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新人教版 高一 必修1 分子与细胞
第2章 组成细胞的分子
2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质是细胞内重要的有机物
蛋白质是细胞中含量最高的有机物，是生物体内重要的营养物质。
组成生物体的常见蛋白质有哪些？蛋白质承担着怎样的功能呢？
免疫
运输
催化
蛋白质是生命活动的主要承担者
活动1：阅读教材P28，举例说出蛋白质承担的功能
结构
调节
一、蛋白质的功能
蛋白质的功能
Function of protein
1.结构
2.催化作用
3.运输
4.免疫
5.调节
一、蛋白质的功能
构成细胞和生物体结构的重要物质
指甲
角蛋白
①结构蛋白
②催化作用
唾液淀粉酶颗粒
细胞内的化学反应离不开酶的催化绝大数酶都是蛋白质
一、蛋白质的功能
蛋白质的功能
Function of protein
有些蛋白质具有运输载体的作用。
血红蛋白模式图
③运输载体
⑤免疫
④起信息传递的调节蛋白
细胞分泌胰岛素
有些蛋白质起信息传递的作用，能够调节机体的生命活动。
有些蛋白质具免疫功能
人体的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
抗体和抗原结合
一、蛋白质的功能
蛋白质的功能
Function of protein
①结构蛋白
构成细胞和生物体结构的重要物质，称之为结构蛋白
胃蛋白酶等绝大多数的酶，起到催化作用。
②催化作用
③运输载体
⑤免疫
胰岛素，调节血糖平衡。
④起信息传递的调节蛋白
血红蛋白，细胞膜上的蛋白。
免疫反应中的抗体。
此外还有识别、运动、作为细胞内的能源物质功能等功能。
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
一、蛋白质的功能
蛋白质的功能
Function of protein
蛋白质功能的实现
肌肉的收缩与舒张是靠肌细胞中由细丝状蛋白质组成的肌丝间的滑动实现的。
红细胞运输氧气以血红蛋白特定的空间结构及其动态变化为基础。
酶的与底物特异性结合，专一地催化某反应。
一、蛋白质的功能
蛋白质的功能
Function of protein
蛋白质功能的实现
抗体通过与抗原特异性结合，实现免疫防御功能。
细胞间传递信息的调节蛋白，通过蛋白质间的特异性结合，实现信息的精准传递。
一、蛋白质的功能
蛋白质的功能
Function of protein
每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的空间结构
蛋白质功能的实现
一、蛋白质的功能
蛋白质的功能
Function of protein
讨论：
1.为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
2.这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？
组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
解决问题
从某些动物的组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术一段时间后，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。
这种手术缝合线要变为小分子物质（氨基酸）才能被吸收。
蛋白质的功能
Function of protein
蛋白质是什么呢？我们了解蛋白质的分子质量
胰岛素
C256H381O76N65S6
5778
牛奶乳蛋白
C1642H2452O492N420S12
36684
人血红蛋白
C3032H4816O872N780S8Fe4
64500
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
思考1：怎么定义蛋白质？
蛋白质是一种大分子物质，主要由C、H、O、N构成，有的还含有S、Fe、Cu、Zn等元素。
思考2：食物中的蛋白质能否被人体直接吸收呢?
蛋白质必须经过消化，成为各种氨基酸，才能被人体吸收利用。
食物中的蛋白质
胃蛋白酶
胰蛋白酶等
氨基酸
被人体吸收
（基本单位）
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
二、蛋白质的基本组成单位
二、蛋白质的基本组成单位
观察氨基酸的分子结构，概括氨基酸结构通式
C
C
O
OH
H
H2N
CH3
丙氨酸
CH3
CH3
C
C
O
OH
H
H2N
CH2
CH
亮氨酸
C
C
O
OH
H
H2N
CH2
SH
半胱氨酸
C
C
O
OH
H
H2N
H
甘氨酸
C
C
O
OH
H
H2N
CH
CH3
CH3
缬氨酸
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
甘氨酸
|
H
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
缬氨酸
|
CH
CH3
CH3
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
丙氨酸
|
CH3
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
亮氨酸
|
CH2
|
CH
CH3
CH3
二、蛋白质的基本组成单位
观察氨基酸的分子结构，概括氨基酸结构通式
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
③各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
①每种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在同一个碳原子上。
②这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链
基团，这个侧链基团用R表示。
结构通式：
C
C
O
OH
H
H2N
R
二、蛋白质的基本组成单位
酸
氨基
“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
H2N— C— C—OH
H
|
O
||
甘氨酸
|
H
C2H4O2N-R
