生物第2章 組成細胞的分子 第2節(jié) 生命活動的主要承擔者——蛋白質 必修1

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1、第2節(jié) 生命活動的主要承擔者蛋白質蛋白質的結構與功能種類數(shù)目排列順序空間結構運輸催化免疫判斷正誤1判斷下列有關氨基酸說法的正誤：(1)組成蛋白質的氨基酸分子約有 20 種，有些氨基酸是人體細胞不能合成的。()(2)含有兩個肽鍵的化合物稱作二肽。(3)分子量最大的氨基酸是甘氨酸。()(4)所有氨基酸中一定含有 C、H、O、N 四種元素。()(5)并非所有氨基酸都是人體必需的，如甘氨酸等是非必需氨基酸。()答案：2判斷有關蛋白質多樣性說法的正誤：(1)細胞中氨基酸種類和數(shù)量相同的蛋白質不一定是同一種蛋白質。()(2)血紅蛋白中不同肽鏈之間通過肽鍵連接。()(3)蛋白質是生物體主要的能源物質。(4)

2、有些蛋白質是染色體的組成成分。()(5)有些結構不同的蛋白質具有相似的功能，蛋白質肽鏈的)盤曲和折疊被解開時，其特定功能會發(fā)生改變。(答案：考點一氨基酸的結構考點梳理高考探究考向氨基酸的結構典例1在氨基酸脫水縮合的過程中，氨基酸分子之間形成的化學鍵叫肽鍵。下列各項中的結構式能正確表示肽鍵的是()ANHCOBNOCHCNH2CHDNHCH2解析由脫水縮合反應可知羧基(COOH)與氨基(NH2)脫去 1 分子水后形成的部分是NHCO，是連接兩個氨基酸分子的化學鍵，即肽鍵。答案A考向預測1(2016 年黑龍江哈爾濱月考)下列關于蛋白質和氨基酸的敘述，正確的是()A氨基酸的不同就是 R 基的不同B每種

3、蛋白質均含 20 種氨基酸C細胞中氨基酸種類和數(shù)量相同的蛋白質是同一種蛋白質D氨基酸作為基本的組成物質，人體都可以自己合成答案：A2(2016 年河北邯鄲模擬)層粘連蛋白是一種大型的糖蛋白，由一條重鏈()和兩條輕鏈(1、2)經二硫鍵交聯(lián)而成，外形呈十字形。若將層粘連蛋白徹底水解，不可能產生的物質是()BDA.答案：DC考點二蛋白質的合成過程及相關計算考點梳理1蛋白質的合成(1)合成過程說明：一條肽鏈中至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端，其余的氨基和羧基位于 R 基中。多肽與蛋白質的最重要的區(qū)別是蛋白質具有更復雜的空間結構。如果合成的蛋白質是唾液淀粉酶等分泌蛋白，參與合成該

4、蛋白質的細胞器有核糖體、內質網、高爾基體、線粒體。(2)肽鍵的形成說明： H2O 中的 H 來自COOH 中的 H 和NH2 中的 H，而 O 則只來自COOH 中的 O。(3)二硫鍵的形成說明：蛋白質分子中除了肽鍵外，還含有其他化學鍵，如二硫鍵。一個二硫鍵(“SS”)是由 2 個“SH”形成的，形成過程中要脫去 2 個氫。故計算蛋白質相對分子質量時除減去 H2O 的相對分子質量外，若已知含二硫鍵，還應考慮減去合成二硫鍵時脫去的 H 的相對分子質量。上圖為胰島素分子形成3 個二硫鍵的情況。2蛋白質合成過程中的相關計算(1)蛋白質中氨基酸數(shù)、氨基數(shù)、羧基數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)、脫水數(shù)及蛋白質的相對分

5、子質量的計算：可將肽鏈看作“C”與“CONH”交替連接構成的基本骨架，在“C”上連接著R基 和 H ， 在 肽 鏈 的 兩 端 分 別 是 游 離 的 “NH2” 和“COOH”，如下圖所示結合上面的示意圖，可以得出如下規(guī)律縮合時脫去的水分子數(shù)肽鍵數(shù)氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)。蛋白質中游離的氨(羧)基數(shù)肽鏈數(shù)R 基上的氨(羧)基數(shù)各氨基酸中氨(羧)基的總數(shù)肽鍵數(shù)。蛋白質的相對分子質量氨基酸總相對分子質量(氨基酸個數(shù)氨基酸平均相對分子質量)失去水的相對分子質量(18脫去的水分子數(shù))。(2)多肽中各原子數(shù)的計算：氨基酸的結構通式是解答此類題目的突破口。在一個氨基酸中，若不考慮 R 基，至少含有 2個碳原子、2

