第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者（第一课时）
【学习目标】
1．借助生活经验和常识，举例说出蛋白质在细胞生命活动中承担的功能，认同蛋白质在细胞生命活动中承担重要作用。
2．例析蛋白质功能的实现与其空间结构密切相关，初步建立结构与功能观。
3．利用归纳法得出氨基酸分子的结构通式。
【课前学习】
一、蛋白质的功能
1．与生命活动的关系：细胞的各项生命活动都离不开 ，蛋白质是生命活动的主要 。
2．功能举例
(1)结构蛋白：构成的重要物质，如肌动蛋白。
(2)功能蛋白：①_______作用，如酶；② 作用，如胰岛素、生长激素；③ 作用，如抗体；④ 作用，如红细胞中的血红蛋白。
二、氨基酸的种类与结构
1．氨基酸的种类：人体中组成蛋白质的氨基酸有 种。依据人体细胞能否合成，又可分为必需氨基酸（8种）和非必需氨基酸（13种）。
2．氨基酸的结构
(1)结构通式：
(2)结构特点：①数量上，至少含有一个_____和一个_______
氨基和一个羧基连接在_______上。③不同氨基酸的_______
答案：一、1．蛋白质 承担者 2．催化 调节 免疫 运输 二、1． 21 2．（2）氨基 羧基 同一个碳原子 R基不同
【课上学习】
任务一：
阅读教材P28，举例说明蛋白质在细胞的生命活动中承担着哪些功能？
任务二：
阅读教材P29 “思考·讨论”，观察4种氨基酸的结构式，找出它们的共同点，写出氨基酸的结构通式。
任务三：从以下图片中选出构成蛋白质的氨基酸卡片，剪下备用。
【课后练习】
1．下列关于蛋白质的叙述，正确的是（ ）
A．蛋白质主要由C、H、O、N、P五种元素组成
B．蛋白质的基本组成单位是氨基酸
C．血红蛋白运输氧，还有催化功能
D．蛋白质变性是由于肽键断裂造成的
2．下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是（ ）
A．人体细胞产生的抗体可发挥防御作用
B．肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C．蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参与O2的运输
D．人体内的胰岛素有调节机体生命活动的作用
3．如果一个氨基酸分子有两个氨基，则这两个氨基分别位于（ ）
A．中心碳原子和氨基上 B．羧基和中心碳原子上
C．氨基和R基上 D．中心碳原子和R基上
4．已知甲硫氨酸的R基是 CH2 CH2 S CH3，则甲硫氨酸的分子式是（ ）
A．C5H11O2NS B．C6H12O2NS C．C5H11OS D．C8H18O2NS2
5．下列不属于蛋白质功能的是（ ）
A．将蛋白质消化分解为氨基酸 B．胰岛素可以帮助人体抵御病菌和病毒
C．将氧气运到全身各处的组织细胞 D．是构成细胞和生物体的结构物质
6．根据最新消息，完成了两针新冠疫苗的接种且满六个月的人员可以接种第三针疫苗了，接种第三针是为了产生更稳定的抗体。以下属于抗体功能的是（ ）
A．作为结构蛋白 B．催化作用
C．主要的储能物质 D．免疫功能
7．下列各种蛋白质的功能，正确的组合是
A．胃蛋白酶—调节作用 B．血红蛋白—催化作用
C．胰岛素—运输作用 D．抗体—免疫作用
8．蛋白质在生物体内发挥着重要作用。下列不是组成蛋白质的氨基酸的是（ ）
参考答案
1．B 蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成，有的还含有S、Fe等元素，A错误；构成蛋白质的基本单位是氨基酸，B正确；血红蛋白可运输氧，具有运输功能，没有催化功能，C错误；蛋白质变性过程中肽键没有断裂，只是空间结构改变，D错误。
2．C 人体细胞产生的抗体可参与体液免疫过程中，与抗原特异性结合，从而发挥防御作用，A正确；肌肉具有收缩的功能，肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程，B正确；
C、蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2运输，C错误；人体内的胰岛素可降低人体血糖浓度的作用，D正确。
3．D 由组成蛋白质的氨基酸的结构特点可知，组成蛋白质的氨基酸的结构通式是： ，因此如果一个氨基酸分子的结构中有两个氨基，那么这两个氨基分别位于中心碳原子和R基上，D正确。
4．A 由氨基酸的结构通式可知，结构通式中各原子数是-C2H4O2N，连上R基 CH2 CH2 S CH3，可推出甲硫氨酸的分子式是C5H11O2NS，A正确。
