1、第 3 讲 生命活动的主要承担者蛋白质蛋白质的结构和功能()蛋白质的结构和功能1氨基酸的结构及其种类(1)氨基酸的结构结构通式： 各氨基酸之间的区别在于 R 基的不同。(2)氨基酸的种类生物体中约 20 种能 否 在 体 内 合 成（ 依 据 ） 必 需 氨 基 酸 （ 8种 ）非 必 需 氨 基 酸 （ 12种 ） )2蛋白质的结构及其多样性3蛋白质的功能连一连1(必修 1 P24 拓展题改编)神经细胞和肌肉细胞含量最多的有机物都是蛋白质，但二者功能完全不同，从组成二者的蛋白质来考虑，其原因不包含( )A氨基酸数目不同B氨基酸种类不同C氨基酸排列顺序不同D由细胞中的遗传信息决定答案：D2(必
2、修 1 P23 与生活的联系改编)高温使蛋白质丧失功能的原理是什么？提示：破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。突破 1 组成蛋白质的氨基酸的判断方法判断依据：氨基酸中氨基、羧基的数目和连接位置。(1)从数量上看，至少有一个NH 2和一个COOH，如下所示不属于构成蛋白质的氨基酸：H 2NCH2CH2OH缺乏羧基(COOH)。 缺乏氨基(NH 2)。(2)从位置上看，必须有一个NH 2和一个COOH 连接在同一个碳原子上，如下所示不属于构成蛋白质的氨基酸：氨基和羧基不连在同一个碳原子上。突破 2 二肽的形成过程分析肽键：连接两个氨基酸分子的化学键，可表示为CONH。突破 3 蛋白质的结构层次分析
3、(1)肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽。(2)H2O 中 H 与 O 的每形成一个肽键脱去一分子 H2O，其中的 H 分别来自氨基和羧基，O来自羧基。(3)一条肽链上氨基数或羧基数的确定：一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端，其余的氨基或羧基在 R 基上。(4)多肽链盘曲、折叠形成一定的空间结构。1蛋白质结构形成的 4 个“一”一组成 一键 一过程 一场所至少含一个NH 2和一个COOH肽键 脱水缩合 核糖体2蛋白质结构的 3 点提醒(1)避免书写错误：不要将氨基写为 NH2或NH 3；不要将羧基写为 或 COOH；也不要将肽键写为 CONH
4、 或 。(2)氨基酸数目氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸约有 20 种。(3)蛋白质分子的化学结构空间结构蛋白质分子化学结构的多样性取决于氨基酸的种类、数目和排列顺序的多样性，由参与翻译的 mRNA 中的密码子决定。蛋白质空间结构是在其化学结构的基础上进一步形成的，就是在肽链形成后加工的过程中形成的。【感知考题】(2016高考江苏卷，4)蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是( )A细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质B氨基酸之间脱水缩合生成的 H2O 中，氢来自氨基和羧基C细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与D蛋
5、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解析 细胞膜上负责转运氨基酸的是载体蛋白，细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是 tRNA，A 项错误；氨基酸之间脱水缩合生成 H2O，H 2O 中的氢分别来自氨基和羧基，B项正确；细胞内蛋白质在酶的催化作用下水解，而大部分酶的化学本质是蛋白质，故细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与，C 项正确；蛋白质是生物大分子，其基本骨架是碳链，蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且与功能基团相关，D 项正确。答案 A(1)在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中，用含 35S 标记的氨基酸作为原料，则 35S 存在于图示中的部位。(2)具有催
