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第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者
课时学习目标　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的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成(结构与功能观)。
一、蛋白质的功能及其基本组成单位——氨基酸
1.蛋白质的功能　　　　生命活动的主要承担者
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 调节 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 细胞中的化学反应离不开酶的催化 胃蛋白酶等
运输 有些蛋白质具有运输功能 血红蛋白等
免疫 能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质 抗体等
2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸
(1)氨基酸的种类
①在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。
②分为必需氨基酸(8种)和非必需氨基酸(13种)。
(2)主要组成元素　C、H、O、N(有些含S)。
(3)氨基酸的结构特点
[微思考]
氨基酸的不同种类主要由什么结构决定的？为什么？
提示：R基。组成人体蛋白质的21种氨基酸只有R基结构是不同的。
[辨正误]
(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)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。(×)
提示：氨基酸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，该碳原子上还连接一个H和一个侧链基团。
(3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。(×)
提示：组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合方式都是相同的。
(4)组成生物体的蛋白质中，甘氨酸的相对分子质量最小。(√)
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，从蛋白质水解产物中分解出来的氨基酸有21种，下图为四种氨基酸的结构示意图。
(1)构成蛋白质的氨基酸共有的部分是。
(2)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。
(3)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。
(4)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：不能。构成蛋白质的氨基酸不仅有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(5)同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生是由何种基团决定的？为什么？
提示：R基。R基具有可变性，R基的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨基酸的结构与性质的差异性。
【学以致用】
1.(2024·山西太原期中)如图为某同学写的组成蛋白质的氨基酸的结构通式，下列叙述正确的是(　　)
A.该同学所写的结构通式是正确的
B.结构最简单的氨基酸的R基为—H
C.构成人体蛋白质的氨基酸的R基有100多种
D.每个氨基酸均只有一个氨基和一个羧基
答案　B
解析　组成蛋白质的基本单位是氨基酸，题图中氨基应该为—NH2，A错误；构成人体蛋白质的氨基酸的R基有21种，C错误；每个氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，D错误。
2.(2024·河北石家庄高一期末)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
答案　B
解析　组成蛋白质的氨基酸至少都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，分子式为C2H4O2NR。根据题意知，缬氨酸的R基为—C3H7，因此缬氨酸的结构简式为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。
二、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)写出数字代表的结构或名称：②二肽；③肽键——连接两个氨基酸分子的化学键。
(3)多肽：由多个氨基酸脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽，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。
2.蛋白质结构多样性的原因
3.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、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
[微思考]
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。
[辨正误]
(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能形成氢键等化学键，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)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应。(√)
请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：
(1)肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？
提示：氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
(2)肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？
提示：有。位于肽链的两端，R基中也可能有。
(3)氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是什么？
提示：氨基酸数－肽链数＝形成的水分子数＝肽键数。
(4)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？
提示：na－18(n－1)；na－18(n－m)。
【学以致用】
3.(2024·江西新余阶段考)科学家发现了组成人体的第21种氨基酸——硒代半胱氨酸，其化学式为C3H7NO2Se，下列说法错误的是(　　)
A.该氨基酸的R基为－CH3Se
B.各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同
C.两个氨基酸分子通过肽键连接成二肽
D.两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的H2O中的氢来源于羧基
答案　D
解析　两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的H2O中的氢，一个来源于羧基，一个来源于氨基，D错误。
4.(2024·广东汕头检测)某小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液的过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A.①②所依据的原理不同，过程②破坏了蛋白质的空间结构
B.③④所依据的原理不同，过程④破坏蛋白质的肽键
C.溶解后的溶液分别加入双缩脲试剂均可变成紫色
D.过程②产生的蛋白块也可用③的方法进行溶解
答案　D
解析　①和②分别是蛋白质的盐析和变性，其原理分别是蛋白质在不同浓度食盐下的溶解度不同和加热破坏了蛋白质的空间结构，A正确；③和④分别是蛋白质的溶解和蛋白质的水解，其原理分别是蛋白质的溶解和蛋白块在蛋白酶的催化作用下水解为多肽及某些氨基酸，蛋白质的水解过程中会破坏蛋白质中的肽键，B正确；溶解后的溶液中均含有肽键，加入双缩脲试剂均可变成紫色，C正确；过程②加热过程中产生的蛋白块已经发生变性，不可用③蒸馏水溶解的方法进行溶解，D错误。
1.蛋白质的盐析、变性与水解
