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2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者学案
【预习新知】
蛋白质的功能
1.结构蛋白
构成细胞和生物体结构的重要物质，如 。
2.功能蛋白：
绝大多数 （细胞中化学反应的催化剂）都是蛋白质；
有些蛋白质具有 功能。例如，血红蛋白能够运输氧；
有些蛋白质能够 。例如胰岛细胞分泌的胰岛素能够参与血糖的代谢调节，降低血液中葡萄糖的含量；
有些蛋白质有 功能，如抗体。
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
一、 是组成蛋白质的基本单位。在人体中，组成蛋白质的氨基酸有 种。
二、氨基酸分子的结构特点
氨基酸的结构通式
1.组成元素：C、H、O、N，有的含有 等。
2.氨基酸分子的结构
①数量上：至少有一个—NH2和—COOH
②位置上：都有一个—NH2和一个—COOH连接在 。
（3）氨基酸的种类和理化性质的差异是由 （R基）的不同导致的。
蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸脱水缩合形成肽链
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，这种结合方式叫作脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物叫作二肽。
2．多肽及蛋白质的形成
(1)多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。
(2)肽链：多肽通常呈链状结构，叫作肽链。
(3)蛋白质的形成：一条或多条肽链经盘曲、折叠，形成具有一定空间结构、能行使一定功能的蛋白质。
3．蛋白质的空间结构
(1)蛋白质的结构层次
C、H、O、N等元素氨基酸肽链蛋白质
(2)蛋白质分子结构多样性的原因
①氨基酸的种类不同，构成的肽链不同(如下图)
—□—□—□—□—□—□—
—○—○—○—○—○—○—
(□、○分别代表不同种类的氨基酸)
②氨基酸的数目不同，构成的肽链不同(如下图)
□—□—□—□—□　□—□—□—□
③氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同(如下图)
—□—○—○—□—○—　—○—□—○—□—○—
(□、○分别代表不同种类的氨基酸)
④肽链的数目不同，盘曲、折叠的方式和空间结构不同，构成的蛋白质不同(见下图)
【巩固训练】
1.下列关于蛋白质的叙述，正确的是( )
A.羊吃草，羊和草细胞内蛋白质种类相同
B.构成甲硫氨酸的S元素只能位于R基上
C.氨基酸的种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质
D.血红蛋白在高温条件下仍具有运输氧气或二氧化碳的功能
2.绿色荧光蛋白简称GFP，最初是从维多利亚多管发光水母中分离出来的结构蛋白，其构成相关数据如图所示，下列有关叙述正确的是( )
A.CFP含有2条肽链
B.GFP的R基上的氨基有17个
C.GFP彻底水解将产生126种氨基酸
D.GFP水解时，一共需要126个水分子
3.烫发时，先用还原剂使头发角蛋白的二硫键（—S—S—）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。下列叙述错误的是( )
A.氨基酸中的S元素存在于R基团
B.二硫键断裂过程中角蛋白的相对质量增加
C.烫发的过程改变了角蛋白的空间结构
D.角蛋白的改变可用双缩脲试剂进行检测判别
4.已知某条肽链由88个氨基酸缩合而成，其中共有氨基6个，甲硫氨酸5个，且在肽链中的位置为3、25、56、78、82，甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS。下列叙述错误的是( )
①合成该多肽的氨基酸共有N原子数目94个
②若去掉该多肽中的甲硫氨酸，肽键数目会减少10个
③若去掉该多肽中的甲硫氨酸，氨基和羧基均分别增加5个
④若去掉该多肽中的甲硫氨酸，形成的短肽中O原子数目减少1个
A.① B.①②④ C.①④ D.②③
5.下列叙述不能体现蛋白质是生命活动承担者的是( )
A.细胞膜上转运蛋白的种类和数量决定了膜的选择透过性
B.细胞核中的遗传信息往往要表达成蛋白质才能起作用
C.RNA聚合酶识别并结合在DNA上有利于基因的选择性表达
D.变性的蛋白质也能与双缩脲试剂产生紫色反应