根据R基团判断氨基酸的种类
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
对比生物体内组成蛋白质的21种氨基酸，检验结构通式的正确性
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
组成蛋白质的氨基酸约有21种
必需氨基酸：成人8种（婴儿9种）
非必需氨基酸：12种
种类
(甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸)
人体细胞不能合成，必需从外界环境中获取
人体细胞能合成
“甲携来一本两色书”
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
思考：下列分子是生物体组成蛋白质的氨基酸吗？
COOH
CH2
H2N
A
CH2
H2N
COOH
CH2
B
CH
H2N
COOH
COOH
CH2
C
CH2OH
CH2
H2N
D
√
√
×
×
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
【归纳总结】“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。
思考：20种氨基酸是如何组成种类如此众多的蛋白质的呢？
氨基酸：21种
蛋白质：
1010～1012
蛋白质的基本组成单位—氨基酸
The basic unit of a protein------Amino acids
思考：氨基酸之间如何链接的呢？
阅读教材P.30~31内容，回答下列问题：
两个相邻的氨基酸之间的结合方式是什么？
两个氨基酸分子缩合而成的化合物叫什么？
链接两个氨基酸分子的化学键叫什么？
这个化学键是怎样形成的？
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
氨基酸分子互相结合的方式：
C
H
H2N
C
R1
O
OH
COOH
H
C
R2
N
H
H
H2O
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
氨基酸分子互相结合的方式：
C
H
H2N
C
R1
O
COOH
H
C
R2
N
H
脱水缩合
（二肽）
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，这种方式叫做脱水缩合。
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
C
H
H2N
C
R1
O
COOH
H
C
R2
N
H
肽键：连接两个氨基酸分子的化学键。
也就是指C与N之间的化学键。
（二肽）
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
注意写法：
C
O
N
H
C
O
N
H
CO
NH
CO
NH
C
H
H2N
C
R1
O
COOH
H
C
R2
N
H
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
(1)氨基、羧基、R基正确的书写格式
—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在前面加“—”)。
(2)结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别
注意事项
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
氨基酸分子互相结合的方式：
脱水缩合
C
H
R1
NH2
OH
C
O
C
H
COOH
R3
H
N
H
C
H
C
R2
H
N
O
（三肽）
以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫做多肽。多肽通常呈链状结构，叫做肽链。肽链能盘曲、折叠，形成有一点空间结构的蛋白质分子。
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
蛋白质相关计算
{00A15C55-8517-42AA-B614-E9B94910E393}氨基酸数目
脱水数目
肽键数目
减少的相对分子质量
A、n个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链
脱水数目=肽键数目=氨基酸数目-1=n-1
1
3
n-1
2
1
2
3
n-1
18
2*18
3*18
（n-1）*18
2
3
4
……
n
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
例1：现有85个氨基酸，由这些氨基酸合成含有一条肽链的蛋白质，则该蛋白质含有肽键 个 ，脱掉的水分子数目为 ，减少的相对分子质量为 。
84
84
1512
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
B、n个氨基酸分子脱水缩合形成m条肽链
{00A15C55-8517-42AA-B614-E9B94910E393}氨基酸数目
肽链数目
脱水数目
肽键数目
n
脱水数目=肽键数目=氨基酸数目-肽链数目=n-m
1
2
3
……
m
n-1
n-2
n-3
……
n-m
n-1
n-2
n-3
……
n-m
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
B、n个氨基酸形成m条肽链，游离氨基与羧基数目
游离的氨基数目
游离的羧基数目
R基氨基数目
m
=
+
=
R基羧基数目
+
m
总氨基数
-
肽键数
总羧基数
-
肽键数
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
肽键数与氨基酸数目的关系：
15个氨基酸组成的环状多肽
如m个氨基酸构成n个环状多肽，有____个肽键
（环状结构）
m
肽键数=氨基酸数=脱去的水分子数
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
蛋白质中游离氨基和羧基的数目：（一条肽链）
C
H
C
R1
H2N
O
N
H
C
H
C
R2
O
N
H
C
H
C
R3
O
N
H
C
H
C
R4
O
N
H
C
H
C
R5
O
N
H
C
H
C
R6
O
N
H
C
H
COOH
R7