5．B 蛋白酶将蛋白质消化分解为氨基酸，蛋白酶的化学本质是蛋白质，A不符合题意；胰岛素是激素，能降血糖，对人体起调节作用，而不是帮助人体抵御病菌和病毒，B符合题意；氧和血红蛋白结合成氧合血红蛋白，通过血液循环输送到全身各处的组织细胞，血红蛋白是蛋白质，C不符合题意；有的蛋白质是构成细胞和生物体的结构物质，例如蚕丝蛋白，D不符合题意。
6．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，如载体蛋白质；有的蛋白质具有免疫功能，如抗体。
7．D 胃蛋白酶具有催化作用，A错误；血红蛋白具有运输氧气作用，B错误；胰岛素起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，C错误；抗体具有免疫作用，D正确。
8．C 该化合物中的一个氨基和羧基连接同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基团，是组成蛋白质的氨基酸，A不符合题意；该化合物中的一个氨基和羧基连接同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基团，是组成蛋白质的氨基酸，B不符合题意；该化合物中的一个氨基和羧基未连接在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸，C符合题意；该化合物中的一个氨基和羧基连接同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基团，是组成蛋白质的氨基酸，D不符合题意。第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者（第二课时）
【学习目标】
1．通过 “组装胶原蛋白”的活动，概述蛋白质的一级结构和空间结构，阐明蛋白质结构多样性的原因。
2．通过胶原蛋白和血红蛋白的结构和功能分析，阐明蛋白质的功能以其完整空间结构为基础，而空间结构与组成它的氨基酸序列密切相关，从分子水平感悟结构与功能的关系。
【课前学习】
1.蛋白质的形成
（1）由于氨基酸之间能够形成________等，从而使得肽链能够__________，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
（2）两条或多条肽链之间通过一定的化学键（如________）相互结合在一起，形成具有更为复杂的________的蛋白质。
2.蛋白质结构多样性的原因
（1）氨基酸方面：氨基酸的种类、数目、________不同。
（2）肽链方面：肽链的________及其形成的________千差万别。
1.（1）氢键 盘曲、折叠 （2）二硫键 空间结构 2.（1）排列顺序 （2）盘曲、折叠方式 空间结构
【课上学习】
任务一：“组装胶原蛋白”
1．按照“脱水缩合”的方式，将上节课剪下的氨基酸卡片用肽键连接，形成“三肽”，并将脱下的部分拼成水分子。
2．借助以上物理模型，概括肽链中氨基酸数、脱水数、肽键数间的关系。
3．总结肽链结构多样性形成的原因。
任务二：利用三肽模型，模拟蛋白质的“水解”过程。
【课后练习】
一、选择题
1．下列有关生物蛋白质的叙述，不正确的是（ ）
A．蛋白质单体中至少有一个—NH2（氨基）和一个—COOH（羧基）连接在同一个碳原子上
B．蛋白质中结构最简单的氨基酸是甘氨酸，组氨酸是婴儿的必需氨基酸
C．载体蛋白、血红蛋白都具有运输功能，血红蛋白由C、H、O、N、Fe等元素组成
D．蛋白酶在强酸中变性的原因是该蛋白质的空间结构受到破坏，肽键被水解
2．下图为某多肽物质分解反应示意图，下列说法正确的是（ ）
A．该多肽物质是由 7 个氨基酸经过脱水缩合形成
B．图示反应前后游离的氨基和羧基数目不变
C．产物为三肽和二肽
D．反应物中有 8 个肽键
3．下图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列叙述错误的是（ ）
A．脑啡肽是由5个氨基酸失去4分子的水形成的
B．该化合物中有1个羧基和1个氨基
C．脑啡肽分子是由4种氨基酸形成的
D．该化合物属于四肽，因为含有4个肽键
4．如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，对其叙述正确的是（ ）
A．该蛋白质至少有两个羧基
B．该蛋白质完全水解需要277个水分子
C．该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定
D．该蛋白质至少含280个氨基
