第3 讲生命活动的主要承担者——蛋白质[中_国教_育出_版网] [考纲要求] 蛋白质的结构和功能(Ⅱ )。
、氨基酸及其种类
[判一判]
1．在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20 种( √) 2．分子式中只要有氨基和羧基，就可以判断其为构成生物体的氨基酸( ×) 3．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( √) 4．每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上( ×)
5．各种氨基酸都共有的结构是( √) 6．各种氨基酸理化性质不同的原因在于R 基的不同( √)
[巧记] (1)8种必需氨基酸：取两(亮、异亮)册(色)书(苏)本(苯丙)携(缬)家(甲)来(赖)。
(2)氨基酸的结构通式：氨基酸中有个碳，伸出四手向外连，下面连着氢原子，上面顶着R 基团，左手拽的是氨基，右手还把羧基牵。
二、蛋白质的结构及其多样性
1．脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水。
2．二肽的形成：
3．多肽：由多个氨基酸分子缩合而成，含有多个肽键的化合物。
4．结构多样性
(1)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。
(2)组成蛋白质的多肽链形成的空间结构不同。[ 中.教.网z.z.s.tep]
[ 解惑] 多肽化合物的命名是依据含有的氨基酸的总数，即2 个氨基酸形成二肽，3 个氨基酸形成三肽。
三、蛋白质的功能
[连一连]
［辨析］酶(a)、激素(b)与蛋白质(c)的关系可用右面
图示表示
考点一分析氨基酸及其种类
观察下面的氨基酸结构图示，回答问
题：
1．写出图中结构名
称：
a.氨基，c.羧
基。
2．通过比较图中两种氨基酸，写出氨基酸的结构通
式：
3．不同的氨基酸取决于R 基的不同，图中两种氨基酸的易错警示有关氨基酸组成的
2 点说明(1)同时含有一个或多个氨基和羧基的有机酸都属于氨基酸，种类较多。(2)
组成蛋白质的氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基，并非只有一个氨基和一个羧基，
中可能含有氨基和羧基。
R 基分别是b、d(用字母代号表
示
)。
R基
1．(2012 海·南卷，1)关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是( )[z#zs#https://www.doczj.com/doc/87234385.html,]
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
答案A
解析甘氨酸的分子量是75，不是分子量最大的氨基酸。由于缺乏中间产物，有8 种氨基酸不能在人体细胞中合成，必须从食物中获得，称为必需氨基酸。氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键。R 基的特异性决定氨基酸的特异性。
2．下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式，据图分析下列叙述不正确的是( )
A．以上这三种氨基酸的R 基依次分别是—H、—CH3、—CH2OH B．这三种氨基酸理化性质的不同取决于R 基不同
C．甲是最简单的氨基酸D．从上式可看出，只要含有一个氨基和一个羧基的化合物就是组成蛋白质的氨基酸答案D
解析根据组成蛋白质的氨基酸的结构通式可判断：甲、乙、丙三种氨基酸的R 基分别是—H、—CH3、—CH2OH，不同氨基酸R 基的不同决定了其理化性质的不同；组成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
1．有关氨基酸结构通式的分析
2．组成蛋白质的氨基酸的判断标准
(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。[中§教§网
z§z§s§tep] 考点二聚焦蛋白质的结构层次及其多样性
1．观察下面的二肽形成图示回答问题
(1)过程① 名称：脱水缩合，其场所是：核糖体。
(2)物质② 名称：二肽。
(3)结构③ 名称：肽键，其结构简式为：—NH—CO—(或—CO—NH—)
(4)H2O 中H 的一个来自氨基，一个来自羧基。
(5)多个氨基酸发生该反应，产物名称为多肽。2．观察氨基酸、多肽、肽链、肽键和蛋白质的关系图示
(1)多肽与蛋白质的最重要的区别是多肽无空间结构。
(2)如果合成的蛋白质是唾液淀粉酶，需要参与的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
3．完善蛋白质的结构多样性和功能多样性图示
易错警示蛋白质结构的2 个误区
(1)氨基、羧基和肽键的书写误区
不要将氨基错写为NH2 或—NH3；不要将羧基误写为COOH或COOH；也不要将肽键误写为CO—NH 或CONH。
(2)蛋白质变性的误区分析
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。[中教网]
3．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．A、B、C、D 四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、生长素
B．物质A、B、C、D结构多样性的直接原因是a 的种类、数量和排列顺序不同
C．与A、B、C、D 四种物质的合成、分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
D．高温和低温均能破坏物质A 的空间结构，使其调节血糖的能力丧失
答案C
解析A、B、C、D 四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、生长激素，均属于分泌蛋白，其合成和分泌与核糖体、内质网、高尔基体、线粒体有关。物质A、B、C、D 结构多样性的
直接原因是氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链的空间结构的不同。高温能破坏胰岛素的空间结构，使其功能丧失，低温下胰岛素的空间结构稳定。
4．在胰岛B 细胞中先合成胰岛素原，胰岛素原再通过蛋白酶的水解作用，生成胰岛素(如图所示)。胰岛素原水解所需的水分子中的氢用于( )
A．形成—COOH 和—SH
B．形成—NH2 和—COOH
C．形成—SH 和—OH
D．形成—COOH和连接碳的—H
答案B
解析比较胰岛素原与胰岛素的结构，可见胰岛素原通过蛋白酶的水解作用破坏的是氨基酸之间的肽键。肽键形成时水分子中的氢来自—NH2 和—COOH，故肽键被破坏时消耗的水分
子中的氢用于形成—NH2 和—COOH。
