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第一轮复习---生命活动的主要承担者


第3讲

生命活动的主要承担者——蛋白质
考点一 蛋白质的结构与功能

1. 氨基酸及其种类 (1)种类:约有 20 种,根据能否在体内合成分为 和 。

(2)结构特点: 每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基, 并且都有一个氨基和一个羧 基连在同一个碳原子上。 (3)结构通式: 2. 蛋白质的结构及其多样性 (1)蛋白质的结构层次 脱水缩合 盘曲、折叠 氨基酸 ― ― → 多肽 ― ― → 蛋白质 (2)脱水缩合: 一个氨基酸分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 ①氨基酸方面:氨基酸的 ②肽链方面:肽链的 3. 蛋白质的功能[连线] 不同。 不同。 ,氨基酸的不同在于 的不同。

1. 探究蛋白质的基本单位——氨基酸 如图是四种化合物的结构式,据图回答:

1

(1)组成蛋白质的氨基酸有两个判断标准: ①数量标准:至少含有一个—NH2 和一个—COOH。 ②位置标准:一个—NH2 和一个—COOH 连接在同一个碳原子上。由此看出,图中丙不是 构成蛋白质的氨基酸。 (2)构成蛋白质的氨基酸分子的基本元素是: (3)上述构成蛋白质的氨基酸的 R 基依次是: (4)写出构成蛋白质的氨基酸的分子通式: 2. 探究蛋白质的结构及其多样性 观察蛋白质形成的示意图,回答问题: 。 。 。

(1)相邻氨基酸的连接过程称之为 示为 (2)H2O 中的 H 来自于 。
2

,形成的化学键称之为

,其结构式表

,O 来自于



(3)多肽的命名方法:一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽(三个或三个以上的 也可称为多肽), 如: 由六个氨基酸分子构成一条肽链, 则其名称是六肽, 也可称为多肽。 (4)如果合成的蛋白质是唾液淀粉酶, 需要参与的细胞器是 (5)据图分析蛋白质功能多样性的形成原因 。

易错警示 蛋白质结构与功能的 3 个易错点 (1)导致蛋白质结构多样性有四个原因,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 能形成具有一定结构和功能的蛋白质。
2

1. 判断下列关于蛋白质结构与功能的叙述: (1)各种氨基酸理化性质不同的原因在于 R 基的不同 (2)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 (3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合(2013·江苏,20D) (4)细胞中氨基酸种类和数目相同的蛋白质是同一种蛋白质 (5)沸水浴加热之后,构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂 (6)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 (7)蛋白质大多是由 20 种氨基酸脱水缩合而成的链状结构 (8)蛋白质在核糖体中合成后已具有正常的功能 (9)细胞内以及细胞间传递信息的物质都是蛋白质 (10)同一生物体的不同细胞中所含的蛋白质不完全相同 ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) ) ) ) ) )

用“一、二、三、四、五”巧记蛋白质的结构与功能 “一个通式”指氨基酸的结构通式。 “两个标准”指组成蛋白质的氨基酸必须同时具备的标准有两个:一是数量标准, 二是位置标准。 “三个数量关系”指蛋白质分子合成过程中的 3 个数量关系:脱去水分子数=肽键 数=氨基酸数-肽链数。 “四个原因”指蛋白质分子结构多样性的原因有四个:氨基酸的种类不同、氨基酸 的数量不同、氨基酸排列顺序不同、蛋白质的空间结构不同。 “五大功能”指蛋白质分子有 5 个功能:细胞的组成物质、催化作用、免疫作用、 运输作用和调节作用。

考点二 蛋白质的相关计算

1. 探究肽键数、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: 形成肽 链数 1 形成肽 键数 n-1 脱去水 分子数 n-1 氨基数目 至少 1 个 羧基数目 至少 1 个 多肽相对 分子质量 na-

3

18(n-1) m n-m n-m 至少 m 个 至少 m 个 na- 18(n-m)

2. 探究多肽中 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×脱水数。 (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-脱水 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。 3. 探究多肽种类的计算 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,每种氨基酸数都无限的情况下,可形成肽类化合物的种类: 形成三肽的种类:3×3×3=3 =27(种)。 形成二肽的种类:3×3=3 =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:3×2×1=6(种)。 形成二肽的种类:3×2=6(种)。 易错警示 关于蛋白质相关计算的 4 个失分点 (1)若形成的多肽是环状:氨基酸数=肽键数=失去水分子数。 (2)在蛋白质相对分子质量的计算中,若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键 时,要考虑脱去氢的质量,每形成一个二硫键,脱 去 2 个 H。 (3)计算 O 和 H 的数量变化时,不要漏掉增加 H2O 中的 O、H 数值。 (4)关于蛋白质的计算中, 要特别注意题中设问的是“氨基酸的数量”还是“氨基酸的种 类”。
2 3

