”，细胞内的遗传物质为核酸，不是蛋白质。
答案：B
探究点二 组成蛋白质的氨基酸
【师问导学】
1．观察下列几种氨基酸的结构：
这些氨基酸共有的元素是____________，共有的结构是____________，其中属于氨基的是___________，属于羧基的是___________。四种氨基酸各自特有的结构分别是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
它们可以用一个字母________表示。
答案：C、H、O、N —NH2
、、、 R
【智涂笔记】
1．“两看”法判断组成生物体内蛋白质的氨基酸
一看“数量”——至少有一个—NH2和一个—COOH。如下列分子不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：
(1)H2N—CH2—CH2OH⇒缺少—COOH
(2)HOOC—CH2—CH2—COOH⇒缺少—NH2
二看“位置”——必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。
如下不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：
H2NCHNH2CH2CH2COOH⇒虽有氨基和羧基，但二者未连在同一个碳原子上。
2．有关“氨基酸”的两个误区
(1)氨基、羧基书写误区：不要将氨基错写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为或COOH，其中的一个短线代表一个化学键，不能省略。
(2)氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。
【师说核心】
1．结构通式的分析
2．结构特点
分析
举例
氨基酸分子中－NH2、－COOH至少各有一个，因为R基中可能有－NH2、－COOH
至少一个－NH2和一个－COOH连在同一个碳原子上
反例：
H2N－CH2－CH2－CH2－COOH
非构成生物体的氨基酸
生物体中氨基酸种类不同是由R基决定的
甘氨酸：R基为－H(最小)
丙氨酸：R基为－CH3
谷氨酸：R基为－CH2－CH2－COOH
2.氨基酸的结构特点：由上可知，每种氨基酸分子至少含有____________________，并且它们连接在同一个________上。因为氨基酸的________有20种，所以构成蛋白质的氨基酸有20种，它们可以用一个通式表示：____________________。某氨基酸的R为—C5H7O4N，则该氨基酸中的C、H、O、N原子数分别是________。
答案：一个氨基和一个羧基 碳原子 R基 7、11、6、2
3．下图是几种氨基酸的结构图，请分析回答下列问题：
半胱氨酸
赖氨酸
天冬氨酸
(1)半胱氨酸的组成元素有哪些？
(2)赖氨酸和天冬氨酸的R基分别是什么？
(3)结合上图分析：一个氨基酸中是否都只含有一个—NH2和一个—COOH?
(4)下图化合物是不是构成蛋白质的氨基酸？为什么？
答案：
(1)C、H、O、N、S。
(2)赖氨酸的R基：—(CH2)4—NH2；天冬氨酸的R基：—CH2—COOH。
(3)不是。赖氨酸含有两个—NH2，天冬氨酸含有两个—COOH。
(4)不是。氨基和羧基不连在同一个碳原子上。
【检测反馈】
1．(合格必考)下列物质中，属于构成人体蛋白质氨基酸的是( )
①H2N—CH2—COOH
②H2N—CH2—CH2OH
③
④
⑤
A．①③⑤ B．①②③
C．②③④ D．③④⑤
解析：根据氨基酸分子的结构通式可知：②④不是构成蛋白质的氨基酸，因为构成蛋白质的氨基酸都至少有一个氨基和一个羧基且连在同一个碳原子上。
答案：A
2．(等级选考)下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是( )
甲： 乙：
丙： 丁：
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
解析：根据氨基酸的结构通式可以看出，各种氨基酸都含有的元素是C、H、O、N四种。在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中先找出连接在同一个碳原子上的—NH2和—COOH以及—H，则剩下的就是R基。氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基。只根据是否含氨基和羧基不能判断某个氨基酸是否是构成蛋白质的氨基酸。
答案：D
探究点三 蛋白质的形成过程
【师问导学】
下图是氨基酸形成蛋白质的过程图解，请分析回答下列问题：
1．若R基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R基中的氨基或羧基是否参与了反应？生成的肽链中氨基或羧基位于何处？
答案：R基中的氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端或R基中。
2．多肽通常被称为肽链，肽链构成蛋白质的过程中主要变化是什么？
答案：1条或者几条肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。
3．分析氨基酸形成蛋白质过程中的有关计算规律：
(1)若4个氨基酸形成1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链的名称是什么？
(2)若m个氨基酸形成1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链至少有几个氨基和几个羧基？
(3)若m个氨基酸形成了n条肽链，上述问题的答案又分别是什么？
(4)若m个氨基酸形成1条环状的多肽，如图。则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？
(5)若氨基酸的平均分子量为120，则20个氨基酸形成1条肽链时，所形成肽链的分子量是多少？
答案：
(1)会脱去3分子水，形成3个肽键，该多肽称为四肽。
(2)会脱去(m－1)个水分子，形成(m－1)个肽键，至少含有1个氨基和1个羧基。
(3)脱去(m－n)个水分子，形成(m－n)个肽键，至少含有n个氨基和n个羧基。
(4)脱去水分子m个，形成m个肽键。
(5)120×20－18×(20－1)＝2 058。
【智涂笔记】
1．解答肽链图试题的一般方法
(1)要先找出肽键，以确定氨基酸的数量。
(2)找出R基。如果多肽链较长，要抓住“—N—C—C”这一主线，排除其他化学符号的干扰，中间的C原子上所连的必为R基和—H。注意有时同一肽链中具有相同的R基，因此回答氨基酸种类时要考虑此种可能。
(3)解答时可以按照以下步骤进行：找到所有的肽键(—CO—NH—)→用长竖线将肽键分开，将多肽分成多个部分，每一部分是一个氨基酸残基→得出氨基酸数目，有几个氨基酸就是几肽→找出氨基酸的R基，确定氨基酸的种类。
2．蛋白质的水解和变性
(1)水解：蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程称为水解，和脱水缩合的过程相反，这个过程需要蛋白酶或者肽酶的催化，需要水的参与。
(2)变性：蛋白质由于高温、强酸强碱、重金属盐等因素导致空间结构被破坏的过程称为变性。变性的过程中肽键不断裂。
【师说核心】
1．过程图示
2．过程分析
(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的—H和另一个氨基酸羧基中的—OH。
(2)H2O中H和O的来源：H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基。
(3)—NH2和—COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，分别位于肽链的两端，其余的—NH2和—COOH位于R基中。
(4)肽键的正确书写方式为：
—CO—NH—或或—CO—NH—、—NH—CO—、—CONH—，不能忽略其中的“—”。
