第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
填基础
一、蛋白质的功能：蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能。可以说，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。
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，各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
2.结构及其特点
（1）结构通式：氨基酸分子结构通式可表示为： ，也可以简写为—C2H4O2N。
（2）结构特点：①每种氨基酸分子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；②这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，其中可用R表示的是侧链基团。
三、蛋白质的结构及其多样性
1.蛋白质的形成
（1）氨基酸→多肽：氨基酸分子互相结合的方式是: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，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫做多肽。多肽通常呈链状结构，叫做肽链。
（2）多肽→蛋白质：由于氨基酸之间能够形成氢键等，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。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.蛋白质结构的多样性：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，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。
3.蛋白质结构与功能：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。
写长句
- 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。这种缝合线可以被人体组织吸收是因为胶原蛋白被分解为可以被人体吸收的氨基酸。（P28“问题探讨”、P29“教材”）
- 细胞中的结构蛋白是指构成细胞和生物体结构的蛋白质。（P28“图2-8”）
- 胰岛素能降低人体的血糖浓度，这体现了蛋白质有调节机体生命活动的功能。（P28“图2-8”）
- 组成人体细胞的氨基酸中的必需氨基酸是指人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取的氨基酸。另外13种氨基酸是人体细胞能够合成的，叫做非必需氨基酸。（P30“与社会的联系”）
- 长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因：赖氨酸为必需氨基酸，人体不能合成，只能从食物中摄取才能保证正常生命活动，玉米中不含赖氨酸，因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。（P30“与社会的联系”改编）
- 多肽和蛋白质的区别是：在核糖体上合成的是多肽，没有明显的空间结构，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。（P31“图2-12”改编）
- 如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就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削弱。这说明蛋白质的结构决定其功能，如果蛋白质结构异常，就可能会影响其功能。（P31“教材”）
- 从氨基酸到蛋白质的结构层次为：氨基酸脱水缩合形成二肽、三肽……多肽；一条肽链按照一定形态，折叠盘曲构成空间结构，多条肽链构成更为复杂的空间结构。（P31“思考·讨论1”）
- 进入人体消化道的蛋白质食物，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，这些氨基酸进入人体细胞后，一部分要脱水缩合形成二肽，三肽……多肽，由多肽链构成人体蛋白质；一部分分解氧化，放出能量。人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样，人体蛋白质具有完成人体生命活动的结构和功能。（P31“思考·讨论2”）
- 如果用21个不同的字母分别代表21种氨基酸，由10个氨基酸组成的长链，可以写出2110条互不相同的长链。由此分析，若有n种氨基酸形成一个三肽，则形成三肽的种类有n3种；若n种氨基酸形成一个m肽，则形成的多肽种类为nm种；若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类为n×(n－1)×(n－2)种；若有n种氨基酸形成一个n肽，且每种氨基酸只有一个，则形成n肽的种类：n×(n－1)×(n－2)×…×1＝n！种。（P31“思考·讨论3”改编）
- 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。蛋白质变性后不能（能、不能）恢复原来状态。（P32“与社会的联系”）
- 吃熟鸡蛋、熟肉容易消化，这是因为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。（P32“与社会的联系”）
- 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。（P32“与社会的联系”）
- 蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测，其原因是高温破坏肽链盘曲折叠形成的空间结构，没有破坏氨基酸之间的肽键。（P32“与社会的联系”改编）
- 民问有一种“吃什么补什么”的说法，如吃鱼眼能明目，喝虎骨酒可以壮筋骨。请你运用本节所学的知识对这种说法作Ⅲ评价。食物中的蛋白质是大分子有机物，它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质，原有的食物形态不存在了，这些小分子都要在人体细胞内重新合成不同的蛋白质在人体内执行不同的功能。（P32“拓展应用1”）
- 某种脑啡肽具有镇痛作用，可以作为药物来使用，它的基本组成单位是氨基酸。下面是该脑啡肽的结构式。构成一个脑啡肽的氨基酸数目是5；有4种氨基酸参与了脱水缩合反应；生成的水分子数目是4；共形成了4个肽键，肽键是连接两个氨基酸分子的化学键，该化学健位于—CO—NH—中C、N原子之间。据此分析，n个氨基酸形成m条肽链时共脱去n-m个水分子，每个水分子都是在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的过程中形成的。如果下图中的氨基酸顺序发生了改变，它还会具有脑啡肽的功能吗?为什么? 不能，因为氨基酸的排列顺序决定了脑啡肽的功能，如果氨基酸排列顺序变了，新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能。（P32“拓展应用2”改编）
- 在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量。这是因为必需氨基酸是人体细胞不能合成的氨基酸，必须从食物中获得。（P32“拓展应用3”改编）
