1、第3讲 生命活动的主要承担者 蛋白质 概述蛋白质的结构和功能。-3-必备知识梳理 关键能力突破 蛋白质的结构和功能 1.组成蛋白质的氨基酸 -4-必备知识梳理 关键能力突破 2.蛋白质的合成及其结构、功能多样性(1)二肽的形成过程 过程a:脱水缩合 ,物质b:二肽,结构c:肽键。H2O中H来源于 氨基和羧基 ;O来源于 羧基。(2)蛋白质的结构层次 -5-必备知识梳理 关键能力突破(3)蛋白质结构多样性的原因(4)蛋白质的功能连线-6-必备知识梳理 关键能力突破 教材拾遗(必修1第23页“与生活的联系”改编)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
2、两种情况的原理相同吗?说明理由。答案不同。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。-7-必备知识梳理 关键能力突破 凝练核心素养 1.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;通过蛋白质结构多样性决定了功能的多样性,建立起结构与功能相适应的观念。2.科学思维运用归纳与概括的方法,观察多种氨基酸,归纳出不同的氨基酸结构上的共性和差异。3.社会责任利用蛋白质结构与高温、pH和盐浓度的关系,正确解释生活中的相关现象;掌握必需氨基酸与非必需氨基酸的概念,知道如何加强营养、合理膳食,
3、提高人们的健康水平。-8-必备知识梳理 关键能力突破(科学思维)细胞受到冰冻时,蛋白质分子相互靠近,当接近到一定程度时,蛋白质分子中相邻近的巯基(SH)氧化形成二硫键(SS)。解冻时,蛋白质氢键断裂,二硫键仍保留(如下图所示)。下列说法错误的是()A.巯基位于氨基酸的R基上 B.解冻后蛋白质功能可能异常 C.结冰和解冻过程涉及肽键的变化 D.抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力 答案 解析 解析 关闭由题干信息可知,结冰与二硫键(SS)的形成有关,解冻与氢键断裂有关,都不涉及肽键的变化。答案 解析 关闭C-9-必备知识梳理 关键能力突破 考向1 氨基酸的种类及结构特点 1.(2018江苏常州一中期初
4、检测)下面是三种化合物的 结构简式,下列有关这三种化合物的叙述,错误的是()A.三种化合物可以用一个结构通式表示 B.三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基 C.三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应 D.三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同 答案 解析 解析 关闭三种物质都是构成蛋白质的氨基酸,都可用氨基酸的结构通式表示;图中三种氨基酸共同点应为“至少都含有一个氨基、一个羧基,且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上”;双缩脲试剂鉴定蛋白质产生紫色反应,是由于蛋白质中有肽键,氨基酸中无肽键,故不能与双缩脲试剂发生紫色反应;三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数分别是
5、1、1、1。答案 解析 关闭B-10-必备知识梳理 关键能力突破“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸 -11-必备知识梳理 关键能力突破 考向2 蛋白质的形成过程及功能 2.(2018吉林白城一中期末)蛋白质是生命活动的主要承担者,下列相关叙述错误的是()A.蛋白质是细胞中含量最多的有机物,其种类随生命历程而改变 B.蛋白质纤维组成的细胞骨架与信息传递等生命活动相关 C.在细胞不同的生命活动中转运氨基酸的载体都是蛋白质 D.细胞内蛋白质发生水解时,H2O参与氨基和羧基的形成 答案 解析 解析 关闭蛋白质是在基因的指导下通过转录和翻译过程形成的,是细胞中含量最多的有机物,而细胞分化的实质是基因的选择
6、性表达,因此细胞中蛋白质的种类随生命历程而改变,A项正确;细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系,包括微丝、微管和中间纤维,在信息传递、细胞分裂、细胞生长、物质运输、能量转换等许多生命活动中都具有非常重要的作用,B项正确;细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质,而细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是转运RNA,C项错误;细胞内蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的,氨基酸脱水缩合的过程中形成的H2O来自氨基和羧基,相反,蛋白质发生水解时,H2O参与氨基和羧基的形成,D项正确。答案 解析 关闭C-12-必备知识梳理 关键能力突破 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
