第2章 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者（学习手册）-【新课程能力培养】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

( ) * + , - ! ./012 ３４　 可知，Ａ品系脂肪细胞体积相对值明显高于对照组，Ｂ品 系脂肪细胞体积相对值一样；Ｃ品系脂肪细胞体积相对值 差异不大，这说明最适宜作为肥胖成因研究对象的是 Ａ品 系小鼠。（３）脂肪是一种三酰甘油，构成脂肪的饱和脂肪 酸，熔点较高，室温时呈固态；脂肪可通过饮食摄入，也 可以由糖类转化。 ( ４ / VWU012345XYZ[\ 学习手册 知识点一　蛋白质的功能 【知识梳理】 ①—ｃ　②—ｂ　③—ａ　④—ｄ　⑤—ｅ 知识点二　氨基酸及其种类 【知识梳理】 Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ　Ｓ、Ｐ、Ｆｅ　 　至少　氨 基　同一个碳原子　非必需氨基酸　１３　必需氨基酸　８ 【教材拓展】 提示：胶原蛋白在人体内被消化分解为多种氨基酸， 其中包括多种必需氨基酸，这些氨基酸可参与合成人体的 蛋白质。 知识点三　蛋白质的结构及其多样性 【知识梳理】 １．（１）脱水缩合　二肽　 （２）氨基和羧基　羧基 ３．（１）①种类　②数目　③排列顺序　 （２）肽链　 空间结构 ４．（１）物理和化学　空间构象　丧失　 （２）①蛋白 酶　②蛋白质变性 【教材拓展】 （１） 　 （２）—ＣＨ３、—ＣＨ２—ＳＨ、 —（ＣＨ２）４—ＮＨ２、—ＣＨ２—ＣＯＯＨ　 （３）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。　 （４）提 示：每种氨基酸分子中至少含有一个氨基和一个羧基，并 且都连接在同一个碳原子上，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。 【要点精析】 变式训练　Ｄ 练习手册 【基础练习】 １．Ｄ【解析】蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构 有关，蛋白质的空间结构发生改变时其生物活性也发生改 变，Ａ正确；变性破坏蛋白质空间结构，但蛋白质肽键仍 然存在，能与双缩脲试剂发生反应呈现紫色，Ｂ正确；细 胞内蛋白质发生水解时需要蛋白酶催化，而蛋白酶的化学 本质是蛋白质，Ｃ正确；血红蛋白中不同肽链之间通过二 硫键连接，每条肽链中相邻氨基酸通过肽键连接，Ｄ错误。 ２．Ｂ【解析】氨基酸通过脱水缩合的方式形成多肽 链，多肽链通过盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质， Ａ错误；蛋白质彻底水解的产物是氨基酸，Ｂ正确；高温、 过酸、过碱使蛋白质变性，破坏了蛋白质的空间结构，而 肽键并没有被破坏，Ｃ错误；蛋白质具有运输、免疫、调 节等各种功能，但不具有遗传的功能，Ｄ错误。 ３．Ｄ【解析】氨基酸的结构特点是至少都含有一个氨 基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳 原子上。Ａ氨基酸中有一个氨基和羧基连接在同一个碳原 子上，Ａ是组成蛋白质的氨基酸；Ｂ氨基酸中的氨基和羧 基连接在同一个碳原子上，Ｂ是组成蛋白质的氨基酸；Ｃ 氨基酸中有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上，Ｃ是 组成蛋白质的氨基酸；Ｄ氨基酸中的氨基和羧基不连接在 同一个碳原子上，Ｄ不是组成蛋白质的氨基酸。 ４．Ａ【解析】决定氨基酸种类和性质的是氨基酸的 Ｒ 基，Ｂ、Ｃ、Ｄ错误，Ａ正确。 ５．Ｄ【解析】一分子血蓝蛋白含６条肽链，题中显示 其中的一条肽链含有的氨基酸数目为６５８，则其中的肽键 数目为６５８－１＝６５７，若每条肽链含有的氨基酸数目相同， 则一分子血蓝蛋白中含有６５７×６＝３９４２个肽键，Ａ错误； 血蓝蛋白由多种氨基酸及不同结构区域组成，具有特异性， Ｂ错误；题中显示，铜参与维持血蓝蛋白的空间结构，是 组成龙虾细胞的微量元素，Ｃ错误；根据结构与功能相适 应的原理分析，区域Ⅰ与区域Ⅱ的结构改变可能会影响区 域Ⅱ活性中心的功能，Ｄ正确。 ６．Ａ【解析】蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸由 Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ等元素组成；氨基酸经过脱水缩合形成多肽； 一条或几条多肽链连接在一起，形成一定的空间结构，构 成蛋白质。所以形成蛋白质分子结构的层次，从小到大依 次是②→①→③→④→⑤，Ａ正确。 ７．Ｄ【解析】脱水缩合是指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，同时脱出一分子水，所 以脱去的水分子中的氢原子来自氨基和羧基，而氧来自羧 基，Ｄ正确。 ８．Ｃ【解析】蛋白质的结构的多样性与氨基酸的数 目、不同种类氨基酸的排列顺序及肽链的数目和空间结构 均有关，Ａ、Ｂ、Ｄ正确；不同蛋白质中氨基酸之间的肽键 相同，与蛋白质多样性无关，Ｃ错误                                                                    。 ( ) * + , - ! ./012 ２２　 学 胞吸收 Ｂ．所含的白糖比等质量脂肪氧化分解产生 的水少 Ｃ．所含的动物脂肪在常温下一般以液态形 式存在 Ｄ．若含糖量符合国家标准，那么可放心大 量饮用 答案：ＡＣＤ 解析：白糖是蔗糖，属于二糖，由两分子单 糖脱水缩合而成，一般要水解成单糖才能被 细胞吸收，Ａ错误；与糖类相比，脂肪分子 中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更 高，因此白糖比等质量脂肪氧化分解产生的 水少，Ｂ正确；大多数动物脂肪含有饱和脂 肪酸，室温时呈固态，Ｃ错误；由题干信息 可知，《中国居民膳食指南》建议每人每天 糖的摄入量最好在２５ｇ以下，因此不能大 量饮用，Ｄ错误                。 第４节　蛋白质是生命活动的主要承担者 　　１．建立生命的物质性的观点从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性。（生命观念） 　　２．理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题。（科学 思维） 　　３．从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。（社会责任） 知识点一　蛋白质的功能 　　连线 　　蛋白质的功能 例１　下列不属于人体内蛋白质功能的是 （　　） Ａ．细胞结构的构成　Ｂ．遗传信息的携带 Ｃ．具有运输功能　　Ｄ．提高机体的抵抗力 答案：Ｂ 解析：有些蛋白质是细胞结构的构成成分， 参与组织构成、更新和损伤之后的修补，属 于蛋白质功能，Ａ正确；携带遗传信息的物 质是核酸，不是蛋白质，不属于蛋白质功 能，Ｂ错误；蛋白质具有运输功能，如血红 蛋白，Ｃ正确；免疫蛋白质如抗体具有保卫 机体免受细菌和病毒的侵害、提高机体抵抗 力的作用，Ｄ正确。 知识点二　氨基酸及其种类                                 ! " "#34&'567 　学 ２３　 　　胶原蛋白具有较高的滋补保健功能，但 并不能直接被人体吸收，试解释胶原蛋白在 人体中如何发挥其营养价值。 例２　从氨基酸分子结构通式看，组成人体 蛋白质的氨基酸的区别是 （　　） Ａ．—ＮＨ２不同 Ｂ．Ｒ基不同 Ｃ．—ＣＯＯＨ不同 Ｄ．—Ｈ不同 答案：Ｂ 解析：不同的氨基酸分子具有不同的 Ｒ基， Ｒ基决定氨基酸的种类。 例３　近日，研究人员发现一种名为 ＳＩＲＴ１ 的蛋白质。它可以改善老鼠的身体健康，降 低胆固醇水平，甚至预防糖尿病。若将ＳＩＲＴ１ 彻底水解，不可能产生的物质是 （　　） 答案：Ｄ 解析：蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸 的结构通式是 ，不同的氨基酸 Ｒ基不同。根据题意，ＳＩＲＴ１是蛋白质，彻 底水解会产生氨基酸，由氨基酸的结构特点 可知，至少有一个氨基和一个羧基，并且至 少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原 子上，Ｄ符合题意，Ａ、Ｂ、Ｃ不符合题意。 