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第三节 细胞中的蛋白质和核酸
第1课时 细胞的功能主要由蛋白质完成
第一章 细胞的分子组成
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
C、H、O、N
S
氨基酸
几百种
20
氨基
R
羧基
一个氨基
一个羧基
一个氨基和一个羧基
同一碳原子
R
脱水缩合
肽键
二肽
一
两个氨基酸分子
n个氨基酸分子
链状
空间结构
氨基酸
种类
数量
排列顺序
肽链
数量
空间结构
细胞
生物体
结构
生理功能
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
H
甲：H,N一C-COOH
H
H
乙：HNC（
COOH
/
CH
浅仰芹
H
丙：H0CH,CC00H
NH2
H
I:IN C CH,CooH
COOH
我仰
h
团结守纪勤学春
S-S
A链HN-甘-异亮-缬-谷-谷酰-半胱-半胱-苏-丝-异亮-半胱-丝-亮-酪-谷酰-亮-谷-天冬酰-酪-半胱-天冬酰-C00H
1234567|8910111213141516171819/20
21
S
B链HN-苯丙-缬-天冬酰-谷酰-组-亮-半胱-甘-丝-组-亮-缬-谷-丙-亮-酪-亮-缬-半胱-甘-谷-精-甘-苯丙-苯丙
123
45678910111213141516171819202122232425
酪-苏-脯-赖-丙-C00H
2627282930
元素组成：C、H、O、N等
氨基酸
R
脱
水
结构通式：HN-C-COOH
缩
合
H
1
多肽
化学键：肽键
盘
曲叠
原因：氨基酸种类、数量、
结构多样性
排列顺序及肽链盘曲、折叠
决
形成的空间结构
蛋白质
结构蛋白：构成细胞和生物体
功能多样性
功能蛋白：催化、运输、运动、
防御和调控作用第三节 细胞中的蛋白质和核酸
第1课时 细胞的功能主要由蛋白质完成
1.阐明在生物体内，蛋白质通常由常见的20种氨基酸分子组成。2.明确蛋白质的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构。3.阐明细胞的功能主要由蛋白质完成。 1.生命观念——通过对蛋白质的学习，建立生命的物质性的观点，从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性。2.科学思维——从氨基酸的结构特点理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题。3.社会责任——从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。
一、蛋白质的组成元素和基本单位
1．组成元素：除含有C、H、O、N外，大多数蛋白质还含有S。
2．基本单位
(1)蛋白质的基本组成单位是氨基酸。
(2)种类：自然界中已经发现的氨基酸有几百种，而在生物体内，蛋白质通常由常见的20种氨基酸分子组成。
(3)结构
①写出图中结构名称
a．氨基；b、d.R；c.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
数量关系：至少都含有一个氨基和一个羧基。
位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。
各种氨基酸之间的区别在于R的不同。
二、蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸的脱水缩合
(1)此生理过程的名称是脱水缩合。
(2)写出字母代表的结构或名称：a.肽键，b.二肽。
(3)判断产物H2O中原子的来源
(4)多肽中氨基或羧基的含量：至少一个。
2．蛋白质的形成过程
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：由两个氨基酸分子脱水缩合而成的物质
↓
多肽(链)：由n个氨基酸分子以肽键彼此相连形成的物质，通常呈链状结构
↓
蛋白质：具有一定的空间结构
3．蛋白质种类繁多的原因
组成肽链的氨基酸在种类、数量、排列顺序上的不同，以及构成蛋白质的肽链在数量和空间结构上的千差万别，决定了细胞中的蛋白质是多种多样的。
三、蛋白质的功能
1．众多的蛋白质参与组成细胞和生物体的各种结构，并具有特定的生理功能。
2．人体内蛋白质部分生理功能举例
生理功能 实例
①催化 a．抗体
②运输 b．大多数酶
③运动 c．脂蛋白
④结构 d．细胞质膜成分
⑤防御 e．某些激素
⑥调控 f．肌肉
[答案] ①—b ②—c ③—f ④—d ⑤—a ⑥—e
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．蛋白质的多样性不仅取决于氨基酸，还与肽链数量及形成的空间结构有关。 ( )
2．若甲、乙蛋白质分子中氨基酸种类、数量及排列顺序相同，则甲、乙为同一种蛋白质。 ( )
