6mjt高中生物专题讲解生命活动的主要承担者蛋白质 2.docx
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6mjt高中生物专题讲解生命活动的主要承担者蛋白质2
生命活动的主要承担者——蛋白质
[最新考纲] 蛋白质的结构和功能（Ⅱ）。
组成蛋白质的氨基酸的结构及种类
观察下列几种氨基酸的结构
（1）写出图中结构的名称
a.氨基；b.羧基。
（2）通过比较图中三种氨基酸，写出氨基酸的结构通式
（3）氨基酸的不同取决于R基的不同，图中三种氨基酸的R基依次为
（4）氨基酸的种类：
约20种
■助学巧记
巧记“8种必需氨基酸”
甲（甲硫氨酸）来（赖氨酸）写（缬氨酸）一（异亮氨酸）本（苯丙氨酸）亮（亮氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）
注：
评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量。
组成蛋白质的氨基酸的种类与结构
1.（海南卷）关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是（ ）
A.分子量最大的氨基酸是甘氨酸
B.有些氨基酸不能在人体细胞中合成
C.氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键
D.不同氨基酸之间的差异是由R基引起的
解析 甘氨酸应是分子量最小的氨基酸，它的R基是最简单的氢。
答案 A
2.下图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是（ ）
A.结构④在生物体内约有20种
B.氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自于②和③
C.结构④中含有的氨基或羧基全部都参与脱水缩合
D.生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n种密码子
解析 ①为氨基，③为羧基，④为侧链基团（R基）。
构成人体氨基酸的种类约有20种，A正确；脱水缩合形成水，水中氢来自①③，B错误；R基中的氨基或羧基不参与脱水缩合，C错误；生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n个密码子而不是需要n种密码子，D错误。
答案 A
解答本类题目的关键是熟记氨基酸的结构通式，如下图所示
找出氨基酸的共同体，即图中“不变部分”（连接在同一碳原子上的—NH2、—COOH和—H），剩下的部分即为R基。
倘若找不到上述“不变部分”，则不属于构成蛋白质的氨基酸。
1.蛋白质的结构及其多样性
（1）氨基酸的脱水缩合
①过程：
一个氨基酸分子中的氨基（—NH2）和另一个氨基酸分子中的羧基（—COOH）相连接，同时脱去一分子水。
②二肽形成示例
③肽键：
连接两个氨基酸分子的化学键可表示为—CO—NH—。
（2）蛋白质的结构层次
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。
②H2O中各元素的来源：
H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。
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。
（3）蛋白质的结构多样性与功能多样性
■助学巧记
巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能
2.氨基酸脱水缩合与相关计算
（1）蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数；
②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。
（不考虑形成二硫键）
肽链
数目
氨基
酸数
肽键
数目
脱去水
分子数
多肽链相
对分子量
氨基
数目
羧基
数目
1条
m
m－1
m－1
am－18（m－1）
至少1个
至少1个
n条
m
m－n
m－n
am－18（m－n）
至少n个
至少n个
注：
氨基酸平均分子质量为a。
（2）蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数×1。
②游离氨基或羧基数目＝肽链数×1＋R基中含有的氨基或羧基数。
（3）利用原子守恒法计算肽链中的原子数
①N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数。
②O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数。
1.在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌的过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的哪个部位？
提示 35S存在于氨基酸的R基上，题图中①处是R基，②处是肽键，③处连接的是肽键或羧基，④处连接的是碳原子，故35S存在于①部位。
2.蛋白质是生命活动的主要承担者，在组成细胞的有机物中含量最多。
