第2章 4.蛋白质是生命活动的主要承担者 课时2 蛋白质结构的多样性（分层评价）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中生物必修1 分子与细胞关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 聚焦蛋白质结构多样性，通过基础巩固、综合运用、拓广探索三层设计，构建从概念理解到综合应用再到创新探究的知识巩固路径，渗透结构与功能观及科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|氨基酸结构、肽键计算、蛋白质形成层次|以选择和填空为主，如氨基酸脱水缩合计算，强化基础概念与生命观念| |综合运用|血红蛋白、胰岛素等具体蛋白质结构与功能|结合图形分析（如胰岛素肽链），考查综合应用能力，体现科学思维| |拓广探索|肌红蛋白、环状肽等复杂情境分析|跨知识点整合（如肽酶作用、元素守恒计算），培养探究实践与创新思维|

课时 2 蛋白质结构的多样性 基础巩固 1. 如图所示是 3 种氨基酸的结构式, 由这 3 种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中, 含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是( ) 第 1 题 A.1,2,3 B.1,1,3 C.1,2,2 D.2,2,2 【答案】 C 【解析】观察这三个氨基酸结构式可知, 丙氨酸和丝氨酸各含一个氨基和一个羧基, 天冬氨酸含一个氨基和两个羧基。由这三个氨基酸脱水缩合所形成的三肽中, 肽键数=氨基酸数一肽链数 ，游离氨基数 这三个氨基酸所含有的氨基总数 - 肽键数 ,游离羧基数 这三个氨基酸所含有的羧基总数 - 肽键数 。 2. (教材改编题)(多选)两种氨基酸的结构式如图所示，它们在形成二肽化合物时，最可能脱水缩合的基团有 ( ) 第 2 题 A. ①与⑤ B. ②与④ C. ②与⑥ D. ③与④ 【答案】 【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, 因此最可能脱水缩合的基团是①与⑤或②与④。 3. (教材改编题)某种脑啡肽具镇痛作用，可作为药物使用，如图所示为其结构式。下列说法错误的是 ( ) 第 3 题 A. 根据肽键数可推断组成此多肽的氨基酸数为 5 B. 根据 R 基团可判断此多肽由 5 种氨基酸构成 C. 该种脑啡肽彻底水解需要消耗 4 分子水 D. 该化合物的相对分子质量比构成它的氨基酸相对分子质量总和小 72 【答案】 【解析】该化合物含有 4 个肽键,则含有 5 个氨基酸, 正确; 这 5 个氨基酸的 基依次为 、 一H、一H、一CH 、 ,根据 基团可判断此多肽由 4 种氨基酸构成, B 错误; 该脑啡肽形成时脱去 4 个水分子, 故完全水解也需要 4 个水分子参与, C 正确; 该化合物含有 4 个肽键, 则在脱水缩合时脱去 4 个水分子, 该化合物的相对分子质量比构成它的氨基酸相对分子质量总和小 72, D 正确。 4. 形成蛋白质结构的层次从小到大依次是 ( ) ① 氨基酸 ② 等元素 ③ 氨基酸脱水缩合 ④一条或几条多肽链连接在一起 ⑤ 多肽 ⑥ 蛋白质 A. ② ① ③ ④ ⑤ ⑥ B. ② ① ③ ⑤ ④ ⑥ C. ② ① ⑥ ⑤ ③ ④ D. ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 【答案】 B 【解析】蛋白质的基本单位是氨基酸,氨基酸由 、 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 ③ ⑤ ④ ⑥。 5. 植物体内的光敏色素是由两条多肽链组成的一种蛋白质, 其功能可受光照影响, 如图所示。据图推测，光照条件能改变光敏色素( ) 第 5 题 A. 肽链中氨基酸的种类 B. 肽链中氨基酸的排列顺序 C. 肽链中氨基酸的数目 D. 肽链的空间结构 【答案】 D 【解析】根据图示, 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。光敏色素受到红光照射后, 调控功能被激活，而受到远红光照射后，其调控功能被抑制。这些都是通过改变其空间结构来实现的, 而组成蛋白质的氨基酸种类、连接方式、氨基酸的排列顺序均不会发生改变, A、B、C 错误, D 正确。 6. 角蛋白是头发的主要成分, 如图所示为人工进行卷发的原理。下列叙述正确的是( ) 角蛋白 第 6 题 A. 卷发的原理是使角蛋白的二硫键断裂与再形成 B. 卷发剂处理前后，角蛋白的相对分子质量不变 C. 定型过程将两条肽链合成一条肽链 D. 