3．所有蛋白质分子均含20种氨基酸。 ( )
4．分子式中只要有氨基和羧基，就一定是构成生物体蛋白质的氨基酸。
( )
5．每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上。 ( )
6．蛋白质的结构具有多样性，功能也具有多样性。 ( )
提示：1．√
2．× 蛋白质的多样性原因还有肽链形成的空间结构不同。
3．× 构成蛋白质的氨基酸通常有20种，但不是每种蛋白质都含20种氨基酸。
4．× 构成生物体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
5．× 每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
6．√
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1．氨基酸的结构通式
2．结构通式分析
(1)数量：至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，“至少”的原因是在R中也可能含有氨基和羧基，如：
(2)位置：必须有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连在同一个碳原子上，如：
氨基与羧基未连接在同一个碳原子上，不是构成生物体蛋白质的氨基酸。
(3)R分析
①R的判断：排除法，即找出氨基酸的共同体(连接在同一碳原子上的—NH2、—COOH和—H)，剩下的部分为R。
②决定氨基酸的种类和理化性质。
③决定氨基酸中所含氨基和羧基的数量：除了连接在同一个碳原子上的氨基和羧基外，多余的氨基和羧基一定位于R中。
④决定氨基酸的组成元素：氨基酸结构通式中含有C、H、O、N四种元素，若含有其他元素则一定位于R中。
3．氨基与羧基的书写方法
项目 完整的写法 空间位置不同的写法 省略一些化学键的写法
氨基 —NH2
羧基 —COOH
提示：千万不要忘记在基团前面加“—”。
1．以下是四种构成蛋白质的氨基酸的结构式，下列叙述错误的是( )
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依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2—COOH
C．R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
D [构成四种氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N，A项正确；题干中四种氨基酸的R依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2—COOH，B项正确；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，其结构通式为，R中可以有氨基或羧基，C项正确、D项错误。]
2．谷氨酸的R为—C3H5O2，1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是( )
A．5、9、4、1 B．4、8、5、1
C．5、8、4、1 D．4、9、4、1
A [根据组成蛋白质的氨基酸的结构通式：，已知R为—C3H5O2，可以求出谷氨酸的分子中含碳原子2＋3＝5(个)，氢原子4＋5＝9(个)，氧原子2＋2＝4(个)，氮原子1个。]
蛋白质的结构及其多样性
1．多肽中氨基数、羧基数、氨基酸数、肽键数和脱水数的计算
氨基酸平均相对分子质量 氨基酸数目 肽键数目 脱去水分子数目 多肽或蛋白质相对分子质量 氨基数目 羧基数目
一条肽链 a n n－1 n－1 na－18×(n－1) 至少1个 至少1个
m条肽链 a n n－m n－m na－18×(n－m) 至少m个 至少m个
环状多肽 a n n n na－18n 最少为0 最少为0
(1)蛋白质的水解可看作蛋白质合成的逆过程，即合成过程中脱去水分子的数目，就是水解过程中需加入水分子的数目。
(2)若肽链间有二硫键(—S—S—)，则蛋白质的相对分子质量＝na－18(n－m)－2k(k为二硫键的个数，n为氨基酸数，m为肽链数，a为氨基酸的平均相对分子质量)。
(3)涉及多肽结构图的问题，首先，从图中准确辨认出肽键；其次，确定图中共有多少个氨基酸及每个氨基酸的R，尤其注意R上有无氨基、羧基；最后审清题目，按要求解答。
2．蛋白质中含有N、O、H原子数的计算
(1)N原子数＝肽键数＋肽链数(肽链一端游离的氨基数)＋R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(肽链一端游离的羧基数)＋R上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数(肽键数)。
(3)H原子数＝各氨基酸H原子总数－2×肽键数(－2×二硫键数)。