6.人类的许多疾病与人体细胞内肽链的折叠错误有关(如阿尔茨海默病、帕金森病)，而肽链的折叠往往需要一类能循环发挥作用的分子伴侣协助。某研究团队发现了一种热休克蛋白(Hsp70)，是分子伴侣系统的核心成员之一，包括结构域A和结构域B两个部分，主要功能是通过结构域A水解ATP引发自身构象改变，实现结构域B与多肽链的疏水区结合帮助其折叠。下列说法错误的是( )
A.Hsp70的结构域A发生自身构象的改变是不可逆的
B.Hsp70的结构域A可能具有ATP水解酶的作用
C.Hsp70的结构域B与多肽链结合的条件是结构域A的构象改变
D.研究Hsp70与多肽链的折叠关系，为治疗阿尔茨海默病等提供新思路
7.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
8.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
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.蛋白质在行使功能的时候往往会与某些物质或结构相结合。下列叙述错误的是( )
A.与水分子结合，可以协助水分子进出细胞
B.与DNA分子结合，可以催化合成核糖核苷酸长链
C.与促甲状腺激素结合，可以实现细胞间信息交流
D.与病原体结合，可以抑制病原体对宿主细胞的黏附
参考答案
1.答案：C
解析：A、牛奶中含有蛋白质与双缩脲试剂反应产生紫色，A错误；B、含乳饮料中脂肪含量较多，长期大量饮用使得糖类过剩，也会转化为脂肪，从而导致肥胖，儿童大量饮用会引起肥胖，B错误；C、维生素D的生理作用是促进人和动物肠道对钙和磷的吸收，C正确；D、含乳饮料含有白砂糖、食用香精、甜味剂、糖类过剩也会转化为脂肪从而导致肥胖，D错误。故选C。
2.答案：A
解析：A、分析柱形图：该蛋白质中，游离羧基的总数是17，R基中的羧基数目是15，说明该蛋白质是由17-15=2条肽链组成的，A正确；
B、该蛋白质有2条肽链，游离氨基总数为17，因此R基上的氨基有17-2=15个，B错误；
C、该蛋白质由126个氨基酸脱水缩合而成，但彻底水解的产物最多有21种，C错误；
D、该蛋白质由126个氨基酸组成，含有2条肽链，则脱水缩合时能形成124个水分子，故GFP水解时，一共需要124个水分子，D错误。
故选A。
3.答案：D
解析：根据氨基酸的结构组成可知，氨基酸中的S元素只存在于R基团中，A正确；二硫键是由2个-SH脱去2个H形成的硫原子间的键“-S-S-”，角蛋白的二硫键断裂过程中，需要加入2个H，故二硫键断裂过程中角蛋白的相对质量增加，B正确；烫发过程中角蛋白的二硫键发生了断裂和重组，从而改变了角蛋白的空间结构，C正确；烫发后的角蛋白空间结构改变，但是肽键并没有变化，用双缩脲试剂进行检测仍然产生紫色反应，因此不可以用双缩脲试剂进行检测判别，D错误。
4.答案：C
解析：由题意知，该多肽链由88个氨基酸脱水缩合而成，5个氨基酸的R基中含有氨基，因此N原子总数是88+5=93（个）,①错误；若去掉多肽链中的甲硫氨酸，需要水解10个肽键，因此肽键数目会减少10个，②正确；由于甲硫氨酸的R基中没有氨基和羧基，去掉甲硫氨酸后，形成6条短肽，肽链中的氨基数目是6+5=11，增加5个，羧基也增加5个，③正确；如果去掉该多肽中的甲硫氨酸，要消耗10分子水，形成6条短肽和5个氨基酸，短肽中的氧原子变化数目是10-5×2=0个，④错误。故选C。
5.答案：D
解析：A、细胞膜上转运蛋白的种类和数量决定了膜的选择透过性，即细胞膜中蛋白质的种类和数量越多，则细胞的结构和功能越复杂，A正确；
B、蛋白质是生命活动的主要承担者，因此，细胞核中的遗传信息往往要表达成蛋白质才能起作用，B正确；
C、RNA聚合酶识别并结合在DNA上能驱动转录过程，因而有利于基因的选择性表达，这是蛋白质功能的体现，C正确；
D、变性的蛋白质能与双缩脲试剂产生紫色反应是蛋白质的性质，不能体现蛋白质作为生命活动主要承担者的功能，D错误。
故选D。
6.答案：A
解析：从题干信息分析可知分子伴侣能循环发挥作用，Hsp70的结构域A发生自身构象的改变是可逆的，A错误。
7.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。
8.答案：B
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：A、水分子进出细胞通过自由扩散或协助扩散方式，自由扩散不需要借助蛋白质，协助扩散需要通道蛋白，但通道蛋白不需要跟水结合A错误;
B、在转录过程中，RNA聚合酶 (蛋白质)与DNA分子结合，可以催化合成核糖核苷酸长链，B正确;
C、甲状腺细胞上存在受体蛋白与促甲状腺激素结合，可以实现细胞间信息交流，C正确;
D、抗体与病原体结合，可以抑制病原体对宿主细胞的黏附，D正确。
故选:A。

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