人工卷发过程改变了角蛋白肽链中氨基酸的排列顺序 【答案】A 【解析】由图可知, 卷发剂处理后, 使角蛋白中的二硫键 (一S-S-)断开, 再用物理力量处理, 二硫键(一S-S-)又重新形成, 故卷发的原理是使角蛋白的二硫键断裂与再形成，A 正确；由图可知，卷发剂处理前后，角蛋白中所含二硫键会减少, 所以角蛋白的相对分子质量会增大, B 错误; 由图可知, 定型过程中两条肽链由二硫键相连, 还是两条链, 没有合成一条链, C 错误; 人工卷发过程中, 连接角蛋白两条肽链间的二硫键断裂, 未改变其氨基酸的排列顺序, D 错误。 7. 胶原三肽是利用生物工程技术由猪皮、鱼皮为原料制备的胶原蛋白的最小结构单位, 其形成过程如图所示。由于胶原三肽的分子量很小, 因此能够极有效的渗入角质层、真皮层和头发根部细胞内。下列叙述错误的是 ( ) 第 7 题 A. 赖氨酸有 1 个氨基和 1 个羧基 B. 胶原三肽由 3 种氨基酸脱水缩合而成 C. a 和 b 为肽键, 形成胶原三肽要产生 2 个水分子 D. 由氨基酸构成的蛋白质结构多样, 具有运输、免疫等功能 【答案】A 【解析】由图可知,赖氨酸有两个氨基和一个羧基, A 错误；由图可知，胶原三肽由 3 种氨基酸(甘氨酸、脯氨酸以及赖氨酸)脱水缩合而成，B正确；a和b为肽键，需要形成两个肽键, 因此要产生 2 个水分子, C 正确; 由氨基酸构成的蛋白质结构多样,具有运输、免疫等功能, D 正确。 8. 某三十九肽中共有丙氨酸 4 个，现去掉其中的丙氨酸得到 4 条长短不等的多肽(如图)， 这些多肽中肽键总数为 ( ) 第 8 题 A. 31 B. 32 C. 34 D. 35 【答案】A 【解析】 中有 6 个肽键, 中有 7 个肽键; 以此类推,所以共有肽键数为 个。 9. 全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏蕈碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若 20 种氨基酸的平均分子量为 128 ，则鹅膏蕈碱的分子量约为 ( ) A. 1024 B. 898 C. 880 D. 862 【答案】 C 【解析】由于鹅膏覃碱是一种环状八肽, 所以在形成过程中,失去水分子数 肽键数 氨基酸数 个。根据蛋白质相对分子质量 氨基酸平均相对分子质量 氨基酸数量- 失去水分子数 水的相对分子质量可知: 鹅膏覃碱的分子量大约是 。 10. 血红蛋白分子含有两条 肽链和两条 肽链，其空间结构如图甲所示；如图乙所示为 肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答下列问题: 甲 第 10 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 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_____(选填“不变” “减弱”或“失去”)。由此能得到什么结论? (6)如图丙所示为血红蛋白变性和水解的示意图，总结两者的区别: 。 第 10 题 【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 【解析】(1)由图乙可知，① 为氨基，② ③④⑤为Ｒ基，其中④⑤相同，说明图乙所示结构含 3 种氨基酸。(2)血红蛋白是由 4 条多肽链、 574 个氨基酸组成的,氨基酸经脱水缩合过程形成的肽键数 (个)。 (3) 游离的羧基数 肽链数十R 基中的羧基数,图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列,由图可知,该β肽链的 基中至少含有 2 个游离的羧基,2 条相同的 肽链的 基中至少含有 4 个游离的羧基, 即血红蛋白中羧基数至少为 4(肽链数)+4(R 基中的羧基数)=8(个)。(4)蛋白质多样性的原因是氨基酸的数目、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不同。(5)如果血红蛋白某一处的谷氨酸被氨酸取代，可能形成异常的血红蛋白，由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状，运输氧的能力会大为减弱；这说明蛋白质结构与功能相适应。(6)由图丙可以看出，血红蛋白变性与水解的区别在于:水解是蛋白质或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。 综合运用 11. 如图所示是人体的氨基酸形成血红蛋白的示意图, 请据图分析, 以下相关说法错误的是 ( ) 第 11 题 A. 组成蛋白质的氨基酸一定含有 元素 B. 