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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(Ⅱ)。
考点一　蛋白质的结构和功能
1.组成蛋白质的氨基酸及其种类
图1-3-1
2.多肽与蛋白质的结构及其多样性
图1-3-2
(1)元素组成(主要):a.　　　　　　　。?
(2)基本单位:b.　　　　。?
(3)①过程有水产生的原因是　。?
(4)肽键可表示为　　　　　　　　　　。直链多肽中b的数目与c的数目的关系是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(5)d表示的是　　　　　　　。?
3.蛋白质的功能
将下列蛋白质与其相应的功能连接起来(连线)。
①肌肉、毛发等　　　　　
(a)免疫功能
②血红蛋白
(b)调节作用
③抗体
(c)催化作用
④胰岛素
(d)运输作用
⑤唾液淀粉酶
(e)细胞和生物体的结构蛋白
【易错辨析】
(1)具有氨基和羧基的物质就是构成蛋白质的氨基酸。
(　　)
(2)人体内不同氨基酸之间的差异是由DNA决定的。
(　　)
(3)
组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。
(　　)
(4)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。
(　　)
(5)蛋白质中肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能并未发生改变。
(　　)
(6)蛋白质结构具有多样性的原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和空间结构不同,只要有其中一项不同,蛋白质的结构就不同。
(　　)
(7)蛋白质在核糖体上合成后已具有正常生理功能。
(　　)
(8)人体内含有多种多样的蛋白质,每种蛋白质都含有20种氨基酸。
(　　)
(1)在鸡蛋清中加入一些食盐,就会看到白色絮状物,高温加热后鸡蛋清会呈白色固体状态,导致蛋白质出现这两种情况的原因是否相同?试进行分析。??　
。?
(2)头发和肌肉的主要成分均为蛋白质,但功能相差极大,从氨基酸角度分析其原　
。?
1.蛋白质的结构层次及其多样性
(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,如图1-3-3所示。
图1-3-3
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
图1-3-4
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,含三个及三个以上氨基酸分子的可称为多肽。
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。
2.蛋白质的结构多样性决定其功能多样性
图1-3-5
角度一　考查氨基酸结构特点和蛋白质合成的合成
1.[2020·陕西商洛一中模拟]
下列有关肽键的叙述,错误的是
(　　)
A.多肽中的肽键数等于或小于脱水缩合过程中的氨基酸数
B.含肽键的物质都可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
C.核糖体上可形成肽键,溶酶体内可发生肽键的水解
D.肽键的元素组成为C、H、O、N,其牢固程度与碳碳双键紧密相关
2.[2020·长沙长郡中学月考]
如图1-3-6表示蛋白质的结构层次示意图,据图分析,下列说法错误的是
(　　)
图1-3-6
A.a一定含有的元素是C、H、O、N,氮元素主要存在于肽键中
B.图中c代表的化学键是—CO—NH—,数目可能等于b的数目
C.①②为脱水缩合过程,发生的场所是核糖体
D.蛋白质多样性与b的种类、数目、排列顺序和②过程有关,加热时不会发生④过程
?
题后归纳
蛋白质结构的3点提醒
(1)不要将氨基写为NH2或—NH3;不要将羧基写为或COOH;也不要将肽键写为CO—NH或。
(2)氨基酸数目≠氨基酸种类:组成蛋白质分子的氨基酸数目可能成百上千,但构成生物体蛋白质的氨基酸种类约有20种。
(3)多肽≠蛋白质:在核糖体上经脱水缩合形成的多肽往往没有生物活性,由一条或多条肽链通过一定化学键(如二硫键等)盘曲、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质才能行使特定功能。
角度二　考查蛋白质的功能
3.[2020·陕西榆林一中模拟]
科学家发现SFRP5是脂肪细胞分泌的一种蛋白质类激素,经证实它与糖尿病、肥胖等疾病有关。下列叙述正确的是
(　　)
A.SFRP5在内质网内形成成熟的空间结构
B.SFRP5合成和运输所需要的能量均来自线粒体
C.SFRP5可对胰岛细胞的生理活动起调节和催化作用
D.SFRP5靶细胞受体的化学本质最可能是糖蛋白
4.[2020·山东滨州三模]
下列与膜蛋白有关的说法中,错误的是
(　　)
A.同一个体不同膜蛋白的功能不同,根本原因是基因的选择性表达
B.线粒体内膜蛋白质含量较外膜高是因为其内膜向内折叠形成了嵴
C.癌细胞的某些膜蛋白减少导致癌细胞易于扩散
D.膜蛋白可能具有催化反应、能量转换、信息交流等多种功能
?