6、化作用的酶和具有信息传递作用的激素都是蛋白质吗？不是。原因是具有催化作用的酶其化学本质可能是 RNA，具有信息传递作用的激素其化学本质可能是脂质(如性激素)或氨基酸衍生物(如甲状腺激素)。高分点拨类题通法1分析“碳骨架” ，确定氨基酸的种类和数目的策略当题目中给出肽链的结构简式时，首先要找出“中心碳原子”和“CONH”交替连接构成的“基本骨架” ，然后在肽键中间“断开” ，即可数出氨基酸的个数，通过比较 R基的种类数可得出氨基酸的种类数。2辨识一些功能物质是否为蛋白质的图示判断法一些功能物质的化学本质如下：(1)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA；激素中，有些是蛋白质，有些不是蛋白质。(2)
7、抗体和载体的本质都是蛋白质，但结构各不相同。蛋白质与酶、激素、抗体、载体的关系如图所示：【跟进题组】命题 1 考查氨基酸的结构1甲硫氨酸的 R 基是CH 2CH2SCH3，它的分子式是( )AC 5H11O2NS BC 3H7SCC 4H11O2S DC 5H10O2N解析：选 A。氨基酸分子通式为 C2H4O2NR，氨基酸分子式中各原子数等于 R 基上的各原子数加上结构通式中的相应原子数。命题 2 考查蛋白质的形成及结构2(2017大连三中模拟)如图是某一多肽链的分子结构式，据图分析下列叙述错误的是( )A是氨基，是羧基B该多肽链中只有一个肽键，是C该多肽链中的 R 基有D该多肽链形成时失去
8、了两分子水解析：选 B。分析题图，图中为氨基，为羧基，A 正确；该多肽链中共有 2 个肽键，B 错误；该多肽链中的 R 基有 3 个，为图中，C 正确；该多肽链中有 2 个肽键，形成时失去两分子水，D 正确。3(2017上海十二校联考)如图表示在胰岛 B 细胞中胰岛素原生成胰岛素的过程。该过程( )A发生在细胞质内的核糖体上B离不开内质网和高尔基体的作用C至少断裂两个肽键生成两分子水D需水参与，且水中氢全部用于形成COOH解析：选 B。胰岛 B 细胞中胰岛素原生成胰岛素的过程是蛋白质的一个再加工的过程，该过程离不开内质网和高尔基体的作用，不是发生在核糖体上，A 错误、B 正确；断裂肽键需要水分
9、子而不是生成水分子，C 错误；水中的氢参与COOH 和NH 2的形成，D 错误。4(2017安阳模拟)朊病毒蛋白(PrP)有两种构象：一种是 PrPc，一种是 PrPsc，它们的比较如表：朊病毒蛋白 PrPc PrPsc空间结构 以螺旋为主 以折叠为主溶解度 高 低致病性 不致病 致病肽链中氨基酸排列顺序 相同由此可以推测这两种蛋白质表现出不同性质的原因是( )A溶解度不同 B氨基酸的种类不同C空间结构不同 D氨基酸的数量不同解析：选 C。由表中信息可知，两种蛋白质的肽链中氨基酸排列顺序相同，由此可确定两种蛋白质的空间结构不同是它们表现出不同性质的原因。命题 3 考查蛋白质的功能5如图中的分别
10、表示生物体内的三个生理过程，其中 Q 分别代表三种物质，下列有关 Q 的叙述，错误的是( )AQ 可能位于细胞膜上BQ 中可能含有硫元素C不一定发生在细胞内D必须依赖三磷酸腺苷解析：选 D。根据过程知 Q 可能是酶，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，可能含有硫元素；过程说明 Q 可能是细胞膜上的载体蛋白；过程说明 Q 可能是抗体。酶促反应在细胞内外均可发生，如唾液淀粉酶；物质跨膜运输不一定依赖三磷酸腺苷，如协助扩散。6(2015高考四川卷，1)下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是( )AMg 2 吸收 BO 2扩散C光能转换 DDNA 复制解析：选 B。A 项，Mg 2 进入叶绿体的
11、方式是主动运输，需要载体蛋白的参与。B 项，O2能通过自由扩散跨膜运输，不需要蛋白质的参与。C 项，光能转换过程需要多种酶的参与，大多数酶的化学本质为蛋白质。D 项，DNA 的复制过程需要 DNA 聚合酶的参与，DNA 聚合酶的化学本质是蛋白质。结合生活实践综合考查蛋白质7(2017江西鹰潭一中高三月考)由我国自主开发的艾滋病病毒膜融合抑制剂西夫韦肽已顺利完成b 期临床实验。西夫韦肽是依据艾滋病病毒(HIV)膜融合蛋白 Gp41 的空间结构，全新设计并合成的新一代膜融合抑制剂，含有 36 个天然氨基酸。下列说法中正确的是( )A西夫韦肽为一种口服制剂 BHIV 的膜是由磷脂双分子层和蛋白质构成
