1、第 3 课时 生命活动的主要承担 者 蛋白质 回扣基础构建网络 1含量：占细胞鲜重的 710%，干重的以上。2结构50%必需非必需37氨基羧基同一个想一想(1)脱下的 H2O 中 H 来自氨基，O 来自羧基吗？(2)多肽的多样性和蛋白质多样性有何不同？(3)所有酶、激素都是蛋白质吗？提示(1)H 既来自氨基也来自羧基，O 来自羧基。(2)多肽的多样性只有氨基酸方面的 3 个原因，没有空间结构的差别。(3)绝大多数酶是蛋白质，少数酶为 RNA；部分激素如生长激素、胰岛素、胰高血糖素是蛋白质，但性激素是脂质。识图析图 氨基酸形成蛋白质的图解3.功能(1)构成结构；(2)作用(如绝大多数酶)；(3)
2、作用(如血红蛋白)；(4)作用(如某些激素)；(5)作用(如抗体)。细胞和生物体催化运输信息传递免疫概念网络构建 突破考点提炼方法 考点 7 氨基酸结构通式的信息解读信息 1 通式：元素组成：基本元素 C、H、O、N，R 基中可能含有 S。信息 2 结构特点(1)氨基酸分子中的氨基和羧基数目至少含一个，也可以是几个，因为 R 基中可能含有氨基或羧基。例如：谷氨酸(R 基上含COOH)赖氨酸(R 基上含NH2)(2)在构成蛋白质的氨基酸中，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，否则就不是构成蛋白质的氨基酸。例如：H2NCH2CH2CH2COOH。(3)不同的氨基酸分子，具有不同的 R 基，
3、这是氨基酸分类的依据。例如甘氨酸的 R 基是H，丙氨酸的R 基是CH3。信息 3 利用 N 原子个数求氨基酸的个数氨基酸通式中 N 的数目最少、最简单，一般只出现在氨基中。若氨基酸 R 基中没有氨基，则 N 原子数氨基酸数；若 R 基中含 1 个氨基，则氨基酸个数N原子个数1。信息 4 分子式求某种氨基酸中各原子个数分子式：C2H4O2NR，在此基础上告诉具体的 R 基即可求解。拓展提升基因表达时，从信使 RNA 起始密码子开始，两个起始密码子分别对应甲硫氨酸和缬氨酸，即蛋白质中的第一个氨基酸是这两种中的一个，所以可以推测绝大多数蛋白质含“S”元素，但并非所有的蛋白质都含“S”。所以基本元素为
4、 C、H、O、N，特征元素为“S”，且 S 一定存在于 R 基上。对位训练1在下列物质中，有的属于构成人体蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中构成人体蛋白质的氨基酸缩合成多肽，则此多肽中含有的氨基、羧基、肽键的数目依次是()NH2CH2COOHNH2CH2CH2OHA3、3、2 B4、3、3 C2、2、2 D3、4、2解析 解答本题时，要根据氨基酸的结构通式把属于构成人体的氨基酸挑选出来。由于号没有羧基，号氨基和羧基没有同时连在同一个碳原子上，所以它们不是组成人体蛋白质的氨基酸。是构成蛋白质的氨基酸，它们脱水缩合后形成三肽，由于号氨基酸 R 基上有 1 个羧基，号氨基酸 R 基上有 1 个氨基，
5、因此三肽中有氨基 2 个，羧基 2 个，肽键 2 个。答案 C2丙氨酸的 R 基为CH3，谷氨酸的 R 基为C3H5O2，它们缩合形成的二肽分子中，C、H、O 的原子比例为()A7166 B7145C8125 D8145解析 先根据 R 基推导出两种氨基酸的结构简式或分子式，再根据脱水缩合的原理计算原子数。注意，计算 H 原子数、O 原子数时，应减去脱去水分子中的原子数。丙氨酸的结构简式是，谷氨酸的结构简式是。当缩合成二肽时需脱去一分子水。故缩合成的二肽分子中，C 原子数为 358，H 原子数为 79214，O 原子数为 2415。故选 D。答案 D考点 8 蛋白质的合成过程及相关计算1氨基酸
6、、多肽、肽键的关系(1)由脱水缩合反应可知，多肽在形成的过程中，每形成一个肽键就脱去一个水分子，因此肽键数脱去的水分子数。(2)如果形成的多肽为一条肽链，则有如下等式：肽键数脱去的水分子数氨基酸数目1；该多肽至少含有一个氨基和一个羧基，它们分别位于肽链的两端，R 基中也可能有氨基和羧基。误区警示 氨基、羧基及肽键的写法及多肽的命名正确错误(举例)氨基NH2NH2 或NH3COOHCOOH羧基CONHCONH肽键含 5 个肽键六肽五肽H2O 中“H”的来源一个来自羧基，一个来自氨基都来自氨基或都来自羧基2.m 条肽链的相关计算下图为形成某蛋白质分子的 m 条肽链的结构模式图，两个氨基酸中间的横线