7、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、肌纤维等 构成细胞和生物体的成分 -13-必备知识梳理 关键能力突破 与蛋白质合成相关的计算 1.利用图解总结与蛋白质有关的计算方法(1)氨基数和羧基数 氨基数=肽链数+R基 中的氨基数。羧基数=肽链数+R基 中的羧基数。-14-必备知识
8、梳理 关键能力突破(2)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条肽链或m条肽链(均非环状链),相关数量的计算见下表。2.多肽中H、O、N原子数的计算(1)H原子数=各氨基酸的H原子数之和-2脱去的水分子数。(2)O原子数=肽键 数+2肽链数+R基上的O原子数=各氨基酸的O原子数之和-脱去的水分子数。(3)N原子数=肽键数+肽链数+R基 上的N原子数=各氨基酸中N原子数之和。形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量 1 n-1 n-1 至少 1 个 至少 1 个 na-18(n-1)m n-m n-m 至少 m 个 至少 m 个 na-18(n
9、-m)-15-必备知识梳理 关键能力突破 教材拾遗(必修1第24页“科学史话”改编)一个由500个氨基酸组成的蛋白质,它的氨基酸的排列顺序就可能有 20500 种。-16-必备知识梳理 关键能力突破 凝练核心素养 1.生命观念利用氨基酸脱水缩合形成多肽的过程,认识蛋白质的多样性、统一性和复杂性,形成科学的自然观和世界观。2.科学思维运用“归纳与概括”的思维方法,通过分析氨基酸脱水缩合形成多肽的化学方程式,归纳出与蛋白质合成相关计算的方法。-17-必备知识梳理 关键能力突破 1.(科学思维)血红蛋白分子中含574个氨基酸,4条肽链。在形成此蛋白质分子时,脱下的水分子数和形成的肽键数目分别是()A
10、.574和573B.573和573C.570和573D.570和570 D解析:由n个氨基酸合成m条多肽链(非环状链),形成的肽键数目和脱去水分子数目均为n-m,所以血红蛋白分子中由574个氨基酸合成4条肽链,脱去的水分子数和形成的肽键数分别是570和570。2.(生命观念、科学思维)由4种氨基酸,每种氨基酸数量不限,最多能合成不同结构的三肽有()A.4种B.64种 C.34种 D.12种 B解析:这个三肽的每个位置上的氨基酸都有4种可能,即为444=64(种)。-18-必备知识梳理 关键能力突破 考向1 有关肽键数、脱去水分子数和相对分子质量的计算 1.(2019河南林州一中分校调研)某蛋白
11、质的结构如图所示,其中SS表示连接两条相邻肽链的二硫键,若该蛋白质由m个氨基酸构成,则该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 答案 解析 解析 关闭该蛋白质由一条环肽和两条直链肽构成,脱去的水分子数等于肽键数,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 解析 关闭D-19-必备知识梳理 关键能力突破 考向2 有关蛋白质原子数目的计算 2.某三十九肽中共
12、有甘氨酸4个(甘氨酸结构式如图1),现用某种水解酶去除其中的甘氨酸,得到4条长短不等的多肽(如图2)。如将原来的多肽与4条多肽的总原子数或结构数进行比较,会出现下列4种情况中的()肽键数目减少7个 C原子数目减少8个 氨基和羧基数目分别增加3个 O原子数目减少1个 A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 答案 解析 解析 关闭据图分析,去掉4个甘氨酸,共需水解7个肽键,所以肽键数目减少7个;每个甘氨酸含2个C原子,脱掉4个甘氨酸减少8个C原子;每条肽链中至少含有一个氨基和一个羧基,4条多肽链,至少有4个游离的氨基,4个游离的羧基,与原来1条多肽链相比,氨基和羧基都增加3个;水解7个肽键需7分子
13、水参与,水解产生的所有产物中O原子数增加7个,而每个甘氨酸含有2个O原子,因此,原来多肽与4条多肽相比O原子数目减少1个。答案 解析 关闭D-20-必备知识梳理 关键能力突破 考向3 有关氨基酸排列顺序与多肽种类的计算 3.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()A.9种,9种B.6种,3种 C.18种,6种D.27种,6种 答案 解析 解析 关闭足量的 3 种氨基酸构成的三肽有 333=27(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外2种氨基酸中任
14、选1 种,第三个位置只能安放剩余的 1 种,即 321=6(种)。答案 解析 关闭D-21-必备知识梳理 关键能力突破 1.有关多肽计算的注意事项(1)环状肽主链中无氨基和羧基,环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽氨基酸的R基中的氨基和羧基的数目。肽键数=脱去水分子数=氨基酸数。(2)在计算多肽相对分子质量时,还要考虑一些其他化学变化过程,如二硫键(SS)的形成,每形成一个二硫键,脱去2个H,故相对分子质量减少2。-22-必备知识梳理 关键能力突破 2.利用守恒法计算蛋白质分子中各原子的数量 氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在脱水缩合形成多肽时,要失去部分H、O原子,但是碳原子、氮原
