一轮复习 生命活动的主要承担者——蛋白质

第3讲生命活动的主要承担者蛋白质最 新 考 纲 蛋 白 质 的 结 构 和 功 能 ( )。 考 点 一 组 成 蛋 白 质 的 氨 基 酸 及 其 种 类 （ 5年 6考 ）组 成 蛋 白 质 的 氨 基 酸 的 结 构 及 种 类观 察 下 列 几 种 氨 基 酸 的 结 构 (1)写 出 图 中 结 构 的 名 称a. ； b. 。(2)通 过 比 较 图 中 三 种 氨 基 酸 ， 写 出 氨 基 酸 的 结 构 通 式 。 (3)氨 基 酸 的 不 同 取 决 于 的 不 同 ， 图 中 三 种 氨 基 酸 的 R基 依 次 为 、 、 。氨 基 羧 基 R基 -CH 3 -H (4)氨 基 酸 的 种 类 ： 约 种 一 个 “ NH 2”一 个 “ COOH ”连 接 在 同 一 个 碳 原 子 上20非 必 需 氨 基 酸必 需 氨 基 酸 巧 记 “8种 必 需 氨 基 酸 ”甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)注 ：评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量。 助 学 巧 记 组 成 蛋 白 质 的 氨 基 酸 的 种 类 与 结 构1.(海 南 卷 )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 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 析甘氨酸应是分子量最小的氨基酸，它的R基是最简单的氢。答 案 A 2.下 图 为 氨 基 酸 分 子 的 结 构 通 式 ， 下 列 叙 述 正 确 的 是 ( )A.结 构 在 生 物 体 内 约 有 20种B.氨 基 酸 脱 水 缩 合 产 生 水 ， 水 中 的 氢 来 自 于 和 C.结 构 中 含 有 的 氨 基 或 羧 基 全 部 都 参 与 脱 水 缩 合D.生 物 体 内 n个 氨 基 酸 形 成 一 条 多 肽 链 需 要 n种 密 码 子 解 析为氨基，为羧基，为侧链基团(R基)。构成人体氨基酸的种类约有20种，A正确；脱水缩合形成水，水中氢来自，B错误；R基中的氨基或羧基不参与脱水缩合，C错误；生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n个密码子而不是需要n种密码子，D错误。答 案 A 解答本类题目的关键是熟记氨基酸的结构通式，如下图所示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NH 2、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。 考 点 二 蛋 白 质 的 结 构 和 功 能 （ 5年 6考 ）1.蛋 白 质 的 结 构 及 其 多 样 性(1)氨 基 酸 的 脱 水 缩 合 过 程 ： 一 个 氨 基 酸 分 子 中 的 和 另 一 个 氨 基酸 分 子 中 的 相 连 接 ， 同 时 脱 去 。 二 肽 形 成 示 例 氨 基 （ NH 2）羧 基 （ COOH ） 一 分 子 水 核 糖 体 H 2O肽 键 肽 键 ： 连 接 两 个 氨 基 酸 分 子 的 化 学 键 可 表 示 为 _。(2)蛋 白 质 的 结 构 层 次 CONH 肽 的 名 称 确 定 ： 一 条 多 肽 链 由 几 个 氨 基 酸 分 子 构 成 就 称 为 _肽 。 H 2O中 各 元 素 的 来 源 ： H 来 自 ， O来自 。 一 条 肽 链 上 氨 基 数 或 羧 基 数 的 确 定 ： 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 ； 其 余 的氨 基 (或 羧 基 )在 上 。 几COOH 和 NH 2COOH 两 端R基 (3)蛋 白 质 的 结 构 多 样 性 与 功 能 多 样 性种 类 数 目 排列 顺 序 调 节 催 化 运 输 免 疫 巧 用 “一 、 二 、 三 、 四 、 五 ” 助 记 蛋 白 质 的 结 构 与 功 能 2.