第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成，它的功能取决于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。
知识点1 蛋白质的功能及其基本组成单位——氨基酸
1．蛋白质的功能
(1)蛋白质是目前已知的__________的分子。细胞核中的遗传信息，往往要__________才能起作用。蛋白质是生命活动的主要承担者。
(2)
(P28问题探讨)胶原蛋白是动物结缔组织中的主要成分，主要分布在皮肤、肌腱等部位。胶原蛋白体现了蛋白质具有_____________________________________的功能。
2．蛋白质的基本组成单位——氨基酸
“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
基于对蛋白质功能及氨基酸结构的认识，判断下列表述是否正确。
1．蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能。 ( )
2．氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上。 ( )
3．组成生物体的蛋白质中，甘氨酸的相对分子质量最小。 ( )
4．绝大多数酶的化学本质是蛋白质。 ( )
5．非必需氨基酸是指人体不一定需要的氨基酸。 ( )
分析氨基酸的结构组成及特点
1．氨基酸是组成蛋白质的基本单位，从蛋白质水解产物中分离出来的氨基酸有21种，下图为四种氨基酸的结构示意图。
(1)材料中四种氨基酸的R基分别是什么？
(2)若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？
(3)由材料可否得出某化合物中只要含有氨基和羧基，就一定是构成蛋白质的氨基酸？为什么？
2．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。
[深化归纳]
1．结构通式
(1)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
注：千万不要忘记在基团前面加“—”。
(2)氨基酸结构通式的书写方法
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
1．下面是6种化合物的结构示意图，下列叙述错误的是( )
A．上述化合物中，能构成人体蛋白质的有②③⑤
B．⑤的R基为—CH2—COOH
C．由上述物质可以看出，R基中可以有羧基，不能有氨基
D．②和⑤的性质不同，是由②中的与⑤中的—CH2—COOH不同决定的
2．缬氨酸的R基为—C3H7，则一分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数依次为( )
A．2、4、2、1 B．5、11、2、1
C．5、9、4、1 D．5、8、2、1
3．食物中蛋白质营养价值高低与氨基酸种类有关。下列说法正确的是( )
A．每种氨基酸至少含一个氨基和一个羧基
B．食物中的抗体可被人体直接吸收从而提高免疫能力
C．食物中非必需氨基酸对人体不是必需的，必需氨基酸则是必需的
D．每个蛋白质分子都含有21种氨基酸
知识点2 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①的名称是__________。
(2)写出序号代表的结构或名称：②__________；③__________——连接两个氨基酸分子的化学键。
(3)多肽：由多个__________缩合而成的，含有多个肽键的化合物。多肽通常呈链状结构，叫作__________。
(4)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的__________和另一个氨基酸羧基中的__________。
(5)H2O中H和O的来源：H来自__________和__________，O来自__________。
(6)—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__________中。
结合教材P30“图2-11某种胰岛素的二硫键示意图”，回答有关问题：
(1)该胰岛素是由__________条肽链构成的，含有__________个二硫键。
(2)二硫键的形成过程可表示为—SH＋—SH→—S—S—＋2H，在该胰岛素形成二硫键过程中，共脱去了__________个H。
2．蛋白质的四个结构层次(以血红蛋白为例)
3．蛋白质结构多样性的原因
4．蛋白质的变性
(1)概念：蛋白质变性是指蛋白质在某些__________因素作用下其特定的__________被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性__________的现象。
(2)应用：①鸡蛋、肉类经煮熟后由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被__________水解，因而易于消化。②经过加热、加酸、加酒精等方式引起细菌和病毒的__________，可以达到消毒、灭菌的目的。
基于对蛋白质的结构及其多样性的认识，判断下列表述是否正确。
1．二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的，含有2个肽键。 ( )