3．蛋白质的结构层次
(1)C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→三肽→多肽蛋白质。
(2)多肽和蛋白质的区别
①结构有差异。多肽仅仅是蛋白质的初级结构形式，而蛋白质具有一定的空间结构。蛋白质是由多肽和其他物质结合而成的，一个蛋白质分子可由一条肽链组成也可由多条肽链通过一定的化学键(如二硫键、氢键等)连接而成。
②功能有差异。多肽一般无活性(如蛋白质在胃、小肠中经消化产生的多肽)，少数有活性，与蛋白质相比，多肽的分子量较小，没有空间结构，一般无活性；蛋白质的分子量较大，有空间结构，有活性(变性后活性下降或消失，活性消失叫做失活)。
4．蛋白质相关计算方法规律
(1)已知形成某蛋白质的氨基酸个数为m，肽链数为n，氨基酸的平均相对分子量为a，则该蛋白质：
肽键数
m－n
脱去的水分子数
m－n
平均分子量
am－18(m－n)
氨基数
≥n
羧基数
≥n
N原子数
≥m
O原子数
≥m＋n
(2)环肽的脱水数目和氨基酸数目相等。
(3)二硫键“—S—S—”是由两个“—SH”脱下2个H形成的，计算分子量时需要考虑。
(4)蛋白质中含有N、O原子数的计算
①N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。
②O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－脱去的水分子数。
【检测反馈】
1．(合格必考)组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构简式是( )
A．NH—CO
B．—NH—CO—
C．—NH2—COOH—
D．NH2—COOH
解析：肽键的结构简式为：—CO—NH—或—NH—CO—或
答案：B
2．(等级选考)如图是3种氨基酸的结构式，由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是( )
A．1,2,3 B．1,1,3 C．1,2,2 D．2,2,2
解析：由于题干中第二个氨基酸的R基中含有一个羧基，因此由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有1个氨基、2个羧基和2个肽键。
答案：C
3．根据如图所示化合物的结构分析回答下列问题：
(1)该化合物中，①表示________，⑦表示________。
(2)该化合物由________个氨基酸失去________个水分子而形成，这种反应叫做________。
(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由________决定的，其编号是________。
(4)该化合物称为______，含______个肽键，编号是______。
(5)该化合物含有________个游离的氨基和________个游离的羧基。
解析：图中①是氨基；⑦是羧基；③⑤⑥表示肽键；②④⑧⑨是R基。该化合物为四肽，是由4个氨基酸脱去3个水分子形成的。氨基酸种类不同，是由R基决定的，而该化合物含有游离的氨基(羧基)数等于肽链数与R基中氨基(羧基)数之和。
答案：(1)氨基 羧基 (2)4 3 脱水缩合 (3)R基 ②④⑧⑨ (4)四肽 3 ③⑤⑥ (5)2 2
探究点四 蛋白质结构多样性与功能多样性
【师问导学】
血红蛋白是由4条多肽链组成的蛋白质。下图展示了血红蛋白的水解和变性过程，二者有何区别？
答案：水解是蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反。变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键不断裂。
【智涂笔记】
蛋白质分子结构多样性的原因有：氨基酸的种类、数目和排列顺序不同；多肽链的条数及形成的空间结构不同。蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性。
(1)盐析：鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色絮状物，兑水稀释后消失。属于物理变化。
(2)变性：高温、过酸、过碱或在重金属离子的作用下，蛋白质的分子结构变得伸展、松散，失去活性。属于化学变化。
【师说核心】
1．蛋白质结构多样性的原因分析
2．蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
3．【课外拓展】蛋白质分子的空间结构不是很稳定，在特定条件下，蛋白质结构可发生变化，导致蛋白质变性，使其生物活性丧失。
(1)导致蛋白质变性的因素
①重金属盐(汞盐、银盐)；②酸、碱、乙醇、尿素；③高温；④X射线、紫外线等。
(2)蛋白质变性过程中发生的变化
蛋白质变性过程中不发生肽键断裂，而主要发生空间结构的变化，使肽链由有序状态变为无序状态，溶解度降低易于形成沉淀，蛋白质变性一般不可逆。
(3)蛋白质变性的应用
加热或用乙醇处理可使细菌蛋白质变性而死亡，从而达到灭菌的目的。
【检测反馈】
1．(合格必考)人体的肌肉主要是由蛋白质构成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，这是因为( )
A．肌细胞形状不同
B．在人体的分布位置不同
C．支配其运动的神经不同
D．构成肌细胞的蛋白质分子结构不同
解析：蛋白质功能的不同取决于其分子结构的不同。
答案：D
2．(合格必考)鉴定尿中是否有蛋白质常用加热法来检验。下图为蛋白质加热过程中的变化，据此判断下列有关叙述正确的是( )
A．沸水浴加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展并断裂
B．变性后的蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应
C．蛋白质加热过程中，氨基酸的排列顺序会发生改变
D．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能并未发生改变
解析：图示蛋白质加热后，构成蛋白质的肽链有所伸展，但是并没有断裂，A错误；变性后的蛋白质空间结构发生了改变，但是仍然具有肽链结构中的肽键，可以与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，B正确；蛋白质加热过程中，氨基酸的排列顺序不会发生改变，C错误；蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能发生了改变，D错误。
答案：B
3．(等级选考)血液中的血红蛋白和肌肉中的肌蛋白结构不同的原因是( )
A．所含氨基酸的种类不同，而数目、排列顺序都相同
B．所含氨基酸的数目不同，而种类、排列顺序都相同
C．所含氨基酸的数目、排列顺序不同和多肽链的数目及空间结构不同
D．所含氨基酸的数目、排列顺序和多肽链的数目相同但空间结构不同
解析：血液中的血红蛋白和肌肉中的肌蛋白结构不同的原因不仅仅是氨基酸种类的不同，还包括组成蛋白质的氨基酸的数目、排列顺序和肽链形成的空间结构的不同。
答案：C
【网络建构】
【主干落实】
1．氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
2．组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3．脱水缩合是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，同时脱去一分子水形成一个肽键的过程。
4．氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
5．蛋白质多样性的直接原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同。根本原因：DNA的多样性。