2.双缩脲试剂能与蛋白质或多肽中的肽键发生反应形成紫色络合物。盐析和变性均不发生肽键断裂，故盐析和变性后的蛋白质均可与双缩脲试剂产生紫色反应。　　　
1.(2023·北京合格考)熟鸡蛋比生鸡蛋易消化，是因为加热使鸡蛋中的蛋白质分子变得伸展、松散，容易被水解。高温改变了蛋白质分子的(　　)
A.氨基酸种类 B.氨基酸数目
C.肽键数目 D.空间结构
答案　D
解析　熟鸡蛋比生鸡蛋易消化，是因为高温(加热)，使鸡蛋中蛋白质的空间结构变得伸展、松散，容易被水解，D正确。
2.(2024·吉林学业水平考试模拟)催产素和血管舒张素都是一条由9个氨基酸构成的多肽链，但它们的生理功能却不相同，下列不属于其原因的是(　　)
A.肽键的结构不同
B.氨基酸的种类不同
C.氨基酸的排列顺序不同
D.多肽链的空间结构不同
答案　A
解析　肽键是由氨基酸中的氨基和羧基脱水缩合后连接起来的化学键，不同肽链的肽键结构相同，A符合题意；组成催产素和血管舒张素的氨基酸数目虽然相同，但氨基酸种类、排列顺序或多肽链盘曲、折叠方式以及形成的空间结构不同，均会导致二者生理功能不同，B、C、D不符合题意。
3.(2024·湖南怀化期末)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。下列相关叙述正确的是(　　)
A.胶原蛋白分子的基本组成单位是氨基酸
B.氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质
C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
D.组成人体的氨基酸都在人体内合成
答案　A
解析　氨基酸通过脱水缩合形成多肽后，还需进行一定的盘曲、折叠才能形成具有特定结构和功能的蛋白质，B错误；每个氨基酸分子都含有C、H、O、N四种元素，除此之外有的还含有其他元素，如甲硫氨酸还含有S，C错误；组成人体的氨基酸不都在人体内合成，如人体细胞不能合成必需氨基酸，这些氨基酸只能从外界环境中获取，D错误。
4.(2024·广州市高一测试)下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是(　　)
A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B.上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2—OH、—CH2—COOH
C.R基中可以有氨基或羧基
D.只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
答案　D
解析　根据甲、乙、丙、丁四个氨基酸的结构简式可知，四种氨基酸都含有C、H、O、N四种元素。在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中，R基依次是—H、—CH3、—CH2—OH、—CH2—COOH。只根据是否含氨基和羧基不能判断某个化合物是否是构成蛋白质的氨基酸。
5.(2024·江苏扬州期初检测)谷胱甘肽(GSH)几乎存在于人体每一个细胞中，主要起到抗氧化和自由基清除的作用。如图是谷胱甘肽的结构简式，下列有关叙述正确的是(　　)
A.谷胱甘肽分子中含有4个羧基和3个氨基
B.谷胱甘肽不能在碱性环境下与Cu2＋发生显色反应
C.谷胱甘肽是由3个氨基酸经过脱水缩合形成的三肽
D.谷胱甘肽和其他多肽的主要差别是空间结构不同
答案　C
解析　谷胱甘肽分子中含有2个羧基(—COOH)和1个氨基(—NH2)，A错误；谷胱甘肽分子中含有2个肽键，是由3个氨基酸经过脱水缩合形成的三肽，能在碱性环境下与Cu2＋发生显色反应，B错误，C正确；谷胱甘肽和其他多肽的主要差别是氨基酸的数目、种类和排列顺序不同，D错误。
6.下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是(　　)
A.牛胰岛素含有50个肽键
B.牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH
C.牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸
D.牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882
答案　B
解析　由题图可知，牛胰岛素是由2条肽链组成的，含有的肽键数＝氨基酸的个数－肽链数＝51－2＝49，A错误；胰岛素含有2条肽链，每条肽链中至少含有1个—NH2和1个—COOH，因此牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH，B正确；构成蛋白质的氨基酸有21种，但每种蛋白质不一定都由21种氨基酸形成，因此牛胰岛素水解产物最多含有21种不同的氨基酸，C错误；氨基酸脱水缩合形成胰岛素的过程中脱去的水分子数目＝形成的肽键数＝49个，此过程中还形成3个二硫键(二硫键由两个—SH脱掉两个氢连接而成)，即脱去6个H，所以51个氨基酸脱水缩合形成胰岛素时，减少的相对分子质量为49×18＋6＝888，D错误。
(时间：30分钟　分值：60分)
【基础对点】
知识点1　蛋白质的功能及其基本组成单位——氨基酸
1.(2024·漯河高中检测)下列各项中不能体现蛋白质的功能的是(　　)
A.羽毛的主要成分为蛋白质
B.血红蛋白能够运输O2
C.性激素促进生殖细胞的生成
D.抗体具有免疫功能
答案　C
解析　性激素属于固醇类物质，其促进生殖细胞的生成不能体现蛋白质的功能。
2.(2024·广东汕头高一质检)下列关于构成人体蛋白质的氨基酸的叙述，正确的是(　　)
A.氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的
B.每种蛋白质都由21种氨基酸构成
C.各种氨基酸的区别在于R基不同
D.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
答案　C
解析　组成蛋白质的氨基酸由氨基、羧基、中心碳原子、氢原子、R基组成，A错误；构成人体蛋白质的氨基酸共有21种，但每种蛋白质不一定都由21种氨基酸构成，B错误；每个氨基酸分子都至少含有C、H、O、N四种元素，有的氨基酸还含有S等，D错误。
3.(2024·江苏南通高一质检)三种化合物的结构如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A.可以用一个结构通式表示这三种化合物
B.三种化合物都只含有一个氨基、一个羧基
C.三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D.三种化合物间两两结合形成的化合物称为二肽
答案　B
解析　题图中的三种化合物都有一个氨基、一个羧基、一个氢连接在同一个碳原子上，可以用一个结构通式表示，A正确；第二个氨基酸(②)含有2个羧基，B错误；双缩脲试剂检测的是肽键，三种化合物都是氨基酸，不含肽键，因此不能与双缩脲试剂发生紫色反应，C正确；三种化合物间两两结合形成的化合物称为二肽，D正确。
4.(2024·河北唐山期末)以下关于氨基酸的说法，错误的是(　　)
A.组成蛋白质的氨基酸都只有一个氨基和一个羧基，连接于碳原子上
B.组成人体蛋白质的氨基酸有21种，但有的氨基酸人体不能合成，必须从外界食物中获得，如赖氨酸
C.人体内最简单氨基酸的R基为—H
D.谷氨酸为酸性氨基酸，精氨基为碱性氨基酸，这种差异由R基决定
答案　A
解析　氨基酸中R基上也有可能存在氨基和羧基，A错误；组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其可分为必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸人体不能合成，必须从外界食物中获得，如赖氨酸，B正确；人体内最简单氨基酸的R基为—H，C正确；谷氨酸为酸性氨基酸，精氨基为碱性氨基酸，这种差异由R基决定，D正确。
5.(2024·广东中山高一质检)下列关于人体必需氨基酸和非必需氨基酸的说法，正确的是(　　)
A.必需氨基酸是指必须在人体细胞内合成的氨基酸
B.组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中8种是人体细胞能合成的
C.评价食物中蛋白质成分的营养价值时，常以必需氨基酸的种类和含量为标准
D.由苯丙氨酸可在体内转化为酪氨酸可知，苯丙氨酸属于人体的非必需氨基酸
答案　C
解析　必需氨基酸是指人体细胞不能合成的氨基酸，A错误；组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中8种是人体细胞不能合成的，为必需氨基酸，B错误；必需氨基酸不能在人体细胞内合成，故人们在评价食物中蛋白质成分的营养价值时，常以必需氨基酸的种类和含量为标准，C正确；由苯丙氨酸可在体内转化为酪氨酸可知，酪氨酸可以在体内合成，属于人体的非必需氨基酸，但不能说明苯丙氨酸是人体的非必需氨基酸，D错误。