蛋白质中氨（羧）基数=
1
+ R基上氨（羧）基数
1
至少含有的氨（羧）基数=
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
蛋白质中游离氨基和羧基的数目：(多条肽链）
C
H
C
R1
H2N
O
N
H
C
H
C
R2
O
N
H
C
H
C
R3
O
N
H
H
C
H
C
R5
O
N
H
C
H
C
R6
O
N
H
C
H
COOH
R7
C
C
CH3
O
N
H
CH3
C
C
R8
O
N
H
C
H
C
R9
O
N
H
C
H
COOH
R10
NH2
公式2：游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数
环肽所含的氨基（或羧基）只存在于R基中。
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
例2：牛胰岛素中共有51个氨基酸，构成牛胰岛素的两条肽链通过二硫键结合起来，则一分子牛胰岛素中共含有肽键（ ）
A、49个 B、50个 C、51个 D、52个
A
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
n个氨基酸分子脱水缩合形成m条肽链，若这m条肽链形成
了一个蛋白质，那这个蛋白质的相对分子质量是多少呢？
（设氨基酸的平均相对分子量为a）
n·a-18（n-m）
C、蛋白质相对分子质量的计算：
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
某种蛋白质是由10个氨基酸脱水缩合形成的1条多肽链构成的，若每个氨基酸分子质量平均是120，则该蛋白质的相对分子量是？
120×10-（10-1）×18
公式3：蛋白质分子量= 氨基酸分子总质量—脱去的水的分子总质量= ma-18(m-n)
C、蛋白质相对分子质量的计算：
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
例3：已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128。由两条肽链构成的某种蛋白质中共有肽键98个，则该蛋白质的相对分子质量最接近于（ ）
A、1280 B、12544 C、11036 D、12288
C
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
例4：一条肽链中共有109个肽键，则它含有的氨基和羧基数目至少各有多少个（ ）
A、110和110 B、109和109 C、9和9 D、1和1
D
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
例5：现有800个氨基酸，其中氨基总数为810，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基、羧基的数目依次分别为( )
A、798、2和2 B、799、1和1
C、798、12和10 D、799、11和9
C
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
二硫键
部分氨基酸形成蛋白质的过程中，要形成二硫键“—S—S—”，它是由2个“—SH”脱氢形成的。
S
S
SH +
HS
+ 2H
公式3：蛋白质分子量= 氨基酸分子总质量—脱去的水的分子总质量
= ma-18(m-n)
-二硫键数×2
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
D、蛋白质中N、O原子数计算：
N原子数=
肽键数＋肽链数＋R基上N原子数
O原子数=
肽键数＋2×肽链数＋R基上O原子数
=各氨基酸O原子总数－脱去水分子数
肽键
C
C
H
R1
NH2
C
O
C
H
R2
H
N
O
OH
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
D、蛋白质中各原子数目的计算（O、N、C、H）。
(n表示氨基酸数，m表示肽链数)
C
H
C
R1
H2N
O
N
H
C
H
C
R2
O
N
H
C
H
C
R3
O
N
H
C
H
C
R4
O
N
H
C
H
C
R5
O
N
H
C
H
C
R6
O
N
H
C
H
COOH
R7
O原子数目=m*2+肽键数目+R基O原子数目
N原子数目=m+肽键数目+R基N原子数目
C原子数目=（m+肽键数目）*2+R基O原子数目
H原子数目=（n+m）*2+R基H原子数目
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
公式1：
链状：肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数-肽链数＝m-n
环状：肽键数=氨基酸数=脱去的水分子数
公式2：游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数
公式3：蛋白质分子量= 氨基酸分子总质量—脱去的水的分子总质量 = ma-18(m-n)
相关计算公式小结
-二硫键数×2
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
例6：由m条肽链构成的某蛋白质中共有n个氨基酸，则一分子该蛋白质中至少含有氧原子（ ）
A、（n-m）个 B、（n+m）个
C、（2n+m）个 D、（2n-m）个
B
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
蛋白质相关计算
C
C
O
OH
H
H2N
CH3
丙氨酸
C
C
O
OH
H
H2N
H
甘氨酸
C
C
O
OH
H
H2N
CH
CH3
CH3
缬氨酸
思考：
1. 3个氨基酸脱水缩合，形成几肽？其中含几个肽键？
脱去几分子水？
2. 该3肽中的氨基酸序列是怎样的？
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
三个不同种氨基酸可形成多少种三肽？
—COOH
—COOH
H2N—
H2N—
排序：????????????=6
?
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
三个不同种氨基酸可形成多少种三肽？
—COOH
—COOH
H2N—
H2N—
排序：????????????=6
?