6．蛋白质的功能：组成细胞和生物体、催化、运输、调节和免疫等。
课后分层检测案6 蛋白质是生命活动的主要承担者
授课提示：对应学生用书139页
【合格考全员做】(学业水平一、二)
1．下列关于氨基酸种类的叙述，正确的是( )
A．氨基酸的种类约有20种
B．自然界中氨基酸约有20种
C．构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种
D．每种蛋白质的氨基酸约有20种
解析：自然界中的氨基酸约有100种；构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种；并非每种蛋白质均由20种氨基酸组成。
答案：C
2．在蛋白质合成过程中生成的水中的氧和氢分别来自( )
A．氨基、羧基和羧基
B．R基、氨基和羧基
C．羧基、氨基
D．羧基、氨基和羧基
解析：一分子氨基酸羧基中的—OH和另一分子氨基酸氨基中的—H结合，脱去1分子H2O。
答案：D
3．人体免疫球蛋白由4条肽链构成，共有764个氨基酸，则此蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是( )
A．764和764 B．760和760
C．762和762 D．4和4
解析：根据氨基酸的结构通式我们知道，每个氨基酸分子都至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，每一条肽链至少含有一个氨基和一个羧基，则该蛋白质至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基。
答案：D
4．下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．多肽中B的数目等于C的数目
C．①过程都是经过脱水缩合完成的
D．蛋白质结构和功能多样性是由于氨基酸种类多造成的
解析：根据蛋白质的结构层次可知，A表示构成氨基酸的元素，有C、H、O、N等，可能含有S，但是不一定都有S。B表示氨基酸，C表示氨基酸分子脱水缩合形成的肽键，对于环状肽而言，B的数目等于C的数目，而对于链状肽，B的数目－肽链数目＝C的数目。①表示氨基酸分子脱水缩合形成多肽的过程。生物体中组成蛋白质的氨基酸种类约有20种，但氨基酸数目成百上千、组成肽链的排列顺序千变万化，多肽链的空间结构千差万别，导致蛋白质的结构和功能多种多样。
答案：C
5．形成蛋白质分子结构的层次，从小到大依次是( )
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脱水缩合 ④一条或几条肽链接在一起 ⑤多肽 ⑥蛋白质
A．②→①→③→④→⑥→⑤
B．①→②→③→④→⑤→⑥
C．②→①→⑥→③→④→⑤
D．②→①→③→⑤→④→⑥
解析：元素组成化合物，最基本的化合物是氨基酸，氨基酸脱水缩合成多肽，多肽形成具有一定空间结构的蛋白质。
答案：D
6．下列关于人体内的蛋白质功能的叙述中，错误的是( )
A．有些蛋白质具有运输作用
B．它们是能量的主要来源
C．胰岛素能够调节机体的生命活动
D．某些蛋白质具有免疫功能
解析：生命活动的主要能源物质是糖类，蛋白质在某些情况下能为生命活动提供能量，但不是主要能源物质。
答案：B
7．下图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图完成有关问题。
(1)它们结构的差别在于________的不同。
(2)7种氨基酸通过________的方式形成一条肽链，此过程可形成________个肽键，得到________个水分子，相对分子质量减少了________。
(3)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？__________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：构成天然蛋白质的20种氨基酸均为α－氨基酸，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同决定了蛋白质结构的不同，而不同的蛋白质分子的空间结构也各不相同，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。
答案：
(1)R基
(2)脱水缩合 6 6 108
(3)不一定相同 因为分别由相同的两条肽链折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子
【等级考选学做】(学业水平三、四)
8．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20种氨基酸
解析：N个氨基酸构成的3条多肽链中，肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数，故该题A、B项所述都是N－3；该蛋白质中至少含有游离的羧基数等于肽链数为3个；合成该蛋白质的氨基酸种类不确定。
答案：C
9．蛋白质分子能被肽酶降解，至于哪一肽键被断裂则决定于肽酶的类型。肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和与相邻氨基酸的氨基基团之间的肽键。下列说法正确的是( )
A．肽酶P可以催化③处的化学键断裂
B．在肽酶P的作用下，经过脱水缩合可以形成两条肽链
C．肽酶P可以催化①处的化学键断裂
D．肽酶P可以催化①、③处的化学键断裂
解析：根据题意可知：肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和与相邻氨基酸的氨基基团之间的肽键，图中符合这一条件的是③处的化学键。在肽酶P的作用下，经过水解可以形成两条肽链而不是脱水缩合。
答案：A
10．狼体内有a种蛋白质，20种氨基酸；羊体内有b种蛋白质，20种氨基酸。狼吃掉羊后，体内含有蛋白质种类和氨基酸种类最可能是( )
A．a,20 B．a＋b,40
C．b,20 D．a＋b,40
解析：自然界中构成蛋白质的氨基酸有20种，狼吃掉羊后，组成羊肉的蛋白质经消化酶的水解形成氨基酸被狼吸收，这样狼体内的氨基酸会有所更新，但种类不会改变，同时，这些氨基酸最终会在狼体内由狼的基因控制合成狼的蛋白质，狼体内蛋白质得以更新，但种类还是a种。
答案：A
11．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：从氨基酸的结构通式可以看出，R基的不同导致了氨基酸结构和功能的不同。
答案：A
12．下图是由n个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，其中二硫键“—S—S—”是一种连接蛋白质中两条肽链之间的化学键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，则( )
A．该蛋白质至少含有n－2个氧原子
B．合成该蛋白质时生成n－2个水分子
C．该蛋白质至少含有n＋2个羧基
D．该蛋白质的水解产物增加了2n－4个氢原子
解析：如图所示的蛋白质由三条多肽链组成，其中包括一条环状肽。由结构分析可知，该蛋白质含有n－2个肽键，故合成该蛋白质时生成n－2个水分子，B项正确。每条肽链(除环状肽外)至少含有1个羧基，故该蛋白质至少含有2个羧基，C项错误。每个肽键中含有1个氧原子，每个羧基含有2个氧原子，故该蛋白质至少含有n－2＋2×2＝n＋2(个)氧原子，A项错误。该蛋白质水解时需加入n－2个水分子，破坏二硫键需要4个氢，故该蛋白质的水解产物增加了2×(n－2)＋4＝2n(个)氢原子，D项错误。
答案：B
13．某致病细菌分泌的外毒素，为无色细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等，以致死亡。该外毒素为环状肽，其结构简式如下图所示。
请据图分析并回答问题：
(1)该化合物中含有________个氨基，________个羧基。