5．由n个肽键、2条多肽链组成的蛋白质。若氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量为（ ）
A．(a-18)n-2a B．(a-18)n+2a C．an-18(n-2) D．an-18(n+2)
6．下列有关叙述，正确的是（ ）
A．氨基酸脱水缩合形成的水中的氧一个来自氨基，一个来自羧基
B．蛋白质的合成过程中产生水，水解过程需要消耗水
C．高温、强酸、强碱都会破坏肽键从而破坏蛋白质的空间结构
D．血液中O2的运输不能体现蛋白质的功能
7．下图为某多肽分子，下列相关叙述中不正确的是（ ）
A．该多肽形成场所为核糖体，形成时失去4个水分子
B．该多肽分子中只有一个氨基和一个羧基
C．该多肽分子由4种氨基酸构成
D．该多肽不能与双缩脲试剂反应产生紫色
8．下列关于蛋白质的叙述正确的是（ ）
A．人体不能合成的氨基酸称为非必需氨基酸，共有8种
B．细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质
C．血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接
D．各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同
9．烫发时，先用还原剂使头发角蛋白的二硫键断裂，再用卷发器将头发固定形状，最后用氧化剂使角蛋白在新的位置形成二硫键。这一过程改变了角蛋白的（ ）
A．空间结构 B．氨基酸种类
C．氨基酸 D．氨基酸排列顺序
10．人体每天的饮食必须要有充足的蛋白质，因为人体体内的蛋白质每天都有一定的代谢消耗，所以每天必须补充，下列关于其说法正确的是（ ）
A．人体食用蛋白质食物之后通过消化吸收增加了人体内蛋白质的种类
B．人体蛋白质中的N主要存在于氨基中
C．蛋白质的多样性是因为组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和空间结构不同
D．高温能使蛋白质变性，使蛋白质的结构伸展、松散，易于消化
11．困扰美洲及加勒比地区的寨卡（Zika）病毒，已在我国发现多例感染者。该病毒通过伊蚊叮咬进行传播，导致婴儿患上“小头症”，该病毒结构如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．图中 M 蛋白、E 蛋白二聚体经过酶解后的氨基酸种类和数量均不同
B．寨卡病毒的遗传物质彻底水解后得到尿嘧啶和核糖核苷酸等化合物
C．如图所示，寨卡病毒的遗传物质RNA，在HIV中也能找到这类物质
D．寨卡病毒体内，水是含量最多的化合物，其含量不断变化又相对稳定
12．下列广告语在科学性上没有错误的是（ ）
A．来自深海生物的稀有蛋白质，满足您对特殊蛋白质的需求
B．××牌八宝粥由桂圆、红豆、糯米等精制而成，不含糖，适合糖尿病患者食用
C．这种口服液含有丰富的C、N、P、Zn等微量元素
D．服用鱼肝油(富含维生素D)有助于您的宝宝骨骼健康，促进骨骼发育
二、非选择题
13．肉毒杆菌是一种致命病菌，在繁殖过程中分泌毒素。军事上常将这种毒素用于生化武器。人们食入和吸收这种毒素后，神经系统将遭到破坏。该毒素由两个亚单位（每个亚单位为一条链盘曲折叠而成）组成的一种生物大分子。
请回答问题：
（1）肉毒类毒素化学本质是______，可用___________检测，其组成单位的结构通式是________________。
（2）图中该片段由______种氨基酸组成，有_____个肽键。
（3）一分子肉毒类毒素至少含有______个氨基和______个羧基。，写出上图中最后一个氨基酸的R基________________。
14．我国中科院上海生化所于1982年5月合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物——脑啡肽，下面是它的结构简式。请根据此化合物的结构分析回答：
（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，这样的反应叫做________，该化合物叫________肽。在形成时，相对分子质量减少了________。
（3）脑啡肽水解后可产生________种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是_______。
15．某细菌能产生一种链状“毒性肽”，其分子式是C55H70O19N10，将它彻底水解后只能得到下列四种氨基酸。
请完成下列小题
