第2章 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（人教版）

本高中生物学讲义聚焦蛋白质的结构与功能，系统梳理氨基酸的元素组成、结构通式及R基差异，通过脱水缩合过程构建肽链形成脉络，进而阐述蛋白质的结构层次及多样性，揭示结构决定功能的生命观念，辅以判断正误、任务探究等学习支架。 资料以类比推理法（如将氨基酸比作人）助学生理解结构，通过任务驱动分析脱水缩合（如肽键数量计算）培养科学思维，结合蛋白质与健康应用强化社会责任。课中互动提升教学效率，课后课时对点练助力学生查漏补缺。

第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者 [学习目标]　1.通过对蛋白质结构多样性决定功能多样性的学习，形成结构和功能观。2.通过推导氨基酸的结构、脱水缩合过程，培养归纳与推理的能力。3.通过对蛋白质与人体健康及在疾病治疗等方面的应用分析，强化社会责任。 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 (1)蛋白质是生命活动的主要承担者。 (2) 2．蛋白质的基本组成单位——氨基酸 (1)元素组成 组成氨基酸的共有元素是C、H、O、N，有的氨基酸还含有S等元素。 (2)结构和种类 特别提醒　(1)类比推理法理解氨基酸的结构 ①类比：把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子。 ②图示(如图) (2)氨基、羧基、R基的书写 ①正确的格式：—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。 ②结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别 判断正误 (1)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能(　　) (2)蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子(　　) (3)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上(　　) (4)非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 提示　(1)蛋白质具有催化、运输、免疫、调节等各种功能，但是不具有遗传的功能。(3)每种氨基酸至少含有1个氨基和1个羧基，且都有1个氨基和1个羧基连接在同一个碳原子上，也有可能有多的氨基或羧基位于侧链基团，并未连在同一个碳原子上。(4)人体细胞可以合成的氨基酸称为非必需氨基酸。 任务一：分析氨基酸的结构 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)据图可以看出每个氨基酸都有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，而且它们都连接在同一个碳原子上。 (3)这四种氨基酸分子的不同部分分别是—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH；我们把氨基酸的不同部分称作侧链基团(R基)，其决定了氨基酸的种类和性质。 (4)根据上述分析写出氨基酸的结构通式：。 (5)若某种氨基酸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　若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。 1．下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸的是(　　) A．①②③④ B．①②③ C．①② D．②④ 答案　B 解析　①②③中的化合物中都至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，都是组成蛋白质的氨基酸，①②③符合题意；④中化合物的氨基和羧基不连接在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸，④不符合题意。 2．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　根据题意可知，缬氨酸的R基为—C3H7，因此缬氨酸的分子式为C5H11O2N，故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．蛋白质的结构层次 氨基酸 ↓脱水缩合 二肽：由两个氨基酸缩合而成的化合物 ↓ 多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，通常呈链状结构 ↓ 盘曲、折叠(原因：氨基酸之间能形成氢键等) 蛋白质：具有一定的空间结构 2．脱水缩合的过程 (1)过程①名称：脱水缩合。 (2)物质②名称：二肽。 (3)结构③名称：肽键。 3．蛋白质种类多样性的原因 (1)组成一种蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序不同； (2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。 