第2章 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者-【金版教程】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞创新导学案Word（人教版 多选版）

生物学　必修1 RJ(多选版) 第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者 1.归纳概括氨基酸的结构通式和特点，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。2.分析蛋白质分子结构多样性和功能多样性的关系，举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。3.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。4.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者，认同蛋白质与人体营养、健康等关系密切。 知识点一　蛋白质的功能 功能 举例 结构蛋白 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等的成分主要是蛋白质 催化作用 绝大多数酶是蛋白质 运输作用 血红蛋白能运输氧 调节作用 胰岛素等蛋白质类激素能够调节机体的生命活动 免疫功能 抗体可帮助人体抵御抗原的侵害 总结：细胞的各项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。 知识点二　蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1．种类：在人体中组成蛋白质的氨基酸有21种。氨基酸是组成蛋白质的基本单位。组成人体蛋白质的氨基酸有8种是人体细胞不能合成的，必须从外界环境中获取，被称为必需氨基酸。另外13种氨基酸是人体细胞能够合成的，叫作非必需氨基酸。 2．氨基酸的结构特点 每种氨基酸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接在同一个碳原子上。 3.氨基酸分子结构通式为。 4．各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 知识点三　蛋白质的结构及其多样性 1．蛋白质的结构 (1)脱水缩合：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。 (2)连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。由两个氨基酸缩合而成的化合物，叫作二肽。 (3)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。多肽通常呈链状结构，叫作肽链。 (4)由于肽链上不同氨基酸之间还能形成氢键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。 (5)许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。 2．蛋白质结构多样性原因 在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，蛋白质分子的结构极其多样，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。 3．蛋白质结构和功能相适应 每一种蛋白质分子都有与它所承担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。 1．(课本P28问题探讨)由胶原蛋白制作的手术缝合线可以被人体组织直接吸收而逐渐消失。(　　) 答案：× 2．(课本P31思考·讨论)食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸被肠道吸收，可以转变为人体蛋白质。(　　) 答案：√ 3．(课本P32与社会的联系)鸡蛋、肉类经煮熟易消化，原因是高温导致蛋白质分子发生变性，更容易被蛋白酶水解。(　　) 答案：√ 4．(课本P32与社会的联系)酒精和醋酸消毒的原理是经过加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失，达到消毒、灭菌的目的。(　　) 答案：√ 1.蛋白质是生命活动的主要承担者。(课本P28) 练习1　下列说法中能作为“蛋白质是生命活动的主要承担者”证据的打√，不能的打×。 (1)胃蛋白酶起催化作用。(√) (2)血红蛋白能运输氧气。(√) (3)性激素能促进生殖器官的发育。(×) (4)肌肉的成分主要是蛋白质。(√) 2.氨基酸是组成蛋白质的基本单位。每种氨基酸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接在同一个碳原子上。(课本P29) 练习2　判断下列化合物是否属于氨基酸，是打√，不是打×。 (1) (√) (2) (√) (3) (×) 3.一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。(课本P30) 练习3　(1)含有两个肽键的化合物叫作二肽。(×) (2)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。(×) 4.在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。(课本P31) 练习4　(1)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。(×) (2)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应。(√) 5.每一种蛋白质分子都有与它所承担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。(课本P31) 练习5　(1)蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的。