1、第一章细胞中的蛋白质考纲要求三年考情蛋白质的结构和功能 2012新课标全国卷，2012海南，2011天津，2011海南一、蛋白质的基本单位1写出图中结构名称(1)a._；(2)c._。氨基羧基2比较图中两种氨基酸(1)写出氨基酸的结构通式：_。(2)氨基酸的结构特点是：每种氨基酸都至少含有一个_和一个_，并且连结在_上。(3)不同的氨基酸取决于_。图中两种氨基酸的R基分别是_(用字母代号表示)。氨基羧基同一个碳原子R基的不同b、d二、蛋白质的结构1.肽链的形成(1)过程名称：_；场所：_。(2)物质：_。(3)结构：肽键，其结构简式为：_。(4)H2O中H的来源：_。(5)多个氨基酸发生该反应
2、，产物名称为：_。脱水缩合核糖体二肽NHCO一个来自氨基，一个来自羧基多肽2.肽链形成蛋白质蛋白质由一条或几条多肽链经_而形成，并且有一定的_才具有生物活性，具有各种功能。3.蛋白质多样性的原因(1)组成蛋白质的氨基酸的_、_、_不同。(2)组成蛋白质的肽链形成的_不同。盘曲折叠空间结构种类数目排列顺序空间结构三、蛋白质的功能将下列实例与相应的蛋白质的功能连接起来四、蛋白质的合成与运输1.蛋白质的合成场所:_。2.新生肽链的加工场所_、_、_。3.蛋白质的分选一靠分选信号，二靠_。4.蛋白质的运输途径_。核糖体内质网高尔基体细胞质基质核糖体存在的位置内膜系统1.细胞中氨基酸种类和数目相同的蛋白
3、质是同一种蛋白质。()【分析】蛋白质结构多样性的原因有氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构。2.分子式中只要有氨基和羧基，就可以判断为构成生物体的氨基酸。()【分析】构成生物体的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且必须连接在同一个碳原子上。3.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变。()【分析】蛋白质的结构决定了其功能。肽链的盘曲和折叠构成具有一定空间结构的蛋白质，不同结构的蛋白质，具有不同的功能。因此，蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其功能发生改变。4.蛋白质具有多样性的根本原因是DNA的多样性。()【分析】蛋白质是基因表达的结果，其多样性的根本原因是DNA中遗传信
4、息的多样性。5.各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基的不同。()【分析】不同的氨基酸取决于R基的不同。6.氨基酸的种类、数目、排列顺序和空间结构的不同形成了蛋白质结构的多样性。()【分析】氨基酸的空间结构相同，都符合氨基酸的结构通式。考点 一蛋白质的结构及其多样性1.蛋白质的结构层次元素：C、H、O、N(有的还含有Fe、S等元素)盘 折曲 叠2.蛋白质形成过程分析(1)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；其余的氨基和羧基在R基上。(2)H2O中的H来自于COOH和NH2，而O则只来自于COOH。(3)参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，
5、而不是R基中的氨基和羧基。【高考警示】(1)蛋白质结构多样性的形成有四个原因，并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中的一点，这两个蛋白质的分子结构就不同。(2)由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量会出现差异。(3)在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经内质网和高尔基体加工后，才能形成有一定结构和功能的蛋白质。【典例1】下图为某细胞中一条肽链的结构简式，R1、R2和R3是3个不同的化学基团。下列有关分析中不正确的是()A.该肽链中的肽键数是2B.该肽链是由3个氨基酸脱去2分子水缩合形成的C.该肽链中一定只含有1个羧基D.该肽链水解可产生3种氨
6、基酸【解析】选C。图中所示的化合物为三肽，有2个肽键，是由3个氨基酸脱去2分子水缩合形成的。由于R1、R2、R3不同，故水解后可产生3种氨基酸。R基中也可能含有羧基，故C项错误。【互动探究】(1)若上图多肽中R1中含有氨基，R2中含有羧基，它们能参与脱水缩合吗？提示：不能。一般而言，R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合。(2)高温使蛋白质变性时是否破坏了氨基酸之间的肽键？提示：不是。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。【变式训练】下面是三种化合物的结构简式，有关三种化合物的叙述中错误的是()A.三种化合物可以用一个共同的结构通式表示B.三种化合物
