高中生物 第二章 組成細(xì)胞的分子 第2節(jié) 生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)學(xué)案 新人教版必修1

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1、 第2節(jié) 生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識概覽(教師用書獨(dú)具) 1.掌握氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(重點(diǎn)) 2.說明蛋白質(zhì)的形成過程、結(jié)構(gòu)和功能。(重難點(diǎn)) 3.認(rèn)同蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者。 4.關(guān)注蛋白質(zhì)研究的新進(jìn)展。 [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 一、氨基酸及其種類 1.種類:組成蛋白質(zhì)的氨基酸大約有20種 2.結(jié)構(gòu) (1)寫出圖中結(jié)構(gòu)名稱 a.氨基;b、d:R基;c:羧基。 (2)比較圖中兩種氨基酸,寫出氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式:。 (3)氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ①數(shù)量關(guān)系:至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基。 ②位置關(guān)系:都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接

2、在同一碳原子上。 ③各種氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同。 二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性 1.氨基酸的脫水縮合 (1)此生理過程的名稱是脫水縮合。 (2)寫出字母代表的結(jié)構(gòu)或名稱:a.肽鍵,b.二肽。 2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次 氨基酸多肽蛋白質(zhì) 3.結(jié)構(gòu)多樣性 (1)氨基酸方面:氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序不同。 (2)肽鏈方面:肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別。 三、蛋白質(zhì)的功能 1.將下列實(shí)例與相應(yīng)的蛋白質(zhì)功能連接起來[連線] 功能      實(shí)例 ①結(jié)構(gòu)蛋白 a.血紅蛋白 ②催化 b.胰島素等蛋白質(zhì)類激素 ③運(yùn)輸 c.抗體 ④信息傳遞、

3、調(diào)節(jié) d.絕大多數(shù)酶 ⑤防御 e.肌肉蛋白 ⑥運(yùn)動(dòng) f.羽毛、肌肉、頭發(fā)等 提示:①-f?、冢璬 ③-a?、埽璪?、荩璫 ⑥-e 2.一切生命活動(dòng)都離不開蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。 [基礎(chǔ)自測] 1.判斷對錯(cuò) (1)人體需要的氨基酸稱為必需氨基酸。(  ) (2)不同氨基酸之間的差異是由R基引起的,20種氨基酸的理化性質(zhì)是由R基決定的。(  ) (3)每種氨基酸分子只含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,且都連在同一個(gè)碳原子上。(  ) (4)氨基、羧基、R基的書寫格式分別是:NH2、COOH、R。(  ) (5)氨基酸種類、數(shù)量及排列順序都相同的蛋白質(zhì)是同一種蛋白

4、質(zhì)。(  ) 提示:(1) 必需氨基酸是指人體不能合成,必須從外界環(huán)境中直接吸收的氨基酸。 (2)√ (3) 每種氨基酸至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基。 (4) 書寫格式應(yīng)為—NH2,—COOH,—R。 (5) 空間結(jié)構(gòu)不同,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同。 2.組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸分子中,其共有的結(jié)構(gòu)是(  ) [答案] D (備選習(xí)題) 生物體的生命活動(dòng)離不開蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。下列屬于血紅蛋白生理功能的是(  ) A.運(yùn)輸氧氣 B.調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動(dòng) C.構(gòu)成細(xì)胞的重要物質(zhì) D.催化細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng) [答案] A [合 作 探 究攻 重 難]  

5、  組成蛋白質(zhì)的氨基酸 [思考交流] 1.若組成蛋白質(zhì)的氨基酸中不止一個(gè)氨基或羧基,多出的氨基或羧基可能在什么位置? 提示:在R基上。 2.判斷構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的依據(jù)有哪些? 提示:構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸必須具備兩個(gè)條件: ①至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基; ②都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。 3.谷氨酸的R基為-C3H5O2,在一個(gè)谷氨酸中,碳和氧的原子數(shù)分別是多少? 提示:碳和氧的原子數(shù)分別是5和4。 (教師用書獨(dú)具) 膠原蛋白是動(dòng)物結(jié)締組織中的主要成分,因其含有多種必需氨基酸,具有較高的滋補(bǔ)保健功能而受到廣大消費(fèi)者的青睞。實(shí)際上膠原蛋白并不能直接被人體吸收