(×) (2)蛋白质的空间结构与其功能密切相关。(√) 重难一　氨基酸形成蛋白质的过程 1．蛋白质的形成过程 经脱水缩合后形成的是多肽，而不是蛋白质，多肽要经过加工后才能形成有一定结构和功能的蛋白质。 2．氨基酸脱水缩合过程相关计算 (1)脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数＝水解需水数。 (2)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数。 (3)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数。 (4)蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数。 (5)至少氨基数＝肽链数。 (6)至少羧基数＝肽链数。 [例1]　(海南，2)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕，使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白，该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述，正确的是(　　) A．该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同 B．该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成 C．该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 D．高温可改变该蛋白的化学组成，从而改变其韧性 解析：蛋白质的基本组成单位都是氨基酸，A错误；肽链是由氨基酸通过肽键连接而成的，B正确；蛋白质彻底水解的产物为氨基酸，无肽键，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；高温可破坏蛋白质的空间结构，但不改变其化学组成，D错误。 答案：B [例2]　(多选)如图表示胰岛素分子中一条多肽链，其中有3个甘氨酸且分别位于第8、20、23位。下列叙述正确的是(　　) A．图中所示多肽至少含有一个羧基和一个氨基 B．该多肽一定含有21种氨基酸 C．用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸的过程需要破坏6个肽键 D．用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸，形成的产物中只有4条多肽 解析：组成人体蛋白质的氨基酸共有21种，但并不是每种蛋白质都含有21种氨基酸，B错误；要想除去图中的3个甘氨酸，需要将甘氨酸前后的肽键都断裂，因此特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸的过程需要破坏6个肽键，加6个水，C正确；用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸，形成的产物中有3条多肽，1条二肽，3个甘氨酸，D错误。 答案：AC 重难二　蛋白质的结构和功能多样性的原因 1．蛋白质的结构与功能相适应 2．蛋白质结构与功能多样性的关系 每一种蛋白质分子都有与它所承担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。如在某些物理和化学因素作用下，蛋白质特定的空间构象被破坏后，其功能或生物活性随即丧失。 [例3]　雄孔雀求偶季节展示的华丽羽毛、羚羊浓密的毛和坚硬的角，这些看似完全不同的物质，却是由同一类蛋白质构成的。下列有关蛋白质的叙述，错误的是(　　) A．不同生物体中的蛋白质具有特殊的生物学功能，这取决于其特定的结构 B．生物体中蛋白质的空间结构稳定，不会随着温度的升高而发生改变 C．每种蛋白质都有其独特的空间结构，是表现其生物学活性所必需的 D．不同种蛋白质的差别在于其中氨基酸的种类、数目和排列顺序等不同 解析：常温下生物体中蛋白质的空间结构稳定，但会随着温度升高发生改变，并且空间结构一旦发生不可逆的改变，便会失去生物学活性，B错误；不同种蛋白质的差别在于其中氨基酸的种类、数目和排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同，D正确。 答案：B [例4]　血管紧张素是由肝脏分泌的前体物质——血管紧张素原(一种蛋白质)水解形成的一种多肽类激素，具有升高血压的功能。在临床应用上，人工合成的血管紧张素可作为药物改善低血压症。下列叙述正确的是(　　) A．血管紧张素原能与双缩脲试剂产生紫色反应，血管紧张素则不能 B．血管紧张素原水解生成血管紧张素的过程中有肽键的断裂和水的生成 C．血管紧张素具有升血压功能与其空间结构密切相关 D．可以通过静脉注射或口服血管紧张素来改善低血压症 解析：血管紧张素原是一种蛋白质，血管紧张素是一种多肽类激素，都能与双缩脲试剂产生紫色反应，A错误；血管紧张素原水解生成血管紧张素的过程中可能会发生肽键的断裂，肽键断裂会消耗水，B错误；蛋白质的结构与其功能相适应，血管紧张素的升血压功能与其空间结构密切相关，C正确；血管紧张素是一种多肽类激素，口服会使其被水解，从而丧失活性，D错误。 答案：C 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 题点 蛋白质的功能 氨基酸的结构 氨基酸的结构及多肽 蛋白质的形成过程 蛋白质变性 蛋白质变性 氨基酸结构及脱水缩合 题号 8 9 10 11 12 13 难度 ★★ ★★ ★★ ★ ★★ ★★ 题点 蛋白质的结构及相关计算 蛋白质结构与功能 蛋白质相关计算 蛋白质的结构、多样性、计算、结构与功能相适应、蛋白质变性与水解的区别 蛋白质计算、结构与功能、多样性、变性 蛋白质形成过程 [单项选择题] 知识点一　蛋白质的功能 1．蛋白质是目前已知结构最复杂，功能最多样的分子。下列有关蛋白质及其功能的叙述，不正确的是(　　) A．生物体的很多结构，如肌肉、头发、羽毛等的主要成分都是蛋白质 B．