1、第3讲生命活动的主要承担者蛋白质知识体系定内容核心素养定能力生命观念通过对氨基酸的结构和脱水缩合过程的分析，建立起生命的物质性观点理性思维通过对蛋白质形成过程的相关计算，培养逻辑思维能力和学科间知识的综合应用能力社会责任通过对蛋白质与人体健康及在疾病治疗等方面的应用问题分析，培养学生关注科技发展，获取信息、应用信息解决实际问题的能力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(1)氨基酸的结构基本组成元素：C、H、O、N，有的还含有S等。氨基酸的结构通式： (2)氨基酸的种类约20种八种必需氨基酸2蛋白质的结构及其多样性(1)蛋白质的结构层次氨基酸多肽蛋白质(2)脱水缩合：一个氨基酸分
2、子的羧基与另一个氨基酸分子的氨基相连接形成肽键，同时脱去一分子水，肽键可表示为NHCO。(3)蛋白质多样性的原因氨基酸方面：氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。肽链方面：肽链折叠形成的空间结构不同。思考依下图二肽的形成过程回答问题：A过程名称：_；场所：_。B物质过程：_。C结构名称：_，其结构简式为：NHCO(或CONH)DH2O中H的来源：_。E多个氨基酸的发生该反应，产物名称为：_。提示：脱水缩合核糖体二肽肽键一个来自氨基， 一个来自羧基多肽3蛋白质的功能连线提示：ecdba(1)多肽蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质
3、。(2)不要将氨基错写为NH2或NH3；不要将羧基误写为COOH或COOH；也不要将肽键误写为CONH或CONH。(3)高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构。 1判断下列叙述的正误(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是氨基酸，肽键是在核糖体中形成的(2018全国卷，T30(1)改编)()(2)细胞膜上的载体蛋白能识别并结合激素()(2018天津卷T3B改编)(3)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()(4)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接()(5)蛋白质是生物体主要的能源物质()(6)有些蛋白质是染色体的组成成分()(7)有
4、些结构不同的蛋白质具有相似的功能，蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能会发生改变()(8)食盐作用下析出的蛋白质发生了变性()2下图为脑啡肽的结构简式，据图回答(1)脑啡肽分子是由_种氨基酸形成的，其共有结构是H2NCHCOOH，造成氨基酸种类不同的原因是_不同。(2)组成氨基酸的元素中一定含有_，若某氨基酸含有S元素，则S存在_中。(3)脑啡肽是_肽，形成场所是_，形成过程称为_。(4)脑啡肽中含有_个肽键，其结构简式是_，形成过程中共脱去_分子水。答案：(1)4R基(2)C、H、O、NR基(3)五核糖体脱水缩合(4)4NHCO43长句应答突破简答题(1)胰岛素在核糖体上合成后还不具有
5、降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：_。(2)熟鸡蛋更容易消化的原因是_。(3)胰高血糖素能使人体的血糖升高，这体现了蛋白质的什么功能？_。答案：(1)蛋白质的结构包括组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和多肽链盘曲、折叠形成的空间结构。胰岛素在核糖体上合成的只是具有氨基酸的种类、数量、排列顺序的多肽链，还需要内质网和高尔基体加工成具有一定空间结构的蛋白质才具有降低血糖的生理作用(2)高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解(3)信息传递和调节机体生命活动的功能1(人教版必修1 P21图示拓展)多肽与蛋白质有什么区别？_2(人教版必修1 P23图示改编)头
6、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，原因是什么？_答案：1.多肽和蛋白质的区别：在核糖体上合成的是多肽，没有明显的空间结构，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。2组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同。(人教版必修1 P23“与生活的联系”)在鸡蛋清中加入食盐会出现白色絮状物，高温加热后鸡蛋清会呈现白色固态状，导致蛋白质出现这两种情况的原理相同吗？说明理由。_答案：盐析一般是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程，原理是物质在不同浓度的盐溶液中溶解度不同。蛋白质在高浓度盐溶液中析出，而DNA是在低浓度盐溶液中析出，盐
7、析为可逆反应。所以盐析是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。 而变性是由于高温、强酸、强碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。另外，水解是指在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能 1熟记氨基酸的结构通式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。2“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸从数量上看至少有一个NH2和一
8、个COOH，下列不属于构成蛋白质的氨基酸：从位置上看必须有一个NH2和一个COOH连在同一个碳原子上，如下不属于构成蛋白质的氨基酸：3.从三个角度分析蛋白质的多样性分析角度具体分析蛋白质本身氨基酸的数量、种类、排列顺序及多肽链盘曲、折叠形成的空间结构多样结构多样性功能多样性遗传物质千变万化的碱基排列顺序遗传信息的多样性蛋白质的多样性生物进化千变万化的环境条件通过自然选择保留适应环境的个体及个体内的蛋白质个体的多样性和蛋白质的多样性题组一组成蛋白质的氨基酸的结构特点及其种类1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