15、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2+R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。-23-1 2 3 4 51.下列有关氨基酸、多肽链和蛋白质的叙述,正确的是()A.都只含有C、H、O、N四种元素 B.遇双缩脲试剂都显紫色 C.都通过主动运输进入细胞 D.通常都含有羧基 答案 解析 解析 关闭甲硫氨酸R基中含有S元素,则由甲硫氨酸构成的多肽链和蛋白质中也会含有S元素;某些蛋白质(如血红蛋白)中还含有F
16、e元素。双缩脲试剂与蛋白质或多肽中的肽键发生作用产生紫色反应,氨基酸中无肽键,故不会与双缩脲试剂发生作用。大分子物质通过胞吞的方式进入细胞。氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基,由氨基酸形成的肽链和蛋白质通常都含有氨基和羧基。答案 解析 关闭D-24-1 2 3 4 52.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S原子。则下列说法错误的是()A.该蛋白质分子除了含有S元素外,还含有C、H、O、N B.该蛋白质分子完全水解后最多可以得到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 答案 解析 解析 关闭C、H
17、、O、N是组成蛋白质的基本元素;生物体内组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,而该蛋白质分子中只含有一个S原子,说明该蛋白质只有一种含S的氨基酸,故组成该蛋白质的氨基酸最多有19种;根据题干信息不能确定该蛋白质所含的肽链数,故该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成;根据氨基酸的结构和脱水缩合的过程可知,蛋白质分子中含有“NCCNCC”的重复结构。答案 解析 关闭B-25-1 2 3 4 53.下列关于蛋白质的叙述错误的是()A.细胞间的信息交流大多与细胞膜蛋白有关 B.由蛋白质组成的细胞骨架与细胞分裂等生命活动密切相关 C.细胞内蛋白质的合成离不开核酸,而核酸的合成也离不开
18、蛋白质 D.细胞膜的功能特性与膜上的载体蛋白有关而与其基本骨架的流动性无关 答案 解析 解析 关闭细胞间的信息交流大多依赖于细胞膜上的受体蛋白;细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构,在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输等生命活动中都有重要的作用;细胞内蛋白质的合成是在核酸控制下完成的,而核酸的合成需要蛋白质(酶)的催化;细胞膜的流动性是其表现选择透过性的结构基础。答案 解析 关闭D-26-1 2 3 4 54.下图表示生物体内发生的某一化学反应,下列有关该反应叙述错误的是()A.该反应为脱水缩合反应 B.反应发生的场所是核糖体 C.反应速率与温度有关 D.需要水解酶的催化 答案 解析
19、解析 关闭图示为两个氨基酸脱水缩合形成二肽的过程;二肽的合成场所是核糖体;该反应需要酶催化,酶活性受温度影响;二肽的形成不需要水解酶催化。答案 解析 关闭D-27-1 2 3 4 55.一切生命活动都离不开蛋白质,下图为部分细胞结构和多种蛋白质,请回答下列有关问题。-28-1 2 3 4 5(1)A蛋白参与细胞间的相互粘连,所以在动物细胞工程中常用 处理组织碎块,使细胞分散开。(2)B蛋白与物质跨膜运输有关,如果转运过程需ATP供能,则转运方式称为 ,若转运过程不消耗ATP,则转运方式称为 ,能量来自所转运物质 形成的势能。(3)C蛋白只能与特定分子结合,结合后其 发生变化,像“分子开关”一样
20、,引起细胞内一系列变化,是细胞膜完成 功能的分子基础。(4)D蛋白和细胞骨架共同完成细胞内的物质运输,细胞骨架的化学本质是 。(5)E蛋白具有催化功能,因其只能与 结合,所以E蛋白的功能具有专一性的特点。(6)F蛋白的功能是与DNA分子的某一部位结合,以DNA分子的一条链为模板合成RNA分子,F蛋白的名称是 。-29-1 2 3 4 5答案(1)胰蛋白酶(2)主动运输 协助扩散 浓度差(3)空间结构 信息交流(细胞通讯、细胞识别)(4)蛋白质(5)一种或一类底物(6)RNA聚合酶 解析(1)动物细胞间质的物质中主要成分是蛋白质,故用胰蛋白酶可以分离动物细胞。(2)主动运输与协助扩散均需要载体蛋白参与,但主动运输需消耗ATP。(3)C蛋白是细胞膜上的受体,与细胞间的信息交流有关。(4)细胞骨架的化学本质是蛋白质。(5)具有催化作用的蛋白质是酶,一种酶只能催化一种或一类化学反应。(6)F蛋白是催化转录过程的RNA聚合酶,该酶可以与DNA分子上的RNA聚合酶结合位点结合,催化转录过程。