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( “—S—S—”是)由2
个“—SH”形成的，形成过程中要脱去2 个氢。故计算蛋白质分子量时除减去H2O 的分子量外，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。[https://www.doczj.com/doc/87234385.html,]
新情境信息案例分析
上面的第4 题，乍一看是一种新情境问题，题目的背景知识并不是同学们所熟悉的，但切勿慌乱，实际上这类题目往往“起点高、落点低”，有的可直接从题干中寻找答案，有的则需要把材料中的新内容与已学过的教材知识联系起来，找到与教材的衔接点，即所谓的“题在书外，理在书中”。本题实质上是考查氨基酸脱水缩合形成肽键时形成的水分子中氢的来源，再进行知识迁移转换为肽键断裂时消耗的水分子中氢的去向。
考点三归纳蛋白质合成过程的有关计算
1．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：
2.假设某多肽中氨基酸数为n，控制其合成的基因和mRNA中至少含有的碱基数为6n 和3n。易错警示有关蛋白质计算的5 个易错提示
(1)氨基酸与相应DNA、RNA片段中碱基数目之间计算时，当出现关键词“最多”、“至少”时，
不应考虑该计算过程中终止密码的碱基数。
(2)计算O和H的数量变化时，不要漏掉增加H2O中的O、H 数值。
(3)若形成的多肽是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。
(4)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。
(5)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”。［中教网］
5．现有一种“十二肽”，分子式为CXHYNZOWS(Z>1，2 W>13)。已知将它彻底水解后只得到下列氨基酸。
下列叙述中，正确的是( )
A．合成该多肽时，至少需36 个密码子
B．控制合成该多肽相应的基因至少有36 个碱基
C．将一个该“十二肽”分子彻底水解后有(Z－12)个赖氨酸
D．将一个该“十二肽”分子彻底水解后有(W－13)个天冬氨酸
答案C
解析该多肽为十二肽，说明有12 个氨基酸参与了肽链的合成，根据氨基酸和密码子的一一对应关系，至少需要12 个密码子(不考虑终止密码)；控制十二肽合成的直接模板mRNA 至少有12×3＝ 36 个碱基，对应的基因中至少有12×6＝72 个碱基；由于5 种氨基酸中只有赖氨酸的R 基上有一个氨基，这条肽链中的氮原子数＝肽键数＋1＋赖氨酸的个数×1，即Z
＝11＋1＋赖氨酸的个数，赖氨酸的个数＝Z－12，所以该“十二肽”彻底水解后有(Z－
12)个赖氨酸；由于5 种氨基酸中只有天冬氨酸的R 基上有一个羧基含有2 个氧原子，这条肽链中的氧原子数＝肽键数＋2＋天冬氨酸的个数×2，即W＝11＋2＋天冬氨酸的个数
×2，天冬氨
酸的个数＝(W－13)/2，所以该“十二肽”彻底水解后有(W－13) /2 个天冬氨酸。6．某非环状多肽，经测定其分子式是C21HxOyN4S2。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种
作为原料合成的。苯丙氨酸(C9H11NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、丙氨酸(C3H7NO2)、亮氨酸(C6H13NO2)、半胱氨酸(C3H7NO2S)。下列有关该多肽的叙述，不正确的是
()
A．该多肽彻底水解后能产生3 种氨基酸
B．该多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5
C．该多肽有三个肽键，为三肽化合物D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54
答案C
解析依据分子式中N 为4 个，并分析提供的氨基酸种类，可得出由4 个氨基酸组成，为四肽，存在三个肽键，即C 项是错误的。再分析多肽的形成：在核糖体上，形成过程中相对分子质量减少了54；再分析S 的数目为2 个，可分析出4 个氨基酸中有2 个是半胱氨酸
(C3H7NO2S)，即水解能形成的氨基酸为3种，再结合碳原子数目为21个，减去6个C原子(2个是半胱氨酸)，为15个C原子，可分析出另外两个氨基酸分别为苯丙氨酸和亮氨酸，
进一步推出该多肽中氢原子数和氧原子数分别是32 和5，A、B、D 三项是正确的。
[互动探究] 该多肽中含有多少个游离氨基和羧基？
提示均为1个。[中*国教*育出*版网]
蛋白质合成中的相关计算
1．氨基数＝肽链数＋R 基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。
2．羧基数＝肽链数＋R 基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。3．氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中N 的总数。
4．氧原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R 基上的氧原子数＝各氨基酸中O 的总数－脱去水分子数。
5．氢原子数＝各氨基酸中H 的总数－2×脱去水分子数。
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1．巧用数字“一、二、三、四、五”梳理蛋白质的结构与功能
“一个通式”指氨基酸的结构通式。
“二个标准”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三个数量关系：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。
2
3.蛋白质的结构和功能多样性的原因分析
遗传物质
千变万化的碱基对排列顺序→遗传信息的多样性→蛋白
质的多样性
生物进化
千变万化的环境条件→通过自然选择保留适应环境的个
体及个体内的蛋白质→个体的多样性和蛋白质的多样性
4.几种常见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的角度进行命题，现举例如下：
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、识别等作
用
5.氨基酸的排列与多肽种类的计算
假若有A、B、C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为以下两种情形：
(1)A、B、C三种氨基酸，在每种氨基酸数目无限的情况下，可形成肽类化合物的种类：形成三肽的种类：
形成二肽的种类：
(2)A、B、C 三种氨基酸，且每种氨基酸
只有形成三肽的种类：
个的情况下，可形成肽类化合物的种类：
形成二肽的种
类：