(2)该化合物是由________个氨基酸组成的，区别这些氨基酸的种类是依靠其结构中的________。
(3)组成该化合物的氨基酸有________种，其中有________个氨基酸的R基相同，这个R基是________。
(4)该化合物称为________肽化合物，含有________个肽键。
(5)填写虚线框内结构的名称：A.________，B.________(从氨基酸结构通式的角度分析)。
(6)该化合物具有8个氮原子，其中________个位于肽键上，________个位于R基上。
(7)该化合物具有10个氧原子，其中________个位于肽键上，________个位于R基上。
(8)该外毒素在环状肽形成过程中失去了________个水分子，相对分子质量减少了________。
解析：解答第(1)～(5)小题可据图分析，该外毒素为环状七肽，具有7个肽键，由5种不同的氨基酸组成，其中有1种氨基酸出现3次，其R基为—CH3。区别氨基酸的种类依靠其结构中的R基。该化合物没有游离的氨基和羧基。虚线框内结构A、B的名称依次是肽键和R基。解答第(6)、(7)小题可据图计数。每个肽键中各有1个氮原子和1个氧原子，7个肽键所含氮原子和氧原子数均为7个，R基上的氮原子和氧原子数分别为1个和3个。第(8)小题，形成1条环状肽时，有多少个氨基酸参与缩合，即形成多少个肽键，脱掉多少个水分子。
答案：
(1)0 0 (2)7 R基 (3)5 3 —CH3
(4)环状七 7 (5)肽键 R基 (6)7 1
(7)7 3 (8)7 126
14．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。如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，这种方式叫做________，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________________________________________________________________________。
解析：该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸缩合而成的，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，因此脑啡肽水解后可产生4种氨基酸。
答案：(1)1 1 (2)5 4 脱水缩合 五 72 (3)4 R基不同
【素养养成练】
15．所谓“皮革水解蛋白粉”，是指利用皮革下脚料甚至动物毛发等物质，经水解而生成的一种粉状物，因其氨基酸或者说蛋白质含量较高，人们称之为“皮革水解蛋白粉”，严格来讲，“皮革水解蛋白粉”对人体健康并无伤害，与在家里熬制猪皮汤、猪蹄汤得到的“肉冻”成分相差不多，不过无毒害的前提是用的皮革必须未经糅制、染色等人工处理，否则，就会含有重铬酸钾和重铬酸钠等有毒物质，如果用这种经人工处理过的皮革等原料生产水解蛋白，重铬酸钾和重铬酸钠自然就被带入产品中，被人体吸收、积累，可导致人体中毒，使关节疏松肿大，甚至造成儿童死亡。
根据上述材料回答：
(一)“皮革水解蛋白粉”的基本组成单位的结构通式是________，高温可使蛋白质变性失活的主要原理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(二)某学校生物兴趣小组拟对添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育的影响进行探究实验，你若是该小组成员，请完善下列实验。
(1)实验材料和用具：大鼠若干只，普通饲料，添加皮革蛋白粉的饲料，其他所需条件均满足。
(2)实验目的：探究添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育是否有影响。
(3)实验步骤：
①选________________________的幼龄大鼠若干，随机均分为A、B两组，分笼饲养；
②A组大鼠每天都饲喂适量普通饲料，B组大鼠饲喂__________________________；
③A、B两组大鼠均在相同且适宜的条件下饲养一段时间；
④检查大鼠的生长状况，统计各组大鼠的体重及发育情况。
(4)请预测该实验的实验结果并作出相应的合理分析(至少写出三种情况)
①若A、B两组大鼠的体重、发育状况基本相同，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育________影响；
②若A组大鼠的体重大于B组大鼠，且A组大鼠的生长发育状况比B组大鼠好，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育有______________作用；
③若A组大鼠的体重小于B组大鼠，且A组大鼠的生长发育状况比B组大鼠差，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育有________作用。
解析：本题是一个探究性实验题，主要考查考生的实验设计与分析能力。设计实验时，首先要分析实验目的，然后分析自变量、因变量，注意无关变量的一致和适宜。另外，设计实验时要遵循单一变量原则和对照原则。探究性实验结论不唯一，要逐一分析。本题探究的是皮革蛋白粉对动物的生长发育的影响，因此本实验的自变量是皮革蛋白粉的有无，因变量是大鼠的生长状况通常以大鼠的体重和发育情况为观测指标。另外，注意所选取大鼠的身体状况、发育情况及体重要相同。
答案：
(一) 高温使蛋白质的空间结构遭到破坏
(二)(3)①身体健康、发育正常、年龄和体重相同
②等量的添加皮革蛋白粉的饲料
(4)①没有 ②抑制 ③促进
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第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
课前自主预习案
一、蛋白质的功能
1．一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
2．许多蛋白质是构成生物体结构的重要物质，称为结构蛋白；有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动；另外，蛋白质还有运输、催化和防御等功能。
二、氨基酸及其种类
1．氨基酸的结构
(1)写出图中结构名称：
①氨基；②④R基；③羧基。
(2)比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：
(3)氨基酸的结构特点：
①数量关系：至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
②位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2．氨基酸的种类
(1)根据R基的不同，可将组成蛋白质的氨基酸分为20种。
(2)根据人体细胞能否合成：
①人体细胞能合成的是非必需氨基酸。
②人体细胞不能合成的是必需氨基酸。
【巧学助记】 氨基酸结构通式的形象记忆
如图：
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。
三、蛋白质的结构
1．蛋白质的结构层次[填图]
2．脱水缩合的过程
(1)过程①名称：脱水缩合。
(2)物质②名称：二肽。
(3)结构③名称：肽键，其结构简式为
【巧学助记】 蛋白质形成的“四个一”
一组成
一种键
一过程
一场所
至少含一个—NH2
和一个—COOH
肽键
脱水缩合
核糖体
四、蛋白质结构多样性和功能多样性
1.连线蛋白质功能的多样性。
2．判断下列叙述的正误
(1)人体需要的氨基酸称为必需氨基酸( )
(2)各种氨基酸共有的结构是： ( )
(3)二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物，含有2个肽键( )
(4)氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质( )