6、,試解釋膠原蛋白在人體中如何發(fā)揮其營養(yǎng)價(jià)值? 提示:膠原蛋白在人體內(nèi)被消化分解為多種氨基酸,其中包括多種必需氨基酸,這些氨基酸可參與合成人體的蛋白質(zhì)。 1.氨基酸的組成元素 基本組成元素是C、H、O、N,有的含有S等元素。 2.氨基酸的結(jié)構(gòu)通式及判斷 (1)結(jié)構(gòu)通式 (2)兩個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn) ①一個(gè)數(shù)目標(biāo)準(zhǔn):至少含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH)。 ②一個(gè)位置標(biāo)準(zhǔn):至少有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上,且這個(gè)碳原子上還連接一個(gè)氫原子(—H)和一個(gè)R基。 3.氨基酸的分類 組成蛋白質(zhì)的氨基酸根據(jù)能否在人體內(nèi)合成,分為必需氨基酸和非必需氨基酸。 (1)

7、必需氨基酸:人體細(xì)胞中不能合成,必須從食物中獲取,共8種。 (2)非必需氨基酸:既可以從食物中獲得,又可以在人體內(nèi)由其他化合物轉(zhuǎn)化而來,共12種。 易錯(cuò)提醒:組成蛋白質(zhì)的氨基酸書寫的兩點(diǎn)提醒 (1)“中心碳原子”有四個(gè)鄰居,其中三個(gè)固定不變,即-NH2、-COOH、-H,還有一個(gè)是可變的-R。 (2)氨基、羧基和R基的正確書寫格式:-NH2、-COOH、-R(不要忘記前面要有短線“-”)。 [活學(xué)活用] 1.關(guān)于人體氨基酸的敘述,正確的是(  ) A.人體內(nèi)所有蛋白質(zhì)都由20種氨基酸構(gòu)成 B.只要含有氨基和羧基的分子就是組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸 C.不同氨基酸的R基一定不同

8、 D.非必需氨基酸不能在人體中合成 C [人體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種,并不是每種蛋白質(zhì)都由20種氨基酸構(gòu)成,A錯(cuò)誤;組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸分子至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上,B錯(cuò)誤;氨基酸的不同在于R基的不同,C正確;非必需氨基酸能在人體內(nèi)合成,不能在人體內(nèi)合成的氨基酸是必需氨基酸,D錯(cuò)誤。] 2.下列哪項(xiàng)不是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸(  ) B [構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,且連接在同一個(gè)碳原子上,B項(xiàng)中的氨基和羧基沒有連接在同一個(gè)碳原子上,因此不是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸。]    氨基酸的脫水縮合

9、 [思考交流] 1.結(jié)合脫水縮合過程,分析失去的水分子中的氫和氧元素的來源,肽鍵和失去水分子的數(shù)量關(guān)系。 提示:①氫來源于—NH2和—COOH,氧來源于—COOH。②形成肽鍵數(shù)=失去水分子數(shù)。 2.據(jù)下圖思考問題: 多肽中R1中含有氨基,R2中含有羧基,它們能參與脫水縮合嗎? 提示:不能。參與脫水縮合的分別是兩個(gè)氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基。一般而言,R基中的氨基和羧基不參與脫水縮合。 3.(1)如果把一個(gè)氨基酸比作一個(gè)同學(xué),四個(gè)同學(xué)手牽手形成的3個(gè)“手結(jié)”就相當(dāng)于肽鍵,如圖所示:,那么10個(gè)氨基酸(同學(xué))形成一條肽鏈時(shí),脫掉幾個(gè)水分子?形成幾個(gè)肽鍵? 提示:肽鍵數(shù)=