2．由于肽链上不同氨基酸之间还能形成氢键等化学键，从而使得肽链能盘曲、折叠。 ( )
3．高温会使蛋白质中的肽键断裂。 ( )
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。 ( )
5．蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。 ( )
分析通过脱水缩合形成蛋白质的过程
1．哺乳动物的催产素具有催产和排乳作用，加压素(抗利尿激素)具有升高血压和减少排尿的作用。这两种动物激素分子结构简式如图所示，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。
(1)由图可知，连接Cys和Pro的化学键称为什么键？通过什么方式形成的？
(2)根据催产素和加压素作用的叙述，体现了蛋白质有什么功能？根据图示分析，为什么催产素和加压素生理功能不同？
(3)为什么高温会使蛋白质变性，失去原有功能？
(4)加压素形成过程中相对分子质量减少多少？
(5)一分子催产素含有几个肽键？
2．血红蛋白是由4条多肽链组成的蛋白质。如图展示了血红蛋白的水解和变性过程，回答相关问题。
(1)蛋白质变性和水解有什么区别？
(2)食用熟鸡蛋比生鸡蛋更易于人体消化吸收，请分析其中的原因。
[深化归纳]
1．蛋白质的相对分子质量、氨基(或羧基)数、肽键数和脱水数的计算
肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 氨基 数目 羧基 数目 多肽(蛋白质) 的相对分子质量
1条 n n－1 n－1 至少 1个 至少 1个 na－18(n－1)
m条 n n－m n－m 至少 m个 至少 m个 na－18(n－m)
注：设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽。
(1)若形成的多肽链是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。
(2)若通过图示或其他形式告知蛋白质分子中含有二硫键时，要考虑脱去氢的质量，每形成1个二硫键，脱去2个H。
2．蛋白质中含有氮、氧原子数的计算
(1)氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子总数。
(2)氧原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数。
4．朊病毒是能侵染动物并在宿主细胞内生存的一类蛋白质。疯牛病是由朊病毒蛋白(PrP)引起的一种人和动物的神经退行性病变，PrP的构象有两种，即正常型和感染型，这两种PrP构象的比较如下表所示。下列叙述不正确的是( )
朊病毒蛋白 正常型 感染型
空间结构 以螺旋为主 以折叠为主
致病性 不致病 致病
肽链中氨基酸排列顺序 相同
A．在实验室中，可用特定的动物活细胞来培养朊病毒
B．正常型与感染型的PrP的生物学功能是相同的
C．PrP的正常型与感染型的差异是由肽链的盘曲、折叠方式不同造成的
D．PrP的正常型与感染型的差异与氨基酸的种类和数量没有关系
5．某50肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是( )
A．新生成的化合物中至少含有4个游离的羧基
B．该50肽水解得到的几种有机物比原 50肽增加了8个氧原子
C．若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列
D．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去3个H2O分子
1．脱水缩合：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，同时脱去一分子的水的结合方式。
2．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。
3．蛋白质是生命活动的主要承担者。
4．蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、免疫等重要功能。
5．每种氨基酸至少含有一个氨基(—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。
6．蛋白质多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
1．蛋白质是细胞内最重要的生命物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能相适应。下列蛋白质与其功能对应正确的是( )
A．胰岛素与调节 B．血红蛋白与催化
C．酶与免疫 D．抗体与运输
2．(链接P32概念检测T3)下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
A．NH2—CH2—COOH
B．NH2—CH2—CH2OH
3．(链接P28问题探讨)从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。下列说法错误的是( )
A．作为缝合线的胶原蛋白可以被人体细胞吸收后再分解为氨基酸
B．合成胶原蛋白时，产生的水分子中的氢来自氨基和羧基