氨基酸间可通过形成氢键等使肽链盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子 C. 血红蛋白是由 和 两条链构成，并且两条链之间可以通过二硫键相互结合起来 D. 若血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代, 其运输氧的能力可能会大大下降 【答案】C 【解析】组成生物体蛋白质的氨基酸的结构通式中至少含有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上, 另外连在碳原子上的有一个氢原子和一个 基,故组成蛋白质的氨基酸一定含有 C、H、O、N 元素，A 正确；氨基酸通过脱水缩合形成多肽，氨基酸间可通过形成氢键等使肽链盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子，B 正确；血红蛋白是由两条 和两条 四条肽链所构成，C 错误；蛋白质的结构决定功能, 若血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代后, 其结构发生变化, 运输氧的能力可能会大大下降, D 正确。 12. 如图所示的胰岛素由 A、B 两条肽链组成，其中 A 链有 21 个氨基酸, B 链有 30 个氨基酸, 两条链之间通过二硫键(-S-S-)连接在一起,二硫键是两个巯基(-SH)氧化脱氢后形成的共价键。下列说法正确的是( ) 第 12 题 A. 胰岛素为五十一肽，其中含有 50 个肽键 B. 51 个氨基酸形成胰岛素时，减少了 104 个氢原子 C. 该蛋白质有 2 个游离的羧基和 2 个游离的氨基 D. 该蛋白质的功能仅由氨基酸的种类、数量、排列顺序决定 【答案】B 【解析】胰岛素由 A、B 两个肽链组成, 其中 A 链有 21 个氨基酸, B链有 30 个氨基酸,形成 个肽键, A 错误;51 个氨基酸形成胰岛素时,脱去 51-2=49 个水分子,形成 3 个二硫键,共减少了 个氢原子, B 正确; 每条多肽链的两端含一个游离的氨基、羧基, R 基中也可能含有氨基、羧基, 因此含有两条多肽链的胰岛素至少含有 2 个游离的羧基和 2 个游离的氨基, C 错误; 蛋白质结构多样性的直接原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构千差万别, 故该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序以及肽链的空间结构决定, D 错误。 13. (多选) 某蛋白质由一条多肽链构成, 分子式为 ,彻底水解后只得到如图所示的 3 种氨基酸。已知苯丙氨酸的 基中不含氧元素和氮元素。相关叙述错误的有 ( ) 第 13 题 A. 该蛋白质是一个九肽化合物 B. 甘氨酸是相对分子质量最小的一种氨基酸 C. 此多肽中含有 1 个游离的羧基、 3 个游离的氨基 D. 组成蛋白质的氨基酸之间按照不同方式脱水缩合 【答案】 ACD 【解析】由图可知,三种氨基酸的 R 基中都不含 O 原子,假设水解得到的氨基酸个数为 ,则该多肽合成时脱去的水分子数目为 。根据氧原子守恒进行计算,该多肽中氧原子数目=氨基酸数目 一脱去的水分子数 ,可计算出 ,则该蛋白质是八肽化合物, 错误;甘氨酸的 基只有一个 ,所以甘氨酸是相对分子质量最小的一种氨基酸, B 正确; 由于三种氨基酸中只有赖氨酸含有两个氨基, 其余只含有一个氨基, 则多余的氨基来自赖氨酸,所以赖氨酸的数目为 ,即该八肽的 基中含 3 个氨基, 所以该化合物中含有 1 个羧基、 4 个氨基, C 错误; 组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的过程是相同的, D 错误。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 答案 14. 孤独症儿童封闭在只有他自己的世界里, 就像黑夜的星星，孤独地闪烁着，他们又被称为 “星星的孩子”。在治疗孤独症的药物中含有一种激素——催产素，它是一种九肽化合物。 如图所示为催产素的结构简式 (图中-S-S-为二硫键,是由两个氨基酸中的-SH 失去 2 个 后形成的),各氨基酸残基用 3 个字母缩写表示。请回答下列问题: 第 14 题 (1)催产素分子是由_____个氨基酸分子失去_____分子的水而形成的。这种反应叫作_____。 (2)催产素分子共有_____个肽键，至少有_____个游离的氨基或羧基，在形成过程中相对分子质量减少了_____。 (3)孤独症患者直接口服适量催产素，是否能有效地缓解症状？_____(选填 “能”或“不能”)，理由是_____ 。 