6、 個氧原子、4 個氫原子和 1 個氮原子。而脫水縮合形成多肽時，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的數(shù)目不會減少。碳原子數(shù)氨基酸的分子數(shù)2R 基上的碳原子數(shù)。氫原子數(shù)各氨基酸中氫原子的總數(shù)脫去的水分子數(shù)2。氧原子數(shù)各氨基酸中氧原子的總數(shù)脫去的水分子數(shù)。氮原子數(shù)肽鏈數(shù)肽鍵數(shù)R 基上的氮原子數(shù)各氨基酸中氮原子的總數(shù)。由于 R 基上的碳原子數(shù)不好確定，且氫原子數(shù)較多，因此以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)的計算為突破口，計算氨基酸的分子式或氨基酸個數(shù)最為簡便。(3)DNA(基因)、mRNA 上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關系由此可見，蛋白質中氨基酸數(shù)目1/3 mRNA 堿基數(shù)目1/6 DNA(或基因)堿基數(shù)目(不

7、考慮終止密碼子等)。利用N、O 原子數(shù)目解決蛋白質的相關計算(1)當氨基酸的R 基中不含有NH2 時，N 原子的數(shù)量就代表著氨基酸的數(shù)量。(2)當氨基酸的R 基中不含有COOH 時，O 原子的數(shù)量減1 代表的就是氨基酸的數(shù)量。(3)當氨基酸的R 基中含有NH2 時，則 N 原子數(shù)減去R基中氨基個數(shù)即為氨基酸的數(shù)量。(4)當氨基酸的R 基中含有COOH 時，則O 原子數(shù)減去R基上羧基中的氧原子數(shù)再減 1，即為氨基酸的個數(shù)。高考探究考向蛋白質的合成過程及相關計算典例 2(2017 年江蘇卷)下列關于肽和蛋白質的敘述，正確的是()A-鵝膏蕈堿是一種環(huán)狀八肽，分子中含有 8 個肽鍵B蛋白質是由 2 條

8、或 2 條以上多肽鏈構成的C蛋白質變性是由于肽鍵的斷裂造成的D變性蛋白質不能與雙縮脲試劑發(fā)生反應解析環(huán)狀八肽由 8 個氨基酸脫水縮合形成，肽鍵數(shù)與氨基酸數(shù)相等，都是 8 個，A 正確；蛋白質具有多樣性，可能由1 條多肽鏈構成，也可能由 2 條或 2 條以上多肽鏈構成，B 錯誤；蛋白質變性是指蛋白質的空間結構被破壞，肽鍵沒有斷裂，C 錯誤；變性蛋白質含有肽鍵，可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，D 錯誤。答案A考向預測3某多肽鏈為一百九十九肽，其分子式為 CxHyNaObS2(a199、b200)，并且由下列 5 種氨基酸組成。那么該多肽鏈徹底水解后將會分別得到賴氨酸、天冬氨酸的個數(shù)為()Aa199、(

9、b200)/2Ca199、(b199)/2Ba200、b200Da200、(b200)/2解析：從題意知該多肽為一百九十九肽，含有 198 個肽鍵；又知該多肽分子式為 CxHyNaObS2，其中 N 有 a 個，O 有 b 個；1 個賴氨酸中有 2 個氨基，則賴氨酸的個數(shù)為 a199；同時 1個天冬氨酸中有 2 個羧基，設該肽鏈中天冬氨酸數(shù)目為 z，則4z2(199z)198b，解得 z(b200)/2。答案：A4(2017 年浙江溫州十校聯(lián)合體質檢)如圖甲、乙為組成生物體的相關化合物，乙為一個由、三條多肽鏈形成的蛋白質分子，共含 271 個氨基酸，圖中每條虛線表示由兩個巰基(SH)脫氫形成一

10、個二硫鍵(SS)。下列相關敘述錯誤的是()甲乙A甲為組成乙的基本單位，且乙中含有 20 種不同的甲B由不同的甲形成乙后，相對分子質量比原來少了 4832C甲形成乙的場所在細胞質、線粒體、葉綠體中均存在D如果甲中的 R 為 C3H5O2，則由兩分子甲形成的化合物中含有 16 個 H 原子解析：甲為氨基酸，乙為蛋白質，構成蛋白質的氨基酸約有 20 種，但具體到某一種蛋白質可能會出現(xiàn)少于 20 種的情況，A 錯誤；依題可知，該蛋白質在形成時，共脫去(2713)個水分子，形成的 4 個二硫鍵共脫去 8 個氫，因此減少的相對分子質量為 18(2713)244 832，B 正確；核糖體在細胞質、線粒體、葉