C．彻底水解后的胶原蛋白不能与双缩脲试剂发生颜色反应
D．蚕丝蛋白作为缝合线不可以被吸收，说明其结构与胶原蛋白不同
4．(链接P32拓展应用T2)下图是镇痛药物脑啡肽的结构简图，下列相关说法不正确的是( )
A．该化合物的名称是五肽，共由5种氨基酸组成
B．该化合物含有1个游离氨基和1个游离羧基
C．若将该化合物完全水解，需要4个水分子
D．图示化合物再经盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质后才具有镇痛作用
5．蓖麻毒素是从一种称为蓖麻的植物所萃取出来的毒素，又称蓖麻毒蛋白。此毒素能抑制蛋白质合成过程，进而对生物体造成伤害。蓖麻毒蛋白包含两条具有不同氨基酸序列的蛋白质链，A链(含有263个氨基酸)和B链(含有259个氨基酸)，两条链之间由二硫键相连，如图所示。回答下列问题：
(1)蓖麻毒素分子中含有________个肽键，至少有________个游离的氨基和________个游离的羧基。在合成蓖麻毒素的过程中会生成水，水中的H来自____________；将一个蓖麻毒素分子完全水解需要________个水分子。
(2)已知二硫键是由两个半胱氨酸上的—SH缩合而成的，半胱氨酸的分子式为C3H7NO2S，其R基是_____________。
(3)研究发现，蓖麻毒素的A链具有毒性，B链无毒性，从蛋白质的结构和功能角度分析，A链和B链毒性不同的原因可能是____________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
12/12第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成，它的功能取决于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。
知识点1 蛋白质的功能及其基本组成单位——氨基酸
1．蛋白质的功能
(1)蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。蛋白质是生命活动的主要承担者。
(2)
(P28问题探讨)胶原蛋白是动物结缔组织中的主要成分，主要分布在皮肤、肌腱等部位。胶原蛋白体现了蛋白质具有_____________________________________的功能。
提示：构成细胞和生物体结构
2．蛋白质的基本组成单位——氨基酸
“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
提示：“氨基酸”代表了其分子结构中的主要部分，即氨基和羧基。
基于对蛋白质功能及氨基酸结构的认识，判断下列表述是否正确。
1．蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能。 (×)
提示：蛋白质不具有遗传功能。
2．氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上。 (×)
提示：氨基酸中，至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3．组成生物体的蛋白质中，甘氨酸的相对分子质量最小。 (√)
4．绝大多数酶的化学本质是蛋白质。 (√)
5．非必需氨基酸是指人体不一定需要的氨基酸。 (×)
提示：非必需氨基酸是指人体自身能合成的氨基酸。
分析氨基酸的结构组成及特点
1．氨基酸是组成蛋白质的基本单位，从蛋白质水解产物中分离出来的氨基酸有21种，下图为四种氨基酸的结构示意图。
(1)材料中四种氨基酸的R基分别是什么？
提示：—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH。
(2)若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？
提示：部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基位于R基上。
(3)由材料可否得出某化合物中只要含有氨基和羧基，就一定是构成蛋白质的氨基酸？为什么？
提示：不一定。构成蛋白质的氨基酸不仅有氨基和羧基，而且至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2．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)提示：是 —NH2和—COOH连接在同一个碳原子上
(2)提示：不是 —NH2和—COOH没有连接在同一个碳原子上
(3)提示：不是 没有—NH2
[深化归纳]
1．结构通式
(1)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
注：千万不要忘记在基团前面加“—”。
(2)氨基酸结构通式的书写方法
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
1．下面是6种化合物的结构示意图，下列叙述错误的是( )
A．上述化合物中，能构成人体蛋白质的有②③⑤
B．⑤的R基为—CH2—COOH
C．由上述物质可以看出，R基中可以有羧基，不能有氨基
D．②和⑤的性质不同，是由②中的与⑤中的—CH2—COOH不同决定的