7、为肽键，1 条肽链的两端的横线分别表示直接连接氨基和羧基的化学键。该蛋白质分子中共有 m 条肽链，其中肽键数脱去的水分子数氨基酸数目m；该蛋白质分子中至少含有 m 个氨基和 m 个羧基。归纳提升 假定氨基酸的平均相对分子质量为 a，参与脱水缩合反应的氨基酸数目为 n，则存在以下关系：肽键数目脱去水分子数目多肽相对分子质量氨基数目羧基数目1 条肽链n1n1an18(n1)至少 1 个至少 1 个m 条肽链nmnman18(nm)至少 m 个至少 m 个3.二硫键形成过程蛋白质分子中除了肽键外，还含有其他化学键，如二硫键。一个二硫键(“SS”)是由 2 个“SH”形成的，形成过程中要脱去 2 个氢
8、。故计算蛋白质分子量时除减去 H2O 的外，还应考虑脱去 H 的分子量。上图为胰岛素分子形成 3 个二硫键的情况。4氨基酸与相应 DNA、RNA 片段中碱基数目之间的关系DNA(基因)转录 mRNA翻译 蛋白质(性状)碱基数 6 碱基数 3 氨基酸数 1mRNA 为单链，DNA 为双链，故 DNARNA(碱基数)21；而 mRNA 上每相邻的 3 个碱基决定1 个氨基酸，故碱基与氨基酸为 31 的关系。特别提醒 若已知 DNA、mRNA 中碱基数求氨基酸数，一般用关键词“最多”；若已知氨基酸数求 DNA、mRNA中碱基数，则一般用关键词“至少”，原因是该计算过程中都不考虑终止密码子的问题。5长
9、多肽链断裂成几段短多肽链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 条长短不等的多肽(如图所示)，分析该过程中肽键数、游离的氨基、羧基数。C、H、O、N数如何变化？断裂前断裂后变化数量肽键数变化 3913835(氨基酸数)4(肽链数)3138317 个，即减少 7 个氨基、羧基数(至少)各 1 个各 4 个143 个，即增加 3 个N 原子数假设 m 个 m4(4 个丙氨酸每个含1 个氮原子)mm44 个，减少 4 个C 原子数假设 m 个 m34(即 4个丙氨酸，每个含 3 个碳原子)mm3412个，减少 12 个O 原子数假设 m 个m8(4 个丙氨酸含 8 个O 原子)7
10、(肽键减少 7个，需消耗 7 分子 H2O)mm871个，即减少 1 个H 原子数假设 m 个m74(4 个丙氨酸含28 个 H 原子)14(7 个H2O 含 14 个 H 原子)mm281414 个，即减少 14 个特别提醒 计算 O 和 H 的数量变化时，不要漏掉增加的 H2O 中 O、H 数值。对位训练3如图是某蛋白质的肽链结构示意图(图 1，其中数字为氨基酸序号)及部分肽链的放大图(图 2)。请据图判断，下列叙述中正确的是()A.该蛋白质中含有 1 条肽链，124 个肽键B图 2 中含有的 R 基是C从图 2 可推知该肽链含有 2 个游离的羧基D该蛋白质合成的场所是细胞质中的核糖体解析
11、 由图 1 可知，该蛋白质是由 124 个氨基酸组成的一条肽链，因此形成的肽键数为 123 个。图 2 中含有的 R 基是，为氨基。该蛋白质由一条肽链构成，结合图 2 可推知肽链至少含有 3 个游离的羧基。蛋白质的合成场所为核糖体。答案 D4免疫球蛋白gG 的结构如图所示，其中SS表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该gG 由 m个氨基酸构成，则该gG 有肽键数及形成该蛋白质时相对分子质量减少了()A.m 个(m4)18B(m1)个(m4)18C(m1)个(m4)186D(m4)个(m4)186D友情提示 计算分子量时若出现二硫键不要漏掉脱去氢的数量。考点 9 蛋白质的结构与功能多样性1蛋白质结构
12、的多样性蛋白质分子结构多样性可以从以下四个层次加以理解(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)空间结构不同，构成的蛋白质不同。提醒 若两个肽链中的氨基酸的数目、种类都相同，但功能不同，是由排列次序不同造成的；若仅数目相同，则是由氨基酸的种类和排列次序不同造成的；若两个蛋白质分子的结构和功能都不同，则答全四个方面。疑误辨析 蛋白质与多肽的区别与联系蛋白质多肽有无空间结构有无多样性原因四个方面只有三个方面，无空间结构差异联系蛋白质可由一条或几条肽链形成提醒翻译的直接产物多肽，不叫蛋白质，必须经内质网和高尔基体