3．蛋白质的结构多样性与功能多样性
3．下列有关如图所示多肽的叙述中，正确的是( )
A．由5个氨基酸缩合而成
B．有游离的氨基和羧基各1个
C．有4种不同的侧链基团
D．形成过程中失去了3分子水
D [分析图解可知，图中多肽有三个肽键(—CO—NH—)，即含有4个氨基酸，A错误；图中多肽有两个游离的羧基和一个游离的氨基，B错误；图中氨基酸的R分别为—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，即表示有3种不同的侧链基团，C错误；4个氨基酸脱水缩合过程中要失去3分子水，D正确。]
4．(多选)如图是细胞中常见的反应，下列相关叙述错误的是( )
丙
A．该反应是脱水缩合反应，丙物质为二肽
B．脱去的水中的氢来自乙的氨基
C．甲和乙的顺序不同，产生的丙物质相同
D．丙物质与双缩脲试剂发生紫色反应
BCD [两个氨基酸分子脱去一个水分子形成二肽的过程为脱水缩合，A正确；脱去的水中的氢来自甲的羧基和乙的氨基，B错误；甲和乙的顺序不同，产生的丙物质不同，C错误；丙物质为二肽，含有一个肽键，与双缩脲试剂不会发生紫色反应，D错误。]
5．如图为细胞中蛋白质合成过程简图，①～③表示相关变化过程，下列分析正确的是( )
氨基酸二肽多肽蛋白质
A．①～③过程都是脱水缩合
B．③过程不相同，合成的蛋白质也就不相同
C．①②过程形成的化学键相同，③过程一定没有新化学键形成
D．蛋白质独特的空间结构是不同蛋白质功能不同的根本原因
B [①②过程都是脱水缩合，但③过程不是脱水缩合，而是形成特定的空间结构，A错误；③过程不相同，形成的蛋白质的空间结构不同，合成的蛋白质也就不相同，B正确；①②过程形成的化学键相同，都是肽键，③过程可能有新化学键形成，如二硫键，C错误；蛋白质独特的空间结构是不同蛋白质功能不同的直接原因，而不是根本原因，D错误。]
1965年，中国科学院上海生物化学研究所、北京大学和中国科学院上海有机化学研究所的科学家通力合作，在经历了多次失败后，第一次用人工方法合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。牛胰岛素的平面结构如图所示：
通过对材料的分析知：结晶牛胰岛素是具有生物活性的蛋白质，由其平面结构知其由51个氨基酸形成的两条链组成，因此形成科学思维的学科素养。
(1)细胞中，氨基酸在形成牛胰岛素时，进行何种反应？脱去多少分子的水？氨基酸之间以何种化学键相连？(科学思维)
提示：氨基酸通过脱水缩合反应形成肽链。由图可知，牛胰岛素含有两条肽链，共由51个氨基酸组成，所以在形成过程中脱去49个水分子。氨基酸之间以肽键相连。
(2)如果氨基酸的平均相对分子质量为128，则牛胰岛素的相对分子质量是多少？(科学思维)
提示：由图可知，氨基酸之间形成了3个二硫键，每个二硫键是由两个—SH脱去两个H形成的，所以牛胰岛素的相对分子质量为51×128－18×(51－2)－3×2＝ 5 640。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1.氨基酸是组成蛋白质的基本单位。2.构成生物体的氨基酸约有20种，20种氨基酸的差异是R不同。3.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。4.蛋白质是生物大分子，是由许多氨基酸脱水缩合形成肽键相连而成。5.蛋白质多样性的原因是组成肽链的氨基酸的种类、数量、排列顺序不同，构成蛋白质的肽链在数量和空间结构上千差万别。6.众多的蛋白质参与组成细胞和生物体的各种结构，并具有特定的生理功能(例如：催化、运输、运动、防御和调控等)。
1．下列哪项不是构成人体蛋白质的氨基酸( )
B [构成人体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上，B项中的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上，因此不是构成人体蛋白质的氨基酸。]
2．如图依次为丙氨酸、甘氨酸和天冬氨酸的结构，由这三个氨基酸脱水缩合所得到的肽链中，含有的氨基、羧基和肽键的数目分别是( )
A．1、1、3 B．3、3、2 C．1、1、2 D．1、2、2
D [由题中氨基酸的结构可知，丙氨酸含一个氨基和一个羧基，甘氨酸含一个氨基和一个羧基，天冬氨酸含一个氨基和两个羧基。1条肽链上的肽键数＝氨基酸数－1、氨基数＝1＋R上的氨基数、羧基数＝1＋R上的羧基数。由这三个氨基酸脱水缩合形成三肽，该三肽中的氨基数＝1、羧基数＝2、肽键数＝2。]
3．下列关于蛋白质功能的叙述中，正确的是( )
A．蛋白质就是一种多肽
B．具催化作用的酶都是蛋白质
C．胰岛素具有调节作用
D．血红蛋白具有免疫作用
C [蛋白质具有空间结构，多肽没有空间结构；绝大多数酶是蛋白质；胰岛素具有降低血糖浓度的功能；血红蛋白具有运输氧的功能。所以C选项正确。]
4．(多选)下列各项与蛋白质结构多样性相关的是( )
A．氨基酸的数量、种类和排列顺序
B．构成蛋白质的多肽链的数量