11、綠體中均存在，C 正確；如果甲中的 R 為 C3H5O2，則甲的分子式為 C5H9O4N，兩分子甲脫水縮合形成的二肽共有H 原子個數(shù)為 921216，D 正確。答案：A5(2017 年陜西西安一模)某五十肽共有天冬氨酸(R 基團為CH2COOH)5 個，現(xiàn)去掉其中的天冬氨酸得到 4 條長短不)等的多肽(如圖)。下列有關該過程的敘述中，錯誤的是(AO 原子數(shù)目減少 10 個BC 原子數(shù)目減少 20 個C氨基數(shù)目增加 3 個，羧基數(shù)目減少 2 個D肽鍵數(shù)目減少 8 個解析：根據圖可知，天冬氨酸的位置是第 1、9、20、40,50，要水解這 5 個氨基酸，需要破壞 8 個肽健，所以肽鍵數(shù)目減少8 個

12、，同時水解 8 個肽鍵，需要 8 個水分子，同時脫去了 5 個天冬氨酸，1 個天冬氨酸含有 4 個 O，所以 O 原子數(shù)目減少 20812(個)，A 錯誤，D 正確；天冬氨酸的位置是第 1、9、20、40,50,1 個天冬氨酸含有 4 個 C，去除 5 個天冬氨酸后，形成短肽后 C 原子減少 20 個，B 正確； 天冬氨酸 R 基含有 1 個羧基，水解后，1 條肽鏈變?yōu)?4 條肽鏈，每條肽鏈兩端各增加 1 個氨基和羧基，因此形成的短肽至少有 4 個氨基和 4 個羧基，所以氨基增加 3 個，而羧基數(shù)目減少 532(個)，C 正確。答案：A6下面是某蛋白質的肽鏈結構示意圖(圖 1，其中數(shù)字為氨基酸

13、序號)及部分肽鍵放大圖(圖 2)，請據圖判斷下列敘述中，不正確的是()A該蛋白質中含有 2 條肽鏈，49 個肽鍵B圖 2 中含有的 R 基是C從圖 2 可推知該蛋白質至少含有 4 個游離的羧基D該蛋白質合成時質量減少了 882解析：根據圖 1 我們可以看到該蛋白質有 2 條鏈，一條鏈有 21 個氨基酸，其中肽鍵數(shù)有 21120(個)，另外一條鏈上有 30 個氨基酸，其中肽鍵數(shù)有 30129(個)，那么總共有的肽鍵數(shù)是 202949(個)，A 正確；圖 2 中的是肽鍵，R 基是，B 正確；根據圖 2 我們可以看到該部分肽鏈上 R 基中含有 2 個羧基，再加上每條鏈的兩端之一有 1 個羧基，所以合

14、在一起有 4 個游離的羧基，C 正確；減少的是脫去的水分子的總質量和形成二硫鍵脫去的氫的質量，(21302)1832888，D 錯誤。答案：D7回答下列有關蛋白質的問題：(1)下圖為腦啡肽的結構簡式，據圖回答：腦啡肽是由 5 個氨基酸失去 4 分子的水形成的，這樣的反應叫_。該化合物中有_個羧基。腦啡肽分子是由_種氨基酸形成的，造成氨基酸種類不同的原因是_。(2)一些大分子蛋白質的結構非常復雜，高溫、X 射線、強酸、強堿、重金屬鹽等會引起蛋白質變性，其原因主要是蛋白質的_遭到破壞。(3)現(xiàn)有 800 個氨基酸，其中氨基總數(shù)為 810 個，羧基總數(shù)為 808 個，由這些氨基酸合成的含有 2 條肽

15、鏈的蛋白質，共有_ 個 肽 鍵 和 _ 個 氨 基 ， 至少含有的O個數(shù)是_。解析：(1)該多肽化合物僅在最右端有一個羧基，肽鍵中的“CO”不能算作羧基。氨基酸種類的區(qū)分應該以 R 基的確認、區(qū)分為突破口，左數(shù)第 2、3 個氨基酸的 R 基均為“H”，應屬于同一種氨基酸，另有 3 種不同的 R 基，故共有 4 種氨基酸。(2)一般情況下，高溫等破壞的是蛋白質的空間結構，使蛋白質變性，而不是肽鍵受到破壞。(3)800 個氨基酸中有 810 個氨基、808 個羧基，說明 R 基上有 10 個氨基、8 個羧基。800個氨基酸合成 2 條肽鏈，共形成 798 個肽鍵，每條肽鏈上一端游離 1 個氨基，一