9、氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素D组成人体的氨基酸中相对分子质量最大的是甘氨酸B氨基酸的结构通式为，包含氨基和羧基，A错误；只有R基是不同的，B正确；氨基酸中除含有C、H、O、N元素，还有S、P等，C错误；甘氨酸的R基为H，是相对分子质量最小的氨基酸，D错误。2(2020河南洛阳一中调研)组成蛋白质的氨基酸中有两种氨基酸含有S元素。已知某一蛋白质分子中含有一个硫原子，则下列说法中错误的是()A该蛋白质分子除了含有S元素外，还含有C、H、O、N元素B该蛋白质分子完全水解后最多可以得到约20种氨基酸C该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成D该蛋白质分子中有“NCCNCC”的重复结构B本题主
10、要考查蛋白质的结构。构成蛋白质的基本元素是C、H、O、N，由题干信息知该蛋白质分子还含有S元素，A正确；构成蛋白质的氨基酸约有20种，其中有两种氨基酸含有S元素，若某一蛋白质分子含有1个S原子，则该蛋白质分子最多由20119种氨基酸构成，完全水解后最多可以得到19种氨基酸，B错误；蛋白质分子可能是由一条、两条或多条肽链组成的，C正确；该蛋白质分子中有“NCCNCC” 的重复结构，D正确。3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期临床试验。 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。下列说法正确的
11、是()A西夫韦肽为一种口服制剂BHIV的膜由磷脂双分子层和蛋白质构成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C西夫韦肽的化学本质是蛋白质，口服会被消化而失去疗效；HIV是病毒、没有膜结构；西夫韦肽的化学本质是蛋白质，与双缩脲试剂发生反应呈现紫色；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。题组二蛋白质的结构及功能4(2020河北石家庄模拟)下图是有关蛋白质分子的简要概念图，下列对该图的分析，正确的是()AA中可能含有SB从根本上说生物的多样性取决于蛋白质的多样性C多肽中B的数目等于C的数目D过程所需的模板和运输B的工具
12、的基本组成单位都含有脱氧核糖A由图分析可知，A为构成蛋白质的元素，包括C、H、O、N，有的还含有S、P，因此A中可能含有S，A正确；从根本上说，生物的多样性取决于遗传信息的多样性，B错误；B为氨基酸，对于直链多肽来说，肽键数氨基酸数肽链数，而对于环状多肽而言，氨基酸数等于肽键数，C错误；过程为氨基酸脱水缩合，所需的模板为mRNA，运输B的工具为tRNA，二者的基本组成单位均为核糖核苷酸，均含有核糖，D错误。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
13、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 5(2019山东淄博摸底)无活性胰蛋白酶原在人小肠肠腔内被激活成胰蛋白酶的过程如图所示。下列叙述错误的是()A无活性胰蛋白酶的合成场所为核糖体B胰蛋白酶原的激活过程发生在人体的内环境中C水解酶破坏了胰蛋白酶原的部分肽键等化学键D水解过程改变了胰蛋白酶原的结构和功能B本题主要考查蛋白质的合成过程。由图可知，无活性胰蛋白酶原是由一条多肽链形成的，肽链是由氨基酸在核糖体中经脱水缩合形成的，A正确；无活性胰蛋白酶原在人小肠肠腔内被激活成胰蛋白酶，人小肠肠腔与外界
14、环境直接相通，不属于内环境，B错误；由图可知水解酶破坏了胰蛋白酶原中赖氨酸和异亮氨酸之间的肽键，C正确；无活性胰蛋白酶原在人小肠肠腔内被水解而激活成胰蛋白酶的过程中，胰蛋白酶原的结构和功能发生了变化，D正确。6近年来的研究初步表明，AP(淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病因。AP是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP形成AP的过程如图所示。根据上述信息所做的推论错误的是()A用双缩脲试剂检测AP，有紫色反应BAP的效果可能是引起大脑功能异常C一个AP分子中至少含有39个肽键D分泌酶很可能是突变基因表达的产物C根据题意，AP(
15、淀粉样蛋白)的化学本质是蛋白质，用双缩脲试剂检测呈现紫色；根据题干“AP(淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病因”可知AP的作用效果可能是引起大脑功能异常；据图分析AP分子中的氨基酸个数63559639(个)，则肽键数氨基酸数肽链数38(个)；AP是在分泌酶和分泌酶的作用下将APP分解形成的，这可能是正常机体发生了基因突变，突变基因表达的分泌酶和分泌酶促进了AP的形成。信息类试题的解题思路运用比较、归纳、推理等方法，将发现的规律和已有的旧知识牵线搭桥，迁移到要解决的问题中来，解答问题 考点二难点突破蛋白质的合成过程相关计算方法一利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律技法必
16、备1图解2示例：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蛋白质相对分子质量1n1n1na18(n1)mnmnmna18(nm)(1)计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(SS)时，要再减去2(即两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。(2)若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na18(nm)中的肽链数(m)视为零，再进行相关计算。 题型突破1现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨
17、基和羧基的数目依次分别为()A798、2和2B798、12和10C799、1和1 D799、11和9B氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则游离的氨基为81080010个，游离的羧基为8088008个。这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键为8002798个，所以总的氨基数目为10212个，总的羧基数目为8210个。2(2019山东沾化调研)如图为牛胰岛素结构图，该物质中SS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COOHC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