7、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、羧基数不同【解析】选B。A正确，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。B错误，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”。C正确，双缩脲试剂鉴定蛋白质时产生紫色反应，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。D正确，三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数分别是1、1、1，羧基数分别是2、1、2。考点 二蛋白质合成过程中的相关计算1.肽键数、脱去水分子数、蛋白质相对分子质量的计算假设氨基酸的平均相对
8、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，则：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1n-1n-1 至少1个至少1个na-18(n-1)m n-mn-m至少m个至少m个na-18(n-m)2.蛋白质中氨基或羧基数的计算(1)至少含有的游离氨基(或羧基)数目=肽链条数。(2)游离氨基(或羧基)数目=肽链数+R基中氨基(或羧基)数=所有氨基酸中氨基(或羧基)的总数-肽键数。3.多肽中原子数计算(1)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-脱水数。(2)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。同理，其他原
9、子的计算方法是：多肽中的原子数=各氨基酸的相应原子数之和。4.多肽种类的计算假若有A、B和C 3种氨基酸，由这3种氨基酸组成多肽的情况可分如下两种情形分析：(1)A、B、C 3种氨基酸，每种氨基酸数无限的情况下，可形成肽类化合物的种类：形成三肽的种类：333=33=27(种)形成二肽的种类：33=32=9(种)(2)A、B、C 3种氨基酸，且每种氨基酸只有一个的情况下，可形成肽类化合物的种类：形成三肽的种类：321=6(种)形成二肽的种类：32=6(种)【拓展延伸】(1)链状多肽与环状多肽计算方法不同：环状多肽主链中无游离氨基和羧基，其氨基或羧基数目取决于构成环状多肽氨基酸R基中的氨基和羧基的
10、数目，如图所示。若氨基酸数为n，肽链数为m，氨基酸平均相对分子质量为a，则直链多肽环状多肽肽键数=脱水数n-mn 蛋白质相对分子质量an-18(n-m)an-18n(2)不能忽视蛋白质中的二硫键：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。故计算蛋白质相对分子质量时除减去H2O的相对分子质量外，还应考虑脱去H的相对分子质量。【典例2】某直链多肽的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生下列3种氨基酸，相关叙述正确的是()A.合成1分子该物质将产生6个水分子B.在细胞中合成该物质时只需要3种tRNAC.该多肽分子
11、中含1个氨基和1个羧基D.每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸【解析】选D。3种氨基酸分子式中各含1个氨基，每个氨基酸只有1个氮原子，脱水缩合中数量不会改变，所以应该叫六肽。合成1分子该物质将产生5个水分子；一种氨基酸可以对应一种或多种密码子，即可以由1种或多种tRNA来转运，至少需要3种tRNA；由于甘氨酸、丙氨酸中都含有一个羧基，而每个谷氨酸中有两个羧基，合成有机物后R基上还有2个O原子，O原子数=肽键数+2肽链数+R基上的O原子数，即13=5+2+2谷氨酸数，故每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸；该多肽分子含1个游离氨基和4个羧基。【互动探究】(1)脱下的H2O中，H来自哪部分结构