（1）每种蛋白质都一定含有元素的是____________。
（2）一个蛋白质中的氨基酸一般不会超过___________种。
（3）两个氨基酸分子相互作用的化学反应叫做_______，其产物是______。
（4）该多肽水解成不同的氨基酸，这些氨基酸在结构上的共同特点是____________。
（5）蛋白质分子结构复杂，经加热、X射线、强酸、强碱、重金属盐等的作用，引起蛋白质的变性，其原因主要是_________________。
（6）蛋白质分子结构多种多样，在细胞里的功能也是多种多样。写出蛋白质其中的两种功能____________。（只对一种不给分）
参考答案
1．D 组成蛋白质的单体是氨基酸，每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上，A正确；甘氨酸的R基是-H，分子量最小，是结构最简单的氨基酸，组氨酸是婴儿的必需氨基酸，B正确；载体蛋白和血红蛋白都具有运输功能，组成血红蛋白的组成元素有C、H、O、N、S、Fe等，C正确；蛋白酶的化学本质是蛋白质，蛋白质在强酸中空间结构受到破坏，但是肽键没有被水解，D错误。
2．A 图示多肽链含有7个氨基酸，经过脱水缩合脱去6分子水形成该肽链，A正确；每条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，该反应前后游离的氨基和羧基数目发生改变，反应前至少为一个氨基一个羧基，反应后至少为两个氨基、两个羧基，B错误；图中反应产物为四肽和三肽，C错误；反应物为七肽，含有6个肽键，D错误。
3．D 脑啡肽中有4个肽键，是由5个氨基酸失去4分子的水形成的 ，A正确；该化合物中R基中没有羧基和氨基，只有肽链两侧分别有1个羧基和1个氨基，B正确；组成脑啡肽分子的5个氨基酸分子中有两个氨基酸的R基都是-H，则脑啡肽分子是由4种氨基酸形成的，C正确；该化合物是由5个氨基酸分子脱水缩合形成的五肽，含有4个肽键，D错误。
4．A 由图可知，该蛋白质有两条肽链和1个环状肽，一条肽链至少含有一个氨基和一个羧基，环状多肽至少含有0个氨基和0个羧基，所以该蛋白质至少有两个羧基，A正确；
B、该蛋白质形成过程中失去水分子数为280-2=278，所以蛋白质完全水解需要278个水分子，B错误；该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序以及肽链盘曲折叠形成的空间结构等决定的，C错误；由图可知，该蛋白质有两条肽链和1个环状肽，一条肽链至少含有一个氨基和一个羧基，环状多肽至少含有0个氨基和0个羧基，所以该蛋白质至少有两个氨基，D错误。
5．B 蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量-失去水分子数×水的相对分子质量，所以该蛋白质的相对分子质量为（n+2）×a-n×18=（a-18）n+2a，B正确，ACD错误。
6．B 氨基酸脱水缩合形成的水中的氧来自羧基，A错误；蛋白质的合成过程中需要氨基酸脱水缩合，该过程中产生水，水解过程需要消耗水，B正确；高温、强酸、强碱等条件都会破坏蛋白质的空间结构，但不会破坏肽键，C错误；血红蛋白参与血液中O2的运输，因此能体现蛋白质的运输功能，D错误。
7．D 氨基酸脱水缩合形成蛋白质的场所是核糖体，该化合物是五肽，形成时失去4分子水，A正确；该多肽的氨基酸的R基没有氨基和羧基，因此该多肽分子中只有一个氨基和一个羧基，B正确；该多肽的氨基酸的R基第二个和第三个相同，均为-H，其余不相同，因此该多肽分子由5个共4种氨基酸构成，C正确；双缩脲试剂是检测肽键的，该多肽含有两个以上肽键，可以与双缩脲试剂反应产生紫色，D错误。
8．D 人体不能合成的氨基酸称为必需氨基酸，共有8种，A错误；氨基酸的种类、数量和排列顺序不同，肽链的空间结构千差万别导致了蛋白质结构的多样性。由于氨基酸的排列顺序以及肽链的空间结构可能不同，细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质，B错误；血红蛋白中不同肽链之间通过二硫键等化学键键连接，C错误；根据氨基酸的结构通式可知，不同的氨基酸的差异体现在R基上，因此各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基的不同，D正确。
9．A 烫发时，头发角蛋白的二硫键断裂，在新的位置形成二硫键。故这一过程改变了角蛋白的空间结构，A正确；该过程中，肽键没有断裂，氨基酸种类没有增多或减少，B错误；该过程中，氨基酸数目和结构均未改变，C错误；该过程中，只是二硫键断裂，蛋白质的空间结构改变，故氨基酸排列顺序没有改变，D错误。