C．氨基酸至少含一个氨基和羧基
D．构成蛋白质的多肽形成的空间结构
ABD [构成蛋白质的氨基酸的数量、种类、排列顺序不同，蛋白质则不同；构成蛋白质的多肽链条数不同，蛋白质也不同；构成蛋白质的多肽链形成的空间结构不同，蛋白质也不同。因此A、B、D三项都是蛋白质结构多样性的原因，只有C项不是。]
5．根据下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，这种反应叫作________。
(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；③、⑤、⑥表示肽键；②、④、⑨、⑧是R。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中氨基(羧基)数之和。
[答案] (1)氨基 羧基 (2)4 3 脱水缩合
(3)R ②④⑧⑨ (4)四肽 3 ③⑤⑥ (5)2 2
7课时分层作业(3) 细胞的功能主要由蛋白质完成
题组一 蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1．下列关于组成蛋白质的氨基酸概念的叙述，正确的是( )
A．氨基酸是蛋白质的组成单位，由氨基和羧基组成
B．每个氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基
C．一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成多肽
D．氨基酸是酸碱两性化合物，分子中至少含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
D [氨基和羧基只是氨基酸的必要部分，一个完整的氨基酸分子不只含有氨基和羧基，故A项错误；每个氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，故B项错误；一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成的是二肽，故C项错误。]
2．(2022·江苏宿迁修远中学段考改编)下列关于组成生物体蛋白质的氨基酸的叙述，正确的是( )
A．氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的
B．每种蛋白质都由20种氨基酸构成
C．各种氨基酸的区别在于R的不同
D．每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
C [组成蛋白质的氨基酸是由氨基、羧基、中心碳原子、氢原子、侧链基团(R)组成的，A错误；生物体内的蛋白质通常由常见的20种氨基酸组成，但每种蛋白质不一定都含有20种氨基酸，B错误；组成生物体蛋白质的氨基酸的分类依据是R的不同，C正确；每个氨基酸分子都至少含有C、H、O、N四种元素，有的氨基酸还含有S，D错误。]
3．(2022·泰州中学期中)人体第21种氨基酸——硒代半胱氨酸是蛋白质中硒的主要存在位置，人体内硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取。下列叙述不正确的是( )
A．硒元素属于微量元素
B．硒代半胱氨酸是非必需氨基酸
C．人体的蛋白质均含有硒
D．硒位于硒代半胱氨酸的R中
C [由题意知，体内硒含量很少，硒元素属于微量元素，A正确；由“合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取”可知，硒代半胱氨酸是非必需氨基酸，B正确；并不是所有的蛋白质都含有硒，C错误；氨基酸的不同在于R的不同，硒位于硒代半胱氨酸的R中，D正确。]
4．(2022·辽宁重点中学协作体期中)下列关于人体必需氨基酸和非必需氨基酸的说法，正确的是( )
A．必需氨基酸是指必须在人体内合成的氨基酸
B．成人体内必需氨基酸的种类比婴儿的多一种
C．评价食物中蛋白质成分的营养价值时，常以必需氨基酸的种类和含量为标准
D．对人体来说，鸡蛋中必需氨基酸的种类少于玉米中必需氨基酸的种类
C [必需氨基酸是指人体细胞不能合成的，必须从外界吸收的氨基酸，A错误；成人体内必需氨基酸的种类比婴儿的少一种，B错误；玉米中缺乏赖氨酸，因此对人体来说，玉米中必需氨基酸的种类比鸡蛋中必需氨基酸的种类少，D错误。]
题组二 蛋白质的结构、功能及其多样性
5．人的血红蛋白分子共有574个氨基酸，含有4条多肽链，则该蛋白质分子中至少含有的氨基数和形成肽键脱去的水分子数目依次为( )
A．4个、573个 B．4个、570个
C．4个、572个 D．2个、570个
B [每条肽链至少含1个氨基和1个羧基，4条多肽链至少含4个氨基和4个羧基。脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数，即574－4＝570个。]