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)×
3．试判断下列有机酸，哪些属于组成蛋白质的氨基酸？并说明判断理由。
(1)
(2)
(3)
答案：
(1)是 —NH2和—COOH连在同一个碳原子上
(2)不是 —NH2和—COOH没连在同一个碳原子上
(3)不是 没有—NH2
4．分析表中图示，说明蛋白质多样性形成的原因。(图示中：□、○代表氨基酸；“—”代表肽键)
类型
图示
原因
(1)
A链：—□—□—□—□—□—□—
B链：—○—○—○—○—○—○—
氨基酸种类不同
(2)
A链：—□—□—□—□—□—
B链：—□—□—□—□—
氨基酸数目不同
(3)
A链：—□—○—○—□—○—
B链：—○—□—○—□—○—
氨基酸排列顺序不同
(4)
A链
B链
多肽链的盘曲、折叠方式不同
课堂互动探究案
【课程标准】
阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于由氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成
【素养达成】
1．说出氨基酸的结构特点及氨基酸形成蛋白质的过程。(科学思维)
2．概述蛋白质的结构和功能。(科学思维)
3．关注蛋白质研究的新进展，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。(社会责任)
当我们购买食品时，包装上常附有成分说明，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到蛋白质中含有某些氨基酸的介绍。氨基酸和蛋白质之间有什么关系呢？
探究点一 蛋白质的功能
【师问导学】
1．请列举生活中常见的富含蛋白质的食品有哪些？
答案：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、袋装奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋，等等。
2．蛋白质的功能：
(1)羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。这说明：有些蛋白质是构成细胞和生物体的__________，称为________。
(2)人的身体就像一座复杂的化工厂，一切生理代谢、化学反应都是由酶参与完成的，而酶绝大多数是具有生物催化作用的蛋白质，如胃蛋白酶等消化酶(如图1)。这说明蛋白质具有____________________作用。
图1 图2 图3
(3)红细胞内的血红蛋白(如图2)具有运输氧的功能，说明有些蛋白质具有________的功能。
(4)动物体内还存在着另一种活性物质——激素，如胰岛素(如图3)等大多数也属于蛋白质，他们通过向靶细胞传达信息，起到能够调节机体生命活动的作用。这说明有些蛋白质具有________和________功能。
(5)人体内的抗体(如图)是蛋白质。抗体是活跃在血液中的一支“突击队”，具有保卫机体免受病菌和病毒的侵害，提高机体抵抗力的作用。说明蛋白质具有________作用。
(6)每克蛋白质在体内氧化分解可产生17.9 kJ(4.3 kcal)能量。一般成人每日约有18%的能量来自蛋白质，但糖与脂肪可以代替蛋白质提供能量。这说明蛋白质也能为生命活动提供________。
(7)营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，从蛋白质的功能分析，其原因是什么？
________________________________________________________________________。
答案：(1)重要物质 结构蛋白 (2)催化 (3)运输载体 (4)信息传递 调节 (5)免疫 (6)能量 (7)营养不良导致蛋白质的摄入量不足，影响血红蛋白和抗体的生成，出现贫血和免疫力下降
【智涂笔记】
蛋白质功能巧记忆：狗(构)吹(催)人(运)面(免)条(调)。
【师说核心】
蛋白质的功能
项目
类型
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
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
催化细胞内的各种化学反应
大多数酶等
运输作用
有些蛋白质具有运输载体的功能
血红蛋白等
免疫作用
能捕获侵入人体或高等动物体内的抗原物质
抗体等
【检测反馈】
1．(合格必考)蛋白质是生命活动的体现者，但在正常生理活动中它不能作为细胞的( )
A．重要结构物质 B．重要调节物质
C．主要能源物质 D．机体免疫物质
解析：主要的能源物质是糖类而不是蛋白质。
答案：C
2．(等级选考)下列生理活动与蛋白质功能无关的是( )
A．氧气在血液中的运输
B．细胞内的遗传物质
C．催化葡萄糖在细胞内的氧化分解
D．构成细胞和生物体的重要组成物质
解析：细胞内的蛋白质的功能主要包含“催(催化作用)运(运输作用)免(免疫)调(调节)结(结构)”，细胞内的遗传物质为核酸，不是蛋白质。
答案：B
探究点二 组成蛋白质的氨基酸
【师问导学】
1．观察下列几种氨基酸的结构：
这些氨基酸共有的元素是____________，共有的结构是____________，其中属于氨基的是___________，属于羧基的是___________。四种氨基酸各自特有的结构分别是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
它们可以用一个字母________表示。
答案：C、H、O、N —NH2
、、、 R
【智涂笔记】
1．“两看”法判断组成生物体内蛋白质的氨基酸
一看“数量”——至少有一个—NH2和一个—COOH。如下列分子不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：
(1)H2N—CH2—CH2OH⇒缺少—COOH
(2)HOOC—CH2—CH2—COOH⇒缺少—NH2
二看“位置”——必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。
如下不属于构成生物体蛋白质的氨基酸：
H2NCHNH2CH2CH2COOH⇒虽有氨基和羧基，但二者未连在同一个碳原子上。
2．有关“氨基酸”的两个误区
(1)氨基、羧基书写误区：不要将氨基错写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为或COOH，其中的一个短线代表一个化学键，不能省略。
(2)氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。
【师说核心】
1．结构通式的分析
2．结构特点
分析
举例
氨基酸分子中－NH2、－COOH至少各有一个，因为R基中可能有－NH2、－COOH
至少一个－NH2和一个－COOH连在同一个碳原子上
反例：
H2N－CH2－CH2－CH2－COOH
非构成生物体的氨基酸
生物体中氨基酸种类不同是由R基决定的
甘氨酸：R基为－H(最小)
丙氨酸：R基为－CH3
谷氨酸：R基为－CH2－CH2－COOH
2.氨基酸的结构特点：由上可知，每种氨基酸分子至少含有____________________，并且它们连接在同一个________上。因为氨基酸的________有20种，所以构成蛋白质的氨基酸有20种，它们可以用一个通式表示：____________________。某氨基酸的R为—C5H7O4N，则该氨基酸中的C、H、O、N原子数分别是________。
答案：一个氨基和一个羧基 碳原子 R基 7、11、6、2
3．下图是几种氨基酸的结构图，请分析回答下列问题：
半胱氨酸
赖氨酸
天冬氨酸
(1)半胱氨酸的组成元素有哪些？
(2)赖氨酸和天冬氨酸的R基分别是什么？
(3)结合上图分析：一个氨基酸中是否都只含有一个—NH2和一个—COOH?