12、C西夫韦肽与双缩脲试剂发生反应，呈现紫色 D西夫韦肽只有进入细胞内，才能发挥其效应解析：选 C。西夫韦肽的化学本质属于蛋白质类，是大分子，能与双缩脲试剂发生反应，呈现紫色，口服会被消化而失去疗效，A 项错误、C 项正确；HIV 是病毒，没有膜结构，B 项错误；西夫韦肽是全新设计并合成的新一代膜融合抑制剂，在 HIV 的宿主细胞表面发挥其效应，D 项错误。几种常见蛋白质的分布和功能名称 分布 功能绝大多数酶 细胞内或细胞外 催化作用载体蛋白 细胞膜 运输某些物质如离子、氨基酸等某些激素(如生长激素、胰岛素)内环境中 调节生命活动抗体 内环境中 免疫作用血红蛋白 红细胞内 主要运输氧气和部分二氧化
13、碳糖蛋白 细胞膜表面 保护、润滑、识别等作用蛋白质的相关计算利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律(1)氨基数和羧基数氨基数肽链数R 基中的氨基数。羧基数肽链数R 基中的羧基数。(2)肽键数、脱去水分子数和蛋白质相对分子质量假设氨基酸的平均相对分子质量为 a，由 n 个氨基酸分别形成 1 条链状多肽或 m 条链状多肽：形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目蛋白质相对分子质量1 n1 n1至少1 个至少1 个na18(n1)m nm nm至少m 个至少m 个na18(nm)1(必修 1 P24 科学史话)一个由 20 种、500 个氨基酸组成的蛋白质，它的氨基酸的排列顺序就可能有_
14、种。提示：20 5002(深入追问)某 50 肽中有丙氨酸(R 基为CH 3)4 个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到 4 条多肽链和 5 个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。(1)若该 50 肽水解得到的几种有机物比原 50 肽增加了_个氧原子。(2)若将新生成的 4 条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去_个 H2O。提示：8 3利用原子守恒法计算肽链中的原子数(1)基本原理在一个氨基酸中，若不考虑 R 基，至少含有 2 个碳原子、2 个氧原子、4 个氢原子和1 个氮原子。氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。(2)常用公式碳原子
15、数氨基酸分子数2R 基上的碳原子数。氢原子数各氨基酸中氢原子的总数脱去的水分子数2。氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去的水分子数。氮原子数肽键数肽链数R 基上的氮原子数。【感知考题】(2017广东中山一中模拟)某三十九肽中共有甘氨酸 4 个(甘氨酸结构式如图 1)，现用某种水解酶去除其中的甘氨酸，得到 4 条长短不等的多肽(如图 2)。如将原来多肽与 4条多肽总的原子数或结构数进行比较，会出现下列 4 种情况中的( )肽键数目减少 7 个 C 原子减少 8 个 氨基和羧基分别增加 3 个 O 原子数目减少 1 个A1 种 B2 种 C3 种 D4 种解析 据图分析，去掉 4 个甘氨酸，共需水解
16、 7 个肽键，所以肽键减少 7 个；每个甘氨酸含 2 个 C 原子，脱掉 4 个甘氨酸减少 8 个 C 原子；每条肽链中至少含有一个氨基和一个羧基，4 条多肽链，至少 4 个游离的氨基，4 个游离的羧基，与原来 1 条多肽链相比氨基和羧基分别增加 3 个；水解 7 个肽键需 7 分子水参与，水解产生的所有产物中 O 原子数增加 7 个，而每个甘氨酸含有 2 个 O 原子，因此原来多肽与 4 条多肽相比 O 原子数目减少1 个。答案 D如图为某蛋白质的结构示意图，其中“SS”为由两个“SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两个相邻肽链。若该蛋白质分子共由 m 个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分