6.(2024·江苏苏州高一上月考)科学家在研究和鉴定一些动物谷胱甘肽过氧化物酶的作用时，发现了人体第21种氨基酸——硒代半胱氨酸，这是蛋白质中硒的主要存在位置，人体内硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需要不断从食物中获取。下列有关叙述中，错误的是 (　　)
A.硒元素属于微量元素
B.硒位于硒代半胱氨酸的R基中
C.硒代半胱氨酸是非必需氨基酸
D.人体蛋白质均含有硒
答案　D
解析　根据题干中“人体内硒含量很少”可知，硒元素属于微量元素，A正确；根据氨基酸的结构通式可知，硒位于硒代半胱氨酸的R基中，B正确；根据题干信息“合成硒代半胱氨酸的原料需要不断从食物中获取”可知，硒代半胱氨酸可以在人体内合成，故硒代半胱氨酸是非必需氨基酸，C正确；由题意可知，硒代半胱氨酸是蛋白质中硒的主要存在位置，有的蛋白质是不含硒代半胱氨酸的，可能不含硒元素，D错误。
7.(2024·长春市高一阶段考)如图为组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是(　　)
A.所有蛋白质中氨基酸均有21种
B.氨基酸脱水缩合产生水，水中的H来自②和③
C.结构④中可能含有氨基或羧基
D.符合图示结构通式的分子均可与双缩脲试剂发生紫色反应
答案　C
解析　在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，但并不是所有蛋白质中都含有21种氨基酸，A错误；氨基酸脱水缩合产生水，水中的H来自①(氨基)和③(羧基)，B错误；结构④为R基，R基中也可能含有氨基或羧基，C正确；氨基酸不含肽键，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。
知识点2　蛋白质的结构及其多样性
8.(2024·黑龙江鹤岗一中开学考试)迁徙的鸟类长途跋涉不迷路与其体内的磁受体蛋白有关，磁受体蛋白能感应到微弱的地球磁场，并沿着地球磁场方向排列。下列叙述正确的是(　　)
A.磁受体蛋白溶液中加入一些食盐析出后，会失去其原有功能
B.磁受体蛋白中一定含有21种氨基酸
C.鸟类体细胞中都含有磁受体蛋白
D.磁受体蛋白的特异性主要体现在氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构上
答案　D
解析　盐析过程中蛋白质的空间结构没有被破坏，仍可保留其原有功能，A错误；氨基酸是组成蛋白质的基本单位，但磁受体蛋白中不一定含有21种氨基酸，B错误；由题干信息可知，迁徙的鸟类体细胞中含有磁受体蛋白，但不能确定鸟类体细胞中都含有磁受体蛋白，C错误。
9.(2024·安徽滁州高一上月考)人体内含有多种多样的蛋白质。下列有关蛋白质结构与功能的叙述，正确的是 (　　)
A.高温、强酸或强碱都能破坏氨基酸的结构而使蛋白质变性
B.蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性
C.氨基酸的含量可以用双缩脲试剂进行检测
D.盐析会造成蛋白质的生物活性丧失
答案　B
解析　高温、强酸或强碱都能破坏蛋白质的空间结构而使蛋白质变性，但不能破坏氨基酸的结构，A错误；蛋白质分子的结构与其功能相适应，蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性，B正确；用双缩脲试剂检验蛋白质显紫色，原理是在碱性条件下，蛋白质分子中的肽键与铜离子反应生成紫色络合物，含有两个及两个以上肽键的物质都可以发生该反应，氨基酸中不含有肽键，不能用双缩脲试剂进行检测，C错误；蛋白质的盐析是指在盐溶液中蛋白质溶解度减小，析出沉淀物的现象，这是一种物理变化，蛋白质分子的空间结构和生物活性不发生改变，D错误。
10.(2024·广东珠海高一月考)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.氨基酸数目 D.氨基酸排列顺序
答案　A
解析　由题意可知，烫发时，头发角蛋白的二硫键断裂，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空间结构，没有改变角蛋白的氨基酸种类、数目和排列顺序，A符合题意，B、C、D不符合题意。
11.(2024·哈师大附中高一月考)下图为细胞中蛋白质合成过程简图，①～④表示相关变化过程，下列分析正确的是(　　)
氨基酸二肽三肽肽链蛋白质
A.①～④过程都叫作脱水缩合
B.④过程不相同，合成的蛋白质也就不相同
C.①②③过程形成的化学键相同，④过程一定没有新化学键形成
D.蛋白质独特的空间结构是不同蛋白质功能不同的根本原因
答案　B
解析　分析题图可知，①②③过程表示氨基酸脱水缩合，④过程表示肽链盘曲、折叠形成具有独特空间结构的蛋白质，不一定发生脱水缩合，如形成二硫键，A错误；肽链的盘曲、折叠方式不同，形成的蛋白质也就不同，B正确；④过程也可能有新化学键形成，比如二硫键等，C错误；蛋白质空间结构不同是蛋白质功能不同的直接原因，D错误。
12.(2024·山东日照高一期中)如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，对该图的分析正确的是(　　)
A.多肽链中B数目等于C数目
B.A 中肯定含有C、H、O、N、P、S 元素
C.①过程有水产生
D.蛋白质的功能多样性决定其结构多样性
答案　C
解析　由题图可知，A表示C、H、O、N等元素，B表示蛋白质的基本组成单位氨基酸，C表示连接氨基酸的肽键。题图中氨基酸总数＝肽键数＋肽链数，即B数目＝C数目＋肽链数目，A错误；蛋白质的元素组成中肯定有C、H、O、N四种元素，有些蛋白质中还含有S等，B错误；①过程表示氨基酸的脱水缩合过程，即一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基形成肽键，同时脱去一个水分子，C正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，蛋白质的结构多样性决定其功能多样性，D错误。
【综合提升】
13.(2024·山东菏泽质检)胰岛B细胞分泌的胰岛素(胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸)能与肝细胞膜上的受体结合，促进肝细胞摄取葡萄糖。下列叙述正确的是(　　)
A.胰岛素分子的肽键总数是50
B.胰岛素的功能与其空间结构有关
C.变性的胰岛素不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D.胰岛素促进肝细胞摄取葡萄糖，体现了蛋白质的免疫功能
答案　B
解析　肽键数＝氨基酸数－肽链数，胰岛素分子含有两条肽链、51个氨基酸，则其含有的肽键总数＝51－2＝49，A错误；蛋白质的结构决定蛋白质的功能，故胰岛素的功能与其空间结构有关，B正确；变性的胰岛素中的肽键没有被破坏，故变性的胰岛素仍然可以与双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；胰岛素促进肝细胞摄取葡萄糖，体现了蛋白质调节机体生命活动的功能，D错误。
14.(2024·河南名校联盟联考)光敏色素是植物体内由两条多肽链组成的一种特殊的蛋白质，其功能可受光照影响。下列叙述正确的是 (　　)
A.光敏色素吸收红光和远红光的转化不可逆
B.光敏色素最多含有两个游离的氨基和羧基
C.不同光照条件能改变光敏色素的空间结构
D.红光照射后光敏色素中的肽键数量发生改变
答案　C
解析　两种形式的光敏色素能发生相互转化，A错误；光敏色素至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，B错误；据图可知，不同光照条件能改变光敏色素的空间结构，C正确；红光照射后光敏色素中的肽键数量不变，D错误。
15.(2024·山西大同高一期末)人体血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含有4条多肽链，其形成过程如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.血红蛋白分子中至少含有4个游离的羧基
B.N主要位于血红蛋白的氨基中
C.形成血红蛋白的过程中至少会产生570个水分子
D.通过②③④过程形成的复杂空间结构与血红蛋白的功能密切相关
答案　B
解析　血红蛋白由4条多肽链构成，故其中至少含有4个游离的羧基，A正确；N主要位于血红蛋白中氨基酸之间连接处的“”结构中，B错误；人体血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含有4条多肽链，脱去的水分子数＝肽键数＝574－4＝570(个)，C正确；结构决定功能，通过②③④过程形成的复杂空间结构与血红蛋白的功能密切相关，D正确。