(4)下图化合物是不是构成蛋白质的氨基酸？为什么？
答案：
(1)C、H、O、N、S。
(2)赖氨酸的R基：—(CH2)4—NH2；天冬氨酸的R基：—CH2—COOH。
(3)不是。赖氨酸含有两个—NH2，天冬氨酸含有两个—COOH。
(4)不是。氨基和羧基不连在同一个碳原子上。
【检测反馈】
1．(合格必考)下列物质中，属于构成人体蛋白质氨基酸的是( )
①H2N—CH2—COOH
②H2N—CH2—CH2OH
③
④
⑤
A．①③⑤ B．①②③
C．②③④ D．③④⑤
解析：根据氨基酸分子的结构通式可知：②④不是构成蛋白质的氨基酸，因为构成蛋白质的氨基酸都至少有一个氨基和一个羧基且连在同一个碳原子上。
答案：A
2．(等级选考)下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是( )
甲： 乙：
丙： 丁：
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
解析：根据氨基酸的结构通式可以看出，各种氨基酸都含有的元素是C、H、O、N四种。在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中先找出连接在同一个碳原子上的—NH2和—COOH以及—H，则剩下的就是R基。氨基酸的R基中可能含有氨基或羧基。只根据是否含氨基和羧基不能判断某个氨基酸是否是构成蛋白质的氨基酸。
答案：D
探究点三 蛋白质的形成过程
【师问导学】
下图是氨基酸形成蛋白质的过程图解，请分析回答下列问题：
1．若R基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R基中的氨基或羧基是否参与了反应？生成的肽链中氨基或羧基位于何处？
答案：R基中的氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端或R基中。
2．多肽通常被称为肽链，肽链构成蛋白质的过程中主要变化是什么？
答案：1条或者几条肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。
3．分析氨基酸形成蛋白质过程中的有关计算规律：
(1)若4个氨基酸形成1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链的名称是什么？
(2)若m个氨基酸形成1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链至少有几个氨基和几个羧基？
(3)若m个氨基酸形成了n条肽链，上述问题的答案又分别是什么？
(4)若m个氨基酸形成1条环状的多肽，如图。则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？
(5)若氨基酸的平均分子量为120，则20个氨基酸形成1条肽链时，所形成肽链的分子量是多少？
答案：
(1)会脱去3分子水，形成3个肽键，该多肽称为四肽。
(2)会脱去(m－1)个水分子，形成(m－1)个肽键，至少含有1个氨基和1个羧基。
(3)脱去(m－n)个水分子，形成(m－n)个肽键，至少含有n个氨基和n个羧基。
(4)脱去水分子m个，形成m个肽键。
(5)120×20－18×(20－1)＝2 058。
【智涂笔记】
1．解答肽链图试题的一般方法
(1)要先找出肽键，以确定氨基酸的数量。
(2)找出R基。如果多肽链较长，要抓住“—N—C—C”这一主线，排除其他化学符号的干扰，中间的C原子上所连的必为R基和—H。注意有时同一肽链中具有相同的R基，因此回答氨基酸种类时要考虑此种可能。
(3)解答时可以按照以下步骤进行：找到所有的肽键(—CO—NH—)→用长竖线将肽键分开，将多肽分成多个部分，每一部分是一个氨基酸残基→得出氨基酸数目，有几个氨基酸就是几肽→找出氨基酸的R基，确定氨基酸的种类。
2．蛋白质的水解和变性
(1)水解：蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程称为水解，和脱水缩合的过程相反，这个过程需要蛋白酶或者肽酶的催化，需要水的参与。
(2)变性：蛋白质由于高温、强酸强碱、重金属盐等因素导致空间结构被破坏的过程称为变性。变性的过程中肽键不断裂。
【师说核心】
1．过程图示
2．过程分析
(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的—H和另一个氨基酸羧基中的—OH。
(2)H2O中H和O的来源：H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基。
(3)—NH2和—COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，分别位于肽链的两端，其余的—NH2和—COOH位于R基中。
(4)肽键的正确书写方式为：
—CO—NH—或或—CO—NH—、—NH—CO—、—CONH—，不能忽略其中的“—”。
3．蛋白质的结构层次
(1)C、H、O、N等元素→氨基酸→二肽→三肽→多肽蛋白质。
(2)多肽和蛋白质的区别
①结构有差异。多肽仅仅是蛋白质的初级结构形式，而蛋白质具有一定的空间结构。蛋白质是由多肽和其他物质结合而成的，一个蛋白质分子可由一条肽链组成也可由多条肽链通过一定的化学键(如二硫键、氢键等)连接而成。
②功能有差异。多肽一般无活性(如蛋白质在胃、小肠中经消化产生的多肽)，少数有活性，与蛋白质相比，多肽的分子量较小，没有空间结构，一般无活性；蛋白质的分子量较大，有空间结构，有活性(变性后活性下降或消失，活性消失叫做失活)。
4．蛋白质相关计算方法规律
(1)已知形成某蛋白质的氨基酸个数为m，肽链数为n，氨基酸的平均相对分子量为a，则该蛋白质：
肽键数
m－n
脱去的水分子数
m－n
平均分子量
am－18(m－n)
氨基数
≥n
羧基数
≥n
N原子数
≥m
O原子数
≥m＋n
(2)环肽的脱水数目和氨基酸数目相等。
(3)二硫键“—S—S—”是由两个“—SH”脱下2个H形成的，计算分子量时需要考虑。
(4)蛋白质中含有N、O原子数的计算
①N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。
②O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－脱去的水分子数。
【检测反馈】
1．(合格必考)组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构简式是( )
A．NH—CO
B．—NH—CO—
C．—NH2—COOH—
D．NH2—COOH
解析：肽键的结构简式为：—CO—NH—或—NH—CO—或
答案：B
2．(等级选考)如图是3种氨基酸的结构式，由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是( )
A．1,2,3 B．1,1,3 C．1,2,2 D．2,2,2
解析：由于题干中第二个氨基酸的R基中含有一个羧基，因此由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有1个氨基、2个羧基和2个肽键。
答案：C
3．根据如图所示化合物的结构分析回答下列问题：
(1)该化合物中，①表示________，⑦表示________。
(2)该化合物由________个氨基酸失去________个水分子而形成，这种反应叫做________。
(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由________决定的，其编号是________。
(4)该化合物称为______，含______个肽键，编号是______。
(5)该化合物含有________个游离的氨基和________个游离的羧基。
解析：图中①是氨基；⑦是羧基；③⑤⑥表示肽键；②④⑧⑨是R基。该化合物为四肽，是由4个氨基酸脱去3个水分子形成的。氨基酸种类不同，是由R基决定的，而该化合物含有游离的氨基(羧基)数等于肽链数与R基中氨基(羧基)数之和。
答案：(1)氨基 羧基 (2)4 3 脱水缩合 (3)R基 ②④⑧⑨ (4)四肽 3 ③⑤⑥ (5)2 2
探究点四 蛋白质结构多样性与功能多样性
【师问导学】
血红蛋白是由4条多肽链组成的蛋白质。下图展示了血红蛋白的水解和变性过程，二者有何区别？
答案：水解是蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反。变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键不断裂。
【智涂笔记】
蛋白质分子结构多样性的原因有：氨基酸的种类、数目和排列顺序不同；多肽链的条数及形成的空间结构不同。蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性。