【答案】(1)9 8 脱水缩合(2)8 1 146(3)不能 口服催产素会在消化道内被蛋白酶水解，失去作用 【解析】(1)根据题意，催产素是九肽，因此是由 9 个氨基酸分子组成的，氨基酸通过脱水缩合反应形成肽链。 9 个氨基酸形成一条肽链,产生的肽键数为 8 , 则脱去了 8 个水。 (2)氨基酸通过脱水缩合反应形成肽链。催产素是一种九肽化合物，因此由 9 个氨基酸形成一条肽链, 产生的肽键数为 8 , 至少含有 1 个游离的氨基或羧基, 在脱水缩合的过程中, 脱去了 8 个水, 同时也形成了一个二硫键, 脱去了两个氢, 则相对分子质量减少了 。(3)催产素是多肽，若口服会在消化道内被相应酶水解，失去作用，因此口服催产素不能缓解症状。 15. 某致病细菌分泌的外毒素呈无色、细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等，最终导致死亡。该外毒素为环状肽，结构式如图所示: 第 15 题 请据图分析回答: (1)该化合物中含有_____个游离的氨基，_____个游离的羧基。 (2)组成该化合物的氨基酸有_____种， 其中重复出现的 基是_____， 请写出氨基酸的结构通式:_____ 。 ( 3 )该化合物称为_____ 肽化合物，含有_____个肽键。 (4)B 框所示的 R 基所构成的氨基酸的相对分子质量是_____。 (5)该外毒素在环状肽形成过程中失去了_____个水分子，相对分子质量减少了_____。 【答案】(1)0 0(2)5 - (3) 环状七 7 (4)163(5)7126 【解析】(1)氨基和羧基的结构式分别为 、 ，观察题图该外毒素 (为环状肽, 首尾相连)的结构式可知, 该外毒素分子中不含游离的氨基(-NH )和羧基(-COOH)。(2)组成该化合物的 7 个氨基酸的 基中有 3 个 基均是 ，其他 4 个 基各不相同， 基共有 5 种，所以组成该化合物的氨基酸 有 5 种, 氨 基 酸 的 结 构 通 式 为 (3)由以上分析知，该化合物为环状七肽化合物，含有的肽键数=氨基酸数=7 个。 (4)结合氨基酸的结构通式，可知 B 框所示的 R 基所构成的氨基酸的分子式为 ,其相对分子质量是 163 。 (5)该外毒素在环状肽形成过程中失去的水分子数=肽键数=7 个,相对分子质量减少 。 拓广探索 16. 蛋白质是生命活动的主要承担者, 请回答下列问题。 第 16 题 (1)肌红蛋白是由 153 个氨基酸分子构成的一条肽链盘绕一个血红素辅基形成, 血红素辅基和肽链间不发生脱水缩合, 图甲和图乙分别为血红素辅基、肽链结构。 构成肌红蛋白的元素有_____。 肌红蛋白至少含有_____个肽键，至少含有_____个游离的羧基。 (2)某种肽酶能专门水解位于第 26、71、72、 99、153 位苯丙氨酸( )羧基端的肽键 (图乙) ，则该肽酶完全作用于该肽链后，产物中的多肽有_____种，这些产物中的所有多肽链之和与原肽链相比，氧原子数目_____(选填“增多”或 “减少”)。 (3)某种小分子环状毒性肽，其分子式是 ,将它彻底水解后只能得到下列四种氨基酸, 分别是甘氨酸 ,丙氨酸 ,苯丙氨酸 ,谷氨酸 ,彻底水解后可得到 1 个甘氨酸,_____个谷氨酸和_____个苯丙氨酸等产物。 【答案】(1)C、H、O、N、Fe 152 3 (2)4 增多 (3)4 3 【解析】(1)蛋白质的基本单位是氨基酸, 分析题图可知, 构成肌红蛋白的元素有 C、H、O、N、Fe。已知肌红蛋白由一条肽链盘绕一个血红素辅基形成, 血红素的结构中不含肽键, 但有 2 个羧基, 且血红素辅基和肽链间不发生脱水缩合, 肌红蛋白的肽链由 153 个氨基酸脱水缩合形成，可知一个肌红蛋白中至少含有 个肽键,一条肽链的一端至少有 1 个游离的羧基,故肌红蛋白中至少有 个游离的羧基。(2)已知肌红蛋白的肽链由 153 个氨基酸脱水缩合形成，若某种肽酶能专门水解位于第 26、71、72、99、153 位氨基酸羧基端的肽键, 则该肽酶完全作用于肽链后的产物有一个二十六肽、一个四十五肽、一个氨基酸、一个二十七肽、一个五十四肽, 共 5 种, 形成这些产物需要破坏 4 个肽键, 需要 4 分子水, 形成 4 个多肽, 1 个氨基酸, 故这些产物中的所有多肽链之和与原肽链相比，氧原子数目增加。(3)四种氨基酸的每个分子中都只含有一个 原子,因此根据 原子的数目可知该多肽是由 10 个氨基酸脱水缩合形成的环状十肽化合物,假设谷氨酸分子数为 ,则多肽中的氧原子数目 ,计算可知 ,设该多肽中含有甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸分别为 个,根据该多肽中含有的氨基酸数、C 原子和 原子守恒则有 20,以上二式联立解得 ,即该多肽中含有甘氨酸 1 个，丙氨酸 2 个，苯丙氨酸 3 个，谷氨酸 4 个。 学科网（北京）股份有限公司 $