16.(2024·福州市高一检测)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，如图是该物质的结构简式。脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物发展在分子水平上的又一突破。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，这样的反应叫作________，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_____________________________________________________________________。
(4)其基本单位的结构通式为_____________________________________________。
答案　(1)1　1　(2)5　4　脱水缩合　五　72　(3)4　R基不同　
(4)
解析　(1)据图可知，该化合物有一个游离的氨基和一个游离的羧基。(2)该化合物中有4个肽键，它是由5个氨基酸通过脱水缩合而形成的，所以叫作五肽。在形成该多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×18＝72。(3)不同氨基酸的差别在于R基的不同，从脑啡肽结构简式上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，所以其水解后可产生4种氨基酸。(4)蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸的结构通式为。(共40张PPT)
第2章　组成细胞的分子
第4节
蛋白质是生命活动的主要承担者
课时学习目标
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的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成(结构与功能观)。
目录 CONTENTS
1.蛋白质的功能及其基本组成单
位——氨基酸
2.蛋白质的结构及其多
样性
3.随堂检测
自主梳理
合作探究
合作探究
思维导图
自主梳理
构成细胞和生物体结构
1.蛋白质的功能　　　　生命活动的主要承担者
类别 功能 举例
结构蛋白 许多蛋白质是_____________________的重要物质 肌动蛋白、肌球蛋白等
功能蛋白 调节 对细胞和生物体的生命活动有重要的_____作用 胰岛素、生长激素等
催化 细胞中的化学反应离不开酶的催化 胃蛋白酶等
运输 有些蛋白质具有______功能 ___________等
免疫 能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质 _______等
调节
运输
血红蛋白
抗体
2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸
(1)氨基酸的种类
①在人体中，组成蛋白质的氨基酸有 种。
②分为_____________(8种)和_______________(13种)。
(2)主要组成元素　____________(有些含S)。
21
必需氨基酸
非必需氨基酸
C、H、O、N
(3)氨基酸的结构特点
同一个碳原子
[微思考]
氨基酸的不同种类主要由什么结构决定的？为什么？
提示：R基。组成人体蛋白质的21种氨基酸只有R基结构是不同的。
×
√
[辨正误]
(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)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。( )
提示：氨基酸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，该碳原子上还连接一个H和一个侧链基团。
(3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。( )
提示：组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合方式都是相同的。
(4)组成生物体的蛋白质中，甘氨酸的相对分子质量最小。( )
×
×
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，从蛋白质水解产物中分解出来的氨基酸有21种，下图为四种氨基酸的结构示意图。
(2)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。
(3)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。
(4)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：不能。构成蛋白质的氨基酸不仅有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(5)同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生是由何种基团决定的？为什么？
提示：R基。R基具有可变性，R基的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨基酸的结构与性质的差异性。
【 学以致用 】
B
1.(2024·山西太原期中)如图为某同学写的组成蛋白质的氨基酸的结构通式，下列叙述正确的是(　　)
A.该同学所写的结构通式是正确的
B.结构最简单的氨基酸的R基为—H
C.构成人体蛋白质的氨基酸的R基有100多种
D.每个氨基酸均只有一个氨基和一个羧基
解析:组成蛋白质的基本单位是氨基酸，题图中氨基应该为—NH2，A错误；
构成人体蛋白质的氨基酸的R基有21种，C错误；
每个氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，D错误。
2.(2024·河北石家庄高一期末)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
解析:组成蛋白质的氨基酸至少都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，分子式为C2H4O2NR。根据题意知，缬氨酸的R基为—C3H7，因此缬氨酸的结构简式为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。
B
脱水缩合
1.氨基酸的脱水缩合
(1)此生理过程①的名称是 。
(2)写出数字代表的结构或名称：② ；③ ——连接两个氨基酸分子的化学键。
二肽
肽键
(3)多肽： 的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽，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。
由多个氨基酸脱水缩合而成
肽链
－H
－OH
氨基
羧基
羧基
R基
2.蛋白质结构多样性的原因
种类
数目
排列顺序
空间结构
3.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、加酒精等引起细菌和病毒的____________，可以达到消毒、灭菌的目的。
物理和化学
空间构象
丧失
蛋白酶
蛋白质变性
[微思考]
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
3
6
×
√
[辨正误]
(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能形成氢键等化学键，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)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应。( )
×
×
√
请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：
(1)肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？
提示：氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
(2)肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？
提示：有。位于肽链的两端，R基中也可能有。
(3)氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是什么？
提示：氨基酸数－肽链数＝形成的水分子数＝肽键数。
(4)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？
提示：na－18(n－1)；na－18(n－m)。
【 学以致用 】
D
3.(2024·江西新余阶段考)科学家发现了组成人体的第21种氨基酸——硒代半胱氨酸，其化学式为C3H7NO2Se，下列说法错误的是(　　)