下图为有关蛋白质分子的简要概念图，请思考：
（1）图示a中一定具有S吗？
（2）图示①为何种过程？
该过程除产生多肽外，还会产生何类产物？
（3）图中b、c、d内容是什么？
请写出b、c的化学表达式。
（4）甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是________？
提示
（1）不一定。
（2）①为“脱水缩合”过程，该过程还可产生H2O。
（3）b、c、d依次为“氨基酸”、“肽键”、“蛋白质功能多样性”；
b的化学表达式为
c的化学表达式为—CO—NH—。
（4）氨基酸共性部分为C2H4O2N，则甲硫氨酸分子式为C2＋3H4＋7O2NS即C5H11O2NS。
1.真题重组 判断正误
（1）植物根细胞膜上存在运输离子的蛋白质（2016·海南卷，3A）（√）
（2）植物叶肉细胞中液泡膜与类囊体膜上的蛋白质不同（2016·海南卷，3B）（√）
（3）血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接（2014·江苏卷，1C）（×）
（4）高尔基体是肽链合成和加工的场所（2013·安徽，1B）（×）
（5）细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质（2013·天津，1C）（√）
以上内容主要源于教材必修1P20～24关于蛋白质的合成、多样性及功能的内容，把握氨基酸的种类、特性；氨基酸如何形成蛋白质及蛋白质重要功能举例并能进行相关计算是解答本类题目的关键。
2.（教材必修1P24T3改编）下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。
下列说法正确的是（ ）
A.牛胰岛素为51肽，其中含有50个肽键
B.牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH
C.牛胰岛素水解产物含有20种不同的氨基酸
D.牛胰岛素形成时，减少的分子质量为882
解析 由图可知，牛胰岛素是由两条肽链形成的蛋白质，不是多肽，含有的肽键数＝氨基酸的分子数－肽链数＝51－2＝49，A错误；牛胰岛素含有两条肽链，每条肽链至少含有一个—NH2和一个—COOH，因此至少含有2个—NH2和2个—COOH，B正确；牛胰岛素水解产物最多含有20种不同的氨基酸，C错误；牛胰岛素形成的过程中，形成了49个肽键，还形成了3个二硫键，所以减少的相对分子质量为49×18＋6＝888，D错误。
答案 B
蛋白质的结构和功能
1.（2016·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，氢来自于氨基和羧基
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.蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团有关
解析 细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质，细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是tRNA，A错误；氨基酸之间脱去的水分子中氢来自氨基和羧基，B正确；细胞内蛋白质水解时需蛋白酶催化，蛋白酶属于蛋白质，C正确；蛋白质的基本性质与碳骨架有关，也与功能基团有关，D正确。
答案 A
2.（2017·中原各校联考）下列各种蛋白质的功能，错误的组合是（ ）
A.抗体——免疫B.唾液淀粉酶——催化
C.载体蛋白——运输D.血红蛋白——调节
解析 抗体是具有免疫功能的蛋白质；酶是起催化作用的物质；载体蛋白具有运输物质的功能；血红蛋白是运输氧气的载体。
答案 D
几种常考蛋白质的分布和功能
此部分经常借助某些具体的蛋白质从不同角度进行命题，现举例如下：
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、淋巴因子
内环境中
免疫作用
血红蛋白
红细胞内
主要运输O2和部分CO2
糖蛋白（受体蛋白）等
细胞膜表面
保护、润滑、识别等作用
结构蛋白
细胞膜、肌细胞等
构成细胞和生物体的成分
蛋白质的相关计算
1.某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。
该蛋白质至少含有—COOH、—NH2、氧原子的个数分别为（ ）
A.m、m、n－mB.m、n、n－2m
C.m、m、n＋mD.m、m、n＋2m
解析 因每条肽链至少含有1个游离的—COOH和1个游离的—NH2，故该蛋白质至少含有m个—COOH、m个—NH2；因该蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成，故其至少含有（n－m）个肽键；因1个肽键中含有一个氧原子，且该蛋白质中至少含有m个游离的—COOH，故该蛋白质至少含有（n－m）×1＋2×m＝n－m＋2m＝n＋m个氧原子。
答案 C
2.（2016·河南郑州预测）如图表示的是一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。
下列叙述正确的是（ ）