知识点三　蛋白质的结构及其多样性 １．二肽形成过程 （１）过程ａ： ；物质ｂ： 。 （２）Ｈ２Ｏ中 Ｈ来源于 ，Ｏ来源于 。 ２．蛋白质的结构层次 氨基酸 → 脱水缩合 多肽 盘曲、 → 折叠 蛋白质 ３．蛋白质分子多样性的原因 （１）氨基酸 ① 不同 ② 成百上千 ③ { 千变万化 （２） 的盘曲、折叠方式及其形成 的 千差万别。 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 ( ) * + , - ! ./012 ２４　 学 的空间结构变得伸展、松散，易于被 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。 　　观察下列四种氨基酸的结构，探究以下 问题： （１）构成蛋白质的氨基酸共有的部分是 　　　　　　　　　　 　。 （２）这四种氨基酸分子不同的 Ｒ基分别是 　　　　　　　　　　　　 　。 （３）“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎 样的对应关系？ （４）组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有 一个氨基和一个羧基吗？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？ １．参与脱水缩合的部位：一个氨基酸中心 碳原子上的氨基与另一个氨基酸中心碳 原子上的羧基。Ｒ基中的氨基或羧基一 般不参与脱水缩合。 ２．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 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） （２）蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算 ①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。 ②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋Ｒ基中含 有的氨基或羧基数。 例４　（不定项）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．牛胰岛素为５１肽，其中含有４９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，减少的分子质量为８８２ 答案：ＡＢ 解析：由图可知，牛胰岛素是由两条肽链形 成的蛋白质，含有的肽键数＝氨基酸的分子 数－肽链数 ＝５１－２＝４９，Ａ正确；牛胰岛 素含有两条肽链，每条肽链至少含有１个 —ＮＨ２和一个—ＣＯＯＨ，因此至少含有２个 —ＮＨ２和２个—ＣＯＯＨ，Ｂ正确；                                                                   牛胰岛素 ! " "#34&'567 　学 ２５　 水解产物最多含有２１种不同的氨基酸，Ｃ 错误；牛胰岛素形成的过程中，形成了４９ 个肽键，还形成了３个二硫键，所以减少的 相对分子质量为４９×１８＋６＝８８８，Ｄ错误。 例５　现有１００个氨基酸，其中氨基有１０５ 个，羧基有１０３个，则由此合成的３条肽链 中肽键数目、游离的氨基、羧基的数目分别 是 （　　） Ａ．９６、８、９ Ｂ．９７、７、５ Ｃ．９７、８、６ Ｄ．９７、６、４ 答案：Ｃ 解析：根据１００个氨基酸中氨基有１０５个， 羧基有１０３个，可知Ｒ基中氨基有５个，羧 基有３个，则３条肽链中肽键数目、游离的 氨基、羧基的数目分别是 １００－３＝９７ （个）、３＋５＝８（个）、３＋３＝６（个）。 例６　某蛋白质相关数据如下表所示。若 Ｒ 基上的羧基和氨基不会脱水形成肽键，则下 列有关叙述正确的是 （　　） 氨基酸数目 １２８ Ｒ基上的氨基数 １６ 游离氨基的总数 １９ 游离羧基的总数 １８ Ａ．Ｒ基上的羧基有１７个 Ｂ．该蛋白质水解时，水分子中的氧参与形 成氨基 Ｃ．该蛋白质含２条肽链 Ｄ．