17、子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为(m2)、18(m2)4。高分点拨类题通法1环状肽的结构与计算环状肽如图所示：根据图示可知：肽键数脱去的水分子数氨基酸数(由于环肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环肽时比形成一条直链肽要多生成一个水分子)。2计算蛋白质分子量时别忽略了二硫键：当肽链上出现二硫键(SS)时，要再减去 2(即 2 个 H)。【跟进题组】命题 1 直链肽的相关计算1(2017江苏盐城月考)分析多肽 E 和多肽 F(均由 1 条肽链组成)得到如表所示结果。(单位：个)原子或基团 C H O N NH2 COOH多肽 E 201 348 62 53 3 2多肽 F 182 294
18、 55 54 6 1请推算这两种多肽中参与缩合的氨基酸的数目最可能是( )选项 A B C D多肽 E 58 59 50 51多肽 F 53 54 48 49解析：选 D。多肽 E 有 3 个游离的氨基，其中有两个位于 R 基上，可判断多肽 E 含有的氨基酸数为 53251；多肽 F 有 6 个游离的氨基，有 5 个位于 R 基上，多肽 F 含有的氨基酸数为 54549。命题 2 环肽的相关计算2一条由 39 个氨基酸形成的环状多肽，其中有 4 个谷氨酸(R 基为CH 2CH2COOH)，则该多肽( ) A有 38 个肽键B可能没有游离的氨基C至少有 5 个游离的羧基D至多有 36 种氨基酸解
19、析：选 B。一条由 39 个氨基酸形成的环状多肽，应有 39 个肽键，A 错误；因为谷氨酸的 R 基上没有游离氨基，又不知其他氨基酸的 R 基的情况，则可能没有游离氨基，B 正确；由于谷氨酸的 R 基上有 1 个游离羧基，则该多肽至少有 4 个游离羧基，C 错误；组成蛋白质的氨基酸最多为 20 种，D 错误。命题 3 多肽中含有二硫键的相关计算3(2017怀化模拟)如图表示一个由三条多肽链形成的蛋白质分子，共含 271 个氨基酸，图中每条虚线表示由两个 R 基中的巯基(SH)脱氢形成一个二硫键(SS)。下列相关叙述不正确的是( )A组成该分子的氨基酸最多有 20 种B氨基酸合成该分子后相对分子
20、质量减少了 4 824C该分子至少含有 3 个游离的氨基D该物质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应解析：选 B。组成蛋白质的氨基酸最多有 20 种；由 271 个氨基酸合成该分子时，脱去268 分子水，同时在形成 4 个二硫键时脱去 8 个氢，即减少的相对分子质量为2681884 832；该分子由三条多肽链形成，至少含有 3 个游离的氨基；蛋白质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应。命题 4 多肽中原子数目的相关计算4(2017长沙三校联考)某六十肽中有 2 个丙氨酸(C 3H7O2N)，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到几种不同的有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有
21、机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是( )A肽键数目减少 4 个 B氢原子数目增加 8 个C氨基和羧基分别增加 4 个 D氧原子数目增加 2 个解析：选 D。1 个丙氨酸左右有 2 个肽键，脱掉 2 个丙氨酸肽键数目减少 4 个。该过程得到 3 条短肽链和 2 个游离的丙氨酸，3 条短肽链增加了 2 个氨基和 2 个羧基，2 个游离的丙氨酸增加了 2 个氨基和 2 个羧基，氨基和羧基分别增加 4 个。增加的氨基、羧基中氢原子和氧原子分别增加了 12 个和 8 个，又因为水解过程肽键减少 4 个，减少了 4 个氢原子和4 个氧原子，所以氢原子数目增加 8 个，氧原子数目增加 4 个。核心体系构建填空 C、H、O、N 肽键 功能 免疫 信息传递 种类 排列顺序 空间结构规范答题必备1氨基酸中氨基和羧基的两大特点(1)数目：至少含有一个氨基和一个羧基。(2)连接方式：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。2氨基酸的种类和性质的唯一决定因素：R 基。3蛋白质的四个结构层次：元素 C、H、O、N 等氨基酸多肽蛋白质。4脱水缩合过程中重要的数量关系肽键数脱掉水分子数氨基酸数肽链数。5蛋白质结构多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。6蛋白质的五大功能：构成细胞和生物体、催化、运输、免疫、调节。