10．D 蛋白质通过消化变成氨基酸才能被吸收，不会增加人体内蛋白质的种类，A错误；蛋白质中的N可存在于肽链一端的氨基（等于链数，而链数有限）、R基（不一定含N）和氨基酸间脱水缩合后的结构“—CO—NH—”中。因此，蛋白质中N元素主要存在于结构“—CO—NH—”中，B错误；蛋白质的多样性是因为组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同和肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同，C错误；高温能使蛋白质变性，蛋白质的空间构象被破坏造成的，使蛋白质的结构更加伸展、松散，更容易被蛋白酶水解，易于消化，D正确。
11．C 图中M蛋白、E蛋白二聚体是两种不同的蛋白质，但二者水解产生的氨基酸的种类和数目可能不完全相同，A错误；寨卡（Zika）病毒的遗传物质是RNA，其彻底水解后得到尿嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、核糖和磷酸等6种化合物，B错误；由分析可知，寨卡（Zika）病毒的遗传物质是RNA，HIV的遗传物质也是RNA，即在HIV中也能找到这类物质，C正确；水是细胞中含量最多的化合物，病毒不具有细胞结构，因此水不是病毒含量最多的化合物，D错误。
12．D 蛋白质为生物大分子，会在消化道内被分解形成基本单位，分解后的基本单位氨基酸没有特殊性，A错误；糯米含淀粉，属于多糖，B错误；C、N、P是大量元素，不是微量元素，C错误；维生素D有助于钙的吸收、储存及利用。则鱼肝油（富含维生素D）有助于宝宝骨骼健康，促进骨骼发育，D正确。
13．【答案】
（1） 蛋白质 双缩脲试剂
（2） 5 4
（3） 2 2 -CH2-CH-（CH3）2
【解析】（1）肉毒类毒素的化学本质是蛋白质，可与双缩脲试剂反应为紫色。它的基本组成单位是氨基酸，结构通式为。（2）根据分析可知，该片段有5个氨基酸分子，且这5个氨基酸的R基团各不相同，可见，该片段由5种氨基酸脱水缩合形成，在形成该片段时要脱去4分子水，形成4个肽键。（3）肉毒类毒素是由两个亚单位（每个亚单位为一条链盘曲折叠而成）组成的，每个亚单位至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此一分子肉毒类毒素至少含有2个氨基和2个羧基，分别在两条链的两端。据图可知，最后一个氨基酸的R基-CH2-CH（CH3）2。
14．【答案】（1） 1 1 （2） 5 4 脱水缩合 五 72
（3） 4 R基不同
【解析】分析题图：图示为脑啡肽的结构简式，该化合物由5个氨基酸脱水缩合形成，这5个氨基酸的R基团依次为-CH2-C6H5-OH、-H、-H、-CH2-C6H5、-CH2-CH（CH3）2。（1）
分析题图中的脑啡肽是多肽类物质，该化合物中含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH）。
（2）分析题图可知，该化合物有4个肽键，因此该化合物含有五个氨基酸，该化合物是由5个氨基酸失去4分子水而形成的，氨基酸形成多肽链的过程叫脱水缩合反应，由5个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物称为五肽。在脱水缩合过程中失去了4分子水，因此形成该化合物时，相对分子质量减少4×18=72。（3）分析题图可知，该化合物中含有5个R基，但只有4种，因此该化合物由4种氨基酸构成，氨基酸的种类不同的原因是氨基酸的侧链基团（R基）不同。
15．【答案】（1）C、H、O、N（2）21（3） 脱水缩合 二肽和水
（4）每种氨基酸都至少有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上（5）空间结构遭到破坏（6）结构蛋白、调节作用、催化作用、免疫作用、运输作用等
【解析】（1）每种蛋白质都一定含有C、H、O、N，有的含有S、Fe。（2）组成蛋白质的氨基酸总共21种，因此一个蛋白质中的氨基酸一般不会超过21种。（3）两个氨基酸分子通过脱水缩合反应可形成二肽和水。（4）氨基酸的结构特点为每种氨基酸都至少有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。（5）蛋白质分子经加热、X射线、强酸、强碱、重金属盐等的作用可使蛋白质的空间结构遭到破坏，引起蛋白质的变性。
（6）蛋白质分子结构多种多样，在细胞里的功能也是多种多样，其主要的功能有结构蛋白、调节作用、催化作用、免疫作用、运输作用等。