13、再加工后，形成一定的空间结构才叫蛋白质2.蛋白质功能多样性名称分布功能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、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等)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碳糖蛋白细胞膜表面保护、润滑、识别等结构蛋白细胞内组成成分记忆窍门 蛋白质功能记忆法：用串字记忆法记成“构催运免调”，如果用谐音法，可记成“狗吹人面条”，即蛋白质的功能有构成细胞、催化、运输、免疫和调节等。对位训练5.如图所示，物质 A 是在胰岛 B 细胞中合成的，且与血糖调节有关。物质 B 是一种淋巴因子，可干扰病毒
14、 DNA 在宿主细胞中的复制。物质 C 由浆细胞合成并分泌，且具有免疫作用。物质 D 由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。下列有关说法正确的是()A物质 A、B、C、D 的结构多样性只与 a 有关B与 A、B、C、D 四种物质合成、分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体CA、B、C、D 四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、抗利尿激素D物质 A 与胰高血糖素具有协同作用，物质 B、C均在特异性免疫中发挥作用，物质 D 的分泌体现了生物膜的流动性解析 蛋白质结构多样性不仅与氨基酸的种类、数目、排列顺序有关，也与蛋白质的空间结构有关。物质 A、B、C、D 分别是胰岛素、淋巴因子、抗
15、体和生长激素。物质 A 与胰高血糖素之间具有拮抗作用。答案 B6如图所示，表示有关蛋白质分子的简要概念图，对图示分析正确的是()A.甲中一定含有 S、P 等元素B过程发生所需的模板和运输乙的工具都是RNAC多肽中乙的数目等于丙的数目D蛋白质结构的多样性是同一生物体细胞多样性的根本原因解析 甲中主要由 C、H、O、N 4 种化学元素组成，很多重要的蛋白质中还含有 P、S 等元素；过程表示基因控制蛋白质合成的翻译过程，其所需模板是mRNA，运输氨基酸的工具是 tRNA；多肽中氨基酸的数目大于或等于肽键的数目；同一生物体细胞多样性的根本原因是基因的选择性表达。答案 B方法体验氨基酸脱水缩合形成蛋白质
16、过程的有关计算1直链肽链中氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系肽键数失去水分子数氨基酸数肽链数2蛋白质中游离氨基或羧基数的计算(1)至少含有的游离氨基或羧基数肽链数(2)游离氨基或羧基数目肽链数R 基中含有的氨基或羧基数3蛋白质中含有 N、O 原子数的计算(1)N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(2)O 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4蛋白质相对分子质量的计算蛋白质相对分子质量氨基酸数目氨基酸的平均相对分子质量脱去水分子数18，注意环状和SS键的特殊情况。典例 请解答氨基酸与蛋白质的相关问题：(1)现有氨基酸
17、800 个，其中氨基总数为 810，羧基总数为 808，则由这些氨基酸合成的含有两条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目分别是_、_、_。(2)有一条多肽链，分子式为 CxHyOpNqS，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，水解得到的氨基酸个数为()Aq1 Bp1Cq2 Dp1解析 题干信息数据计算得结果(2)假设有 x个氨基酸计算 总的 O原子数脱去的水分子数多肽中剩余的 O 原子数 p，即可求出 x。(1)熟记公式肽键数氨基酸数肽链数氨基、羧基数肽链数R基中数目答案(1)798 12 10(2)B易错警示不能准确进行有关蛋白质的计算典例 某蛋白质的结构示意图如图所示，其中
18、SS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，则该蛋白质分子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、18mB(m4)个、18(m4)C(m3)个、18(m3)4D(m2)个、18(m2)4错因分析 此题不能得出正确答案的原因有两个：一是不能通过识图得到肽链的数目，二是不清楚环肽中的肽键数与氨基酸数目的关系，忽视二硫键形成时脱氢的数目。解析 该蛋白质含有两条链式肽链和一条环式肽链，对于环肽结构来说，失水数等于氨基酸数，因此 m 个氨基酸在形成这样的蛋白质分子时失去水分子(m2)个，计算减少的相对分子质量时不能忽略 2 个二硫键还要失去 4 个 H。答案