题后归纳
几种常考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、肌纤维等
构成细胞和生物体的成分
考点二　蛋白质的相关计算
1.蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算
(1)至少含有的游离氨基数或羧基数=肽链数。
(2)游离氨基数或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基数或羧基数。
2.蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子数的关系
(1)肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数。
(2)蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数×18。
肽链
数
氨基
酸数
肽键
数
脱去的
水分子数
多肽链相对
分子质量
氨基
数
羧基
数
1条
m
m-1
m-1
ma-
18(m-1)
至少
1个
至少
1个
n条
m
m-n
m-n
ma-
18(m-n)
至少
n个
至少
n个
注:氨基酸的平均相对分子质量为a。
3.环状肽的结构与计算(环状肽如图1-3-7所示)
图1-3-7
(1)根据图示可知,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数(由于环状肽首尾氨基酸彼此相连,故形成一个环状肽时,比形成一条直链肽要多脱去一个水分子)。
(2)在蛋白质相对分子质量的计算中,若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时,要考虑脱去的H的质量,每形成一个二硫键,脱去2个H。
角度一　直链肽的相关计算
1.[2020·广西贵港一中模拟]
假如蛋白酶1作用于苯丙氨
酸(C9H11NO2)羧基端的肽键,蛋白酶2作用于赖氨酸(C6H14N2O2)两侧的肽键。某四十九肽分别经酶1和酶2作用后的情况如图1-3-8所示,下列叙述正确的是
(　　)
图1-3-8
A.此多肽中含2个赖氨酸
B.苯丙氨酸位于四十九肽的17、31、49位
C.短肽D、E与四十九肽的氧原子数相同,氮原子数减少2个
D.适宜条件下酶1和酶2同时作用于此多肽,可形成5条短肽
角度二　环状肽的相关计算
2.[2020·河北辛集中学模拟]
生长抑素(SS)是一种含14个氨基酸的环状多肽,由下丘脑合成释放,构成SS的基本单位的平均相对分子质量为m。下列说法错误的是
(　　)
A.在核糖体上合成1分子SS可产生13分子H2O
B.1分子SS的相对分子质量可以表示为14m-252
C.SS分泌到胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装
D.SS可与双缩脲试剂发生紫色反应
经典真题·高考预测
1.[全国卷Ⅱ]
下列关于人体中蛋白质功能的叙述,错误的是
(　　)
A.浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原
B.肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C.蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输
D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
2.[江苏卷]
哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用,加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图1-3-9,各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是
(　　)
图1-3-9
A.两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物
B.氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基
C.肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关
D.两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同
3.[海南卷]
有关蛋白质结构与功能的叙述,错误的是
(　　)