A.该氨基酸的R基为－CH3Se
B.各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同
C.两个氨基酸分子通过肽键连接成二肽
D.两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的H2O中的氢来源于羧基
解析:两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的H2O中的氢，一个来源于羧基，一个来源于氨基，D错误。
4.(2024·广东汕头检测)某小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液的过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)
D
A.①②所依据的原理不同，过程②破
坏了蛋白质的空间结构
B.③④所依据的原理不同，过程④破
坏蛋白质的肽键
C.溶解后的溶液分别加入双缩脲试剂均可变成紫色
D.过程②产生的蛋白块也可用③的方法进行溶解
解析:①和②分别是蛋白质的盐析和变性，其原理分别是蛋白质在不同浓度食盐下的溶解度不同和加热破坏了蛋白质的空间结构，A正确；
③和④分别是蛋白质的溶解和蛋白质的水解，其原理分别是蛋白质的溶解和蛋白块在蛋白酶的催化作用下水解为多肽及某些氨基酸，蛋白质的水解过程中会破坏蛋白质中的肽键，B正确；
溶解后的溶液中均含有肽键，加入双缩脲试剂均可变成紫色，C正确；
过程②加热过程中产生的蛋白块已经发生变性，不可用③蒸馏水溶解的方法进行溶解，D错误。
A.①②所依据的原理不同，过程②破坏了蛋白质的空间结构
B.③④所依据的原理不同，过程④破坏蛋白质的肽键
C.溶解后的溶液分别加入双缩脲试剂均可变成紫色
D.过程②产生的蛋白块也可用③的方法进行溶解
1.蛋白质的盐析、变性与水解
2.双缩脲试剂能与蛋白质或多肽中的肽键发生反应形成紫色络合物。盐析和变性均不发生肽键断裂，故盐析和变性后的蛋白质均可与双缩脲试剂产生紫色反应。　　　
D
1.(2023·北京合格考)熟鸡蛋比生鸡蛋易消化，是因为加热使鸡蛋中的蛋白质分子变得伸展、松散，容易被水解。高温改变了蛋白质分子的(　　)
A.氨基酸种类 B.氨基酸数目
C.肽键数目 D.空间结构
解析:熟鸡蛋比生鸡蛋易消化，是因为高温(加热)，使鸡蛋中蛋白质的空间结构变得伸展、松散，容易被水解，D正确。
A
2.(2024·吉林学业水平考试模拟)催产素和血管舒张素都是一条由9个氨基酸构成的多肽链，但它们的生理功能却不相同，下列不属于其原因的是(　　)
A.肽键的结构不同
B.氨基酸的种类不同
C.氨基酸的排列顺序不同
D.多肽链的空间结构不同
解析:肽键是由氨基酸中的氨基和羧基脱水缩合后连接起来的化学键，不同肽链的肽键结构相同，A符合题意；
组成催产素和血管舒张素的氨基酸数目虽然相同，但氨基酸种类、排列顺序或多肽链盘曲、折叠方式以及形成的空间结构不同，均会导致二者生理功能不同，B、C、D不符合题意。
A
3.(2024·湖南怀化期末)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。下列相关叙述正确的是(　　)
A.胶原蛋白分子的基本组成单位是氨基酸
B.氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质
C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
D.组成人体的氨基酸都在人体内合成
解析:氨基酸通过脱水缩合形成多肽后，还需进行一定的盘曲、折叠才能形成具有特定结构和功能的蛋白质，B错误；
每个氨基酸分子都含有C、H、O、N四种元素，除此之外有的还含有其他元素，如甲硫氨酸还含有S，C错误；
组成人体的氨基酸不都在人体内合成，如人体细胞不能合成必需氨基酸，这些氨基酸只能从外界环境中获取，D错误。
D
4.(2024·广州市高一测试)下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是(　　)
A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B.上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2—OH、—CH2—COOH
C.R基中可以有氨基或羧基
D.只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
解析:根据甲、乙、丙、丁四个氨基酸的结构简式可知，四种氨基酸都含有C、H、O、N四种元素。在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中，R基依次是—H、—CH3、
—CH2—OH、—CH2—COOH。只根据是否含氨基和羧基不能判断某个化合物是否是构成蛋白质的氨基酸。
C
5.(2024·江苏扬州期初检测)谷胱甘肽(GSH)几乎存在于人体每一个细胞中，主要起到抗氧化和自由基清除的作用。如图是谷胱甘肽的结构简式，下列有关叙述正确的是(　　)
A.谷胱甘肽分子中含有4个羧基
和3个氨基
B.谷胱甘肽不能在碱性环境下与
Cu2＋发生显色反应
C.谷胱甘肽是由3个氨基酸经过脱水缩合形成的三肽
D.谷胱甘肽和其他多肽的主要差别是空间结构不同
解析:谷胱甘肽分子中含有2个羧基(—COOH)和1个氨基(—NH2)，A错误；
谷胱甘肽分子中含有2个肽键，是由3个氨基酸经过脱水缩合形成的三肽，能在碱性环境下与Cu2＋发生显色反应，B错误，C正确；
谷胱甘肽和其他多肽的主要差别是氨基酸的数目、种类和排列顺序不同，D错误。
A.谷胱甘肽分子中含有4个羧基和3个氨基
B.谷胱甘肽不能在碱性环境下与Cu2＋发生显色反应
C.谷胱甘肽是由3个氨基酸经过脱水缩合形成的三肽
D.谷胱甘肽和其他多肽的主要差别是空间结构不同
B
6.下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是(　　)
A.牛胰岛素含有50个肽键
B.牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个
—COOH
C.牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸
D.牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882
解析:由题图可知，牛胰岛素是由2条肽链组成的，含有的肽键数＝氨基酸的个数－肽链数＝51－2＝49，A错误；
胰岛素含有2条肽链，每条肽链中至少含有1个—NH2和1个—COOH，因此牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH，B正确；
构成蛋白质的氨基酸有21种，但每种蛋白质不一定都由21种氨基酸形成，因此牛胰岛素水解产物最多含有21种不同的氨基酸，C错误；
氨基酸脱水缩合形成胰岛素的过程中脱去的水分子数目＝形成的肽键数＝49个，此过程中还形成3个二硫键(二硫键由两个—SH脱掉两个氢连接而成)，即脱去6个H，所以51个氨基酸脱水缩合形成胰岛素时，减少的相对分子质量为49×18＋6＝888，D错误。
A.牛胰岛素含有50个肽键
B.牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH
C.牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸
D.牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者
课时学习目标　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的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成(结构与功能观)。
一、蛋白质的功能及其基本组成单位——氨基酸
1.蛋白质的功能　　　　生命活动的主要承担者
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 调节 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 细胞中的化学反应离不开酶的催化 胃蛋白酶等
运输 有些蛋白质具有运输功能 血红蛋白等
免疫 能抵御侵入人体或高等动物体内的抗原物质 抗体等
2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸
(1)氨基酸的种类
①在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。
②分为必需氨基酸(8种)和非必需氨基酸(13种)。
(2)主要组成元素　C、H、O、N(有些含S)。
(3)氨基酸的结构特点
[微思考]
氨基酸的不同种类主要由什么结构决定的？为什么？
