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第二课时 生命活动的主要承担者----蛋白质
课本回归
一、氨基酸
1．组成元素(主要)：________。
2．结构通式：________________________________。
特点：每种氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个________连在同一个碳原子上。氨基酸的不同取决于________的不同。
3．种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有________种。
二、蛋白质
1．形成过程
2．结构多样性的原因
(1)组成蛋白质的氨基酸的种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端。
(2)肽链形成的空间结构各不相同。
3．功能
功能 实例
________蛋白 羽毛、肌肉、头发
________作用 绝大多数酶
运输作用 ________
信息传递 ________
________功能 抗体
答案：
一、1.C、H、O、N　2.CRHNH2COOH　羧基　R基　
3．20
二、1.脱水缩合　多肽　3.结构　催化　血红蛋白　胰岛素　免疫
1．结构通式
2．特点分析
分析 举例
氨基酸分子中至少有一个—NH2、一个—COOH，因为R基中可能有—NH2、—COOH
都有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上，否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸 反例：H2N—CH2—CH2—CH2—COOH非生物体内氨基酸
3.基本组成元素
C、H、O、N，有的还含有P、S等。
4．氨基酸经脱水缩合形成蛋白质
在脱水缩合过程中一个氨基酸的非R基上羧基和另一个氨基酸非R基上的氨基分别脱下—OH和—H结合形成H2O，同时形成一个肽键。
1．氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系可归纳成下图：
肽键的结构式可表示如下：
2．关于氨基酸脱水缩合反应的计算
(1)对于n个氨基酸来讲，至少有n个氨基和n个羧基；
(2)n个氨基酸分子缩合成一条肽链，失去的水分子数＝肽键数＝n－1，至少有1个氨基和1个羧基；
(3)n个氨基酸分子缩合成X条肽链，失去的水分子数＝肽键数＝n－X，至少有X个氨基和X个羧基；
(4)n个氨基酸分子缩合成环状肽时，失去的水分子数＝肽键数＝n，氨基和羧基数与R基团有关；
(5)蛋白质完全水解时所需要的水分子数等于该蛋白质形成时脱去的水分子数。
3．蛋白质合成过程中相对分子质量的变化
氨基酸的平均相对分子质量为a，数目为n，肽链数为X，则蛋白质的相对分子质量为：a·n－18·(n－X)。
4．氨基酸与对应的DNA及mRNA片段中碱基数目之间的关系
DNA(基因)∶mRNA∶氨基酸＝6∶3∶1。
1．蛋白质的分子结构
(2)蛋白质与多肽的关系：每个蛋白质分子可以由1条肽链组成，也可由几条肽链通过一定的化学键(肯定不是肽键)连接而成。但多肽只有折叠成特定的空间结构进而构成蛋白质时，才能执行特定的生理功能。
2．蛋白质的多样性
(1)蛋白质结构的多样性
①氨基酸的种类不同，构成的肽链不同
—□—□—□—□—□—□—
—○—○—○—○—○—○—
②氨基酸的数目不同，构成的肽链不同
—□—□—□—□—□—
—□—□—□—□—
③氨基酸的排列次序不同，构成的肽链不同
—□—○—○—□—○—
—○—□—○—□—○—
④肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同
两个蛋白质分子结构不同，则这两个蛋白质不是同种蛋白质。但并不是以上这四点同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备以上其中的一点，这两个蛋白质的分子结构就不同。
(2)蛋白质功能的多样性
蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。
蛋白质根据功能分为结构蛋白和功能蛋白两大类，前者如人和动物的肌肉，后者如具有催化作用的绝大多数酶、具有免疫功能的抗体等。
例一 (2010·上海模拟)关于生物体内氨基酸的叙述正确的是 (　　)
A．氨基酸是蛋白质分子的单体，由氨基和羧基组成
B．组成蛋白质的氨基酸共有的结构是
C．每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素
D．组成人体的氨基酸都能在人体内合成
答案：B
下列物质分子中，不属于构成生物体蛋白质的氨基酸的是 (　　)
答案：D