10、失去的水分子數(shù)=10-1=9。 (2)若n個(gè)氨基酸形成m條肽鏈呢? 提示:肽鍵數(shù)=失去水分子數(shù)=n-m。 (3)試總結(jié)形成肽鍵數(shù)與氨基酸數(shù)和肽鏈條數(shù)的關(guān)系。 提示:肽鍵數(shù)=失去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈條數(shù)。 4.(1)一條肽鏈中至少含有多少個(gè)游離的—NH2和—COOH?若m條肽鏈呢?為什么是至少? 提示:1個(gè);m個(gè)。因?yàn)镽基中可能含有—NH2或—COOH。 (2)試總結(jié)蛋白質(zhì)中至少含有游離氨基數(shù)和游離羧基數(shù)與肽鏈條數(shù)的關(guān)系。 提示:至少含有的游離氨基數(shù)或羧基數(shù)=肽鏈條數(shù)。 1.脫水縮合過程圖解 (1)參與脫水縮合的部位:一個(gè)氨基酸連在中心碳原子上的氨基和另一個(gè)氨基酸

11、連在中心碳原子上的羧基。 (2)游離的氨基和羧基:一條肽鏈上至少有一個(gè)游離的—NH2和一個(gè)游離的—COOH,并分別位于肽鏈的兩端。 (3)R基中的—NH2或—COOH:不參與肽鍵的形成。 2.氨基酸形成蛋白質(zhì)的相關(guān)數(shù)量計(jì)算規(guī)律 假設(shè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a,由n個(gè)氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈: 形成 肽鏈數(shù) 形成 肽鍵數(shù) 脫去水 分子數(shù) 氨基數(shù)目 羧基數(shù)目 1 n-1 n-1 至少1個(gè) 至少1個(gè) m n-m n-m 至少m個(gè) 至少m個(gè) 3.蛋白質(zhì)中氨基和羧基的數(shù)量計(jì)算方法 (1)當(dāng)R基中不存在氨基和羧基時(shí),每一條肽鏈中含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧

12、基。 (2)當(dāng)R基中存在氨基和羧基時(shí),由于R基不參與脫水縮合,所以每一條肽鏈中含有的氨基數(shù)或羧基數(shù)就等于1+R基中的氨基數(shù)或羧基數(shù)。 [活學(xué)活用] 1.免疫球蛋白IgG的結(jié)構(gòu)如右圖所示,其中—S—S—表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。若該IgG由m個(gè)氨基酸構(gòu)成,則該IgG有肽鍵數(shù)(  ) A.m個(gè)        B.(m+1)個(gè) C.(m-2)個(gè) D.(m-4)個(gè) D [由氨基酸脫水縮合成蛋白質(zhì)的過程中,存在這樣的關(guān)系:肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)(對于非環(huán)狀多肽而言)。從圖中給出的信息可以判斷出IgG的結(jié)構(gòu)中有4條肽鏈,由于共有m個(gè)氨基酸,因此可以得出肽鍵的數(shù)量為(

13、m-4)個(gè)。] 2.下列有關(guān)如圖所示多肽的敘述中,正確的是(  ) A.由5個(gè)氨基酸縮合而成 B.有游離的氨基和羧基各1個(gè) C.有4種不同的側(cè)鏈基團(tuán) D.形成過程中失去了3分子水 D [分析圖解可知,圖中多肽有三個(gè)肽鍵(—CO—NH—),即含有4個(gè)氨基酸,A錯(cuò)誤;圖中多肽有兩個(gè)游離的羧基和一個(gè)游離的氨基,B錯(cuò)誤;圖中氨基酸的R基團(tuán)分別為:—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3,即表示有3種不同的側(cè)鏈基團(tuán),C錯(cuò)誤;4個(gè)氨基酸脫水縮合過程中要失去3分子的水,D正確。]    蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 [思考交流](教師用書獨(dú)具) 1.假若有A、B、C三種氨基