A.该分子中含有198个肽键
B.这200个氨基酸中至少有200个氨基
C.合成该蛋白质时相对分子质量减少了3600
D.该蛋白质中至少含有4个游离的羧基
解析 该蛋白质分子含有2条肽链，且2条肽链之间由2个肽键连接，故该分子一共含有200个肽键；由图可知，第70位、120位的氨基酸的R基上有氨基，故组成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少含有202个氨基；合成该蛋白质时脱去的水分子数与形成的肽键数相等，故合成该蛋白质时相对分子质量减少了18×200＝3600；该蛋白质分子含有2条肽链，至少含有2个游离的羧基。
答案 C
易错·防范清零
[易错清零]
易错点1 误认为核糖体中合成的物质即具“蛋白质”活性
点拨 核糖体是各种蛋白质的“合成场所”，然而，核糖体中合成的仅为“多肽链”，此肽链初步形成后并无生物学活性——它必须经过内质网加工（盘曲折叠、有的加糖基团），形成特定的空间结构（有的需再继续经高尔基体加工成熟）后才能具备生物学活性，例如刚从核糖体中合成出的唾液淀粉酶并不具催化功能，只有经过内质网及高尔基体加工后才具有催化功能。
易错点2 进行蛋白质分子量计算时，仅关注脱去的H2O分子数，忽视主链肽键外的其他“键”形成时而脱去的原子数
点拨 由于蛋白质形成时，常涉及肽链间不同基团的“连接”问题，故可形成许多“其他化学键”。
此时必将涉及原子数量的改变，计算时务必关注：
如图①，合成时，2条肽链间又形成了一个“多余”的“—CO—NH—”，而图②所示蛋白质合成时，涉及3个“多余”的二硫键，因此，计算相关分子量时，图①中应再减一个“H2O”即18，图②中应再减2×3＝6。
易错点3 忽视环肽的“首尾相接”问题
点拨 若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。
环状多肽主链中无游离氨基和羧基，环状肽中氨基和羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，由图示可知：
肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。
易错点4 混淆氨基酸“种类”与“数目”
点拨 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种类约有20种；确认氨基酸种类必须依据R基，凡R基相同时无论数目多少，均应视作“同一种”氨基酸。
[纠错小练]
1.如图甲、乙为组成生物体的相关化合物，乙为一个由α、β、γ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巯基（—SH）脱氢形成一个二硫键（—S—S—）。
下列相关叙述错误的是（ ）
A.甲为组成乙的基本单位，且乙中含有20种不同的甲
B.由不同的甲形成乙后，相对分子质量比原来少了4832，刚形成的乙并无催化、调节等生物活性
C.甲形成乙的场所在细胞质、线粒体、叶绿体中均存在
D.如果甲中的R为C3H5O2，则由两分子甲形成的化合物中含有16个H原子
解析 甲为氨基酸，乙为蛋白质，构成蛋白质的氨基酸约有20种，但具体到某一种蛋白质可能会出现少于20种的情况，A错误。
答案 A
2.某蛋白质的结构如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键，若该蛋白质由m个氨基酸构成，则每摩尔蛋白质在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为（ ）
A.m个、18m
B.（m－4）个、18（m－4）
C.（m－3）个、18（m－3）＋4
D.（m－2）个、18（m－2）＋4
解析 该蛋白质由一条环肽和两条直链肽构成，所以脱去的水分子数就等于肽键数，即（m－2）个。
减少的相对分子质量应为：
18（m－2）＋4，其中4是因为有两个二硫键，每形成一个二硫键，就要脱去2个H，所以共脱去4个H。
答案 D
3.（2016·河北衡水期中）经测定，某多肽分子式是C21HxOyN4S2。
已知该多肽是由下列氨基酸中的几种为原料合成的，苯丙氨酸（C9H11O2N）、天冬氨酸（C4H7O4N）、丙氨酸（C3H7O2N）、亮氨酸（C6H13O2N）、半胱氨酸（C3H7O2NS）。
下列有关该多肽链的叙述错误的是（ ）
A.该肽链是三肽化合物
B.水解后能产生3种氨基酸
C.氢原子数和氧原子数分别是32和5
D.在核糖体上形成时相对分子质量减少了54
解析 分析题干信息可知，题干中给出的几种氨基酸都只含有一个氮原子，因此分子式C21HxOyN4S2的多肽是由4个氨基酸脱水缩合形成的四肽，A错误；该化合物中含有2个硫原子，因此分子式是C21HxOyN4S2的多肽中含有2个半胱氨酸（C3H7O2NS），由碳原子数可推知除了两个半胱氨酸，还有两个氨基酸参与该多肽的形成，分别是苯丙氨酸和亮氨酸。
所以该四肽化合物水解产生的氨基酸是3种，多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5，B、C正确；4个氨基酸脱水缩合形成了3分子水，相对分子质量减少了54，D正确。
答案 A
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