解析：本题考查对有关氨基酸的识别。构成生物体蛋白质的氨基酸必须是一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，不管如何书写，也不管连接的R基的基团如何不同，只要具备上述情况，就可以认定是构成生物体蛋白质的氨基酸。据此，A、B、C三项的物质分子中，一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，而D项是连在不同的碳原子上，因此不属于构成生物体蛋白质的氨基酸。
蛋白质的结构具有多样性，下列各项与蛋白质多样性无关的是 (　　)
A．DNA中脱氧核苷酸的排列顺序 B．RNA中核糖核苷酸的排列顺序
C．组成肽键的化学元素和肽键的结构 D．组成多肽的肽键的数量
解析：肽键的结构为—CO—NH—，与蛋白质的多样性无关；DNA的多样性决定了蛋白质的多样性；肽键的数量与氨基酸数量有关。
答案：C
(2010·杭州模拟)如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是 (　　)
A．A中肯定含有S元素 B．①过程发生所需模板和运输B的工具都是RNA
C．多肽中B的数目等于C的数目 D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因
答案：B
解析：A中可能含有S元素，也可能不含。多肽中氨基酸数不一定等于肽键数(在环状多肽中氨基酸数等于肽键数)。细胞多样性的根本原因是遗传信息的多样性。
已知20种氨基酸的平均分子量是128，现有一蛋白质分子由两条多肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质的分子量最接近于 (　　)
A．12 800　　　 B．12 544　　C．11 036　　　 D．12 288
解析：氨基酸分子相互结合的方式叫做脱水缩合。缩合的过程脱水，相邻氨基酸分子通过肽键连接。多个氨基酸分子脱水缩合成一条多肽链时，所具有的肽键数和脱掉的水分子数等于参加缩合反应的氨基酸分子数减去1。根据题干给予的条件，则此蛋白质分子由100个氨基酸缩合而成，脱掉的水分子数目为98个，故此蛋白质的分子量为100×128－98×18＝11 036。
答案：C
跟踪训练3　(2010·潍坊模拟)某三十九肽中共有丙氨酸4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的肽链(如下图)，下列有关该过程的叙述，错误的是 (　　)
A．肽键数目减少了8个
B．新生的4条肽链总共至少有4个氨基
C．如果新生的4条肽链总共有5个羧基，那么其中必有1个羧基在—R(侧链基团)上
D．4条肽链若重新连接成一条长链将脱去3个水分子
答案：A
解析：原三十九肽有(39－1)＝38个肽键，至少有1个氨基和1个羧基，去掉其中的4个丙氨酸后，得4条肽链，此时有肽键(39－4)－4＝31个，肽键数比原来减少7个，4条肽链片段至少有4个氨基和4个羧基，若氨基和羧基数多于4个，则多出的氨基和羧基应在R基团上，这4个片段重新连接会脱去3个水分子。
1．(2009·上海生物)经分析，某一有机小分子样品含有C、H、O、N等元素，该分子很可能是 (　　)
A．氨基酸　　 B．磷脂　　C．核苷酸　　 D．蛋白质
答案：A
解析：本题综合考查了有机物的元素组成。我们知道蛋白质的元素组成主要是C、H、O、N；磷脂的元素组成主要是C、H、O、P、N；核酸的元素组成则是C、H、O、N、P；核苷酸是核酸的基本组成单位，其元素组成应与核酸一致。氨基酸是蛋白质的基本组成单位，其元素组成与蛋白质应该相同。从元素组成上看A、D都符合，但题中还有一限制条件就是“有机小分子”，蛋白质是有机大分子物质，氨基酸是有机小分子。
2．(2010·泉州模拟)在活细胞中发生的大多数化学反应中，起重要作用的物质是蛋白质，蛋白质在细胞中的存在方式通常有两种状态，一是游离态，另一是被膜结构固定起来的结合态。结合态的蛋白质不可能具有的功能是 (　　)
A．催化作用 B．运输作用 C．免疫作用 D．调节作用
答案：D
解析：蛋白质的功能是：①构成生命体；②催化作用；③运输作用；④调节作用；⑤免疫作用，而其中起调节作用的蛋白类激素是细胞分泌产物，不是被膜固定起来的蛋白质。
3．不法商贩将三聚氰胺掺入奶粉及液态奶中以提高含氮量，对不少婴幼儿产生了不良影响。奶粉及液态奶的营养价值主要看蛋白质的含量，检测蛋白质的含量主要是检测氮的含量。在蛋白质中，氮元素主要存在于 (　　)
A．游离的羧基 B．游离的氨基 C．—CO—NH— D．R基
答案：C
解析：蛋白质是由许多氨基酸通过脱水缩合形成的，脱水缩合后氮主要存在于肽键中。
4．谷胱甘肽(C10H17O6N3S)是存在于动植物和微生物细胞中的一种重要三肽，它是由谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸缩合而成的，则半胱氨酸可能的分子式为 (　　)