C [氨基酸中至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，因此②③⑤都属于构成人体蛋白质的氨基酸，而①④⑥不属于组成人体内蛋白质氨基酸，A正确；不同氨基酸的R基不同，②的R基是—(CH2)4—NH2，③的R基是—H，⑤的R基为—CH2—COOH，由此可知，R基中可以有羧基，也能有氨基，B正确，C错误；氨基酸的性质不同是由组成氨基酸的R基决定的，即②和⑤的性质不同，是由②和⑤的R基，即②中的与⑤中的—COOH不同决定的，D正确。]
2．缬氨酸的R基为—C3H7，则一分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数依次为( )
A．2、4、2、1 B．5、11、2、1
C．5、9、4、1 D．5、8、2、1
B [组成蛋白质的氨基酸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接在同一个碳原子上，分子式为C2H4O2NR。根据题意可知，缬氨酸的R基为—C3H7，因此缬氨酸的分子式为C5H11O2N，因此一分子缬氨酸含有的C、H、O、N原子数依次为5、11、2、1，B正确。]
3．食物中蛋白质营养价值高低与氨基酸种类有关。下列说法正确的是( )
A．每种氨基酸至少含一个氨基和一个羧基
B．食物中的抗体可被人体直接吸收从而提高免疫能力
C．食物中非必需氨基酸对人体不是必需的，必需氨基酸则是必需的
D．每个蛋白质分子都含有21种氨基酸
A [构成蛋白质的每种氨基酸至少含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，A正确；食物中的抗体的化学本质是蛋白质，需要被水解为小分子的氨基酸才可被人体直接吸收，且抗体结构被破坏无法提高免疫能力，B错误；氨基酸分为非必需氨基酸和必需氨基酸，前者机体自身可以合成，后者只能从外界环境中获取，但二者都是人体必需的营养物质，C错误；蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸约有21种，但并不是每个蛋白质分子均含有这21种氨基酸，D错误。]
知识点2 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①的名称是脱水缩合。
(2)写出序号代表的结构或名称：②二肽；③肽键——连接两个氨基酸分子的化学键。
(3)多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物。多肽通常呈链状结构，叫作肽链。
(4)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。
(5)H2O中H和O的来源：H来自氨基和羧基，O来自羧基。
(6)—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。
结合教材P30“图2-11某种胰岛素的二硫键示意图”，回答有关问题：
(1)该胰岛素是由2条肽链构成的，含有3个二硫键。
(2)二硫键的形成过程可表示为—SH＋—SH→—S—S—＋2H，在该胰岛素形成二硫键过程中，共脱去了6个H。
2．蛋白质的四个结构层次(以血红蛋白为例)
3．蛋白质结构多样性的原因
4．蛋白质的变性
(1)概念：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。
(2)应用：①鸡蛋、肉类经煮熟后由于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，因而易于消化。②经过加热、加酸、加酒精等方式引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
基于对蛋白质的结构及其多样性的认识，判断下列表述是否正确。
1．二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的，含有2个肽键。 (×)
提示：二肽中含有1个肽键。
2．由于肽链上不同氨基酸之间还能形成氢键等化学键，从而使得肽链能盘曲、折叠。 (√)
3．高温会使蛋白质中的肽键断裂。 (×)
提示：高温破坏蛋白质的空间结构，不破坏肽键。
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。 (×)
提示：空间结构不同，蛋白质的结构也不同。
5．蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。 (√)
分析通过脱水缩合形成蛋白质的过程
1．哺乳动物的催产素具有催产和排乳作用，加压素(抗利尿激素)具有升高血压和减少排尿的作用。这两种动物激素分子结构简式如图所示，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。
(1)由图可知，连接Cys和Pro的化学键称为什么键？通过什么方式形成的？
提示：肽键；脱水缩合。
(2)根据催产素和加压素作用的叙述，体现了蛋白质有什么功能？根据图示分析，为什么催产素和加压素生理功能不同？
提示：调节功能(信息传递)；氨基酸的种类和排列顺序不同。
(3)为什么高温会使蛋白质变性，失去原有功能？
提示：高温破坏蛋白质的空间结构。
(4)加压素形成过程中相对分子质量减少多少？
提示：146。
(5)一分子催产素含有几个肽键？
提示：8。