A.蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B.数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C.将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D.氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
4.[2020·安徽安庆一中模拟]
某兴趣小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液,过程如图1-3-10所示。下列叙述正确的是
(　　)
图1-3-10
A.①②所依据的原理不同,过程②破坏了蛋白质的空间结构和肽键
B.③④所依据的原理不同,过程③破坏了蛋白质的空间结构和肽键
C.在溶解后产生的溶液中分别加入双缩脲试剂,溶液都会变成紫色
D.过程②产生的蛋白块也可以用③的方法进行溶解
5.[2020·湖南长沙长郡中学调研]
图1-3-11是由A、B、C三个区段共81个氨基酸构成的胰岛素原,其需切除C区段才能成为有活性的胰岛素。下列相关叙述正确的是(　　)
图1-3-11
A.胰岛素原中至少含有3个游离的氨基
B.胰岛素分子中含有2条肽链、79个肽键
C.沸水浴时肽键断裂,导致胰岛素生物活性丧失
D.理论上可根据切除C区段所得多肽的含量间接判断胰岛素的量
1.重要概念
(1)P21
有8种氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中直接获取,这些氨基酸叫作必需氨基酸。
(2)P22
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,这种结合方式叫作脱水缩合。
2.重点易错语句
(1)P22
这些肽链不呈直线,也不在同一个平面上,形成更为复杂的空间结构。
(2)P23
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千差万别,是蛋白质结构具有多样性的直接原因。
(3)P24一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者。
3.边角知识
(1)P22
进入人体消化道的蛋白质食物,要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶的作用才能分解为氨基酸。
(2)P25
我国科学家在1965年完成了结晶牛胰岛素的全部合成。
第3讲　生命活动的主要承担者——蛋白质
考点一
●
基础自主梳理
1.C、H、O、N　　氨基　羧基
同一个碳原子上　非必需　必需
2.(1)C、H、O、N　(2)氨基酸
(3)氨基酸脱水缩合形成多肽
(4)—CO—NH—　直链多肽中c肽键的数目=a氨基酸的数目-肽链的数目
(5)功能多样性
3.①—(e)　②—(d)　③—(a)　④—(b)　⑤—(c)
【易错辨析】
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×
[解析]
(1)构成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基,且它们连接在同一个碳原子上,故具有氨基和羧基的物质不一定是构成蛋白质的氨基酸。
(2)人体内不同氨基酸之间的差异是由R基决定的。
(3)组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式相同。
(4)蛋白质的不同肽链间一般通过二硫键等化学键连接。
(5)蛋白质的空间结构被破坏,其特定功能会改变。
(6)蛋白质结构具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目和排列顺序不同,以及蛋白质的空间结构不同,而不是氨基酸的空间结构不同。
(7)多数蛋白质在核糖体上合成后需经过加工才具有正常生理功能。
(8)在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种,并非每种蛋白质都含有20种氨基酸。
【教材拓展】
(1)不同。在食盐作用下析出蛋白质,蛋白质本身的结构没有改变,仍维持原有的生物活性;高温加热后蛋白质的空间结构发生了改变,丧失了原有的生物活性
(2)组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同
●
素养全面提升
1.D　[解析]
在链状肽中,肽键数=含有的氨基酸数-肽链数,在环状肽中,肽键数=含有的氨基酸数,A正确;含肽键的物质都可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应,B正确;氨基酸脱水缩合的过程发生在核糖体上,因此核糖体上可形成肽键,溶酶体内含有多种水解酶,可发生肽键的水解,C正确;肽键的元素组成为C、H、O、N,其可表示为—CO—NH—,不含碳碳双键,D错误。