(1)盐析：鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色絮状物，兑水稀释后消失。属于物理变化。
(2)变性：高温、过酸、过碱或在重金属离子的作用下，蛋白质的分子结构变得伸展、松散，失去活性。属于化学变化。
【师说核心】
1．蛋白质结构多样性的原因分析
2．蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
3．【课外拓展】蛋白质分子的空间结构不是很稳定，在特定条件下，蛋白质结构可发生变化，导致蛋白质变性，使其生物活性丧失。
(1)导致蛋白质变性的因素
①重金属盐(汞盐、银盐)；②酸、碱、乙醇、尿素；③高温；④X射线、紫外线等。
(2)蛋白质变性过程中发生的变化
蛋白质变性过程中不发生肽键断裂，而主要发生空间结构的变化，使肽链由有序状态变为无序状态，溶解度降低易于形成沉淀，蛋白质变性一般不可逆。
(3)蛋白质变性的应用
加热或用乙醇处理可使细菌蛋白质变性而死亡，从而达到灭菌的目的。
【检测反馈】
1．(合格必考)人体的肌肉主要是由蛋白质构成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，这是因为( )
A．肌细胞形状不同
B．在人体的分布位置不同
C．支配其运动的神经不同
D．构成肌细胞的蛋白质分子结构不同
解析：蛋白质功能的不同取决于其分子结构的不同。
答案：D
2．(合格必考)鉴定尿中是否有蛋白质常用加热法来检验。下图为蛋白质加热过程中的变化，据此判断下列有关叙述正确的是( )
A．沸水浴加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展并断裂
B．变性后的蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应
C．蛋白质加热过程中，氨基酸的排列顺序会发生改变
D．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能并未发生改变
解析：图示蛋白质加热后，构成蛋白质的肽链有所伸展，但是并没有断裂，A错误；变性后的蛋白质空间结构发生了改变，但是仍然具有肽链结构中的肽键，可以与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，B正确；蛋白质加热过程中，氨基酸的排列顺序不会发生改变，C错误；蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能发生了改变，D错误。
答案：B
3．(等级选考)血液中的血红蛋白和肌肉中的肌蛋白结构不同的原因是( )
A．所含氨基酸的种类不同，而数目、排列顺序都相同
B．所含氨基酸的数目不同，而种类、排列顺序都相同
C．所含氨基酸的数目、排列顺序不同和多肽链的数目及空间结构不同
D．所含氨基酸的数目、排列顺序和多肽链的数目相同但空间结构不同
解析：血液中的血红蛋白和肌肉中的肌蛋白结构不同的原因不仅仅是氨基酸种类的不同，还包括组成蛋白质的氨基酸的数目、排列顺序和肽链形成的空间结构的不同。
答案：C
【网络建构】
【主干落实】
1．氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
2．组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3．脱水缩合是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，同时脱去一分子水形成一个肽键的过程。
4．氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
5．蛋白质多样性的直接原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同。根本原因：DNA的多样性。
6．蛋白质的功能：组成细胞和生物体、催化、运输、调节和免疫等。
课后分层检测案6 蛋白质是生命活动的主要承担者
授课提示：对应学生用书139页
【合格考全员做】(学业水平一、二)
1．下列关于氨基酸种类的叙述，正确的是( )
A．氨基酸的种类约有20种
B．自然界中氨基酸约有20种
C．构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种
D．每种蛋白质的氨基酸约有20种
解析：自然界中的氨基酸约有100种；构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种；并非每种蛋白质均由20种氨基酸组成。
答案：C
2．在蛋白质合成过程中生成的水中的氧和氢分别来自( )
A．氨基、羧基和羧基
B．R基、氨基和羧基
C．羧基、氨基
D．羧基、氨基和羧基
解析：一分子氨基酸羧基中的—OH和另一分子氨基酸氨基中的—H结合，脱去1分子H2O。
答案：D
3．人体免疫球蛋白由4条肽链构成，共有764个氨基酸，则此蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是( )
A．764和764 B．760和760
C．762和762 D．4和4
解析：根据氨基酸的结构通式我们知道，每个氨基酸分子都至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，每一条肽链至少含有一个氨基和一个羧基，则该蛋白质至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基。
答案：D
4．下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．多肽中B的数目等于C的数目
C．①过程都是经过脱水缩合完成的
D．蛋白质结构和功能多样性是由于氨基酸种类多造成的
解析：根据蛋白质的结构层次可知，A表示构成氨基酸的元素，有C、H、O、N等，可能含有S，但是不一定都有S。B表示氨基酸，C表示氨基酸分子脱水缩合形成的肽键，对于环状肽而言，B的数目等于C的数目，而对于链状肽，B的数目－肽链数目＝C的数目。①表示氨基酸分子脱水缩合形成多肽的过程。生物体中组成蛋白质的氨基酸种类约有20种，但氨基酸数目成百上千、组成肽链的排列顺序千变万化，多肽链的空间结构千差万别，导致蛋白质的结构和功能多种多样。
答案：C
5．形成蛋白质分子结构的层次，从小到大依次是( )
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脱水缩合 ④一条或几条肽链接在一起 ⑤多肽 ⑥蛋白质
A．②→①→③→④→⑥→⑤
B．①→②→③→④→⑤→⑥
C．②→①→⑥→③→④→⑤
D．②→①→③→⑤→④→⑥
解析：元素组成化合物，最基本的化合物是氨基酸，氨基酸脱水缩合成多肽，多肽形成具有一定空间结构的蛋白质。
答案：D
6．下列关于人体内的蛋白质功能的叙述中，错误的是( )
A．有些蛋白质具有运输作用
B．它们是能量的主要来源
C．胰岛素能够调节机体的生命活动
D．某些蛋白质具有免疫功能
解析：生命活动的主要能源物质是糖类，蛋白质在某些情况下能为生命活动提供能量，但不是主要能源物质。
答案：B
7．下图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图完成有关问题。
(1)它们结构的差别在于________的不同。
(2)7种氨基酸通过________的方式形成一条肽链，此过程可形成________个肽键，得到________个水分子，相对分子质量减少了________。
(3)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？__________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：构成天然蛋白质的20种氨基酸均为α－氨基酸，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同决定了蛋白质结构的不同，而不同的蛋白质分子的空间结构也各不相同，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。
答案：
(1)R基
(2)脱水缩合 6 6 108
(3)不一定相同 因为分别由相同的两条肽链折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子
【等级考选学做】(学业水平三、四)
8．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20种氨基酸
解析：N个氨基酸构成的3条多肽链中，肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数，故该题A、B项所述都是N－3；该蛋白质中至少含有游离的羧基数等于肽链数为3个；合成该蛋白质的氨基酸种类不确定。