2．血红蛋白是由4条多肽链组成的蛋白质。如图展示了血红蛋白的水解和变性过程，回答相关问题。
(1)蛋白质变性和水解有什么区别？
提示：水解是蛋白质或者多肽中的肽键断裂，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。
(2)食用熟鸡蛋比生鸡蛋更易于人体消化吸收，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。
[深化归纳]
1．蛋白质的相对分子质量、氨基(或羧基)数、肽键数和脱水数的计算
肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 氨基 数目 羧基 数目 多肽(蛋白质) 的相对分子质量
1条 n n－1 n－1 至少 1个 至少 1个 na－18(n－1)
m条 n n－m n－m 至少 m个 至少 m个 na－18(n－m)
注：设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽。
(1)若形成的多肽链是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。
(2)若通过图示或其他形式告知蛋白质分子中含有二硫键时，要考虑脱去氢的质量，每形成1个二硫键，脱去2个H。
2．蛋白质中含有氮、氧原子数的计算
(1)氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子总数。
(2)氧原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数。
4．朊病毒是能侵染动物并在宿主细胞内生存的一类蛋白质。疯牛病是由朊病毒蛋白(PrP)引起的一种人和动物的神经退行性病变，PrP的构象有两种，即正常型和感染型，这两种PrP构象的比较如下表所示。下列叙述不正确的是( )
朊病毒蛋白 正常型 感染型
空间结构 以螺旋为主 以折叠为主
致病性 不致病 致病
肽链中氨基酸排列顺序 相同
A．在实验室中，可用特定的动物活细胞来培养朊病毒
B．正常型与感染型的PrP的生物学功能是相同的
C．PrP的正常型与感染型的差异是由肽链的盘曲、折叠方式不同造成的
D．PrP的正常型与感染型的差异与氨基酸的种类和数量没有关系
B [朊病毒是胞内寄生生物，在实验室中，可用特定的动物活细胞来培养朊病毒，A正确；蛋白质的空间结构决定功能，正常型与感染型的PrP的空间结构不同，功能不同，B错误；分析可知：PrP的正常型与感染型的肽链中氨基酸排列顺序相同，空间结构不同，二者差异与氨基酸的种类和数量没有关系，差异是由肽链的盘曲、折叠方式不同造成的，C、D正确。]
5．某50肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是( )
A．新生成的化合物中至少含有4个游离的羧基
B．该50肽水解得到的几种有机物比原 50肽增加了8个氧原子
C．若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列
D．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去3个H2O分子
A [新生成的化合物是4个丙氨酸、一个50号氨基酸和4条肽链，4条肽链中至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基，每一个氨基酸中至少含有1个游离氨基和1个游离羧基，因此新生成的化合物中至少含有9个游离的羧基，A错误；丙氨酸的位置是21、27、35、49号氨基酸，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，有8分子水参与，故该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子，B正确；该50肽水解得到4个丙氨酸和一个50号氨基酸，这5个氨基酸经过脱水缩合反应形成5种氨基酸顺序不同的肽链，C正确；4条肽链经过脱水缩合反应形成一条肽链，由3个肽键连接，脱去3分子H2O，D正确。]
1．脱水缩合：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，同时脱去一分子的水的结合方式。
2．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。
3．蛋白质是生命活动的主要承担者。
4．蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、免疫等重要功能。
5．每种氨基酸至少含有一个氨基(—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。
6．蛋白质多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
1．蛋白质是细胞内最重要的生命物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能相适应。下列蛋白质与其功能对应正确的是( )
A．胰岛素与调节 B．血红蛋白与催化
C．酶与免疫 D．抗体与运输
A [胰岛素作为信息分子能够调节机体的生命活动，A正确；血红蛋白具有运输氧的功能，B错误；酶具有催化功能，C错误；抗体具有免疫功能，D错误。]