12、？提示：H既来自氨基，也来自羧基。(2)如何计算该多肽中的甘氨酸数、丙氨酸数？提示：设组成该多肽的甘氨酸数、丙氨酸数、谷氨酸数分别为a、b、c。根据原子守恒的原理：C原子：2a+3b+5c=22H原子：5a+7b+9c=34+2(a+b+c-1)O原子：2a+2b+4c=13+(a+b+c-1)N原子：a+b+c=6列出其中3项，即可解方程，得a=2，b=1，c=3。【变式训练】经分析某条多肽链中有O原子p个，N原子q个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为()A.p-qB.q-pC.p-q+1 D.q-p+1【解析】选D。本题从多肽中的N原子数
13、和O原子数入手，注意分析所给氨基酸中的O原子数和N原子数，根据脱水缩合的原理和原子平衡原理进行分析。解法1：分析法。多肽中的O原子数=肽键数+2+R基中的O原子数=氨基酸数+1+R基中的O原子数。四种氨基酸分别只含有2个氧原子，即R基中没有O原子。得p=氨基酸数+1，氨基酸数=p-1。多肽中的N原子数=肽键数+1+R基中的N原子数=氨基酸数+R基中的N原子数。赖氨酸数=R基中的N原子数=多肽中的N原子数-氨基酸数=q-p+1。解法2：方程法。设半胱氨酸、丙氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸的数目依次为a、b、c、d个。根据多肽中O原子数=各氨基酸的O原子数之和-脱水数，得2a+2b+2c+2d=p+(a+
14、b+c+d-1)根据多肽中N原子数=各氨基酸的N原子数之和，得a+b+2c+d=q -得c=q-p+1。考点 三生物膜之间的三种联系1成分上的联系各种生物膜组成成分基本相似，均由脂质、蛋白质和少量糖类组成，体现生物膜系统的统一性；但每种成分所占的比例不同，体现了生物膜系统的差异性。2结构上的联系3功能上的联系(如蛋白质的合成、分泌)流程图解读(1)细胞核：基因的转录，将遗传信息从细胞核传递到细胞质；(2)核糖体：通过翻译将氨基酸合成为多肽；(3)内质网：对多肽进行初步加工(如折叠、糖基化等)，形成较成熟的蛋白质，再以膜泡的方式运送至高尔基体；(4)高尔基体：将多肽再加工为成熟的蛋白质，并以膜泡
15、的方式运输到细胞膜与之融合；(5)细胞膜：外排作用，将蛋白质分泌到细胞外成为分泌蛋白；(6)线粒体：为各项过程提供能量。【高考警示】“结构”不同于“细胞器”【案例】用序号和箭头写出图中与分泌蛋白有关的结构。正确答案：错误答案：【分析】回答该类题时需注意以下三点：(1)要求写出的是“有关结构”还是“细胞器”；(2)注意不要漏掉提供能量的线粒体；(3)注意要求用序号还是文字。【典例3】甲状腺细胞可以利用氨基酸和碘合成甲状腺球蛋白，并且将甲状腺球蛋白分泌到细胞外，其过程如图所示。图中a、b、c是生理过程，是结构名称，分析下列叙述错误的是()A甲图中b是脱水缩合，产生的水中氧仅来自于氨基酸的-COOH
16、，完成的场所是乙图B细胞内的碘浓度远远高于血浆中的碘浓度，这表明a是主动运输过程C与甲图c过程有关的细胞器是乙图中，中形成的蛋白质已经是成熟蛋白质D在甲状腺球蛋白合成过程中，膜面积基本保持不变的有和，但膜的成分均发生更新【解析】选D。在D项中膜面积基本保持不变的是高尔基体，而是细胞膜，面积增大，是内质网，面积减小。A项是正确的，b过程是脱水缩合，在核糖体上完成，形成的水中的氧只来自羧基；B项也是正确的，低浓度到高浓度的运输方式为主动运输；C项中c过程是蛋白质加工、转运、分泌过程，与之相关的细胞器是内质网、高尔基体、线粒体，另外中形成的蛋白质已经是成熟蛋白质。【互动探究】(1)结合本题分析：甲状
17、腺球蛋白形成到分泌的全过程中跨几层膜？提示：0层。甲状腺球蛋白是分泌蛋白，在内质网上的核糖体合成肽链，直接进入内质网；内质网转运到高尔基体和转运到细胞膜，都是以形成膜泡形式进行的，不跨膜；细胞膜分泌方式是外排，也不跨膜，因此全过程中跨 0层膜。(2)乙图中与直接相连的结构有什么？(填写序号)提示：和。内质网与细胞膜、线粒体膜和核膜直接相连，但与高尔基体间接相连。【变式训练】下图为某激素蛋白的合成与分泌过程示意图(其中物质X代表氨基酸；a、b、c、d、e表示细胞结构)。下列说法中正确的是()A图中a、b、c和d依次表示内质网、高尔基体、膜泡和细胞膜B物质X的加工和分泌过程仅说明生物膜在功能上具有