体内20种常见氨基酸，能形成多少种三肽？
若20种氨基酸组成含1000个氨基酸的大分子蛋白质，有多少种可能？
203
201000
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
氨基酸之间脱水缩合形成肽链
一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠
这条肽链进一步盘绕形成一定的空间结构
四条肽链聚集在一起形成复杂空间结构
由氨基酸形成血红蛋白的示意图
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
氨基酸
↓脱水缩合
二肽：由 缩合而成的化合物
↓
多肽：由 缩合而成的含有多个肽键的化合物，
通常呈 结构
↓
蛋白质：具有一定的_________
两个氨基酸分子
多个氨基酸分子
链状
空间结构
许多蛋白质分子含有几条肽链，它们通过一定的化学键互相结合在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，形成更加复杂的空间结构。
三、蛋白质的结构及其多样性
氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的空间结构不同
直接原因
蛋白质结构的多样性
根本原因
遗传信息的多样性
蛋白质的结构多样性的原因
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
巩固
氨基
羧基
3
2
脱水缩合
B、C、G
E、F
2
1
2
2
（1）图中A表示 ，D表示 。
（2）该化合物是由 个氨基酸分子失去 个水分子而形成的这种
反应叫做 。
（3）图中表示R基的字母是 ，表示肽键的字母是 。
（4）图中有 个肽键，有 个氨基和 个羧基。
（5）该化合物由 种氨基酸组成。
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
蛋白质的结构多样性的原因
◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇
★-★-★-★-★-★-★
①氨基酸种类不同
□-□-□-□-□-□-□-□-□-□
□-□-□-□-□-□-□
②氨基酸数目成百上千
☆-☆-○-◎-◇-▲-△-●-□-◎-○-★
●-■-◎-○-△-○-☆-□-◎-▲-★-◆
③氨基酸排列顺序千差万别
④肽链空间结构千差万别
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
蛋白质的结构影响功能
（1）每一种蛋白质分子都有与它所承担的功能相适应的独特结构。如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
（2）变性会导致蛋白质的理化性质改变和生物活性丧失。
①变性的定义：
在某些物理和化学因素作用下，蛋白质的空间构想被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
②引起变性的因素：
高温、过酸、过碱、重金属、酒精等。
蛋白质的结构影响功能
三、蛋白质的结构及其多样性
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
知识拓展：
※蛋白质的水解
完全水解
部分水解
需要多种酶协同作用才能使蛋白质完全水解
各种AA混合物
各种AA和肽段的混合物
※糖尿病病人只能注射而不能口服胰岛素
因为胰岛素是一种蛋白质，口服会在消化道里以蛋白质的形式被消化成氨基酸，而失去胰岛素的功能。
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
【归纳总结】几种常考蛋白质的分布和功能。此部分经常借助某些具体的蛋白质从不同角度进行命题，现举例如下：
{5FD0F851-EC5A-4D38-B0AD-8093EC10F338}名称
分布
功能
绝大多数酶
细胞内或细胞外
催化作用
载体蛋白
细胞膜
运输某些物质，如离子、氨基酸等
某些激素(如生长激素、胰岛素)
内环境中
调节生命活动
抗体、淋巴因子
内环境中
免疫作用
血红蛋白
红细胞内
主要运输O2和部分CO2
糖蛋白(受体蛋白)等
细胞膜表面
保护、润滑、识别等作用
结构蛋白
细胞膜、肌纤维等
构成细胞和生物体的成分
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
【归纳总结】有关蛋白质结构的计算规律
(1)假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条链状多肽时：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}形成肽链数
形成肽键数
脱去水分子数
蛋白质相对分子质量
1
n－1
n－1
na－18(n－1)
m
n－m
n－m
na－18(n－m)
①计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时，要再减去2(两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。
②若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na－18(n－m)中的肽链数(m)视为零，再进行相关计算。
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
【归纳总结】有关蛋白质结构的计算规律
(2)利用原子守恒法计算肽链中的原子数：在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：
①碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。
②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。
③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。
④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
⑤由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
蛋白质的结构及其多样性
The structure and diversity of proteins
种类
蛋白质
氨基酸
多
肽
脱水缩合
盘曲
折叠
C、H、O、N
元素组成
21种
结构
通式
C
COOH
H
H2N
R
氨基酸的种类、数量、排列顺序、肽链的空间结构
结构多样性
功能
结构蛋白
催化
运输
免疫
信息传递
功能多样性
生命活动的主要承担者
总结
conclusion
1.下列生命活动与蛋白质有关的是( )
①催化细胞内的化学反应　②血液中运输O2　③与特定抗原结合　④构成细胞和生物体的结构　⑤信息传递
A.仅①②③ B.仅②③④
C.仅①②③④ D.①②③④⑤

D
随堂练习
In-class practice
2.氨基酸是蛋白质的基本组成单位，下列有关组成生物体蛋白质的氨基酸的叙述正确的是( )
A.至少有1个氨基和1个羧基连接在不同碳原子上
B.氨基酸种类数与R基的种类数相同
C.人体细胞可以合成所需的所有氨基酸
D.生物体内最简单氨基酸的R基为—CH3
B
随堂练习
In-class practice

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