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2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者学案
【学习目标】
1.说出氨基酸分子的结构特点，以及氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程。
2.概述蛋白质的结构和功能。
3.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
【学习重难点】
氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2.蛋白质的结构和功能，以及蛋白质结构多样性的原因。
【预习新知】
（一）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。
2．主要功能及举例
类别 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
功能蛋白 信息传递 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 催化细胞内的多种化学反应 大多数酶等
运输作用 有些蛋白质具有运输功能 血红蛋白等
防御作用 能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质 抗体等
（二）蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1．种类：组成人体蛋白质的氨基酸有20种
2．结构
(1)写出图中结构名称。
a．氨基；b、d：R基；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。
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。
③各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
（三）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。
H：来自R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的氨基。
O：来自R1所在氨基酸的羧基。
(4)多肽中游离的氨基或羧基：至少个。
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：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物
　↓
多肽(链)：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈链状结构
↓
蛋白质：具有一定的空间结构
3．蛋白质的结构多样性
(1)表现：每种蛋白质含有的氨基酸种类和数目都不同，不同种类氨基酸的排列顺序多种多样，肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同，这就决定了蛋白质分子的结构多样性。
(2)模型：
【巩固训练】
1.下图为丙氨酸与半胱氨酸的结构式,下列相关叙述中正确的是( )
A.可用双缩脲试剂检测溶液中丙氨酸的含量
B.丙氨酸与半胱氨酸的R基均不参与化学键形成
C.不同的蛋白质中氨基酸的种类和数量一定不同
D.组成人体蛋白质的氨基酸最多有21种,都可从食物中摄取
2.色氨酸是一种必需氨基酸，可由动物肠道微生物产生。当色氨酸进入大脑时会转化为血清素，血清素是产生饱腹感的一种重要信号分子，最终会转化为褪黑素使人感觉困倦。下列叙述正确的是( )
A.色氨酸中至少含四种大量元素，在人体内可由其他氨基酸转化而来
B.如果食物中色氨酸的含量较高，则产生饱腹感时需摄入的食物更多
C.血液中色氨酸含量较多的动物肠道中，产生色氨酸的微生物可能更多
D.人在吃饱之后容易产生困倦的直接原因是血液中色氨酸含量上升
3.某二十五肽被水解的结果如图所示，这些短肽的羧基总数的最小值、肽键总数及将该二十五肽水解成这些短肽消耗的水分子数依次是( )
A.1、24、4 B.3、22、2 C.3、24、1 D.1、22、3
4.下列关于蛋白质的叙述，错误的是( )
A.蛋白质是细胞的物质基础、生命活动的主要承担者
B.煮熟的蛋白质遇到双缩脲试剂不会产生紫色反应
C.肽链盘曲折叠成一定空间结构后可能具有生物活性
D.盐析出的蛋白质的结构和功能不会发生改变
5.细胞受到冰冻时，蛋白质分子相互靠近，当接近到一定程度时，蛋白质分子中相邻近的巯基(-SH)氧化形成二硫键(-S-S-)。解冻时，蛋白质氢键断裂，二硫键仍保留(如下图所示)。下列说法不正确的是( )
A.巯基位于氨基酸的R基上 B.解冻后蛋白质功能可能异常
C.结冰和解冻过程涉及到肽键的变化 D.抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力
6.某多肽有20个氨基酸,其中天门冬氨酸4个,分别位于第5、6、15、20位(如图所示)；肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键,肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键,下列相关叙述正确的是( )
A.该20肽含有的肽键至少为20个
B.该20肽游离的氨基和羧基至少各为1个和4个
C.肽酶Y完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个
D.肽酶X完全作用后产生的多肽中氧原子数目比20肽少了1个