18、密切联系C在图中e结构内，丙酮酸可氧化分解产生CO2D有分泌功能的细胞才有a、b、c、d结构，抑制e的功能会影响主动运输【解析】选C。C项中e是线粒体，提供能量，细胞呼吸第二阶段发生的是丙酮酸氧化形成CO2(脱氢过程)。A项中a、b、c和d依次表示核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜；B项中物质X的加工和分泌过程不仅说明生物膜在功能上具有密切联系，还能说明生物膜在成分和结构上极为相似；D项中动植物均有a、b、c、d结构。判断是否是组成蛋白质的氨基酸的方法【典例】层粘连蛋白是一种大型的糖蛋白，由一条重链()和二条轻链(1、2)借二硫键交联而成，外形呈十字形。若将层粘连蛋白彻底水解，不可能产生的物质是
19、()【解析】选D。糖蛋白由蛋白质和多糖组成，多糖彻底水解得到葡萄糖，蛋白质彻底水解得到氨基酸。选项D中NH2和COOH未连在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸。【方法归纳】准确判断构成蛋白质的氨基酸应从以下两方面着手：(1)判断依据：氨基酸中氨基、羧基数目和连接位置。(2)判断方法：从数量上看：至少有一个NH2和一个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：【易错提醒】(1)关注R基中的NH2和COOH，正确区分R基与中心碳原子。(2)把握判断原则：至少一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。【变式训练
20、】下列物质各一分子可以缩合成()A.二肽B.三肽C.四肽D.五肽【解析】选B。首先根据氨基酸的结构判断哪些属于构成蛋白质的氨基酸，有几个氨基酸分子缩合而成的化合物就叫几肽，氨基酸的要义有三：“至少”“都有”“同一个碳原子”。从题目中看属于构成蛋白质的氨基酸，能缩合成三肽。1.蛋白质含量检测通常不是直接测定蛋白质含量，而是通过测定氮含量来推算蛋白质含量。一般来说，每100克蛋白质平均含氮16克，这些氮主要存在于蛋白质的()A.-CO-NH-B.游离的氨基C.游离的羧基D.R基【解析】选A。蛋白质中含氮的基团是肽键、氨基(包括R基中的氨基)，但最主要的是肽键。因此正确选项为A项。2.下列有关蛋白质
21、结构和功能的叙述中，不正确的是()A.各种蛋白质的基本连接键都是肽键B.各种蛋白质的结构单位都是氨基酸C.氨基酸的空间结构和种类决定了蛋白质功能D.细胞膜上的糖蛋白参与生物细胞间的信息传递【解析】选C。A正确，氨基酸脱水缩合构成蛋白质的化学键是肽键；B正确，氨基酸是构成蛋白质的基本单位；C错误，结构决定功能，而影响蛋白质结构多样性的因素有氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的空间结构；D正确，细胞膜上的糖蛋白是信息传递中识别信息分子的受体。3.(2013菏泽模拟)某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成，则该蛋白质至少含有氧原子的个数是()A.n-mB.n+mC.n-2m D.n+2m【解析】选B。
22、n个氨基酸形成m条肽链，肽键数为n-m，每个肽键中有1个氧原子，肽键中氧原子的数目为n-m。每条肽链中至少有一个羧基，每个羧基中含2个氧原子。故该蛋白质至少含有氧原子数为n-m+2m=n+m。4.已知氨基酸的平均相对分子质量为126，天冬酰胺的R基为(C2H4ON)，现有分子式为CxHyOzN17S2的一条多肽链，其中有2个天冬酰胺参与组成。则该多肽的相对分子质量最大约为()A.1 638 B.1 854 C.1 890 D.2 142【解析】选A。天冬酰胺的R基为(C2H4ON)，R基中有1个氮原子，CxHyOzN17S2多肽中含有2个天冬酰胺，氮原子共有17个，则氨基酸数为17-2=15个
23、，脱去的水分子数最多是14个，多肽的相对分子质量最大约为12615-1814=1 638，A选项是正确的。5.下列关于蛋白质的叙述，正确的是()A.蛋白质大多是由20种氨基酸脱水缩合而成的链状结构B.蛋白质在核糖体中合成后已具有正常的功能C.细胞内以及细胞间传递信息的物质都是蛋白质D.同一生物体的不同细胞中所含的蛋白质不完全相同【解析】选D。A错误，氨基酸脱水缩合成肽链后还要在空间上进行盘曲折叠；B错误，蛋白质在核糖体上合成后还要经过内质网和高尔基体的加工修饰才具有活性；C错误，信息传递的物质还有神经递质、非蛋白质类的激素和二氧化碳等；D正确，因为基因的选择性表达，在同一生物体不同细胞中的表达