1. 如图为某蛋白质的结构示意图,其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫 键,其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由 m 个氨基酸组成,则形成一个该蛋 白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为 ( )

A.m,18m C.(m-3),18(m-3)+4

B.(m-4),18(m-4) D.(m-2),18(m-2)+4

2. 全世界每年有成百上千人由于误吃毒蘑菇而死亡,鹅膏蕈碱就是一种毒蘑菇的毒素, 它是一种环状八肽。 若以 20 种氨基酸的平均相对分子质量为 128 来计算, 则鹅膏蕈碱的
4

相对分子质量大约是 A.1 024 B.898 C.880 D.862

(

)

高考模拟 提能训练 高考题组 1. (2013·江苏卷,20)下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述,错误的是 A.不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同 B.有些结构不同的蛋白质具有相似的功能 C.组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合 D.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合 2. (2012·海南卷,2)下列关于蛋白质的叙述,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 3. (2009·上海卷,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 A.n-m C.n+m 模拟题组 4. 关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述,错误的是(双选) A.相对分子质量最大的氨基酸是甘氨酸 B.所有氨基酸都能在人体细胞中合成
5

(

)

(

)

( B.n-2m D.n+2m

)

(

)

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 5. 下列多肽片段充分水解后,产生的氨基酸有 ( )

A.2 种

B.3 种

C.4 种

D.5 种

6. 回答下列有关蛋白质的问题。 (1)下图为脑啡肽的结构简式,据图回答:

①脑啡肽是由 5 个氨基酸失去 4 分子的水形成的,这样的反应叫____________。该化合 物中有____个羧基。 ②脑啡肽分子是由____种氨基酸形成的, 造成氨基酸种类不同的原因是______________。 (2)一些大分子蛋白质的结构非常复杂,高温、X 射线、强酸、强碱、重金属盐等会引起 蛋白质变性,其主要原因是蛋白质的________遭到了破坏。 (3)现有 800 个氨基酸,其中氨基总数为 810 个,羧基总数为 808 个,由这些氨基酸合成 的含有 2 条肽链的蛋白质,共有________个肽键和________个氨基,至少含有的 O 的个 数是________。

一、单项选择题 1. 在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中,用含 S 标记的氨基酸作为原料,则 S 存在于图中的 ( )
35 35

A.①

B.②

C.③

D.④ ( )

2. 下列有关氨基酸或蛋白质的叙述,正确的是 A.分子量最大的氨基酸是甘氨酸 B.蛋白质是组成叶绿体、高尔基体、核糖体等具膜结构的重要成分 C.某种肽酶可水解肽链末端的肽键,将多肽链分解为若干短肽

6

D.同种生物经分化形成的不同细胞内的蛋白质的种类和功能不同 3. 有关蛋白质中肽键的叙述,错误的是 A.核糖体是合成肽键的场所 B.蛋白质中 N 元素主要存在于肽键中 C.肽键的结构式可表示为 NH—CO D.双缩脲试剂可与肽键作用生成紫色物质 4. 如图表示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 分析不正确的是 ( ) ( )

A.该肽链中的肽键数是 2 B.该肽链是由 3 个氨基酸脱去 3 分子水缩合形成的 C.合成该肽链的细胞器是核糖体 D.该化合物能与双缩脲试剂发生紫色反应 5.如图所示, 一分子的胰岛素原切去 C 肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图 中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是 ( )

A.胰岛素分子具有 50 个肽键,合成它的过程中共脱去 50 分子水 B.胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基 C.沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性的丧失 D.理论上可通过测定 C 肽的含量间接反映胰岛 B 细胞的分泌功能 6. 肉毒杆菌是一种致命病菌,在繁殖过程中分泌毒素。军事上常将这种毒素用于生化武 器。人们食入和吸收这种毒素后,神经系统将遭到破坏。该毒素是由两个亚单位(每个亚 单位为一条肽链盘曲折叠而成)组成的一种生物大分子。下面是肉毒类毒素的局部结构 式 ( , ) 据 此 判 断 下 列 说 法 中 正 确 的 是