氨 基 酸 脱 水 缩 合 与 相 关 计 算(1)蛋 白 质 相 对 分 子 质 量 、 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 ； 蛋 白 质 相 对 分 子 质 量 氨 基 酸 数 目 氨 基 酸 平 均 相 对 分 子 质量 。 (不 考 虑 形 成 二 硫 键 )肽 链数 目 氨 基酸 数 肽 键数 目 脱 去 水分 子 数 多 肽 链 相对 分 子 量 氨 基数 目 羧 基数 目1条 m m 1 m 1 am 18(m 1) 至 少 1个 至 少 1个 n条 m _ _ _ 至 少 _个 至 少 _个注 ：氨基酸平均分子质量为a。肽 链 数脱 去 水 分 子 数 18m n m n am 18(m-n) n n (2)蛋 白 质 中 游 离 氨 基 或 羧 基 数 目 的 计 算 至 少 含 有 的 游 离 氨 基 或 羧 基 数 肽 链 数 1。 游 离 氨 基 或 羧 基 数 目 肽 链 数 1 。(3)利 用 原 子 守 恒 法 计 算 肽 链 中 的 原 子 数 N原 子 数 肽 键 数 肽 链 数 各 氨 基 酸中 N原 子 总 数 。 O原 子 数 肽 键 数 2 肽 链 数 各 氨 基酸 中 O原 子 总 数 脱 去 水 分 子 数 。 R基 中 含 有 的 氨 基 或 羧基 数 R基 上 的 N原 子 数R基 上 的 O原 子 数 1.在 分 泌 蛋 白 的 合 成 、 加 工 、 运 输 和 分 泌 的 过 程 中 ， 用 含 35S标 记的 氨 基 酸 作 为 原 料 ， 则 35S存 在 于 图 示 中 的 哪 个 部 位 ？提 示35S存在于氨基酸的R基上，题图中处是R基，处是肽键，处连接的是肽键或羧基，处连接的是碳原子，故35S存在于部位。 2.蛋 白 质 是 生 命 活 动 的 主 要 承 担 者 ， 在 组 成 细 胞 的 有 机 物 中 含 量最 多 。 下 图 为 有 关 蛋 白 质 分 子 的 简 要 概 念 图 ， 请 思 考 ：(1)图 示 a中 一 定 具 有 S吗 ？(2)图 示 为 何 种 过 程 ？ 该 过 程 除 产 生 多 肽 外 ， 还 会 产 生 何 类 产物 ？(3)图 中 b、 c、 d内 容 是 什 么 ？ 请 写 出 b、 c的 化 学 表 达 式 。(4)甲 硫 氨 酸 的 R基 是 CH 2CH 2SCH 3， 则 它 的 分 子 式 是_？ 提 示(1)不一定。(2)为“脱水缩合”过程，该过程还可产生H 2O。(3)b、c、d依次为“氨基酸”、“肽键”、“蛋白质功能多样性” ；b的化学表达式为 ; c的化学表达式为CONH 。(4)氨基酸共性部分为C 2H 4O2N，则甲硫氨酸分子式为C23H 47O2NS即C5H 11O2NS。 1.真 题 重 组 判 断 正 误(1)植 物 根 细 胞 膜 上 存 在 运 输 离 子 的 蛋 白 质 (2016海 南 卷 ，3A)( )(2)植 物 叶 肉 细 胞 中 液 泡 膜 与 类 囊 体 膜 上 的 蛋 白 质 不 同(2016海 南 卷 ， 3B)( )(3)血 红 蛋 白 中 不 同 肽 链 之 间 通 过 肽 键 连 接 (2014江 苏 卷 ，1C)( )(4)高 尔 基 体 是 肽 链 合 成 和 加 工 的 场 所 (2013安 徽 ， 1B)( )(5)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 (2013天 津 ， 1C)( ) 以上内容主要源于教材必修1P2024关于蛋白质的合成、多样性及功能的内容，把握氨基酸的种类、特性；氨基酸如何形成蛋白质及蛋白质重要功能举例并能进行相关计算是解答本类题目的关键。 2.(教 材 必 修 1P24 T3改 编 )下 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 NH 2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 少 的 分 子 质 量 为 882 解 析由图可知，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NH 2和一个COOH，因此至少含有2个NH 2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49 186888，D错误。答 案 B 蛋 白 质 的 结 构 和 功 能1.