18、少的分子质量为882B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51249，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49186888，D错误。方法二利用原子守恒法进行蛋白质的计算技法必备氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。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。在脱水缩合形成多肽时。要失去部
19、分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：(1)碳原子数氨基酸的分子数2R基上的碳原子数。(2)氢原子数各氨基酸中氢原子的总数脱去的水分子数2。(3)氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去的水分子数。(4)氮原子数肽链数肽键数R基上的氮原子数各氨基酸中氮原子的总数。(5)由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。题型突破3有一条由12个氨基酸组成，分子式为CXHYOWNZS(Z12，W13)，这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、
20、天冬氨酸(C4H7O4N)、赖氨酸(C6H14O2N2)、苯丙氨酸(C9H11O2N)。水解产物中天冬氨酸的数目是()A(Y12)个 B(Z12)个C(W13)个 D(W13)/2个D由题意知，天冬氨酸(C4H7O4N)中含有2个羧基，4个氧原子，设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个，根据题干信息可知脱去12111个水，根据氧原子守恒，2(12x)4x11W，解得：x(W13)/2。4某50肽中有丙氨酸(R基为CH3)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)。下列有关叙述错误的是()A该50肽水解得到的几种有机物比
21、原50肽增加了8个氧原子B若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列C若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4个H2OD新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基C据图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，即有8分子水参与，故该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子，A项正确；得到的5个氨基酸，其中有4个是丙氨酸，故这5个氨基酸缩合成5肽，可有5种不同的氨基酸序列，B项正确；若这4条多肽链重新连接成一条长链，则需要形成3个肽键，脱去3分子水，C项错误；每条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条多肽链
22、至少含有4个游离的羧基，D项正确。方法三利用“排列组合”解答多肽种类的计算题技法必备多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助右面的示意图(代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律(以20种氨基酸形成的四肽化合物为例)。(1)若每种氨基酸数目不限，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2、3、4号也是如此，即20202020204种)。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20191817)种即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号
23、位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择，即(20191817)种。题型突破5现有足量的a、b两种氨基酸，则这两种氨基酸脱水缩合可以形成二肽的种类数是 ()A6 B2 C4 D8C二肽由两个氨基酸组成，这个问题实际上是求两种氨基酸在两个位置上的排列方式的种类。二肽的第一个位置上的氨基酸有两种选择(a或者b)，第二个位置上的氨基酸也有两种选择，所以种类数为224，即有aa、bb、ab、ba 4种。6现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有()A9种，9种 B6种，3种C18种，6种 D27种，6种D足量的3种氨基酸构成的三肽有3327
24、种。对于包含3种氨基酸的三肽种类的理解，可借用示意图“”来分析，即第一个位置的氨基酸有3种情况，第二个位置只能从另2种氨基酸中任选1种，第三个位置只能安放剩余的1种，即3216种。方法四利用基因表达的过程进行计算技法必备基因表达中氨基酸与相应DNA、mRNA中碱基之间的数量关系如图所示：由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。题型突破7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.ab6b18n B.ab6bC.18 D.ab1
25、8D控制某蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质最多由个氨基酸缩合而成；氨基酸平均相对分子质量为a，则组成该蛋白质的氨基酸的总相对分子质量最多为ab；由于氨基酸经脱水缩合形成n条肽链，进而组成该蛋白质共脱去水分子，相对分子质量减少18。即该蛋白质的相对分子质量最多为：ab18。8氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个两条链的多肽，相对分子质量是12 276，合成这个多肽的氨基酸数和指导它合成的DNA分子脱氧核苷酸数至少依次是()A144,864 B144,432C120,720 D120,360C多肽的相对分子质量氨基酸数氨基酸平均相对分子质量(氨基酸数肽链条数)18，把相应数字代入上式可得：氨基酸数120，再根据基因控制蛋白质合成过程中：DNA分子中脱氧核苷酸数相应mRNA分子中核糖核苷酸数指导合成的蛋白质中氨基酸数631，可知DNA分子中脱氧核苷酸数至少6120720。