提示：R基。组成人体蛋白质的21种氨基酸只有R基结构是不同的。
[辨正误]
(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)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。(×)
提示：氨基酸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，该碳原子上还连接一个H和一个侧链基团。
(3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。(×)
提示：组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合方式都是相同的。
(4)组成生物体的蛋白质中，甘氨酸的相对分子质量最小。(√)
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，从蛋白质水解产物中分解出来的氨基酸有21种，下图为四种氨基酸的结构示意图。
(1)构成蛋白质的氨基酸共有的部分是。
(2)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。
(3)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。
(4)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：不能。构成蛋白质的氨基酸不仅有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(5)同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生是由何种基团决定的？为什么？
提示：R基。R基具有可变性，R基的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨基酸的结构与性质的差异性。
【学以致用】
1.(2024·山西太原期中)如图为某同学写的组成蛋白质的氨基酸的结构通式，下列叙述正确的是(　　)
A.该同学所写的结构通式是正确的
B.结构最简单的氨基酸的R基为—H
C.构成人体蛋白质的氨基酸的R基有100多种
D.每个氨基酸均只有一个氨基和一个羧基
答案　B
解析　组成蛋白质的基本单位是氨基酸，题图中氨基应该为—NH2，A错误；构成人体蛋白质的氨基酸的R基有21种，C错误；每个氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，D错误。
2.(2024·河北石家庄高一期末)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
答案　B
解析　组成蛋白质的氨基酸至少都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，分子式为C2H4O2NR。根据题意知，缬氨酸的R基为—C3H7，因此缬氨酸的结构简式为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。
二、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)写出数字代表的结构或名称：②二肽；③肽键——连接两个氨基酸分子的化学键。
(3)多肽：由多个氨基酸脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽，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。
2.蛋白质结构多样性的原因
3.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、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
[微思考]
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。
[辨正误]
(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能形成氢键等化学键，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)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应。(√)
请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：
(1)肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？
提示：氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
(2)肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？
提示：有。位于肽链的两端，R基中也可能有。
(3)氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是什么？
提示：氨基酸数－肽链数＝形成的水分子数＝肽键数。
(4)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？
提示：na－18(n－1)；na－18(n－m)。
【学以致用】
3.(2024·江西新余阶段考)科学家发现了组成人体的第21种氨基酸——硒代半胱氨酸，其化学式为C3H7NO2Se，下列说法错误的是(　　)
A.该氨基酸的R基为－CH3Se
B.各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同
C.两个氨基酸分子通过肽键连接成二肽
D.两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的H2O中的氢来源于羧基
答案　D
解析　两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的H2O中的氢，一个来源于羧基，一个来源于氨基，D错误。
4.(2024·广东汕头检测)某小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液的过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A.①②所依据的原理不同，过程②破坏了蛋白质的空间结构
B.③④所依据的原理不同，过程④破坏蛋白质的肽键
C.溶解后的溶液分别加入双缩脲试剂均可变成紫色
D.过程②产生的蛋白块也可用③的方法进行溶解
答案　D
解析　①和②分别是蛋白质的盐析和变性，其原理分别是蛋白质在不同浓度食盐下的溶解度不同和加热破坏了蛋白质的空间结构，A正确；③和④分别是蛋白质的溶解和蛋白质的水解，其原理分别是蛋白质的溶解和蛋白块在蛋白酶的催化作用下水解为多肽及某些氨基酸，蛋白质的水解过程中会破坏蛋白质中的肽键，B正确；溶解后的溶液中均含有肽键，加入双缩脲试剂均可变成紫色，C正确；过程②加热过程中产生的蛋白块已经发生变性，不可用③蒸馏水溶解的方法进行溶解，D错误。
1.蛋白质的盐析、变性与水解
2.双缩脲试剂能与蛋白质或多肽中的肽键发生反应形成紫色络合物。盐析和变性均不发生肽键断裂，故盐析和变性后的蛋白质均可与双缩脲试剂产生紫色反应。　　　
1.(2023·北京合格考)熟鸡蛋比生鸡蛋易消化，是因为加热使鸡蛋中的蛋白质分子变得伸展、松散，容易被水解。高温改变了蛋白质分子的(　　)
A.氨基酸种类 B.氨基酸数目
C.肽键数目 D.空间结构
答案　D
解析　熟鸡蛋比生鸡蛋易消化，是因为高温(加热)，使鸡蛋中蛋白质的空间结构变得伸展、松散，容易被水解，D正确。
2.(2024·吉林学业水平考试模拟)催产素和血管舒张素都是一条由9个氨基酸构成的多肽链，但它们的生理功能却不相同，下列不属于其原因的是(　　)
A.肽键的结构不同
B.氨基酸的种类不同
C.氨基酸的排列顺序不同
D.多肽链的空间结构不同
答案　A
解析　肽键是由氨基酸中的氨基和羧基脱水缩合后连接起来的化学键，不同肽链的肽键结构相同，A符合题意；组成催产素和血管舒张素的氨基酸数目虽然相同，但氨基酸种类、排列顺序或多肽链盘曲、折叠方式以及形成的空间结构不同，均会导致二者生理功能不同，B、C、D不符合题意。
3.(2024·湖南怀化期末)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。下列相关叙述正确的是(　　)
A.胶原蛋白分子的基本组成单位是氨基酸
B.氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质
C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
D.组成人体的氨基酸都在人体内合成