血红蛋白能够运输氧气，说明蛋白质具有运输的功能 C．在病毒感染自愈者的体内，发现了抗体的存在，说明蛋白质具有免疫功能 D．总体来说，蛋白质具有催化、免疫、运输、遗传等功能 答案：D 解析：蛋白质不具有遗传功能，D错误。 知识点二　蛋白质的基本组成单位——氨基酸 2．蛋白粉是很多老年人的营养补品，有人说人体不需要补充蛋白质，下列叙述正确的是(　　) A．氨基酸是蛋白质分子的基本单位，由氨基和羧基组成 B．组成蛋白质的氨基酸的共有结构是 C．每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素 D．人体需要的氨基酸都在体内合成，不需要额外补充 答案：B 3．由下列分子中的氨基酸脱水缩合形成的产物称为(　　) ①NH2—CH2—COOH　 ②NH2—CH2—CH2OH　 ③ ④ ⑤ A．二肽 B．三肽 C．四肽 D．五肽 答案：B 解析：由题图可知，①③⑤为氨基酸。由三个氨基酸脱水缩合形成的化合物称为三肽，B正确。 知识点三　蛋白质的结构及其多样性 4．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过程是肽链盘曲、折叠形成具有独特空间结构的蛋白质，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。 5．有机氯类农药可以与蛋白质中的氨基酸残基发生反应，破坏蛋白质的氢键和化学键，导致蛋白质变性。误食此类农药的患者可通过饮用大量牛奶等以减轻农药对身体的伤害，为急救争取更多的时间，下列有关蛋白质的叙述错误的是(　　) A．农药可通过破坏蛋白质的氢键来破坏蛋白质的空间结构 B．蛋白质变性是不可逆的，变性后的蛋白质肽键数量减少 C．牛奶中蛋白质可以与农药结合以减轻农药对机体的伤害 D．蛋白质若含多条肽链，这些肽链可通过一定化学键如二硫键相互结合 答案：B 解析：破坏蛋白质的氢键可以改变蛋白质的盘曲折叠方式，破坏蛋白质的空间结构，A正确；变性只破坏了蛋白质的空间结构，没有破坏肽键，B错误。 6．下图为蛋白质加热过程中的变化，据此判断下列有关叙述正确的是(　　) A．加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展并发生肽链的断裂 B．过酸、加酒精处理也可能造成蛋白质变性 C．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能并未发生改变 D．变性后的蛋白质不能与双缩脲试剂产生紫色反应 答案：B 解析：由题图可知，蛋白质经加热变性后，肽链伸展，肽键并未断裂，但失去生物活性，特定功能丧失，A、C错误。 7．哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是(　　) A．两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物 B．氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基 C．肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关 D．两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同 答案：D 解析：据题图分析，催产素和加压素都是由9个氨基酸分子脱水缩合形成的链状肽，A错误；氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢分别来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，B错误；肽链中游离氨基的数目＝肽链条数＋R基中氨基数目，因此肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关，C错误；根据题图分析可知，两种激素有2个氨基酸种类不同，进而导致两者的生理功能不同，D正确。 [多项选择题] 8．甲状腺素视黄质运载蛋白(TTR)是存在于血液中的一种球状蛋白质，由4条多肽链组成，每条多肽链均含127个氨基酸，其功能是运输甲状腺激素和维生素A。下列叙述不正确的是(　　) A．合成TTR的过程中，共脱去了508个水分子 B．4条多肽链之间通过一定的化学键相互结合在一起 C．参与组成TTR的氨基酸一共有21种，均由体细胞合成 D．若TTR的4条肽链的盘曲、折叠方式改变，其运输能力可能降低 答案：AC 解析：甲状腺素视黄质运载蛋白(TTR)由4条多肽链组成，每条多肽链均含127个氨基酸，形成过程中脱去(127－1)×4＝504(个)水分子，A错误；不同肽链之间通过一定的化学键相互结合在一起，B正确；可以组成蛋白质的氨基酸一共有21种，组成TTR的氨基酸不一定是21种，且必需氨基酸必须从外界环境中获取，C错误；蛋白质的结构与其功能相适应，若TTR的肽链的盘曲、折叠方式发生改变，其空间结构发生变化，则运输能力可能降低，D正确。 9．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，蛋白质中的氢键断裂，二硫键仍保留(如图所示)。下列说法正确的是(　　) A．结冰和解冻过程中蛋白质的相对分子质量均不变 B．在解冻以后蛋白质的功能可能会出现异常 C．巯基(—SH)一定位于氨基酸的R基上 D．抗冻植物可能具有较强的抗巯基氧化的能力 答案：BCD 解析：结冰时蛋白质中巯基氧化形成二硫键，蛋白质的相对分子质量变小，A错误；蛋白质的结构与功能相适应，由题干信息“解冻时，蛋白质中的氢键断裂”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；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。 10.如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子，其中“—S—S—”是将2条肽链连接起来的二硫键(由2个—SH形成，即—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，下列叙述错误的是(　　) A．