4．蛋白质结构与功能的关系 (1)蛋白质中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，如人类的镰状细胞贫血。 (2)蛋白质变性 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 Ⅰ.鸡蛋、肉类经煮熟后由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，易于被蛋白酶水解，因而易于消化。 Ⅱ.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。 判断正误 (1)含有两个肽键的化合物叫作二肽(　　) (2)氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质结构完全相同(　　) (3)蛋白质变性是肽键的断裂造成的(　　) (4)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应(　　) (5)蛋白质变性是可逆的化学反应(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 提示　(1)由两个氨基酸缩合形成的化合物叫作二肽，二肽含有一个肽键，含有两个肽键的化合物叫作三肽。(2)氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质，其肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构可能不同。(3)高温、强酸、强碱等均会破坏蛋白质的空间结构，引起蛋白质变性，但是肽键没有断裂。(4)变性的蛋白质肽键还在，能与双缩脲试剂发生紫色反应。(5)蛋白质变性是不可逆的化学反应。 任务二：分析氨基酸脱水缩合形成肽链的过程 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H2O中氢的来源是氨基和羧基，氧的来源是羧基。 (2)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。 (3)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)。 3．两种氨基酸结构式如图，它们在形成二肽化合物时，最可能相互缩合的基团是(　　) A．①与⑤ B．③与⑥ C．②与⑥ D．③与④ 答案　A 解析　①与④均为氨基，②与⑤均为羧基，③与⑥均在R基中。图示的两种氨基酸分子通过脱水缩合形成二肽，而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，同时脱去一分子水，因此最可能相互缩合的基团是①与⑤或②与④，故选A。 4．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________(填“不变”“减弱”或“失去”)。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)减弱　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，分解为氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反；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 课时对点练 [分值：100分] 第1～3题，每题4分；第4～13题，每题5分，共62分。 题组一　蛋白质的功能 1．(2024·福州高一质检)下列关于蛋白质的功能，叙述错误的是(　　) A．许多蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质 B．有些蛋白质具有催化化学反应的功能，如胃蛋白酶 C．有些蛋白质有免疫功能，如抗体 D．有些蛋白质起信息传递的作用，如血红蛋白 答案　D 解析　血红蛋白有运输功能，运输氧气和二氧化碳，不具有信息传递的作用，D错误。 题点　蛋白质的功能 2．蛋白质是生命活动的主要承担者，下列有关蛋白质与其功能的叙述，错误的是(　　) A．性激素能促进生殖细胞的生成体现了蛋白质的调节功能 B．蛋白质摄入不足可能会导致人体免疫力下降 C．红细胞中的运输蛋白、头发中的角蛋白体现了蛋白质功能的多样性 D．高温破坏蛋白质的空间结构会导致蛋白质的功能丧失 答案　A 解析　性激素的化学本质是脂质，A错误。 题点　蛋白质的功能 题组二　蛋白质的基本组成单位——氨基酸 3．(2024·绵阳高一统考)同为组成蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生，取决于两种氨基酸的(　　) A．氨基数量不同 B．羧基数量不同 C．R基种类不同 D．元素组成不同 答案　C 题点　氨基酸的元素组成、结构及种类 4．在下列分子中，属于组成生物体蛋白质的氨基酸是(　　) A．①②④ B．①④⑤ C．①③⑤ D．