答案　A
解析　氨基酸通过脱水缩合形成多肽后，还需进行一定的盘曲、折叠才能形成具有特定结构和功能的蛋白质，B错误；每个氨基酸分子都含有C、H、O、N四种元素，除此之外有的还含有其他元素，如甲硫氨酸还含有S，C错误；组成人体的氨基酸不都在人体内合成，如人体细胞不能合成必需氨基酸，这些氨基酸只能从外界环境中获取，D错误。
4.(2024·广州市高一测试)下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是(　　)
A.构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B.上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2—OH、—CH2—COOH
C.R基中可以有氨基或羧基
D.只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
答案　D
解析　根据甲、乙、丙、丁四个氨基酸的结构简式可知，四种氨基酸都含有C、H、O、N四种元素。在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中，R基依次是—H、—CH3、—CH2—OH、—CH2—COOH。只根据是否含氨基和羧基不能判断某个化合物是否是构成蛋白质的氨基酸。
5.(2024·江苏扬州期初检测)谷胱甘肽(GSH)几乎存在于人体每一个细胞中，主要起到抗氧化和自由基清除的作用。如图是谷胱甘肽的结构简式，下列有关叙述正确的是(　　)
A.谷胱甘肽分子中含有4个羧基和3个氨基
B.谷胱甘肽不能在碱性环境下与Cu2＋发生显色反应
C.谷胱甘肽是由3个氨基酸经过脱水缩合形成的三肽
D.谷胱甘肽和其他多肽的主要差别是空间结构不同
答案　C
解析　谷胱甘肽分子中含有2个羧基(—COOH)和1个氨基(—NH2)，A错误；谷胱甘肽分子中含有2个肽键，是由3个氨基酸经过脱水缩合形成的三肽，能在碱性环境下与Cu2＋发生显色反应，B错误，C正确；谷胱甘肽和其他多肽的主要差别是氨基酸的数目、种类和排列顺序不同，D错误。
6.下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是(　　)
A.牛胰岛素含有50个肽键
B.牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH
C.牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸
D.牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882
答案　B
解析　由题图可知，牛胰岛素是由2条肽链组成的，含有的肽键数＝氨基酸的个数－肽链数＝51－2＝49，A错误；胰岛素含有2条肽链，每条肽链中至少含有1个—NH2和1个—COOH，因此牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH，B正确；构成蛋白质的氨基酸有21种，但每种蛋白质不一定都由21种氨基酸形成，因此牛胰岛素水解产物最多含有21种不同的氨基酸，C错误；氨基酸脱水缩合形成胰岛素的过程中脱去的水分子数目＝形成的肽键数＝49个，此过程中还形成3个二硫键(二硫键由两个—SH脱掉两个氢连接而成)，即脱去6个H，所以51个氨基酸脱水缩合形成胰岛素时，减少的相对分子质量为49×18＋6＝888，D错误。
(时间：30分钟　分值：60分)
【基础对点】
知识点1　蛋白质的功能及其基本组成单位——氨基酸
1.(2024·漯河高中检测)下列各项中不能体现蛋白质的功能的是(　　)
A.羽毛的主要成分为蛋白质
B.血红蛋白能够运输O2
C.性激素促进生殖细胞的生成
D.抗体具有免疫功能
答案　C
解析　性激素属于固醇类物质，其促进生殖细胞的生成不能体现蛋白质的功能。
2.(2024·广东汕头高一质检)下列关于构成人体蛋白质的氨基酸的叙述，正确的是(　　)
A.氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的
B.每种蛋白质都由21种氨基酸构成
C.各种氨基酸的区别在于R基不同
D.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
答案　C
解析　组成蛋白质的氨基酸由氨基、羧基、中心碳原子、氢原子、R基组成，A错误；构成人体蛋白质的氨基酸共有21种，但每种蛋白质不一定都由21种氨基酸构成，B错误；每个氨基酸分子都至少含有C、H、O、N四种元素，有的氨基酸还含有S等，D错误。
3.(2024·江苏南通高一质检)三种化合物的结构如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A.可以用一个结构通式表示这三种化合物
B.三种化合物都只含有一个氨基、一个羧基
C.三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D.三种化合物间两两结合形成的化合物称为二肽
答案　B
解析　题图中的三种化合物都有一个氨基、一个羧基、一个氢连接在同一个碳原子上，可以用一个结构通式表示，A正确；第二个氨基酸(②)含有2个羧基，B错误；双缩脲试剂检测的是肽键，三种化合物都是氨基酸，不含肽键，因此不能与双缩脲试剂发生紫色反应，C正确；三种化合物间两两结合形成的化合物称为二肽，D正确。
4.(2024·河北唐山期末)以下关于氨基酸的说法，错误的是(　　)
A.组成蛋白质的氨基酸都只有一个氨基和一个羧基，连接于碳原子上
B.组成人体蛋白质的氨基酸有21种，但有的氨基酸人体不能合成，必须从外界食物中获得，如赖氨酸
C.人体内最简单氨基酸的R基为—H
D.谷氨酸为酸性氨基酸，精氨基为碱性氨基酸，这种差异由R基决定
答案　A
解析　氨基酸中R基上也有可能存在氨基和羧基，A错误；组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其可分为必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸人体不能合成，必须从外界食物中获得，如赖氨酸，B正确；人体内最简单氨基酸的R基为—H，C正确；谷氨酸为酸性氨基酸，精氨基为碱性氨基酸，这种差异由R基决定，D正确。
5.(2024·广东中山高一质检)下列关于人体必需氨基酸和非必需氨基酸的说法，正确的是(　　)
A.必需氨基酸是指必须在人体细胞内合成的氨基酸
B.组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中8种是人体细胞能合成的
C.评价食物中蛋白质成分的营养价值时，常以必需氨基酸的种类和含量为标准
D.由苯丙氨酸可在体内转化为酪氨酸可知，苯丙氨酸属于人体的非必需氨基酸
答案　C
解析　必需氨基酸是指人体细胞不能合成的氨基酸，A错误；组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中8种是人体细胞不能合成的，为必需氨基酸，B错误；必需氨基酸不能在人体细胞内合成，故人们在评价食物中蛋白质成分的营养价值时，常以必需氨基酸的种类和含量为标准，C正确；由苯丙氨酸可在体内转化为酪氨酸可知，酪氨酸可以在体内合成，属于人体的非必需氨基酸，但不能说明苯丙氨酸是人体的非必需氨基酸，D错误。
6.(2024·江苏苏州高一上月考)科学家在研究和鉴定一些动物谷胱甘肽过氧化物酶的作用时，发现了人体第21种氨基酸——硒代半胱氨酸，这是蛋白质中硒的主要存在位置，人体内硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需要不断从食物中获取。下列有关叙述中，错误的是 (　　)
A.硒元素属于微量元素
B.硒位于硒代半胱氨酸的R基中
C.硒代半胱氨酸是非必需氨基酸
D.人体蛋白质均含有硒
答案　D
解析　根据题干中“人体内硒含量很少”可知，硒元素属于微量元素，A正确；根据氨基酸的结构通式可知，硒位于硒代半胱氨酸的R基中，B正确；根据题干信息“合成硒代半胱氨酸的原料需要不断从食物中获取”可知，硒代半胱氨酸可以在人体内合成，故硒代半胱氨酸是非必需氨基酸，C正确；由题意可知，硒代半胱氨酸是蛋白质中硒的主要存在位置，有的蛋白质是不含硒代半胱氨酸的，可能不含硒元素，D错误。
7.(2024·长春市高一阶段考)如图为组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是(　　)
A.所有蛋白质中氨基酸均有21种
B.氨基酸脱水缩合产生水，水中的H来自②和③
C.结构④中可能含有氨基或羧基
D.符合图示结构通式的分子均可与双缩脲试剂发生紫色反应
答案　C
解析　在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，但并不是所有蛋白质中都含有21种氨基酸，A错误；氨基酸脱水缩合产生水，水中的H来自①(氨基)和③(羧基)，B错误；结构④为R基，R基中也可能含有氨基或羧基，C正确；氨基酸不含肽键，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。