19、 D纠错笔记(1)与蛋白质分子有关的计算关系式氨基酸数n肽链数m肽键数nm脱去水分子数nm蛋白质相对分子质量an18(nm)至少含有的氨基或羧基数m至少含有的氧原子数nmRNA 中的碱基数至少 3n基因中的碱基数至少 6n注：表中 a 表示氨基酸平均相对分子质量。(2)计算蛋白质相对分子质量时，除了要考虑脱去水分子的相对分子质量，还要考虑其他化学键的形成而导致的相对分子质量的减少，如形成二硫键。检测落实体验成功 题组一 蛋白质的结构及特点1 2008 年 8 月底，在市场上出售的某些品牌的婴幼儿配方奶粉及液态奶中被检测出三聚氰胺，这是一些不法商家为了提高奶粉及液态奶中的含氮量而添加的。一般说来
20、，每 100 克蛋白质平均含氮为 16克，这些氮主要存在于蛋白质的()ACONHB游离的氨基C游离的羧基DR 基解析 每个肽键都含有一个 N 原子，故蛋白质的 N主要分布在肽键中。另外，每条肽链至少含有一个游离的氨基，少数氨基酸的 R 基上也含有 N 原子。答案 A2下列关于蛋白质结构和功能的叙述中，错误的是()A不同种类的蛋白质不仅氨基酸的数量和排列顺序不同，而且各自具有独特的空间结构B蛋白质之所以具有多种生理功能，是因为它具有多种多样的结构C蛋白质的多样性也是长期进化的结果D开水煮沸鸡蛋清，不仅破坏了其中蛋白质的空间结构，同时也破坏了氨基酸之间的肽键解析 蛋白质结构的多样性取决于氨基酸的种
21、类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构，结构的多样性决定了功能的多样性。蛋白质的多样性也是长期进化的结果。开水煮沸鸡蛋清，仅仅破坏了蛋白质的空间结构，并没有破坏氨基酸之间的肽键。答案 D题组二 蛋白质有关计算3某肽链由 51 个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成 1 个二肽、2 个五肽、3 个六肽、3 个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需要的水分子总数依次是()解析 此题考查了氨基酸脱水缩合过程。在这 9 个短肽分子中，最小的为 2 肽，只含有 2 个氨基酸分子，每一个短肽的肽键数氨基酸数1，故肽键总数为：(21)2(51)3(61)3(71)42，这些小分子肽共
22、 9 个，水解成这些小分子肽需破坏 8 个肽键，需要 8 分子水，故选 C。答案 C4(2009上海生物，15)某蛋白质由 m 条肽链、n 个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是()Anm Bn2mCnm Dn2mC解析 该蛋白质中含有肽键数为(nm)个，每个肽键(CONH)含有一个氧原子；m 条肽链至少含有 m 个游离的羧基(COOH)，因此，该蛋白质中至少含有的氧原子的个数为 nm2mnm。题组三 蛋白质的知识综合应用5下列为某一多肽化合物的分子结构式，请回答有关问题：(1)上述结构中，代表氨基的结构式为_；代表羧基的结构式为_；代表肽键的结构式为_。(2)上述化合物是由_种氨基酸组成
23、的。(3)该化合物是由_个氨基酸失去_分子水形成的，该化合物称为_，这样的反应叫做_。水分子中的氧来自_，氢来自_。(4)某种蛋白酶能使蛋白质水解，其作用的主要部位是蛋白质中的肽键，一般是使肽键断裂。假设该种酶也能使如上图所示物质水解，则水解后形成的产物是_，根据生物学知识判断它们是不是构成生物体的氨基酸？为什么？_。解析(1)考查氨基酸的结构通式。(2)氨基酸的种类是由 R 基决定的，根据 R 基结构可知题图所示化合物由 2 种氨基酸组成。(3)要知道构成该化合物的氨基酸的数目，应首先找到肽键(CONH)的位置，从图中可以看出有 3 个氨基酸通过 2 个肽键连接，多肽的命名和构成该化合物的氨基酸的数目相同，因此该化合物称为三肽。脱水缩合时前一个氨基酸的COOH 提供羟基(OH)，后一个氨基酸的NH2提供氢(H)，OH 和H 结合生成水。(4)可先找出肽键，据此分析其水解产物，然后根据构成蛋白质的氨基酸的结构特点，即可以推断出这些氨基酸不是构成蛋白质的氨基酸。答案(1)NH2 COOH CONH(2)2(3)3 2 三肽 脱水缩合 COOH NH2 和COOH(4)和 C6H5COOH 不是构成生物体的氨基酸，因为它们不符合氨基酸的特点，即没有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上返回