- 由许多氨基酸缩合而成的肽链，经过盘曲折叠才能形成具有一定空间结构的蛋白质。蛋白质结构多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同，组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同，肽链的盘曲折叠方式不同。（P38“选择题7”改编）
- 头发和肌肉的主要成分均为蛋白质，但功能相差极大，仅从氨基酸角度分析，原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同。（P38“选择题7”改编）
- 人的红细胞和心肌细胞的主要成分都是蛋白质，但红细胞主要承担运输氧的作用，心肌细胞承担心脏律动作用，从蛋白质结构的角度分析这两种细胞功能不同的主要原因是：蛋白质的结构由氨基酸种类、数目和排列顺序、多肽链折叠或盘曲形成的空间结构决定的。人的红细胞承担运输氧的作用,血红蛋白的结构适于运输氧;而心肌细胞主要是承担心脏律动作用,心肌蛋白的结构适于律动。（P38“非选择题2”）
- 1969年，人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸，这些氨基酸不是来自地球。由此推测宇宙中很可能还存在与地球生物类似的生命形式。理由是：氨基酸是组成蛋白质的基本单位，而蛋白质又是生命活动的主要承担者。（P38“非选择题4”）
辨正误
- 蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。（√）（P28“教材”）
- 蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞中的遗传信息表达成蛋白质才能起作用。（√）（P28“教材”）
- 酶、抗体的化学本质均是蛋白质。（×）（P28“教材”）
点拔：约大多数酶是蛋白质，抗体是蛋白质。
- 氨基酸是由C、H、O、N四种元素组成的。（×）（P29“教材”）
点拔：氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N，在其R基中还可能有其他元素。
- 氨基酸的每个C原子上都连有一个氨基和一个羧基。（×）（P29“图2-9”）
点拔：氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，但并不是说每个C原子上都连有一个氨基和一个羧基。
- “氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分---氨基和羧基。（√）（P29“思考·讨论2”）
- 不同氨基酸的命名是依其分子结构中的氨基和羧基确定的。（×）（P29“思考·讨论2”改编）
点拔：不同氨基酸的命名是依其分子结构中的R基因确定的。
- 必需氨基酸对人体健康的作用大于非必需氨基酸。（×）（P30“与社会的联系”）
点拔：非必需氨基酸是人体细胞可通过转氨基作用合成的氨基酸，但也是生命活动必需的。
- 氨基酸和氨基酸间通过肽键连接，肽链和肽链间不能形成肽键，但能形成二硫键。（×）（P30“图2-11”改编）
点拔：肽链和肽链间也能形成肽键。
- 胰岛素的B链有30个氨基酸，其排列顺序有2030种。（×）（P30“图2-11”改编）
点拔：胰岛素的B链是一条特定的肽链，其排列顺序只有一种。
- 若通过水解去除某肽链位于中间的一个氨基酸，则需消耗一分子水。（×）（P30“图2-12”改编）
点拔：某肽链位于中间的一个氨基酸两侧各有一个肽键，所以若通过水解去该氨基酸则需消耗两分子水。
- 胰岛素分子A,B两条肽链中氨基酸数目不同的根本原因是控制两条链合成的基因不同。(×)（P30“图2-11”改编）
点拔：控制胰岛素分子A,B两条肽链的是同一个基因。
- 人体的蛋白质与食物中蛋白质分子中氨基酸间的连接方式不同，所以功能不同。（×）（P31“思考·讨论2”改编）
点拔：人体的蛋白质与食物中蛋白质分子中氨基酸间的连接方式相同，功能不同是因为蛋白质分子结构不同。
- 在制备蛋白质和酶制剂时，应注意保持低温，并避免强酸、强碱、重金属盐类的作用，以防止蛋白质变性。（√）（P111“教师教学用书”）
- 在需要去掉一些不必要的蛋白质时，可利用蛋白质变性的原理，使一些蛋白质变性沉淀除去。（√）（P111“教师教学用书”）
- 蛋白质的分子结构是蛋白质承担功能的物质基础。（√）（P118“教师教学用书”）
- 蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。(√)（P32“概念检测1”）
- 氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质。(×)（P32“概念检测1”）
点拔：氨基酸通过脱水缩合的方式形成肽链，一条或者几条肽链盘区、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质。
- 只有细胞内才有蛋白质分布。(×)（P32“概念检测1”）
点拔：蛋白质既可以分布于细胞内，在细胞外也有蛋白质，如血浆蛋白。
- 蛋白质的空间结构与其功能密切相关。(√)（P32“概念检测1”）
- 蛋白质水解及氧化分解的最终产物都是氨基酸。(×)（P32“概念检测1”改编）
点拔：蛋白质水解的最终产物是氨基酸，氧化分解的最终产物是二氧化碳、水、尿素。
- 质量相等的烧牛肉、烤甘薯、馒头、米饭，蛋白质含量最多的是烧牛肉。(√)（P32“概念检测2”）
- 胰岛素、胆固醇、胃蛋白酶、抗体四种物质中，除胆固醇外其他的都属于蛋白质。(√)（P32“概念检测3”）
- 我国科学家人工合成的结晶牛胰岛素具有与天然胰岛素一样的生物活性。（√）（P33“生物科学史话”）
- 蛋白质和DNA的共性之一是体内合成时需要模板、能量和酶。(√)（2020·北京卷，T2D）
- 在大豆种子匀浆液中加入斐林试剂，液体由蓝色变成紫色。(√)（2018·江苏卷，T17B）
- 从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法。(√)（2017·全国卷Ⅱ，T3C）
- 氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构。(√)（2017·海南卷，T1D）
- α鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键。(√)（2017·江苏卷，T3A）
- 蛋白质变性是由肽键的断裂造成的。(×)（2017·江苏卷，T3C）
点拔：蛋白质变性是往往是由其空间结构改变造成的。
- 细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同。(×)（2016·全国卷Ⅲ，T1B）
点拔：不同生物膜功能不同，其中含的蛋白质种类也不同。
- 氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基。(√)（2016·江苏卷，T4B）
- 细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与。(√)（2016·江苏卷，T4C）
- 蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团相关。(√)（2016·江苏卷，T4D）
- 蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化。(√)（2015·全国卷Ⅰ，T5C）
- 用双缩脲试剂检测蛋白尿，需水浴加热方可呈现出紫色。(×)（2015·四川卷，T5A）
点拔：检测蛋白尿不需要加热。
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