②③⑤ 答案　C 解析　②中缺乏羧基，不是组成蛋白质的氨基酸；④中氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸。 题点　氨基酸的元素组成、结构及种类 5．(2024·银川高一期末)如图是氨基酸分子的结构通式。下列有关叙述正确的是(　　) A．氨基酸脱水缩合过程中，①脱掉两个氢 B．每种氨基酸均只有一个①和一个③ C．若④为—CH3，则该氨基酸的分子式为C3H7O2N D．组成人体蛋白质的必需氨基酸有21种 答案　C 解析　参与氨基酸脱水缩合的是①和③，①氨基脱掉一个氢，③羧基脱掉一个羟基，形成一分子水，A错误；每一种氨基酸都至少有一个①氨基和③羧基，因为④R基中还有可能存在氨基或羧基，B错误；若R基是－CH3，根据氨基酸的结构通式可知，该氨基酸的分子式是C3H7O2N，C正确；组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中必需氨基酸有8种，儿童多一种有9种，D错误。 题点　氨基酸的元素组成、结构及种类 题组三　蛋白质的结构及其多样性 6．(2025·宜宾高一期中)如图表示有关蛋白质的简要概念图，下列分析不正确的是(　　) A．a中一定含有C、H、O、N、S元素 B．①过程有水的产生 C．多肽中b的数目不一定等于c的数目 D．蛋白质空间结构改变，可能会影响其功能 答案　A 解析　a是构成氨基酸的元素组成，一定有C、H、O、N，不一定含有S元素，A错误。 题点　蛋白质的结构层次及结构多样性的原因 7．(2024·昭通高一联考)蛋白质功能多样性是因为蛋白质结构具有多样性，下列相关叙述错误的是(　　) A．蛋白质中氨基酸的种类、数目和排列顺序改变，其功能可能就会受影响 B．蛋白质结构多样性的原因之一是氨基酸的空间结构差异巨大 C．氢键和二硫键与蛋白质复杂的空间结构有关 D．通常具有一定空间结构的蛋白质才具有生物活性 答案　B 解析　结构决定功能，所以蛋白质中氨基酸的种类、数目和排列顺序改变，其功能可能就会受影响，A正确；蛋白质结构多样性的原因为氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，蛋白质的空间结构不同，B错误；氢键和二硫键可以将多条肽链连接在一起，与蛋白质复杂的空间结构有关，C正确；通常具有一定空间结构的蛋白质才具有生物活性，当空间结构被破坏，蛋白质也将失去生物活性，D正确。 题点　蛋白质结构的综合 8．某条多肽链由31个氨基酸构成，如图为其部分结构示意图，下列叙述不正确的是(　　) A．该多肽的侧链基团有31种 B．该多肽至少有1个游离氨基 C．该多肽有30个肽键 D．该多肽形成过程中相对分子质量减少了540 答案　A 解析　组成蛋白质的氨基酸有21种，所以该多肽的侧链基团最多有21种，A错误；一条多肽链至少有1个游离的氨基，B正确；该多肽链由31个氨基酸构成，其含有的肽键数＝氨基酸数－肽链数＝31－1＝30(个)，C正确；该多肽链由31个氨基酸构成，形成过程中脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数＝31－1＝30(个)，其相对分子质量减少18×30＝540，D正确。 题点　有关蛋白质的综合计算 9．(2025·天津和平区高一期中)球状蛋白分子空间结构为外圆中空，氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧，而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后，会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是(　　) A．蛋白质变性可导致部分肽键断裂 B．球状蛋白多数可溶于水，不溶于乙醇 C．高温变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质 D．变性后生物活性丧失是因为原有空间结构破坏 答案　A 解析　蛋白质的变性导致其空间结构被破坏，但肽键没有断裂，A错误。 题点　蛋白质结构的综合 10．(2024·盐城高一期末)硒代半胱氨酸的化学式为C3H7NO2Se，在人体中硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取。下列说法错误的是(　　) A．硒代半胱氨酸是必需氨基酸，该氨基酸的R基为—CH3Se B．硒代半胱氨酸中有一个氨基和一个羧基，氨基酸的基本性质与其R基有关 C．硒代半胱氨酸在肽链中的位置改变时，相应蛋白质的功能可能发生变化 D．两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的H2O中的氧只来源于羧基 答案　A 解析　氨基酸除去R 基分子式为C2H4NO2，硒代半胱氨酸的化学式为C3H7NO2Se，故该氨基酸的R基为—CH3Se，人体细胞能合成硒代半胱氨酸，所以是非必需氨基酸，A 错误；每种氨基酸分子至少含一个氨基和一个羧基，硒代半胱氨酸的R基(—CH3Se)没有氨基和羧基，因此硒代半胱氨酸中有一个氨基和一个羧基，氨基酸的不同在于R基的不同，故氨基酸的基本性质与其R基有关，B 正确；蛋白质的结构与氨基酸的排列顺序有关，硒代半胱氨酸在肽链中的位置改变时，相应蛋白质的结构发生改变，功能也可能发生变化，C正确。 