(2016江 苏 卷 ， 4)蛋 白 质 是 决 定 生 物 体 结 构 和 功 能 的 重 要 物 质 。下 列 相 关 叙 述 错 误 的 是 ( )A.细 胞 膜 、 细 胞 质 基 质 中 负 责 转 运 氨 基 酸 的 载 体 都 是 蛋 白 质B.氨 基 酸 之 间 脱 水 缩 合 生 成 的 H 2O中 ， 氢 来 自 于 氨 基 和 羧 基C.细 胞 内 蛋 白 质 发 生 水 解 时 ， 通 常 需 要 另 一 种 蛋 白 质 的 参 与D.蛋 白 质 的 基 本 性 质 不 仅 与 碳 骨 架 有 关 ， 而 且 也 与 功 能 基 团 有关 解 析 细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质，细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是tRNA，A错误；氨基酸之间脱去的水分子中氢来自氨基和羧基，B正确；细胞内蛋白质水解时需蛋白酶催化，蛋白酶属于蛋白质，C正确；蛋白质的基本性质与碳骨架有关，也与功能基团有关，D正确。答 案 A 2.(2017中 原 各 校 联 考 )下 列 各 种 蛋 白 质 的 功 能 ， 错 误 的 组 合 ( )A.抗 体 免 疫 B.唾 液 淀 粉 酶 催 化C.载 体 蛋 白 运 输 D.血 红 蛋 白 调 节解 析抗体是具有免疫功能的蛋白质；酶是起催化作用的物质；载体蛋白具有运输物质的功能；血红蛋白是运输氧气的载体。答 案 D 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、肌细胞等构成细胞和生物体的成分 蛋 白 质 的 相 关 计 算1.某 蛋 白 质 由 m条 肽 链 、 n个 氨 基 酸 组 成 。 该 蛋 白 质 至 少 含有 COOH 、 NH 2、 氧 原 子 的 个 数 分 别 为 ( )A.m、 m、 n m B.m、 n、 n 2mC.m、 m、 n m D.m、 m、 n 2m解 析因每条肽链至少含有1个游离的COOH和1个游离的NH 2，故该蛋白质至少含有m个COOH、m个NH 2；因该蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成，故其至少含有(nm)个肽键；因1个肽键中含有一个氧原子，且该蛋白质中至少含有m个游离的COOH，故该蛋白质至少含有(nm) 12 mnm2mnm个氧原子。 答 案 C 2.(2016河 南 郑 州 预 测 )如 图 表 示 的 是 一 个 由 200个 氨 基 酸 构 成 的蛋 白 质 分 子 。 下 列 叙 述 正 确 的 是 ( )A.该 分 子 中 含 有 198个 肽 键B.这 200个 氨 基 酸 中 至 少 有 200个 氨 基C.合 成 该 蛋 白 质 时 相 对 分 子 质 量 减 少 了 3 600D.该 蛋 白 质 中 至 少 含 有 4个 游 离 的 羧 基 解 析该蛋白质分子含有2条肽链，且2条肽链之间由2个肽键连接，故该分子一共含有200个肽键；由图可知，第70位、120位的氨基酸的R基上有氨基，故组成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少含有202个氨基；合成该蛋白质时脱去的水分子数与形成的肽键数相等，故合成该蛋白质时相对分子质量减少了18 2003 600；该蛋白质分子含有2条肽链，至少含有2个游离的羧基。答 案 C 易 错 防 范 清 零易 错 清 零 易 错 点 1 误 认 为 核 糖 体 中 合 成 的 物 质 即 具 “ 蛋 白 质 ” 活 性点 拨核糖体是各种蛋白质的“合成场所”，然而，核糖体中合成的仅为“多肽链”，此肽链初步形成后并无生物学活性它必须经过内质网加工(盘曲折叠、有的加糖基团)，形成特定的空间结构(有的需再继续经高尔基体加工成熟)后才能具备生物学活性，例如刚从核糖体中合成出的唾液淀粉酶并不具催化功能，只有经过内质网及高尔基体加工后才具有催化功能。 易 错 点 2 进 行 蛋 白 质 分 子 量 计 算 时 ， 仅 关 注 脱 去 的 H 2O分 子 数 ，忽 视 主 链 肽 键 外 的 其 他 “ 键 ” 形 成 时 而 脱 去 的 原 子 数点 拨由于蛋白质形成时，常涉及肽链间不同基团的“连接”问题，故可形成许多“其他化学键”。