24、情况不同，所以蛋白质也不完全相同。6.唾液腺细胞合成蛋白质并分泌到细胞外需要经过的膜结构及穿过的膜层数分别是()A.内质网高尔基体细胞膜、3层B.内质网高尔基体细胞膜、4层C.高尔基体线粒体细胞膜、4层D.内质网高尔基体细胞膜、0层【解析】选D。注意题中分泌蛋白经过的结构是“膜结构”，分泌蛋白在核糖体上合成以后，依次要经过内质网、高尔基体和细胞膜。由于运输和分泌的过程都是在囊泡中进行的，所以经过的生物膜层数是0。7.请解答氨基酸和蛋白质的相关问题：(1)现有氨基酸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_、_、_
25、。(2)经氨基酸自动分析仪测定三种多肽化合物：催产素、牛加压素和人血管舒张素均有9个氨基酸，但其功能各不相同，最可能的原因是_；构成这三种多肽最多共有_种氨基酸。【解析】(1)依据肽键数=氨基酸数-肽链数，氨基数(羧基数)=肽链数+R基中氨基数(羧基数)，可得该蛋白质中肽键数=800-2=798；氨基数=2+(810-800)=12；同理羧基数为10。(2)结构决定功能，尽管氨基酸数目相同，但组成多肽的氨基酸种类、排列顺序不同都会导致多肽功能不同。答案：(1)798 12 10(2)氨基酸的种类、排列顺序不同208.(2012海南高考)关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是()A.分子
26、量(相对分子质量)最大的氨基酸是甘氨酸B.有些氨基酸不能在人体细胞中合成C.氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键D.不同氨基酸之间的差异是由R基引起的【解析】选A。甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸；氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸只能从食物中获取，人体内不能合成；氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键；R基的不同决定了氨基酸之间的差异。9.(2012海南高考)关于蛋白质的叙述，错误的是()A.有些蛋白质是染色体的组成成分B.酶在催化反应前后，其分子结构不变C.食盐作用下析出的蛋白质发生了变性D.蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应【解析】选C。染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质；作为催化剂的
27、酶在反应前后结构不发生变化；少量的盐能够促进蛋白质的溶解，但如果向蛋白质溶液中加入浓的食盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，这种现象叫做盐析，依据的原理是蛋白质在不同浓度盐溶液中的溶解度不同，并没有改变蛋白质的空间结构；蛋白质分子中含有肽键，可以与双缩脲试剂产生紫色反应。10.(2012上海高考)生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致()A.蛋白质分解为多肽链B.多肽链分解为若干短肽C.多肽链分解为氨基酸D.氨基酸分解为氨基和碳链化合物【解析】选C。酶具有专一性，蛋白酶将蛋白质水解成多肽。根据题干信息，可知某种肽酶使肽链末端的肽键水解，这样会得到一个氨基酸和一条肽链，这时多肽又
28、出现新的末端肽键，这样一直水解，直到把多肽全水解为氨基酸为止。11.(2011北京高考)胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述，正确的是()A.胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链B.沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂C.胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关D.核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素【解析】选D。胰岛素是由胰岛素基因编码的，其中的一条链是编码胰岛素的模板链，另一条链是非模板链，并非两条链分别为模板。沸水浴加热使蛋白质变性，空间结构发生改变，而非蛋白质水解、肽键断裂。胰岛素的结构决定其功能，胰岛素的结构包括构成胰岛素的氨基酸的种类、数目、排列顺序及胰岛素的空间结构。核糖体首先合成的是胰岛素原，需要蛋白酶加工后才能形成有功能的胰岛素。【易错提醒】(1)忽视一个基因中模板链和非模板链是固定的，容易错选A。(2)对“蛋白质变性时遭到破坏的是其空间结构”理解不深刻而错选B。