16、端游離 1 個羧基。兩條肽鏈上共有 2 個游離的氨基，再加上 R 基上的 10 個氨基，共計 12 個氨基。同樣可計算出游離著 10 個羧基，每個羧基中有 2 個 O，798 個肽鍵中共有 798 個 O，因此，該蛋白質中共有 818 個 O。答案：(1)脫水縮合 1 4 R 基不同(2)空間結構(3)798 12 818分析角度具體解釋蛋白質本身氨基酸的數(shù)量、種類、排列順序及肽鏈空間結構結構多樣性功能多樣性遺傳物質千變萬化的堿基對排列順序遺傳信息的多樣性蛋白質的多樣性生物進化千變萬化的環(huán)境條件通過自然選擇保留適應環(huán)境的個體及個體內的蛋白質個體的多樣性和蛋白質的多樣性考點三蛋白質結構和功能多樣

17、性的原因分析考點梳理分析角度具體解釋圖示（續(xù)表）高考探究考向蛋白質結構和功能的多樣性典例 3(2017 年海南卷)下列有關蛋白質結構與功能的敘述，錯誤的是()A蛋白質的生物活性與蛋白質的空間結構有關B數(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構解析蛋白質的功能主要取決于組成其的氨基酸數(shù)目、種類、排列順序及形成其的空間結構，A 正確。數(shù)量相同的 5 種氨基酸可以有多種組合方式且形成長度不同的多肽鏈，B 正確。在質量分數(shù)為 0.9%的 NaCl 溶液(生理鹽水)中，抗體將保持其活性，C 錯誤。氨基酸序

18、列相同的多肽鏈折疊方式可不同，形成的蛋白質空間結構不同，D 正確。答案C考向預測8下列關于蛋白質結構和功能的敘述中，錯誤的是()A不同種類的蛋白質不僅氨基酸的數(shù)量和排列順序不同，而且各自具有獨特的空間結構B蛋白質之所以具有多種生理功能，是因為它具有多種多樣的結構C蛋白質的多樣性也是長期進化的結果D開水煮沸雞蛋清，不僅破壞了其中蛋白質的空間結構，而且破壞了氨基酸之間的肽鍵解析：開水煮沸雞蛋清，只破壞了其中蛋白質的空間結構，D 錯誤。答案：D9(2017 年湖南衡陽模擬)下列有關蛋白質結構、功能多樣性的說法，正確的是()A蛋白質結構的多樣性與構成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目和空間結構有關B已知某化合

19、物具有催化功能，可以推斷此物質為蛋白質C有些蛋白質具有防御功能，如抗體；有些蛋白質具有傳遞信息的功能，如受體?？贵w與受體都具有專一性D蛋白質空間結構改變，不會影響其生物活性解析：蛋白質的多樣性與肽鏈折疊形成的空間結構有關，而不是氨基酸的空間結構；具有催化功能的是酶，絕大多數(shù)酶是蛋白質，少數(shù)是 RNA；蛋白質具有防御、信息傳遞等功能，而抗體只能與特異性抗原相結合，受體只能與特定的信號分子結合，它們都具有專一性；蛋白質空間結構改變會影響其生物活性。答案：C10催產素、血管舒張素都是含有 9 個氨基酸的多肽分子，但生理功能不同。其主要原因可能是多肽的()氨基酸種類不同氨基酸排列順序不同氨基酸縮合方式

20、不同在細胞內合成的場所不同ABCD解析：催產素、血管舒張素都是含有 9 個氨基酸的多肽分子，但生理功能不同，這是由二者結構不同造成的。催產素、血管舒張素雖然都含有 9 個氨基酸，但是氨基酸的種類和排列順序可能不同；氨基酸形成蛋白質的脫水縮合方式和合成場所是相同的。答案：A11(2017 年廣東惠州模擬)下列關于蛋白質的敘述，錯誤的是()A細胞凋亡過程中只有蛋白質的分解沒有蛋白質的合成B某些基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物的性狀C高溫處理后的蛋白質可與雙縮脲試劑產生紫色反應D生物膜的功能取決于膜蛋白的種類和數(shù)量解析：細胞凋亡過程中既有蛋白質的分解，也有蛋白質的合成，A 錯誤；基因可以通過控制蛋白質的結構直接控制生物的性狀，也可以通過控制酶的合成控制代謝，從而控制生物的性狀，B 正確；高溫處理后的蛋白質，空間結構發(fā)生了改變，但是肽鍵沒有被破壞，所以仍然可以與雙縮脲試劑產生紫色反應，C 正確；生物膜的主要成分是磷脂和蛋白質，其中蛋白質的種類和數(shù)量決定其功能的復雜程度，D 正確。答案：A