此时必将涉及原子数量的改变，计算时务必关注：如图，合成时，2条肽链间又形成了一个“多余”的“ CONH ”，而图所示蛋白质合成时，涉及3个“多余”的二硫键，因此，计算相关分子量时，图中应再减一个“H 2O”即18，图中应再减2 36。 易 错 点 3 忽 视 环 肽 的 “ 首 尾 相 接 ” 问 题点 拨若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。环状多肽主链中无游离氨基和羧基，环状肽中氨基和羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，由图示可知：肽键数脱去水分子数氨基酸数。 易 错 点 4 混 淆 氨 基 酸 “ 种 类 ” 与 “ 数 目 ”点 拨氨基酸数目氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸种类约有20种；确认氨基酸种类必须依据R基，凡R基相同时无论数目多少，均应视作“同一种”氨基酸。 纠 错 小 练 1.如 图 甲 、 乙 为 组 成 生 物 体 的 相 关 化 合 物 ， 乙 为 一 个 由 、 、 三 条 多 肽 链 形 成 的 蛋 白 质 分 子 ， 共 含 271个 氨 基 酸 ， 图 中 每 条虚 线 表 示 由 两 个 巯 基 (SH )脱 氢 形 成 一 个 二 硫 键 (SS)。下 列 相 关 叙 述 错 误 的 是 ( ) A.甲 为 组 成 乙 的 基 本 单 位 ， 且 乙 中 含 有 20种 不 同 的 甲B.由 不 同 的 甲 形 成 乙 后 ， 相 对 分 子 质 量 比 原 来 少 了 4 832， 刚 形成 的 乙 并 无 催 化 、 调 节 等 生 物 活 性C.甲 形 成 乙 的 场 所 在 细 胞 质 、 线 粒 体 、 叶 绿 体 中 均 存 在D.如 果 甲 中 的 R为 C3H 5O2， 则 由 两 分 子 甲 形 成 的 化 合 物 中 含 有 16个 H 原 子解 析甲为氨基酸，乙为蛋白质，构成蛋白质的氨基酸约有20种，但具体到某一种蛋白质可能会出现少于20种的情况，A错误。答 案 A 2.某 蛋 白 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 每 摩 尔 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 、 18mB.(m 4)个 、 18(m 4)C.(m 3)个 、 18(m 3) 4D.(m 2)个 、 18(m 2) 4 解 析该蛋白质由一条环肽和两条直链肽构成，所以脱去的水分子数就等于肽键数，即(m2)个。减少的相对分子质量应为：18(m2)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 D 3.(2016河 北 衡 水 期 中 )经 测 定 ， 某 多 肽 分 子 式 是 C21H xOyN4S2。已 知 该 多 肽 是 由 下 列 氨 基 酸 中 的 几 种 为 原 料 合 成 的 ， 苯 丙 氨 酸(C9H 11O2N)、 天 冬 氨 酸 (C4H 7O4N)、 丙 氨 酸 (C3H 7O2N)、 亮 氨 酸(C6H 13O2N)、 半 胱 氨 酸 (C3H 7O2NS)。 下 列 有 关 该 多 肽 链 的 叙 述错 误 的 是 ( )A.该 肽 链 是 三 肽 化 合 物B.水 解 后 能 产 生 3种 氨 基 酸C.氢 原 子 数 和 氧 原 子 数 分 别 是 32和 5D.在 核 糖 体 上 形 成 时 相 对 分 子 质 量 减 少 了 54 解 析分析题干信息可知，题干中给出的几种氨基酸都只含有一个氮原子，因此分子式C21H xOyN4S2的多肽是由4个氨基酸脱水缩合形成的四肽，A错误；该化合物中含有2个硫原子，因此分子式是C21H xOyN4S2的多肽中含有2个半胱氨酸(C3H 7O2NS)，由碳原子数可推知除了两个半胱氨酸，还有两个氨基酸参与该多肽的形成，分别是苯丙氨酸和亮氨酸。所以该四肽化合物水解产生的氨基酸是3种，多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5，B、C正确；4个氨基酸脱水缩合形成了3分子水，相对分子质量减少了54，D正确。答 案 A