14、酸,且數(shù)量足夠多,借助數(shù)學(xué)知識分析由這三種氨基酸形成的二肽、三肽的種類各是多少? 提示:形成二肽的種類:32=9種; 形成三肽的種類:33=27種。 2.朊病毒蛋白(PrP)有兩種:一種是PrPc,一種是PrPsc。PrPsc是由PrPc轉(zhuǎn)變形成的,它們的比較如下表所示: 朊病毒蛋白 項(xiàng)目 PrPc PrPsc 空間結(jié)構(gòu) 螺旋為主 折疊為主 溶解度 高 低 致病性 不致病 致病 上述兩種蛋白質(zhì)表現(xiàn)出不同性質(zhì)的直接原因是什么? 提示:蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同。 3.營養(yǎng)不良會(huì)出現(xiàn)貧血和免疫力下降等現(xiàn)象,試從蛋白質(zhì)的功能角度分析原因。 提示:營養(yǎng)不良導(dǎo)致蛋白質(zhì)攝

15、入不足,影響血紅蛋白和抗體的合成。血紅蛋白具有運(yùn)輸O2的功能,抗體具有免疫功能。 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性與功能多樣性的關(guān)系 易錯(cuò)提醒:多肽≠蛋白質(zhì) (1)多肽是由多個(gè)氨基酸分子縮合而成的,也叫作肽鏈,一般沒有生物活性。 (2)蛋白質(zhì)是由一條或幾條肽鏈組成的,肽鏈經(jīng)盤曲、折疊而形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì),才具有生物活性。  有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的敘述,錯(cuò)誤的是(  ) A.蛋白質(zhì)的生物活性與蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有關(guān) B.?dāng)?shù)量相同的5種氨基酸可以組成不同的多肽鏈 C.將抗體溶于NaCl溶液中會(huì)造成其生物活性的喪失 D.氨基酸序列相同的多肽鏈可折疊成不同的空間結(jié)構(gòu) [技巧點(diǎn)撥

16、] (1)思考蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與哪些因素有關(guān)。 (2)蛋白質(zhì)溶于NaCl溶液后其結(jié)構(gòu)有沒有變化。 [解析] 蛋白質(zhì)種類多樣性取決于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和肽鏈條數(shù)以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu);蛋白質(zhì)的生物活性與蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有關(guān),蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)其生物活性也發(fā)生改變,A正確;數(shù)量相同的5種氨基酸種類可能不同,排列順序也可能不同,因此可以組成不同的多肽鏈,B正確;抗體化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)溶解在NaCl溶液中,其結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變,因此生物活性會(huì)喪失,C錯(cuò)誤;氨基酸序列相同的多肽鏈折疊方式可不同,形成的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)不同,D正確。 [答案] C  (1)哪些因素會(huì)破壞蛋

17、白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),使其喪失生物活性? 提示:高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿。 (2)煮熟的雞蛋,恢復(fù)常溫不能變成蛋清。冷凍的雞蛋恢復(fù)常溫還能變成蛋清。由此分析低溫和高溫對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響是否相同? 提示:高溫會(huì)破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),低溫不破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。 (3)溶解在NaCl溶液中的蛋白質(zhì)析出后其生物活性會(huì)改變嗎? 提示:溶解在NaCl溶液中的蛋白質(zhì),其結(jié)構(gòu)沒有改變,析出后生物活性也不會(huì)改變。 [活學(xué)活用] 1.形成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次從小到大依次是(  ) 【導(dǎo)學(xué)號:92172024】 ①氨基酸?、贑、H、O、N等元素?、郯被崦撍s合 ④一條或幾條多肽鏈連接在一起?、荻嚯摹、薜鞍踪|(zhì)

18、 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 B [蛋白質(zhì)的基本組成單位為氨基酸,而氨基酸是由C、H、O、N等元素組成的。多個(gè)氨基酸經(jīng)過脫水縮合形成多肽鏈,蛋白質(zhì)由一條或幾條多肽鏈經(jīng)盤曲折疊而形成。] 2.下列關(guān)于蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的敘述,錯(cuò)誤的是(  ) A.不同蛋白質(zhì)含有的氨基酸數(shù)量不完全相同 B.有些結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)具有相似的功能 C.組成蛋白質(zhì)的氨基酸可按不同排列順序脫水縮合 D.組成蛋白質(zhì)的氨基酸之間只通過脫水縮合進(jìn)行連接 D [不同蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能不同,故所含有的氨基酸的數(shù)量不完全相同,A