6．(2022·江苏淮安涟水一中月考改编)以下是蛋白质分子的结构层次及有关过程，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 ④一条或几条多肽盘曲、折叠 ⑤多肽 ⑥蛋白质
A．②→①→③→④→⑥→⑤
B．①→②→③→④→⑥→⑤
C．①→②→⑥→③→④→⑤
D．②→①→③→⑤→④→⑥
D [蛋白质的基本组成单位是氨基酸，氨基酸由C、H、O、N等元素组成；氨基酸经过脱水缩合形成多肽；一条或几条多肽盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。所以蛋白质分子结构的层次，从小到大依次是②→①→③→⑤→④→⑥，D正确。]
7．(2022·江苏扬州高级中学月考)如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示的分析正确的是( )
A．A中肯定含有硫元素
B．每种蛋白质一定含有20种氨基酸
C．多肽中B的数目等于C的数目
D．蛋白质结构的多样性决定了功能的多样性
D [S是蛋白质的特征元素，但不是所有的蛋白质都含有S，A错误；每种蛋白质最多含有20种氨基酸，B错误；链状肽链中，多肽中B(氨基酸)的数目不等于C(肽键)的数目，肽键数＝氨基酸数－肽链数，C错误；蛋白质结构多样性决定其功能多样性，D正确。]
8．下图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列说法正确的是( )
A．该脑啡肽由4个氨基酸脱水缩合而成，称为四肽，含有4个肽键
B．该脑啡肽中含1个游离的氨基，2个游离的羧基
C．高温、X射线、强酸等会引起蛋白质的空间结构遭到破坏而变性
D．形成该脑啡肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自氨基
C [题图所示为脑啡肽的结构简式，图中该分子有4个肽键，所以是由5个氨基酸分子脱水缩合形成的，称为五肽，A项错误；该脑啡肽中含有1个游离的氨基(最左边)和1个游离的羧基(最右边)，B项错误；高温、X射线、强酸等会破坏蛋白质的空间结构，从而引起蛋白质变性，C项正确；脱去的水中的氢来自氨基和羧基，D项错误。]
9．据图回答相关问题：
(1)该化合物中①表示________；⑥表示________；④表示________，图中共有________个④结构。
(2)该化合物是由________个氨基酸分子失去________分子水形成的，该化学反应称为________，此化合物称为________。
(3)各种氨基酸之间的区别在于侧链基团的不同，请写出形成该化合物的最右边氨基酸的侧链基团编号：________。
(4)组成人体蛋白质的氨基酸有________种，已知天冬氨酸的R是—CH2—COOH，写出该氨基酸的组成元素：________________。
(5)蛋白质是生命活动的主要承担者，请举例说明蛋白质的功能(要求写出两种不同类型蛋白质的名称及其作用)。
名称：________，作用：______________________________________。
名称：________，作用：______________________________________。
[解析] (1)该结构式中①表示氨基，④表示肽键，⑥表示羧基，该化合物含有2个肽键。(2)该化合物由3个氨基酸分子失去2个水分子形成，这种反应叫作脱水缩合，此化合物称为三肽。(3)该化合物最右边的氨基酸中⑥表示羧基，与⑥相连的C为中心C，因此⑤是最右边氨基酸的侧链基团。(4)组成人体蛋白质的氨基酸有20种，已知天冬氨酸的R，根据氨基酸的结构通式，可知天冬氨酸的组成元素为C、H、O、N。(5)组成生物体的蛋白质常见功能有5种：结构蛋白，举例：羽毛、肌肉、头发、蛛丝等；催化功能，举例：消化酶等；运输功能，举例：血红蛋白、细胞质膜上的载体蛋白等；调节机体生命活动，举例：胰岛素等；防御功能，举例：抗体等。
[答案] (1)氨基 羧基 肽键 2
(2)3 2 脱水缩合 三肽
(3)⑤
(4)20 C、H、O、N
(5)抗体 防御功能 血红蛋白 运输功能(合理即可)
10．甲图表示有关蛋白质分子的简要概念图；乙图表示某三十九肽中共有丙氨酸(R为—CH3)4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽。据图回答下列问题：
(1)甲图中A的元素组成为________，在人体内可以合成的B属于________，C是________。
(2)蛋白质的结构具有多样性，从蛋白质自身分析，原因有氨基酸的________________不同，以及蛋白质的________千变万化。
(3)乙图中，三十九肽被水解后肽键数量减少________个。这些肽链和三十九肽相比，氨基和羧基分别增加________个，C原子减少________个，O原子减少__________个。
(4)若该蛋白质是血红蛋白，说明蛋白质具有________作用；若该蛋白质是酶，说明蛋白质具有________作用。