7.蛋白质是生命活动的主要承担者，下列相关叙述正确的是( )
A. 蛋白质是染色体的重要组成成分，是遗传信息的携带者
B. 细胞膜的功能与膜蛋白的种类有关，与蛋白质的数量无关
C. 蛋白质纤维是构成细胞骨架、生物膜基本支架的主要成分
D. 细胞内蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成
8.已知谷氨酸的分子式是C5H9O4N,那么该氨基酸的R基是( )
A.—C2H4NO2 B.—C3H5O2 C.—C4H6O2 D.— C4H5O2
9.下列关于蛋白质的叙述，错误的是( )
A.有的蛋白质能催化细胞中的化学反应
B.若某蛋白质含有多条肽链，则这些肽链一定通过肽键结合在一起
C.高温下变性后的蛋白质更容易被蛋白酶水解
D.人体细胞中具有运输功能的蛋白质不一定分布在细胞膜上
10.水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现，用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺，可以提高它的抗凝血活性。在这项替换研究中，目前可行的直接操作对象是( )
A.基因 B.氨基酸 C.多肽链 D.蛋白质
参考答案
1.答案：D
解析：双缩脲试剂鉴定的是蛋白质的含量,前提是化合物中含有肽键，不能鉴定氨基酸的含量,A错误;半胱氨酸的R基可参与二硫键的形成,B错误;不同的蛋白质中氨基酸的种类和数量可能相同,但是排列顺序有差异,C错误;组成蛋白质的氨基酸最多有21种,包括必需氨基酸和非必需氨基酸,都可以从食物中摄取,D正确。
2.答案：C
解析：A、根据氨基酸的结构通式可知，色氨酸中一定含有C、H、O、N四种大量元素，但色氨酸是必需氨基酸，不能在人体内合成，A错误；B、如果食物中色氨酸的含量较高，色氨酸转化为血清素，机体产生饱腹感，食物摄取量减少，B错误；C、色氨酸是一种必需氨基酸，可由动物肠道微生物产生，故血液中色氨酸含量较多的动物，其肠道中产生色氨酸的微生物可能更多，C正确；D、由题意可知，人在吃饱后产生困倦的直接原因是血液中褪黑素的含量增加，D错误。故选C。
3.答案：B
解析：(1)这些短肽的肽链总数为3条，所以含有的羧基总数的最小值=肽链数=3个;(2)1个五肽中共有4个肽键，1个六肽中共有肽键5个，1个十四肽中共有肽键13个，所以这些短肽含有的肽键总数=4+5+13=22个;(3)将该二十五肽水解成3个短肽需要断裂2个肽键，所以消耗的水分子数为2个。
4.答案：B
5.答案：C
解析：A、巯基（-SH）中含有S，由氨基酸的结构通可知，巯基位于氨基酸的R基上，A正确；
B、蛋白质的结构决定蛋白质的功能，由题干“解冻时，蛋白质氢键断裂”可知解冻后的蛋白质结构会发生变化，其功能也可能发生异常，B正确；
C、由题干信息知，结冰时会增加蛋白质分子中的二硫键，解冻时空间结构改变，结冰和解冻过程未涉及到肽键的变化，C错误；
D、细胞受到冰冻时，蛋白质分子中相邻近的巯基（-SH）会被氧化形成二硫键（-S-S-），抗冻植物能够适应较冷的环境，根据形态结构和功能相适应的观点，可推知抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力，D正确。
故选C。
6.答案：D
解析：根据肽键数目=氨基酸数目-肽链条数分析，该20肽含有肽键数目至少为20-1=19个，A错误。该20肽含游离的氨 基或羧基数目=肽链条数+R基中含有的氨基或羧基数，则氨基数 目至少1个，而羧基数目至少4+1 =5个，B错误。肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键，完全作用后第5号和第20号氨基酸脱离,因此产生的多肽共含有氨基酸18个,C错误。肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键，完全作用后第6位氨基酸完全脱离多肽链，同时形成3条多肽（1~5,7~15，16~20)，每断开一个肽链增加1个氧原子，故增加3个氧原子，又因为第6号氨基酸脱离，脱去4个氧，所以多肽中氧原子数比20肽少1个，D正确。
7.答案：D
解析：A、核酸是遗传信息的携带者，蛋白质不是，A错误；
B、细胞膜的主要成分是蛋白质和磷脂，其中蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜的功能与膜蛋白的种类和数量均有关，B错误；
C、蛋白质纤维是构成细胞骨架，磷脂双分子层构成生物膜的基本支架，C错误；
D、细胞内形成蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的，氨基酸脱水缩合的过程中形成的H2O来自氨基和羧基，相反，蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成，D正确。
8.答案：B
解析：氨基酸的结构通式是:根据氨基酸的结构通式可以看出,氨基酸的分子式是RC2H4O2N,已知谷氨酸的分子式是C5H9O4N,减去C2H4O2N,所以R基团是一C3H5O2,综上所述,B符合题意。
9.答案：B
解析：A、某些蛋白质具有催化作用，可以催化细胞中的化学反应，A正确；B、若某蛋白质含有多条肽链，则每条肽链内部的氨基酸之间通过肽键相连，肽链之间通过二硫键等化学键相连，B错误；C、高温变性的蛋白质，肽键暴露，更容易被蛋白酶水解，C正确；D、人体细胞中具有运输功能的蛋白质不一定分布在细胞膜上，比如血红蛋白，D正确。故选B。
10.答案：A
解析：蛋白质工程的直接操作对象是基因。

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