知识点2　蛋白质的结构及其多样性
8.(2024·黑龙江鹤岗一中开学考试)迁徙的鸟类长途跋涉不迷路与其体内的磁受体蛋白有关，磁受体蛋白能感应到微弱的地球磁场，并沿着地球磁场方向排列。下列叙述正确的是(　　)
A.磁受体蛋白溶液中加入一些食盐析出后，会失去其原有功能
B.磁受体蛋白中一定含有21种氨基酸
C.鸟类体细胞中都含有磁受体蛋白
D.磁受体蛋白的特异性主要体现在氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构上
答案　D
解析　盐析过程中蛋白质的空间结构没有被破坏，仍可保留其原有功能，A错误；氨基酸是组成蛋白质的基本单位，但磁受体蛋白中不一定含有21种氨基酸，B错误；由题干信息可知，迁徙的鸟类体细胞中含有磁受体蛋白，但不能确定鸟类体细胞中都含有磁受体蛋白，C错误。
9.(2024·安徽滁州高一上月考)人体内含有多种多样的蛋白质。下列有关蛋白质结构与功能的叙述，正确的是 (　　)
A.高温、强酸或强碱都能破坏氨基酸的结构而使蛋白质变性
B.蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性
C.氨基酸的含量可以用双缩脲试剂进行检测
D.盐析会造成蛋白质的生物活性丧失
答案　B
解析　高温、强酸或强碱都能破坏蛋白质的空间结构而使蛋白质变性，但不能破坏氨基酸的结构，A错误；蛋白质分子的结构与其功能相适应，蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性，B正确；用双缩脲试剂检验蛋白质显紫色，原理是在碱性条件下，蛋白质分子中的肽键与铜离子反应生成紫色络合物，含有两个及两个以上肽键的物质都可以发生该反应，氨基酸中不含有肽键，不能用双缩脲试剂进行检测，C错误；蛋白质的盐析是指在盐溶液中蛋白质溶解度减小，析出沉淀物的现象，这是一种物理变化，蛋白质分子的空间结构和生物活性不发生改变，D错误。
10.(2024·广东珠海高一月考)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.氨基酸数目 D.氨基酸排列顺序
答案　A
解析　由题意可知，烫发时，头发角蛋白的二硫键断裂，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空间结构，没有改变角蛋白的氨基酸种类、数目和排列顺序，A符合题意，B、C、D不符合题意。
11.(2024·哈师大附中高一月考)下图为细胞中蛋白质合成过程简图，①～④表示相关变化过程，下列分析正确的是(　　)
氨基酸二肽三肽肽链蛋白质
A.①～④过程都叫作脱水缩合
B.④过程不相同，合成的蛋白质也就不相同
C.①②③过程形成的化学键相同，④过程一定没有新化学键形成
D.蛋白质独特的空间结构是不同蛋白质功能不同的根本原因
答案　B
解析　分析题图可知，①②③过程表示氨基酸脱水缩合，④过程表示肽链盘曲、折叠形成具有独特空间结构的蛋白质，不一定发生脱水缩合，如形成二硫键，A错误；肽链的盘曲、折叠方式不同，形成的蛋白质也就不同，B正确；④过程也可能有新化学键形成，比如二硫键等，C错误；蛋白质空间结构不同是蛋白质功能不同的直接原因，D错误。
12.(2024·山东日照高一期中)如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，对该图的分析正确的是(　　)
A.多肽链中B数目等于C数目
B.A 中肯定含有C、H、O、N、P、S 元素
C.①过程有水产生
D.蛋白质的功能多样性决定其结构多样性
答案　C
解析　由题图可知，A表示C、H、O、N等元素，B表示蛋白质的基本组成单位氨基酸，C表示连接氨基酸的肽键。题图中氨基酸总数＝肽键数＋肽链数，即B数目＝C数目＋肽链数目，A错误；蛋白质的元素组成中肯定有C、H、O、N四种元素，有些蛋白质中还含有S等，B错误；①过程表示氨基酸的脱水缩合过程，即一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基形成肽键，同时脱去一个水分子，C正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，蛋白质的结构多样性决定其功能多样性，D错误。
【综合提升】
13.(2024·山东菏泽质检)胰岛B细胞分泌的胰岛素(胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸)能与肝细胞膜上的受体结合，促进肝细胞摄取葡萄糖。下列叙述正确的是(　　)
A.胰岛素分子的肽键总数是50
B.胰岛素的功能与其空间结构有关
C.变性的胰岛素不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D.胰岛素促进肝细胞摄取葡萄糖，体现了蛋白质的免疫功能
答案　B
解析　肽键数＝氨基酸数－肽链数，胰岛素分子含有两条肽链、51个氨基酸，则其含有的肽键总数＝51－2＝49，A错误；蛋白质的结构决定蛋白质的功能，故胰岛素的功能与其空间结构有关，B正确；变性的胰岛素中的肽键没有被破坏，故变性的胰岛素仍然可以与双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；胰岛素促进肝细胞摄取葡萄糖，体现了蛋白质调节机体生命活动的功能，D错误。
14.(2024·河南名校联盟联考)光敏色素是植物体内由两条多肽链组成的一种特殊的蛋白质，其功能可受光照影响。下列叙述正确的是 (　　)
A.光敏色素吸收红光和远红光的转化不可逆
B.光敏色素最多含有两个游离的氨基和羧基
C.不同光照条件能改变光敏色素的空间结构
D.红光照射后光敏色素中的肽键数量发生改变
答案　C
解析　两种形式的光敏色素能发生相互转化，A错误；光敏色素至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，B错误；据图可知，不同光照条件能改变光敏色素的空间结构，C正确；红光照射后光敏色素中的肽键数量不变，D错误。
15.(2024·山西大同高一期末)人体血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含有4条多肽链，其形成过程如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.血红蛋白分子中至少含有4个游离的羧基
B.N主要位于血红蛋白的氨基中
C.形成血红蛋白的过程中至少会产生570个水分子
D.通过②③④过程形成的复杂空间结构与血红蛋白的功能密切相关
答案　B
解析　血红蛋白由4条多肽链构成，故其中至少含有4个游离的羧基，A正确；N主要位于血红蛋白中氨基酸之间连接处的“”结构中，B错误；人体血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含有4条多肽链，脱去的水分子数＝肽键数＝574－4＝570(个)，C正确；结构决定功能，通过②③④过程形成的复杂空间结构与血红蛋白的功能密切相关，D正确。
16.(2024·福州市高一检测)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，如图是该物质的结构简式。脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物发展在分子水平上的又一突破。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，这样的反应叫作________，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_____________________________________________________________________。
(4)其基本单位的结构通式为_____________________________________________。
答案　(1)1　1　(2)5　4　脱水缩合　五　72　(3)4　R基不同　
(4)
解析　(1)据图可知，该化合物有一个游离的氨基和一个游离的羧基。(2)该化合物中有4个肽键，它是由5个氨基酸通过脱水缩合而形成的，所以叫作五肽。在形成该多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×18＝72。(3)不同氨基酸的差别在于R基的不同，从脑啡肽结构简式上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，所以其水解后可产生4种氨基酸。(4)蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸的结构通式为。

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