(5)高温加热后，蛋白质用双缩脲试剂检验______(填“能”或“否”)发生紫色反应。
[解析] (1)甲图中的B是蛋白质的基本单位——氨基酸，它的元素组成有C、H、O、N等，氨基酸脱水缩合后形成肽键(C)。(2)蛋白质结构多样性的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质的空间结构不同。(3)乙图中的多肽未被破坏前的肽键数量为38个，去掉4个氨基酸后形成4条肽链，故肽键的数量为35－4＝31个，所以肽键数量减少了7个。每一条肽链的一端是一个氨基，另一端是一个羧基，故氨基和羧基的数目都增加了3个。去掉4个丙氨酸，每个丙氨酸含有3个C原子，故C原子数目减少12个。在该过程中，O原子数目减少1个。(4)蛋白质的功能具有多样性，如血红蛋白具有运输氧气的功能、酶具有催化作用。(5)高温加热后，蛋白质的空间结构受到破坏，但不会破坏肽链中的肽键，故与双缩脲试剂能发生紫色反应。
[答案] (1)C、H、O、N(缺一不可) 非必需氨基酸 肽键 (2)种类、数量和排列顺序 空间结构
(3)7 3、3 12 1
(4)运输 催化
(5)能
11．(2022·山东师大附中期末)大脑细胞中的永久性的不溶性蛋白缠结物能够杀死细胞，导致令人虚弱的渐进性神经退行性疾病。下列有关说法正确的是( )
A．多种永久性的不溶性蛋白之间的差异只与其基本单位——氨基酸有关
B．破坏永久性的不溶性蛋白的空间结构可使其失去生物活性
C．各种永久性的不溶性蛋白一定都含有20种氨基酸
D．永久性的不溶性蛋白可以与双缩脲试剂反应生成砖红色沉淀
B [多种永久性的不溶性蛋白之间的差异不仅与其基本单位——氨基酸有关，还与其多肽链盘曲折叠的方式及形成的空间结构有关，A错误；蛋白质的活性靠其空间结构维持，破坏永久性的不溶性蛋白的空间结构可使其失去生物活性，B正确；各种永久性的不溶性蛋白不一定都含有20种氨基酸，C错误；永久性的不溶性蛋白可以与双缩脲试剂反应生成紫色络合物，D错误。]
12．分析蛋白质E和蛋白质F，得到以下数据：(单位：个)
蛋白质 肽链(条) H O N 氨基 羧基
E 2 348 62 53 3 2
F 3 294 55 54 6 3
则这两种蛋白质中氨基酸的数目最可能依次是( )
A．199，181 B．340，281
C．52，51 D．51，49
C [根据氮原子守恒可知：蛋白质中的氮原子数＝氨基酸数＋R中的氨基数，R中的氨基数＝蛋白质中的氨基数－肽链数，解得：氨基酸数＝蛋白质中的氮原子数－蛋白质中的氨基数＋肽链数，代入数字得，蛋白质E中的氨基酸数＝53－3＋2＝52个，同理，蛋白质F中的氨基酸数＝54－6＋3＝51个。]
13．如图表示一个由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3 582
D．该蛋白质中至少含有3个氨基
C [该分子由两条肽链组成，正常情况下应有198个肽键，但两条链之间的R上的氨基和羧基也脱水缩合形成了一个肽键，应有199个肽键，A项错误；由题图可知，这200个氨基酸中至少有201个氨基，B项错误；合成该蛋白质时脱去了199个水分子，相对分子质量减少了18×199＝3 582，C项正确；该蛋白质中至少有2个游离的氨基，D项错误。]
14.某条四十肽中有丙氨酸4个(相应位置如图)，现脱掉其中的丙氨酸，得到四条多肽链和五个游离氨基酸。下列相关叙述错误的是( )
A．该四十肽水解得到的产物，比原四十肽增加了4个氧原子
B．若水解得到的多肽链共有5个羧基，则必有1个羧基在R上
C．若将得到的游离氨基酸缩合成五肽，则氨基酸序列有5种可能
D．若将得到的四条多肽链连接成一条长链，则会新生成3个肽键
A [脱掉这4个丙氨酸需断开8个肽键，每断开1个肽键需要1分子水，因此氧原子数目增加8个，A错误；若不考虑R中的羧基，则4条多肽链含有4个羧基，若新生成的4条多肽链总共有5个羧基，则其中必有1个羧基在R上，B正确；得到的5个氨基酸中有4个均为丙氨酸，因此将这5个氨基酸缩合成五肽，则有5种不同的氨基酸序列，C正确；将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，将脱去3个H2O，形成3个肽键，D正确。]
15．胰岛素是一种蛋白质分子，含有A、B 2条肽链，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，2条多肽链间通过二硫键连接，如图1所示；图2为某多肽结构示意图。据此回答下列问题：
图1
图2
(1)胰岛素分子中含有肽键________个。
(2)从理论上分析，胰岛素分子中至少有________个—NH2，________个—COOH。
(3)图2中的多肽由________个氨基酸失去__________个水分子形成。
(4)图2中组成多肽的氨基酸种类不同，是由________决定的，其编号是________。
(5)蛋白质的结构和功能千差万别的原因是__________________________