A.组成肉毒素的元素一定只有 C、H、O、N
7

B.图中该片段由 5 种氨基酸组成,有 4 个肽键 C.一分子肉毒类毒素至少含有 1 个氨基和 2 个羧基 D.高温下可使肉毒类毒素失活,主要原因是肽键发生断裂 7. 如图表示一个由 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 3 582 D.该蛋白质中至少含有 3 个游离的氨基 8. 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 tRNA C.该多肽分子含一个游离氨基和一个游离羧基 D.每个该多肽分子水解后可以产生 3 个谷氨酸 9. 亮氨酸的 R 基为—C4H9,缬氨酸的 R 基为—C3H7,它们缩合形成的二肽分子中,C、H 原 子个数的比为 A.11∶24 C.11∶22 二、双项选择题 10.有关图中蛋白质的叙述,正确的是 ( ) B.9∶18 D.10∶22 ( )

A.形成该蛋白质时共脱掉 124 个水分子
8

B.该蛋白质含有两条肽链 C.该蛋白质的 R 基中共含 17 个氨基 D.该蛋白质共有 111 个肽键 11.下图表示有关蛋白质分子的简要概念图,下列对图示分析正确的是 ( )

A.a 中不一定含有 S 元素 B.①过程发生所需模板和运输 b 的工具都是 RNA C.多肽中 b 的数目等于 c 的数目 D.蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因 12.某 50 肽中有 2 个丙氨酸(NH2CHCH3COOH),现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到几 种不同的有机产物,其中脱 下的氨基酸均以游离态正常存在。下列关于该过程产生的全 部有机物中,有关原子、基团或肽键数目的叙述,错误的是 ( )

A.肽键数目减少 4 个 B.氢原子数目增加 9 个 C.氨基和羧基分别增加 4 个 D.氧原子数目增加 2 个 三、非选择题 13.某致病细菌分泌的外毒素,无色,细针状结晶,对小鼠和人体有很强的毒性,可引起流 涎、呕吐、便血、痉挛等症状,以致死亡。该外毒素为环状肽,其结构简式如图所示:

请据图分析回答: (1)该化合物中含有游离的__________个氨基,__________个羧基。 (2)该化合物是由________个氨基酸组成的, 区别这些氨基酸的种类依靠的是其结构中的 __________。 (3)组成该化合物的氨基酸有________种,其中有________个氨基酸的 R 基相同,这个 R 基是________________。
9

(4)该化合物为__________肽化合物,含有______个肽键。 (5)填写虚线框内结构的名称: A.____________________, B.________________________。 14.已知 20 种氨基酸的平均相对分子质量为 128。图 1 为某蛋白质的肽链结构示意图(其中 数字为氨基酸序号),图 2 为部分肽链放大示意图,请据图回答下列问题:

(1)该化合物由氨基酸脱去____________个水分子形成,这种结合方式叫做__________, 图 1 所示的蛋白质的相对分子质量为____________。 (2)图 2 中有________种 R 基, 肽键为________(填序号); 该肽链至少有________个游离 的羧基。 (3)假设有一个十肽,分子式为 CxHyOzNmSn,组成该多肽的氨基酸只有图 2 中的几种,则 含有①的氨基酸有____________个。 15.蛋白质的空间结构遭 到破坏后,其生物活性就会丧失,这称为蛋白质的变性。高温、 强碱、强酸、重金属等都会使蛋白质变性。现利用提供的材料用具,请你设计实验,探 究乙醇能否使蛋白质变性。 材料用具: 质量分数为 3%的可溶性淀粉溶液、 质量分数为 2%的新鲜淀粉酶溶液、 蒸馏水、 质量浓度为 0.1 g/mL 的 NaOH 溶液、质量浓度为 0.05 g/mL 的 CuSO4 溶液、无水乙醇、 烧杯、试管、量筒、滴管、温度计、酒精灯。 (1)实验步骤(请填充表格空白处) 具体操作 步骤 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ (2)实验结果预测及结论: a.________________________________________________________________________, 说明乙醇能使淀粉酶(蛋白质)变性; b.________________________________________________________________________, 说明乙醇不能使淀粉酶(蛋白质)变性。 A 试管 1 mL 新鲜的淀粉酶溶液 5 滴蒸馏水 2 mL 可溶性淀粉溶液 2 mL 可溶性淀粉溶液 B 试管 1 mL 新鲜的淀粉酶溶液

摇匀后,同时放入适宜温度的温水中维持 5 min 配制一定量的斐林试剂

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