A．C3H3NS B．C3H5NS C．C3H7O2NS D．C3H3O2NS
答案：C
解析：选C。谷胱甘肽＝谷氨酸＋甘氨酸＋半胱氨酸－2H2O，即C10H17O6N3S＝C5H9O4N＋C2H5O2N＋半胱氨酸－2H2O，所以半胱氨酸的分子式为C3H7O2NS。
5．某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的相对分子质量最多为 (　　)
A.ab－6b＋18n B.ab－6b C.×18 D.ab－×18
答案：D
解析：本题重在综合考查蛋白质的形成及计算的相关知识、分析和解决问题的能力。控制某蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质由个氨基酸缩含而成；氨基酸平均相对分子质量为a，是组成该蛋白质的氨基酸的总相对分子质量为ba；由于氨基酸经脱水缩合形成n条多肽，进而组成蛋白质，则该过程共脱水分子，相对分子质量减少×18。即该蛋白质的相对分子质量为：ab－×18。
6．如下图所示某化合物的结构式，据图回答。
(1)该化合物中有________个氨基和________个羧基。
(2)该化合物含有________种氨基酸，造成这种不同的基团编号是________。
(3)该化合物是由________个氨基酸失去________分子水而形成的，肽键的编号是________。
(4)该化合物的名称是________。
答案：(1)2　2 (2)3　②④⑥ (3)3　2　③⑤ (4)三肽
解析：(1)从图中可以数出该化合物中有2个氨基(—NH2)和2个羧基(—COOH)。(2)氨基酸的种类是由R基决定的，根据氨基酸结构通式可以断定图中②④⑥是R基，因此，该化合物中含有3种氨基酸。(3)要知道构成该化合物的氨基酸的数目，应首先找到肽键的位置，因为肽键是将两个氨基酸连接起来的部位，从图中可以看出编号③⑤是肽键，通过两个肽键将三个氨基酸连接起来。(4)化合物由三个氨基酸分子脱水缩合而成，含有两个肽键，它的名称叫三肽。
7．下列物质中都含有(—CO—NH—)的一类物质是 (　　)
A．酶、载体和抗体 B．胰岛素、抗体和生长激素
C．雄性激素、载体和酶 D．维生素D、甲状腺激素和雌性激素
答案：B
解析：本题综合考查蛋白质的结构和分类。在有机物中，含有—CO—NH—的主要是蛋白质和多肽。多数酶属于蛋白质，维生素D、性激素属于脂质，胰岛素和生长激素属于蛋白质类激素，所有的抗体、载体都属于蛋白质。
8．经测定，某化合物含C、H、O、N、S等元素，该化合物的作用可能是 (　　)
A．储存遗传信息，控制性状表达 B．携带氨基酸进入核糖体
C．充当基因工程中的运载体 D．连接抗癌药物，特异性杀死癌细胞
答案：D
解析：首先根据元素组成可以判断该化合物可能是蛋白质而不是核酸，然后再根据各选项提供的功能判断：A选项属于核酸(DNA)的功能；B选项属于转运RNA的功能；C选项是运载体的功能，运载体一般是DNA；连接抗癌药的是单克隆抗体，而抗体的化学本质是蛋白质，所以答案选D。
9．一般情况下，素食者往往需要摄入较多种类和数量的蛋白质，对其描述不正确的是 (　　)
A．植物蛋白中必需氨基酸的比例与动物蛋白的比例不大相同
B．植物蛋白要比动物蛋白更难消化吸收
C．某些植物蛋白提供给人的必需氨基酸的种类要少于动物蛋白
D．以玉米为主食的人要从其他食物中补充赖氨酸
答案：B
解析：玉米等谷类蛋白质中缺少赖氨酸，而动物蛋白中必需氨基酸的种类比较齐全。植物蛋白除必需氨基酸种类与动物蛋白有区别外，其他都相同，不存在难以消化吸收的问题。
10．下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式，据图分析下列叙述不正确的是 (　　)
A．以上这三种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH
B．将这三种氨基酸(足量)置于适宜条件下，经脱水缩合可形成的三肽化合物最多有27种
C．甲是最简单的氨基酸
D．从上式可看出，只要含有一个氨基和一个羧基的化合物就是组成蛋白质的氨基酸
答案：D
解析：构成蛋白质的氨基酸至少需要有一个—NH2和一个—COOH，并且两者连接在同一个碳原子上。氨基酸的不同取决于R基的不同，甲、乙、丙的R基依次为—H、—CH3、—CH2OH，所以甲最简单，而氨基酸脱水缩合形成化合物时，3种氨基酸形成的三肽有33＝27种。
11．(2010·黄冈模拟)人体血红蛋白由两条α链和两条β链构成，α链和β链分别由141个和146个氨基酸组成，请分析回答：
(1)组成人体血红蛋白的氨基酸种类数最多约为________种，形成________个肽键，写肽键的结构简式________。
(2)控制该蛋白质合成的基因至少含有________个脱氧核苷酸。