答案：C
9．蛋白质分子能被肽酶降解，至于哪一肽键被断裂则决定于肽酶的类型。肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和与相邻氨基酸的氨基基团之间的肽键。下列说法正确的是( )
A．肽酶P可以催化③处的化学键断裂
B．在肽酶P的作用下，经过脱水缩合可以形成两条肽链
C．肽酶P可以催化①处的化学键断裂
D．肽酶P可以催化①、③处的化学键断裂
解析：根据题意可知：肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和与相邻氨基酸的氨基基团之间的肽键，图中符合这一条件的是③处的化学键。在肽酶P的作用下，经过水解可以形成两条肽链而不是脱水缩合。
答案：A
10．狼体内有a种蛋白质，20种氨基酸；羊体内有b种蛋白质，20种氨基酸。狼吃掉羊后，体内含有蛋白质种类和氨基酸种类最可能是( )
A．a,20 B．a＋b,40
C．b,20 D．a＋b,40
解析：自然界中构成蛋白质的氨基酸有20种，狼吃掉羊后，组成羊肉的蛋白质经消化酶的水解形成氨基酸被狼吸收，这样狼体内的氨基酸会有所更新，但种类不会改变，同时，这些氨基酸最终会在狼体内由狼的基因控制合成狼的蛋白质，狼体内蛋白质得以更新，但种类还是a种。
答案：A
11．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：从氨基酸的结构通式可以看出，R基的不同导致了氨基酸结构和功能的不同。
答案：A
12．下图是由n个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，其中二硫键“—S—S—”是一种连接蛋白质中两条肽链之间的化学键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，则( )
A．该蛋白质至少含有n－2个氧原子
B．合成该蛋白质时生成n－2个水分子
C．该蛋白质至少含有n＋2个羧基
D．该蛋白质的水解产物增加了2n－4个氢原子
解析：如图所示的蛋白质由三条多肽链组成，其中包括一条环状肽。由结构分析可知，该蛋白质含有n－2个肽键，故合成该蛋白质时生成n－2个水分子，B项正确。每条肽链(除环状肽外)至少含有1个羧基，故该蛋白质至少含有2个羧基，C项错误。每个肽键中含有1个氧原子，每个羧基含有2个氧原子，故该蛋白质至少含有n－2＋2×2＝n＋2(个)氧原子，A项错误。该蛋白质水解时需加入n－2个水分子，破坏二硫键需要4个氢，故该蛋白质的水解产物增加了2×(n－2)＋4＝2n(个)氢原子，D项错误。
答案：B
13．某致病细菌分泌的外毒素，为无色细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等，以致死亡。该外毒素为环状肽，其结构简式如下图所示。
请据图分析并回答问题：
(1)该化合物中含有________个氨基，________个羧基。
(2)该化合物是由________个氨基酸组成的，区别这些氨基酸的种类是依靠其结构中的________。
(3)组成该化合物的氨基酸有________种，其中有________个氨基酸的R基相同，这个R基是________。
(4)该化合物称为________肽化合物，含有________个肽键。
(5)填写虚线框内结构的名称：A.________，B.________(从氨基酸结构通式的角度分析)。
(6)该化合物具有8个氮原子，其中________个位于肽键上，________个位于R基上。
(7)该化合物具有10个氧原子，其中________个位于肽键上，________个位于R基上。
(8)该外毒素在环状肽形成过程中失去了________个水分子，相对分子质量减少了________。
解析：解答第(1)～(5)小题可据图分析，该外毒素为环状七肽，具有7个肽键，由5种不同的氨基酸组成，其中有1种氨基酸出现3次，其R基为—CH3。区别氨基酸的种类依靠其结构中的R基。该化合物没有游离的氨基和羧基。虚线框内结构A、B的名称依次是肽键和R基。解答第(6)、(7)小题可据图计数。每个肽键中各有1个氮原子和1个氧原子，7个肽键所含氮原子和氧原子数均为7个，R基上的氮原子和氧原子数分别为1个和3个。第(8)小题，形成1条环状肽时，有多少个氨基酸参与缩合，即形成多少个肽键，脱掉多少个水分子。
答案：
(1)0 0 (2)7 R基 (3)5 3 —CH3
(4)环状七 7 (5)肽键 R基 (6)7 1
(7)7 3 (8)7 126
14．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。如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，这种方式叫做________，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________________________________________________________________________。
解析：该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸缩合而成的，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，因此脑啡肽水解后可产生4种氨基酸。
答案：(1)1 1 (2)5 4 脱水缩合 五 72 (3)4 R基不同
【素养养成练】
15．所谓“皮革水解蛋白粉”，是指利用皮革下脚料甚至动物毛发等物质，经水解而生成的一种粉状物，因其氨基酸或者说蛋白质含量较高，人们称之为“皮革水解蛋白粉”，严格来讲，“皮革水解蛋白粉”对人体健康并无伤害，与在家里熬制猪皮汤、猪蹄汤得到的“肉冻”成分相差不多，不过无毒害的前提是用的皮革必须未经糅制、染色等人工处理，否则，就会含有重铬酸钾和重铬酸钠等有毒物质，如果用这种经人工处理过的皮革等原料生产水解蛋白，重铬酸钾和重铬酸钠自然就被带入产品中，被人体吸收、积累，可导致人体中毒，使关节疏松肿大，甚至造成儿童死亡。
根据上述材料回答：
(一)“皮革水解蛋白粉”的基本组成单位的结构通式是________，高温可使蛋白质变性失活的主要原理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(二)某学校生物兴趣小组拟对添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育的影响进行探究实验，你若是该小组成员，请完善下列实验。
(1)实验材料和用具：大鼠若干只，普通饲料，添加皮革蛋白粉的饲料，其他所需条件均满足。
(2)实验目的：探究添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育是否有影响。
(3)实验步骤：
①选________________________的幼龄大鼠若干，随机均分为A、B两组，分笼饲养；
②A组大鼠每天都饲喂适量普通饲料，B组大鼠饲喂__________________________；
③A、B两组大鼠均在相同且适宜的条件下饲养一段时间；
④检查大鼠的生长状况，统计各组大鼠的体重及发育情况。
(4)请预测该实验的实验结果并作出相应的合理分析(至少写出三种情况)
①若A、B两组大鼠的体重、发育状况基本相同，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育________影响；
②若A组大鼠的体重大于B组大鼠，且A组大鼠的生长发育状况比B组大鼠好，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育有______________作用；
③若A组大鼠的体重小于B组大鼠，且A组大鼠的生长发育状况比B组大鼠差，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育有________作用。
解析：本题是一个探究性实验题，主要考查考生的实验设计与分析能力。设计实验时，首先要分析实验目的，然后分析自变量、因变量，注意无关变量的一致和适宜。另外，设计实验时要遵循单一变量原则和对照原则。探究性实验结论不唯一，要逐一分析。本题探究的是皮革蛋白粉对动物的生长发育的影响，因此本实验的自变量是皮革蛋白粉的有无，因变量是大鼠的生长状况通常以大鼠的体重和发育情况为观测指标。另外，注意所选取大鼠的身体状况、发育情况及体重要相同。
答案：
(一) 高温使蛋白质的空间结构遭到破坏
(二)(3)①身体健康、发育正常、年龄和体重相同
②等量的添加皮革蛋白粉的饲料
(4)①没有 ②抑制 ③促进
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