该蛋白质分子中含有198个肽键 B．该蛋白质分子中至少含有5个游离的氨基 C．参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基 D．合成该蛋白质分子的过程中，相对分子质量减少了3550 答案：AB 解析：该蛋白质分子中肽键数＝氨基酸数－肽链数＝200－3＝197(个)，A错误；每一条肽链上都有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端，所以图示蛋白质分子至少有3个游离的氨基，B错误；每个氨基酸都有一个氨基连接在中心C原子上，所以组成该蛋白质的200个氨基酸中至少有200个氨基，C正确；该蛋白质分子在形成过程中，形成了197个肽键，即脱去197个水分子，另外还形成两个二硫键，脱去4个H，所以相对分子质量减少了197×18＋4＝3550，D正确。 [非选择题] 11．血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答下列问题： (1)图乙所示结构含有________种氨基酸，①的名称是________。 (2)血红蛋白是由574个氨基酸组成的，氨基酸经过________过程形成4条多肽链，该过程中形成________个肽键。 (3)若两条β肽链完全相同，则图甲所示的血红蛋白至少含有________个羧基。 (4)据图分析，蛋白质分子的多样性是由____________________________________不同导致的。 (5)若图甲血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成聚合成纤维状的异常血红蛋白，则由其参与组成的红细胞运输氧的能力将减弱。由此能得到什么结论？______________________________。 (6)图丙为血红蛋白变性和水解的示意图，总结两者的区别：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)3　氨基 (2)脱水缩合　570　(3)8 (4)氨基酸的数目、种类、排列顺序及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构 (5)蛋白质结构与功能相适应 (6)水解是蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸或短肽的过程。变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键一般不断裂 12．抗体是由2条相同的H链和2条相同的L链通过二硫键连接而成的免疫球蛋白。整个抗体分子可分为恒定区(C)和可变区(V)两部分(如图1所示)，在同一物种中，不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列。图2表示某种脑啡肽的结构简式，其可以作为镇痛药物来使用。据图回答下列问题。 (1)若某种抗体的一条H链有550个氨基酸，一条L链有242个氨基酸，则该抗体合成过程中产生了________个水分子。 (2)由题意可知，同一个体中抗体的结构不尽相同，主要是因为________(填“C”或“V”)区结构不同。 (3)抗体与脑啡肽功能不同，从分子结构角度分析其原因是_____________________________ _______________________________________________________________________。 (4)某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)1580　(2)V (3)组成它们的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同 (4)物理或化学因素使蛋白质的空间结构变得伸展、松散、暴露肽键，使蛋白酶易与之结合 解析：(1)一条H链有550个氨基酸，一条L链有242个氨基酸，则该抗体合成过程中产生的水分子数＝肽键数＝氨基酸总数－肽链数＝(550＋550＋242＋242)－4＝1580(个)。 (2)整个抗体分子可分为恒定区(C)和可变区(V)两部分，在同一物种中，不同抗体分子的恒定区域都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列，故同一个体中抗体的结构不尽相同，主要是因为V区结构不同。 13．我国是世界上第一个人工合成结晶牛胰岛素的国家。胰岛素对于糖尿病，特别是胰岛素依赖性糖尿病的治疗至关重要。其合成过程如图所示，请回答： (1)已知谷氨酸参与胰岛素的合成，谷氨酸的侧链基团为—CH2—CH2—COOH，请根据氨基酸结构通式写出谷氨酸的结构简式________________。 (2)前胰岛素原水解所需的水中的氢用于形成__________________________。 (3)胰岛素分子由51个氨基酸经________的方式形成两条肽链，这两条肽链通过一定的化学键，如图中的二硫键相互连接在一起而形成。从理论上分析，1个胰岛素分子有______个肽键，1个胰岛素分子至少有________个游离的氨基。 (4)据图可知，理论上可通过测定C肽的含量间接反映____________________________。 (5)治疗胰岛素依赖性糖尿病时，胰岛素只能注射，不能口服，原因是______________________________________。 答案：(1) (2)—NH2和—COOH(氨基和羧基) (3)脱水缩合　49　2 (4)胰岛素的分泌量(胰岛分泌细胞的分泌能力) (5)胰岛素是蛋白质，口服后会被消化道中的蛋白酶(催化)水解而失效 解析：(2)前胰岛素原是由氨基酸脱水缩合形成的，氨基酸中的氨基脱去一个—H，另一个氨基酸的羧基脱去一个—OH形成1分子水，因此水解过程中所需要的水用于形成氨基和羧基。 (4)由图可知，胰岛素原形成胰岛素的过程中切除了C肽，C肽形成越多，说明合成的胰岛素越多，理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛素的分泌量。 16 学科网（北京）股份有限公司 $