(3)人体血红蛋白主要功能运输氧气，二者结合主要特点 ，合成该蛋白质的时间________。
(4)镰刀型细胞贫血病人发病的根本原因是_________。
答案：(1)20　570　—NH—CO— (2)3 444
(3)在氧气浓度高时，与其结合形成氧合血红蛋白，在氧气浓度低时，与其分离　在红细胞成熟之前 (4)控制血红蛋白的基因发生突变
解析：组成蛋白质的氨基酸都是α—氨基酸，约为20种，由于血红蛋白分子含有4条链，共(141＋146)×2＝574个氨基酸。4条肽链，则在合成过程中共脱去570分子水，形成570个肽键，肽键是由于一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱去1分子水形成的，其结构式可表示为：—NH—CO—。蛋白质的合成受基因的控制，其表达式为：DNA→mRNA→蛋白质。mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，可知mRNA上至少含有574×3＝1 722个核糖核苷酸。 mRNA是根据碱基互补配对原则，由基因转录形成的，DNA为双链结构，则脱氧核苷酸数至少为1 722×2＝3 444个。在氧气浓度高时与氧结合形成氧合血红蛋白，在氧气浓度低时与氧气分离；该蛋白质在红细胞成熟之前进行合成，红细胞一旦成熟，无细胞核和各种细胞器，不能再合成蛋白质。镰刀型细胞贫血病是因为血红蛋白结构发生改变，但根本原因是控制血红蛋白的基因发生突变。
12．(2010·重庆模拟)下列物质中可用双缩脲试剂进行鉴定的是 (　　)
A．唾液淀粉酶、雄性激素、单克隆抗体 B．胰岛素、干扰素、突触后膜上的受体
C．孕激素、青霉素、醛固酮 D．维生素D、二肽、催乳素
答案：B
13．(2010·广东理综)假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：
(1)选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ溶液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是________；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为________。
(2)完善以下实验设计并回答问题。
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响
资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持小鼠正常生长；A动物蛋白有可能用于饲料生产。
一、研究目的：
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。
二、饲料：
1．基础饲料：基本无蛋白质的饲料；
2．普通饲料(含12%植物蛋白)：基础饲料＋植物蛋白；
3．试验饲料：基础饲料＋A动物蛋白。
三、实验分组：
实验组号　小鼠数量(只)　　　　饲料　　　　　饲养时间(天)
1　　　 10　　　　　　　基础饲料　　　　　 212　　　 10　　　试验饲料1(含6%A动物蛋白)　 213　　　 10　　　试验饲料2(含12%A动物蛋白)　 214　　　 10　　　试验饲料3(含18%A动物蛋白)　 215　　　 10　　　试验饲料4(含24%A动物蛋白)　 216　　　 10　　　　　　　　　Ⅰ　　　　　　　　 Ⅱ
备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。四、实验方法和检测指标：略
①实验组6中，Ⅰ应该为________，原因是________________；Ⅱ应该为________，原因是_______________________________________________________________。
②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的________和________。
答案：(1)③双缩脲试剂　紫色
(2)①普通饲料　需要普通饲料作对照　21　饲养时间相同，实验结果的比较才有意义
②体重　体长
解析：本题从课本实验和实验设计两个角度综合考查实验。(1)蛋白质的鉴定试剂一般为双缩脲试剂，蛋白质遇双缩脲试剂呈紫色。碘液鉴定淀粉，呈蓝色；苏丹Ⅲ溶液鉴定脂肪，呈橘黄色；斐林试剂鉴定还原糖，呈砖红色。(2)①该实验中，自变量为饲料种类，则实验组6中Ⅰ为普通饲料，内含植物蛋白和基础饲料，为本实验提供条件对照；饲养时间在本实验中属于无关变量，对照实验中应控制无关变量适宜且相同，以免影响实验结果，因此Ⅱ为21天。②小鼠的体重和体长是直观反映小鼠生长情况的指标，且能定量测定。

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