题点　蛋白质结构的综合 11．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 答案　B 解析　该蛋白的基本组成单位是氨基酸，与天然蜘蛛丝蛋白的相同，A错误；该蛋白彻底水解的产物为氨基酸，不能与双缩脲试剂发生作用，C错误；高温可改变该蛋白的空间结构，从而改变其韧性，但一般不会改变其化学组成，D错误。 题点　蛋白质结构的综合 12．(2025·广州高一期中)血红蛋白是红细胞内运输的特殊蛋白质，由珠蛋白和血红素组成。珠蛋白有4条肽链，其中两条是由141个氨基酸组成的α链，另外两条是由146个氨基酸组成的β链。下列说法正确的是(　　) A．蛋白质的营养价值取决于非必需氨基酸的种类和数量 B．过酸或过碱导致空间结构发生变化是血红蛋白失去运输氧的功能的原因之一 C．两种链不同的直接原因是氨基酸的空间结构、种类、数目和排列顺序不同 D．人体缺少血红蛋白会导致缺氧，应尽快口服血红蛋白防止大脑缺氧死亡 答案　B 解析　蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的种类和数量，A错误；结构决定功能，过酸或过碱会导致血红蛋白空间结构的改变，进而影响血红蛋白运输氧的功能，B正确；两种链不同的直接原因是氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，氨基酸不具有空间结构，C错误；口服血红蛋白会被消化道中的酶分解而失去药效，D错误。 题点　蛋白质结构和功能的综合考查 13．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)。下列说法不正确的是(　　) 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　A 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；蛋白质的结构决定蛋白质的功能，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，其功能也可能出现异常，B正确；细胞受到冰冻时，蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)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的能力，D正确。 题点　蛋白质结构和功能的综合考查 14．(20分)我国科学家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下列问题： (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)脑啡肽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(或侧链基团)不同 (4) 解析　(1)据图可知，该化合物含有1个游离的氨基和1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，有2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，氨基酸的结构通式见答案。 题点　多肽结构与脱水缩合 15．(18分)(2025·南京高一阶段检测)资料一：神经肽Y是由36个氨基酸组成的一条多肽链，与动物的摄食行为和血压调节具有密切关系，图1是神经肽Y的部分氨基酸组成示意图和谷氨酸(Glu)的结构式。 资料二：图2表示一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示切去C肽后氨基酸的序号)。(注：－S－S－是由2个－SH脱去2个H形成的)据图回答下列问题： (1)神经肽Y中连接Leu和Ala的化学键称为__________。形成该神经肽Y要失去____________分子水。已知组成神经肽Y的11种氨基酸中，Glu有4个，其他氨基酸仅含有一个羧基，则该神经肽Y含有的游离羧基有____________个，一分子神经肽Y中至少含有__________个氮原子。 (2)组成鱼和人的神经肽均是三十六肽化合物，但两者的结构存在一定的差别，那么造成这种差别的原因最可能是__________________。 (3)图2中构成胰岛素原的肽链是氨基酸通过______________(过程)形成的。胰岛素中至少含有__________个游离的氨基。C肽的切除需要消耗________分子的水。 (4)胰岛素能降低血糖浓度体现了蛋白质具有____________的功能。 答案　(1)肽键　35　5　36　(2)氨基酸的种类、排列顺序不同　(3)脱水缩合　2　2　(4)调节 解析　(1)神经肽Y的一端有1个游离的羧基，组成神经肽Y的Glu有4个，其R基有1个羧基，故该神经肽Y含有的游离羧基有5个，神经肽Y是由36个氨基酸组成的一条多肽链，故一分子神经肽Y中至少含有36个氮原子。(2)组成鱼和人的神经肽均是三十六肽化合物，即氨基酸的数目相同，但是两者的结构存在一定的差别，那么造成这种差别的原因最可能是氨基酸的种类、排列顺序不同。 题点　蛋白质结构和功能的综合考查 学科网（北京）股份有限公司 $