______________________________________________________________。
(6)假设某蛋白质分子中的一条肽链为178肽，其分子式为CxHyNzOwS(z>178，w>179)，并且是由下列五种氨基酸组成的。那么将该178肽彻底水解后将会得到________个赖氨酸，________个天门冬氨酸(结果可含分子式中的未知数)。
[解析] (1)胰岛素分子是由51个氨基酸脱水缩合形成的含有2条多肽链的蛋白质，因此胰岛素分子中含有肽键51－2＝49(个)。(2)每条多肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，胰岛素分子含有2条多肽链，因此从理论上分析，胰岛素分子至少有2个—NH3，2个—COOH。(3)图2含有3个肽键，故该多肽由4个氨基酸失去3分子水形成。(4)图2组成多肽的氨基酸种类不同是由R决定的，其编号是②④⑧⑨。(5)蛋白质的结构和功能千差万别的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。(6)分析图中5种氨基酸的结构可知，只有赖氨酸含有2个氨基，只有天门冬氨酸含有2个羧基，该178肽水解，产生的含2个氨基的赖氨酸数＝该178肽中N的数目－肽键数－1＝z－178；产生的含2个羧基的天门冬氨酸数＝(该178肽中O的数目－肽键数－2)/2＝(w－179)/2。
[答案] (1)49 (2)2 2 (3)4 3 (4)R ②④⑧⑨ (5)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同 (6)z－178 (w－179)/2
1课时分层作业(3) 细胞的功能主要由蛋白质完成
题组一 蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1．下列关于组成蛋白质的氨基酸概念的叙述，正确的是( )
A．氨基酸是蛋白质的组成单位，由氨基和羧基组成
B．每个氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基
C．一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成多肽
D．氨基酸是酸碱两性化合物，分子中至少含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
2．(2022·江苏宿迁修远中学段考改编)下列关于组成生物体蛋白质的氨基酸的叙述，正确的是( )
A．氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的
B．每种蛋白质都由20种氨基酸构成
C．各种氨基酸的区别在于R的不同
D．每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
3．(2022·泰州中学期中)人体第21种氨基酸——硒代半胱氨酸是蛋白质中硒的主要存在位置，人体内硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取。下列叙述不正确的是( )
A．硒元素属于微量元素
B．硒代半胱氨酸是非必需氨基酸
C．人体的蛋白质均含有硒
D．硒位于硒代半胱氨酸的R中
4．(2022·辽宁重点中学协作体期中)下列关于人体必需氨基酸和非必需氨基酸的说法，正确的是( )
A．必需氨基酸是指必须在人体内合成的氨基酸
B．成人体内必需氨基酸的种类比婴儿的多一种
C．评价食物中蛋白质成分的营养价值时，常以必需氨基酸的种类和含量为标准
D．对人体来说，鸡蛋中必需氨基酸的种类少于玉米中必需氨基酸的种类
题组二 蛋白质的结构、功能及其多样性
5．人的血红蛋白分子共有574个氨基酸，含有4条多肽链，则该蛋白质分子中至少含有的氨基数和形成肽键脱去的水分子数目依次为( )
A．4个、573个 B．4个、570个
C．4个、572个 D．2个、570个
6．(2022·江苏淮安涟水一中月考改编)以下是蛋白质分子的结构层次及有关过程，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 ④一条或几条多肽盘曲、折叠 ⑤多肽 ⑥蛋白质
A．②→①→③→④→⑥→⑤
B．①→②→③→④→⑥→⑤
C．①→②→⑥→③→④→⑤
D．②→①→③→⑤→④→⑥
7．(2022·江苏扬州高级中学月考)如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示的分析正确的是( )
A．A中肯定含有硫元素
B．每种蛋白质一定含有20种氨基酸
C．多肽中B的数目等于C的数目
D．蛋白质结构的多样性决定了功能的多样性
8．下图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列说法正确的是( )
A．该脑啡肽由4个氨基酸脱水缩合而成，称为四肽，含有4个肽键
B．该脑啡肽中含1个游离的氨基，2个游离的羧基