合成一分子该蛋白质时脱去水的分子量 为２２５０ 答案：Ｄ 解析：该蛋白质共含有 １９个游离的氨基， 其中有１６个在 Ｒ基中，说明该蛋白质含有 ３条肽链，又游离的羧基总数是１８个，所 以Ｒ基上的羧基有１５个，Ａ错误；氨基酸 经脱水缩合形成蛋白质时，脱去的水中的氧 来自氨基酸中的羧基，所以该蛋白质水解 时，水分子中的氧参与形成羧基，Ｂ错误； 该蛋白质共含有１９个游离的氨基，其中有 １６个在Ｒ基中，说明该蛋白质含有３条肽 链，Ｃ错误；合成一分子该蛋白质时脱去水 的水分子数＝氨基酸数－肽链数＝１２８－３＝ １２５（个），脱去水的分子量为 １２５×１８＝ ２２５０，Ｄ正确。 　　如图是某蛋白质分子结构示意图，图中 “▲—★—■—●”表示不同种类的氨基 酸，图中Ａ链由２１个氨基酸，Ｂ链由１９个 氨基酸组成，图中 “—Ｓ—Ｓ—”是在蛋白质 加工过程中由２个 “—ＳＨ”脱下２个Ｈ形成 的。下列有关叙述中，错误的是 （　　） Ａ．该蛋白质特异性的主要原因是氨基酸的 排列顺序 Ｂ．该蛋白质分子中至少含有２个羧基 Ｃ．图中连接２个相邻氨基酸间的 “—”代 表的化学键是通过脱水缩合形成的 Ｄ．形成该蛋白质分子时分子总量减少了 ６８４ 例７　肉毒梭菌产生的肉毒类毒素是一种致 病性极高的神经麻痹毒素，该毒素是由两条 肽链盘曲折叠而成的一种生物大分子。下面 是肉毒类毒素的局部结构简式，请据此回答： （１）上图所示的片段中，共有 个 肽键、 种氨基酸组成；从左 向右数，                                                                   第三个氨基酸不同于其他氨 ( ) * + , - ! ./012 ２６　 学 基酸的基团是 （填化学式）。 （２）肉毒类毒素是在细胞中由氨基酸经过 过程形成的；一分子肉毒类 毒素至少含有 个氨基。 （３）１ｇ肉毒类毒素可毒死２０亿只小鼠，但 煮沸１ｍｉｎ或７５℃下加热５～１０ｍｉｎ， 就能使其完全丧失活性。高温可使肉 毒类毒素失活的主要原理是高温使其 。 （４）肉毒类毒素可用 试剂鉴定， 该试剂使用方法是 ， 在煮沸后的肉毒类毒素溶液 （无色） 中加入该试剂，其溶液颜色将变为 。 答案：（１）４　５　—ＣＨ３　 （２）脱水缩合 　２　 （３）空间结构遭到破坏　 （４）双缩 脲　先加Ａ液，摇匀后再加Ｂ液　紫色 解析：（１）据试题分析可知，题图部分含５ 种Ｒ基，即有５种氨基酸，所以肽键数 ＝５ －１＝４（个）；这５个氨基酸的 Ｒ基依次是 —ＣＨ２—Ｃ６Ｈ４ＯＨ、—Ｈ、—ＣＨ３、—ＣＨ２—Ｃ６Ｈ５、 —ＣＨ２—ＣＨ（ＣＨ３）２；第三个氨基酸不同 于其他氨基酸的基团是 Ｒ基 （—ＣＨ３）。 （２）肉毒类毒素的化学本质是蛋白质，是 由氨基酸经过脱水缩合形成的。肉毒类毒素 是由两个亚单位 （每个亚单位由一条链盘 曲折叠而成）组成的，每个亚单位至少含 有１个游离的氨基和１个游离的羧基，因此 一分子肉毒类毒素至少含有２个氨基和２个 羧基，它们分别位于两条肽链的两端。 （３）高温可破坏肉毒类毒素的空间结构而 使其失活。（４）肉毒类毒素含有多个肽键， 可用双缩脲试剂鉴定，该试剂使用方法是先 加 Ａ液，摇匀后再加 Ｂ液，反应颜色为 紫色                                  。 专项　与蛋白质的合成和水解过程相关的计算 一、蛋白质的相对分子质量、氨基 （羧基） 数、肽键数和脱水数的计算 　　链状肽可以用如下的模式图表示： １．肽键数＝失去水分子数 ＝氨基酸数 －肽 链数。 ２．蛋白质的相对分子质量 ＝氨基酸数 ×氨 基酸的平均相对分子质量 －脱去水分子 数×１８（若有 ｐ个二硫键生成，则还应 减去２ｐ）。 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。 肽链 数目 氨基酸 数目 肽键 数目 脱去 水分子 数目 氨基 数目 羧基 数目 多肽 （蛋白 质）的 相对分 子质量 １ ｎ ｎ－１ ｎ－１ 至少 １个 至少 １个 ｎａ－ １８（ｎ－１） ｍ ｎ ｎ－ｍ ｎ－ｍ 至少 ｍ个 至少 ｍ个 ｎａ－ １８（ｎ－ｍ） ３．肽链中游离氨基或羧基的计算 （１）至少含有的游离氨基或羧基＝肽链数。 （２）游离氨基或羧基数 ＝肽链数 ＋Ｒ基中 含有的氨基或羧基数                          。