2．(链接P32概念检测T3)下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
A．NH2—CH2—COOH
B．NH2—CH2—CH2OH
A [构成蛋白质的氨基酸分子中至少含有一个氨基(—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．(链接P28问题探讨)从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。下列说法错误的是( )
A．作为缝合线的胶原蛋白可以被人体细胞吸收后再分解为氨基酸
B．合成胶原蛋白时，产生的水分子中的氢来自氨基和羧基
C．彻底水解后的胶原蛋白不能与双缩脲试剂发生颜色反应
D．蚕丝蛋白作为缝合线不可以被吸收，说明其结构与胶原蛋白不同
A [作为缝合线的胶原蛋白成分是蛋白质，其需要先被分解成小分子的氨基酸，再被人体吸收，A错误；合成胶原蛋白时，产生的水分子中的氢来自氨基和羧基，B正确；蛋白质彻底水解形成氨基酸，没有肽键，不可以与双缩脲试剂发生颜色反应，C正确；蚕丝蛋白作为缝合线不可以被吸收，说明胶原蛋白与蚕丝蛋白结构不同，水解胶原蛋白的酶无法水解蚕丝蛋白，蚕丝蛋白不能被分解成小分子氨基酸，则不能被人体吸收，D正确。]
4．(链接P32拓展应用T2)下图是镇痛药物脑啡肽的结构简图，下列相关说法不正确的是( )
A．该化合物的名称是五肽，共由5种氨基酸组成
B．该化合物含有1个游离氨基和1个游离羧基
C．若将该化合物完全水解，需要4个水分子
D．图示化合物再经盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质后才具有镇痛作用
A [该化合物中含有4个肽键，因而其名称是五肽，共由4种氨基酸组成，A错误；结合图示可知，该五肽化合物中含有1个游离氨基和1个游离羧基，B正确；图示化合物中含有4个肽键，因此，若将该化合物完全水解，需要4个水分子，C正确；图示化合物为多肽链，再经盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质后才具有生物活性，因而才能具有镇痛作用，D正确。]
5．蓖麻毒素是从一种称为蓖麻的植物所萃取出来的毒素，又称蓖麻毒蛋白。此毒素能抑制蛋白质合成过程，进而对生物体造成伤害。蓖麻毒蛋白包含两条具有不同氨基酸序列的蛋白质链，A链(含有263个氨基酸)和B链(含有259个氨基酸)，两条链之间由二硫键相连，如图所示。回答下列问题：
(1)蓖麻毒素分子中含有________个肽键，至少有________个游离的氨基和________个游离的羧基。在合成蓖麻毒素的过程中会生成水，水中的H来自____________；将一个蓖麻毒素分子完全水解需要________个水分子。
(2)已知二硫键是由两个半胱氨酸上的—SH缩合而成的，半胱氨酸的分子式为C3H7NO2S，其R基是_____________。
(3)研究发现，蓖麻毒素的A链具有毒性，B链无毒性，从蛋白质的结构和功能角度分析，A链和B链毒性不同的原因可能是____________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)蓖麻毒蛋白包含两条具有不同氨基酸序列的蛋白质链，A链(含有263个氨基酸)和B链(含有259个氨基酸)，肽键数目＝氨基酸数－肽链数＝263＋259－2＝520，每条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，因此2条肽链，至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基。在合成蓖麻毒素的过程中会生成水，水中的H来自氨基(—NH2)和羧基(—COOH)，水解需要的水分子数目和肽键数目相等，将一个蓖麻毒素分子完全水解需要520个水分子。(2)半胱氨酸的分子式为C3H7NO2S，构成蛋白质的氨基酸都含有的结构可以写成—C2O2NH4，剩余部分构成R基，因此R基是—CH3S(或—CH2SH)。(3)蓖麻毒素的A链具有毒性，B链无毒性，从蛋白质的结构和功能角度分析，结构决定功能，毒性不同，说明功能不同，因此A链和B链毒性不同的原因可能是组成两条链的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。
[答案] (1)520 2 2 氨基(—NH2)和羧基(—COOH) 520 (2)—CH3S(或—CH2SH) (3)组成两条链的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
课时分层作业(6) 蛋白质是生命活动的主要承担者
题组一 蛋白质的功能
1．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被狗咬伤后注射抗狂犬病毒抗体 ③人不吃蔬菜易患坏血症 ④胃蛋白酶分解食物中的蛋白质 ⑤老年人的骨质疏松症
⑥红细胞运输氧气 ⑦生命活动的主要能源物质
A．①②④⑥ B．③④⑤⑦
C．③⑤⑦ D．②⑤⑦