C．高温、X射线、强酸等会引起蛋白质的空间结构遭到破坏而变性
D．形成该脑啡肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自氨基
9．据图回答相关问题：
(1)该化合物中①表示________；⑥表示________；④表示________，图中共有________个④结构。
(2)该化合物是由________个氨基酸分子失去________分子水形成的，该化学反应称为________，此化合物称为________。
(3)各种氨基酸之间的区别在于侧链基团的不同，请写出形成该化合物的最右边氨基酸的侧链基团编号：________。
(4)组成人体蛋白质的氨基酸有________种，已知天冬氨酸的R是—CH2—COOH，写出该氨基酸的组成元素：________________。
(5)蛋白质是生命活动的主要承担者，请举例说明蛋白质的功能(要求写出两种不同类型蛋白质的名称及其作用)。
名称：________，作用：______________________________________。
名称：________，作用：______________________________________。
10．甲图表示有关蛋白质分子的简要概念图；乙图表示某三十九肽中共有丙氨酸(R为—CH3)4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽。据图回答下列问题：
(1)甲图中A的元素组成为________，在人体内可以合成的B属于________，C是________。
(2)蛋白质的结构具有多样性，从蛋白质自身分析，原因有氨基酸的________________不同，以及蛋白质的________千变万化。
(3)乙图中，三十九肽被水解后肽键数量减少________个。这些肽链和三十九肽相比，氨基和羧基分别增加________个，C原子减少________个，O原子减少__________个。
(4)若该蛋白质是血红蛋白，说明蛋白质具有________作用；若该蛋白质是酶，说明蛋白质具有________作用。
(5)高温加热后，蛋白质用双缩脲试剂检验______(填“能”或“否”)发生紫色反应。
11．(2022·山东师大附中期末)大脑细胞中的永久性的不溶性蛋白缠结物能够杀死细胞，导致令人虚弱的渐进性神经退行性疾病。下列有关说法正确的是( )
A．多种永久性的不溶性蛋白之间的差异只与其基本单位——氨基酸有关
B．破坏永久性的不溶性蛋白的空间结构可使其失去生物活性
C．各种永久性的不溶性蛋白一定都含有20种氨基酸
D．永久性的不溶性蛋白可以与双缩脲试剂反应生成砖红色沉淀
12．分析蛋白质E和蛋白质F，得到以下数据：(单位：个)
蛋白质 肽链(条) H O N 氨基 羧基
E 2 348 62 53 3 2
F 3 294 55 54 6 3
则这两种蛋白质中氨基酸的数目最可能依次是( )
A．199，181 B．340，281
C．52，51 D．51，49
13．如图表示一个由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3 582
D．该蛋白质中至少含有3个氨基
14.某条四十肽中有丙氨酸4个(相应位置如图)，现脱掉其中的丙氨酸，得到四条多肽链和五个游离氨基酸。下列相关叙述错误的是( )
A．该四十肽水解得到的产物，比原四十肽增加了4个氧原子
B．若水解得到的多肽链共有5个羧基，则必有1个羧基在R上
C．若将得到的游离氨基酸缩合成五肽，则氨基酸序列有5种可能
D．若将得到的四条多肽链连接成一条长链，则会新生成3个肽键
15．胰岛素是一种蛋白质分子，含有A、B 2条肽链，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，2条多肽链间通过二硫键连接，如图1所示；图2为某多肽结构示意图。据此回答下列问题：
图1
图2
(1)胰岛素分子中含有肽键________个。
(2)从理论上分析，胰岛素分子中至少有________个—NH2，________个—COOH。
(3)图2中的多肽由________个氨基酸失去__________个水分子形成。
(4)图2中组成多肽的氨基酸种类不同，是由________决定的，其编号是________。
(5)蛋白质的结构和功能千差万别的原因是__________________________
______________________________________________________________。
(6)假设某蛋白质分子中的一条肽链为178肽，其分子式为CxHyNzOwS(z>178，w>179)，并且是由下列五种氨基酸组成的。那么将该178肽彻底水解后将会得到________个赖氨酸，________个天门冬氨酸(结果可含分子式中的未知数)。
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