19、正確;結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)可能具有相似的功能,如唾液淀粉酶和胰淀粉酶,結(jié)構(gòu)不同,但都能催化淀粉水解,B正確;不同的蛋白質(zhì),其組成的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同,因而在合成蛋白質(zhì)時(shí),氨基酸可按不同的排列順序脫水縮合,C正確;蛋白質(zhì)中的氨基酸多數(shù)通過脫水縮合相連,但鏈之間可以通過其他的鍵連接,如二硫鍵,D錯(cuò)誤。] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1.從氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式看,組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸的區(qū)別是(  ) 【導(dǎo)學(xué)號:92172025】 A.-NH2不同     B.R基不同 C.-COOH不同 D.-H不同 [答案] B 2.如果一個(gè)氨基酸分子的結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)羧基,那么這兩個(gè)羧基

20、分別位于(  ) 【導(dǎo)學(xué)號:92172026】 A.碳原子上和氨基上 B.羧基上和R基上 C.氨基上和R基上 D.中心碳原子上和R基上 [答案] D 3.氨基酸脫水縮合而成的化合物稱為肽。下列關(guān)于二肽的敘述正確的是(  ) A.含兩個(gè)肽鍵的化合物 B.由兩個(gè)氨基酸脫水后縮合而成的化合物 C.含兩個(gè)肽鏈的化合物 D.由兩種氨基酸脫水后縮合而成的化合物 [答案] B 4.兩個(gè)氨基酸縮合成二肽并生成水,這個(gè)水分子中的氫原子和氧原子分別來自氨基酸的(  ) 【導(dǎo)學(xué)號:92172027】 A.氨基、羧基 B.羧基、氫基 C.R基、氨基和羧基 D.氨基和羧基、羧

21、基 D [氨基酸脫水縮合所產(chǎn)生的水中,氫來自氨基和羧基,氧只來自羧基。] 5.下列有關(guān)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因分析,錯(cuò)誤的是(  ) 【導(dǎo)學(xué)號:92172028】 A.氨基酸的種類不同 B.肽鍵的結(jié)構(gòu)不同 C.氨基酸的排列順序不同 D.肽鏈的數(shù)目和空間結(jié)構(gòu)不同 B [氨基酸的種類、排列順序以及肽鏈數(shù)目和空間結(jié)構(gòu)不同是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因;不同蛋白質(zhì)的肽鍵結(jié)構(gòu)相同。] 6.根據(jù)下圖所示化合物的結(jié)構(gòu)分析回答: (1)該化合物中,①表示________,⑦表示________。 (2)該化合物由________個(gè)氨基酸失去________個(gè)水分子而形成,這種反應(yīng)叫

22、作________。 (3)該化合物中的氨基酸種類不同,是由________決定的,其編號是________。 (4)該化合物稱為________,含________個(gè)肽鍵,編號是________。 (5)該化合物含有________個(gè)游離的氨基和________個(gè)游離的羧基。 [解析] 圖中①是氨基;⑦是羧基;③、⑤、⑥表示肽鍵;②、④、⑨、⑧是R基。該化合物為四肽,是由4個(gè)氨基酸脫去3個(gè)水分子形成的。氨基酸種類不同,是由R基決定的,而該化合物含有游離的氨基(羧基)數(shù)等于肽鏈數(shù)與R基中氨基(羧基)數(shù)之和。 [答案] (1)氨基 羧基 (2)4 3 脫水縮合 (3)R基 ②④⑧⑨

23、 (4)四肽 3?、邰茛蕖?5)2 2 [核心語句歸納] 1.氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。 2.每種氨基酸分子至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連在同一個(gè)碳原子上。 3.蛋白質(zhì)多樣性的原因是:組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同,以及肽鏈形成的空間結(jié)構(gòu)不同。 4.蛋白質(zhì)是組成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì),具有催化、運(yùn)輸、調(diào)節(jié)和免疫等功能。 5.蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375

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