A [①胰岛素化学本质是蛋白质，故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，正确；②抗体的本质是蛋白质，被狗咬伤后注射抗狂犬病毒抗体，体现了蛋白质的免疫功能，正确；③人不吃蔬菜易患坏血症是由于缺乏维生素C引起的，与蛋白质功能无关，错误；④胃蛋白酶的本质是蛋白质，胃蛋白酶分解食物中的蛋白质，体现了蛋白质的催化功能，正确；⑤老年人的骨质疏松症是由于缺钙(无机盐)引起的，与蛋白质功能无关，错误；⑥红细胞中血红蛋白具有运输氧气和二氧化碳的作用，体现了蛋白质的运输功能，正确；⑦生命活动的主要能源物质是糖类，错误。]
2．蛋白质在人体中占 18%左右。蛋白质是人类生命活动的物质基础，每天需要补充足够的蛋白质，才能够满足身体营养所需，缺乏蛋白质，会导致身体健康出现问题，甚至营养不良，诱发疾病。下列关于人体的蛋白质功能的叙述，错误的是( )
A．许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白
B．有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素
C．注射新冠疫苗，人体所产生的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御各种病毒等的侵害
D．高温会使胃蛋白酶变性而使其空间结构变得松散，不具有催化作用
C [注射新冠疫苗，人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御新冠病毒的侵害，体现了蛋白质的免疫功能，但不能抵御各种病毒等的侵害，C错误。]
题组二 氨基酸的结构及特点
3．下列物质中，不属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
D [图中①②③都符合氨基酸的结构特点，属于构成蛋白质的氨基酸；④的结构中氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上，不属于构成蛋白质的氨基酸，D正确。]
4．赖氨酸是人体所需的必需氨基酸，缺乏会引起蛋白质功能障碍，影响生长发育，导致生长障碍，体重增加缓慢等。赖氨酸分子的R基为—C4H10N，则一分子赖氨酸中含有的C、H、O、N原子数依次是( )
A．5、13、2、2 B．6、14、2、2
C．5、14、2、1 D．6、13、2、2
B [氨基酸的结构通式为：，由于赖氨酸的R基为C4H10N，所以赖氨酸的分子式为C6H14N2O2，1分子赖氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是6、14、2、2。]
题组三 蛋白质的结构及其多样性
5．下图是某条含29个肽键的肽链A水解后得到的其中一种化合物，相关叙述正确的是( )
A．肽链A的元素组成为C、H、O、N、S
B．肽链A由30种氨基酸通过脱水缩合形成
C．图示化合物含有3个肽键，4种氨基酸
D．图示化合物含有2个游离的羧基
D [图示化合物的元素组成为C、H、O、N、S，但这只是肽链的一部分，肽链A可能还含有其他元素，A错误；肽链A有29个肽键，所以由30个氨基酸组成，但不表示由30种氨基酸组成，B错误；图中化合物含有3个肽键，4个氨基酸，由于有2个氨基酸的R相同，都是—CH3，所以是3种氨基酸，C错误；图示化合物有2个游离的羧基，一个在左边的R基中，一个在右边的下方，D正确。]
6．关于人体内氨基酸和蛋白质的叙述，正确的是( )
A．有些蛋白质具有调节代谢的作用，如性激素和胰岛素
B．缬氨酸、色氨酸、赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸
C．在m个氨基酸参与合成的n条肽链中，至少含有m－n个氧原子
D．蛋白质结构的多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及空间结构有关
B [性激素的化学本质是脂质而非蛋白质，A错误；缬氨酸、色氨酸、赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸，必须从食物中获取，B正确；由氨基酸的结构通式可知，每个氨基酸分子至少含有2个氧原子，所以在m个氨基酸参与合成的n条肽链中，至少含有的氧原子数＝各氨基酸中至少含有的氧原子总数－脱去水分子数＝2m－(m－n)＝m＋n个，C错误；蛋白质结构的多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及多肽的盘曲折叠方式及蛋白质的空间结构有关，D错误。]
7．二硫键“—S—S—”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学键。如图是由 280 个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，则下列叙述正确的是( )
A．该蛋白质至少有280个氨基
B．该蛋白质中含有277个肽键
C．该蛋白质至少有3个游离的羧基
D．该蛋白质形成过程分子量减少了5 008
D [一个环状多肽至少含零个氨基，一条链状多肽至少含一个氨基，图中蛋白质由一个肽环和两条肽链构成，至少含有2个氨基，A错误；该蛋白质合成时形成的肽键数＝脱去水分子数目＝280－2＝278，B错误；图中蛋白质由一个肽环和两条肽链构成，至少含有2个羧基，C错误；该蛋白质分子减少的相对分子质量＝278×18＋2×2＝5 008，D正确。]
8．一条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列3种氨基酸。据此判断，下列有关叙述正确的是( )