2.C　[解析]
由题图可知,a表示C、H、O、N等,b表示氨基酸,c表示肽键。a一定含有的元素是C、H、O、N,氮元素主要存在于肽键中,A正确;题图中c代表的化学键是—CO—NH—,环状多肽中肽键数目等于b氨基酸的数目,B正确;①为脱水缩合过程,发生的场所是核糖体,②表示肽链的加工,发生在内质网和高尔基体中,C错误;蛋白质多样性与b氨基酸的种类、数目、排列顺序和②肽链加工形成的空间结构有关,加热时不会发生④过程,即不会破坏蛋白质的肽键,D正确。
3.D　[解析]
依题意可知SFRP5属于分泌蛋白,SFRP5在核糖体中合成后,需要经过内质网的初步加工和高尔基体的进一步修饰加工,才能形成成熟的空间结构,A错误;SFRP5合成和运输所需要的能量主要来自线粒体,B错误;SFRP5是一种蛋白质类激素,可对胰岛细胞的生理活动起调节作用,但没有催化作用,C错误;SFRP5靶细胞受体能够识别SFRP5,其化学本质最可能是糖蛋白,D正确。
4.B　[解析]
同一个体不同膜蛋白的功能不同,直接原因是蛋白质结构不同,根本原因是基因的选择性表达,A正确;线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,内膜上分布着大量的酶,B错误;癌细胞的某些膜蛋白(糖蛋白)减少,导致癌细胞易于扩散,C正确;膜蛋白可能具有催化反应、能量转换、信息交流等多种功能,D正确。
考点二
●
素养全面提升
1.C　[解析]
蛋白酶2作用于赖氨酸(C6H14N2O2)两侧的肽键,由题图中酶2作用后的肽链情况可知,此多肽中赖氨酸位于23位,即此多肽中仅含1个赖氨酸,A错误;蛋白酶1作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)羧基端的肽键,由题图中酶1作用后的肽链情况可知,苯丙氨酸位于16、30、48位,B错误;短肽D、E与四十九肽相比减少两个肽键和1个赖氨酸,氧原子数相同,氮原子数减少2个,C正确;适宜条件下酶1和酶2同时作用于此多肽,可得到短肽1~16、17~22、24~30、31~48,4条短肽和23位、49位两个氨基酸,D错误。
2.A　[解析]
SS是环状多肽,合成1分子SS可产生14分子H2O,A错误;1分子SS的相对分子质量可表示为14m-18×14=14m-252,B正确;多肽类激素作为分泌蛋白,是在核糖体上合成的,还需经过内质网的加工及高尔基体的加工、分类和包装,C正确;多肽可与双缩脲试剂发生紫色反应,D正确。
经典真题·高考预测
【经典真题】
1.C　[解析]
蛋白质的功能包括组成细胞和生物体的结构(如组成肌肉的某些蛋白质)、免疫(如抗体)、运输(如血红蛋白)、调节(如蛋白质类激素)、催化(如大多数酶)等,A、B、D项正确。血红蛋白是由蛋白质结合Fe2+形成的,是具有运输O2功能的蛋白质,C项错误。
2.D　[解析]
两种激素都是由六肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物,A项错误。氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢分别来自羧基和氨基,B项错误。肽链中游离氨基的数目取决于参与构成肽链的氨基酸种类,C项错误。由题干和图可知,两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同,D项正确。
3.C　[解析]
蛋白质的空间结构决定了它的理化性质以及生物活性,A项正确。数量、种类相同的氨基酸排列顺序不同,形成的肽链不同,B项正确。蛋白质在NaCl溶液中结构不变,生物活性不变,C项错误。氨基酸序列相同的多肽链折叠方式不同,会形成不同的空间结构,
D项正确。
【高考预测】
4.C　[解析]
过程①属于蛋白质的盐析,过程②属于蛋白质的热变性,二者原理不同,过程②使蛋白质的空间结构发生改变,但并没有破坏肽键,A错误。过程③是蛋白质的溶解,不会破坏蛋白质的空间结构和肽键,B错误。蛋白质在蛋白酶的作用下产生多肽,多肽中仍有肽键的存在,且蛋白酶的化学本质也是蛋白质,因此向过程③④溶解后的溶液中加入双缩脲试剂,溶液都会变成紫色,C正确。过程②产生的蛋白块不能用③的方法进行溶解,D错误。
5.D　[解析]
题图中的胰岛素原只有1条链,因此至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基,A错误;切除C区段后得到两条链,第一条链为1~30位氨基酸,有29个肽键,第二条链为61~81位氨基酸,有20个肽键,共计49个肽键,B错误;高温破坏了蛋白质的空间结构,胰岛素生物活性丧失,但高温没有破坏肽键,C错误;根据切除C区段所得多肽的含量可以推测胰岛素的量,D正确。

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