A．1个该肽链分子水解后可以产生2个谷氨酸
B．合成1个该肽链分子同时将产生6个水分子
C．1个该肽链分子水解后可以产生6个氨基酸
D．1个该肽链分子中存在1个游离的氨基和3个游离的羧基
C [图示3种氨基酸中都只含有一个氨基(氮原子)，由中的氮原子数可知，该多肽是由6个氨基酸构成的；3种氨基酸只有谷氨酸含有2个羧基，假设谷氨酸的数目为X个，形成该肽链脱去了5个水，根据氧原子数则有4X＋2(6－X)＝13＋5，解得X＝3个，该多肽中含有3个谷氨酸，所以水解后可以产生3个谷氨酸分子，A错误。该肽链是由6个氨基酸分子形成的，其形成过程中脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数＝6－1＝5个，因此合成1个该肽链分子同时将产生5个水分子，B错误。该肽链是由6个氨基酸分子形成的，因此1个该肽链分子水解后可以产生6个氨基酸，C正确。构成该多肽的甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸的R基中均不含氨基、只有谷氨酸的R基中含有羧基(1个)，所以该多肽分子中含有的游离的氨基数＝肽链数＝1个，含有的游离的羧基数＝肽链数＋3个谷氨酸的R基中含有的羧基数＝1＋1×3＝4个，D错误。]
9．图1是人体红细胞中的血红蛋白空间结构。该蛋白质由2条α珠蛋白链、2条β珠蛋白链和血红素(平面结构如图2所示)组成，4条珠蛋白链间因二硫键、氢键等形成四聚体。下列叙述不正确的是( )
A．人体红细胞中血红蛋白是由C、H、O、N、Fe、S六种元素组成
B．每分子人体血红蛋白中含有的游离氨基和游离羧基数目至少有4个和6个
C．缺铁性贫血不影响人体红细胞运输氧气的能力
D．微量元素Fe不是连接在α珠蛋白链和β珠蛋白链的氨基酸的R基上
C [由题意可知，人体红细胞中血红蛋白是由C、H、O、N、Fe、S六种元素组成，A正确；血红蛋白由2条α珠蛋白链、2条β珠蛋白链组成，并且血红素分子上有两个游离羧基，则每分子人体血红蛋白中含有的游离氨基和游离羧基数目至少有4个和6个，B正确；缺Fe会导致血红蛋白合成障碍，从而引起缺铁性贫血，会影响人体红细胞运输氧气的能力，C错误；组成蛋白质的21种氨基酸中，R基中均不含铁，血红蛋白中的Fe存在于血红素中，D正确。]
10．(13分)免疫球蛋白是由两条重链(H链)和两条轻链(L链)通过链间二硫键连接而成的四肽链结构，如图1所示。回答下列问题：
(1)由题推测，一个免疫球蛋白分子中至少含有________个—NH2；若一个免疫球蛋白分子由m个氨基酸形成，则其含有________个肽键。
(2)不同蛋白质的结构不同，主要原因是___________________________________
____________________________________________________________________。
(3)图2是组成免疫球蛋白的两种氨基酸结构图，二者在脱水缩合形成肽键时，可能相互缩合的基团是________________(填序号)。
(4)乙型脑炎是由脑炎病毒引起的急性传染病。一种三肽化合物N能够抑制乙型脑炎病毒的活性，这为预防和治疗乙型脑炎提供了一条研究途径。为研究新合成的三肽化合物S的抗病毒效果，研究者选取了若干只生理状况相同的小鼠平均分为四组，各组的处理方式和实验结果如表所示。
组别 A组 B组 C组 D组
处理 方式 注射适 量N和病毒 注射等 量S和病毒 注射等 量缓冲 液和a 注射等 量缓冲液
八天后小 鼠存活率 10% 90% 0 100%
①表中，C组的“a”处的实验操作是___________________________________。
②比较A、B、C三组的实验结果，得出的结论是____________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)免疫球蛋白是由两条重链(H链)和两条轻链(L链)通过链间二硫键连接而成的四肽链结构，1条肽链上至少含有1个氨基和1个羧基，由此可知，一个免疫球蛋白分子中至少含有4个—NH2；若一个免疫球蛋白分子由m个氨基酸形成，则其含有m－4个肽键。(2)不同蛋白质的结构不同，主要原因是氨基酸的种类、数目及排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。(3)分析图2，①④表示氨基，②⑤表示羧基，③表示R基上的羧基，⑥表示R基上的氨基。由于氨基酸脱水缩合形成二肽化合物时，一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，形成肽键，但不是R基上的羧基和氨基，因此，最可能缩合的基团是②与④或①与⑤。(4)①为研究新合成的三肽化合物S的抗病毒效果，实验组C组和B组对照，C组需要注射等量缓冲液和病毒。②比较A、B两组的处理方式，在于注射的“N”和“S”的不同，故比较A、B、C三组的实验结果，可知N和S均具有抗病毒效果，且S的抗病毒效果大于N的。
[答案] (除标注外，每空2分，共13分)(1)4 m－4 (2)氨基酸的种类、数目及排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
(3)①与⑤或②与④ (4)病毒 N和S均具有抗病毒效果，且S的抗病毒效果大于N的(3分)
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