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第3讲

生命活动的承担者——蛋白质

考点一| 蛋白质的结构和功能

1．氨基酸及其种类

(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R基分别是b、d(填字母)。

(4)归纳总结氨基酸的结构特点

2．蛋白质的结构及其多样性

(1)二肽的形成

a．过程①名称：脱水缩合；场所：核糖体。

b．物质②：二肽。

c．结构③：肽键，其结构简式为：—CO—NH—。

d．多个氨基酸发生该反应，产物名称为多肽。

(2)蛋白质的结构层次

脱水缩合盘曲、折叠氨基酸――→多肽――→蛋白质。

1

(3)蛋白质分子多样性的原因

a.种类不同①氨基酸b.数目成百上千

c.排列顺序千变万化②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。

3．蛋白质的功能(连线) 实例

①肌肉、毛发等

②绝大多数酶

③血红蛋白

④胰岛素

⑤抗体

蛋白质功能

a．免疫功能

b．信息传递和调节

c．催化作用

D．运输功能

e．构成细胞和生物体

【提示】

①－e

②－c

③－d

④－b

⑤－a

1．判断下列有关蛋白质结构叙述的正误。

(1)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。(×) 【提示】

构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。

(2)生物体内组成蛋白质的氨基酸中，不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。(√) (3)生物体内组成蛋白质的氨基酸中，有些氨基酸不能在人体细胞中合成。(√) (4)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。(×) 【提示】

血红蛋白的不同肽链之间的化学键不是肽键，而是其他的化学键。

2．判断下列有关蛋白质功能叙述的正误。

(1)蛋白质是生物体主要的能源物质。(×) 【提示】

主要能源物质是糖类。

(2)有些蛋白质是染色体的组成成分。(√) (3)蛋白质在核糖体上合成后已具有正常生理功能。(×) 【提示】

多数蛋白质在核糖体上合成后需加工才具有正常生理功能。

2

(4)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。(×) 【提示】

蛋白质的空间结构破坏，其特定功能会改变。

3．下图表示有关蛋白质分子的简要概念图，请填写相关内容。

(1)A代表的元素是________。

(2)图中B的名称是________，其种类约________种，人体可自身合成的B称作______________。

(3)图中C的名称为________，可写作________，图中①过程称为________，发生场所为________。

【答案】

(1)C、H、O、N

(2)氨基酸

20

非必需氨基酸

(3)肽键

—CO—NH—

脱水缩合

核糖体

1．下图为无活性的胰岛素原加工为有活性的胰岛素的过程，据图填写相关内容。

(1)切除C肽过程中要切开2个肽键，该加工过程发生在高尔基体(细胞器)中，由蛋白酶完成。

(2)有活性的胰岛素至少含有2个氨基，2个羧基，含有49个肽键。

2．请用集合图的形式表示蛋白质、酶、激素、抗体、载体之间的关系。

【提示】

3．从三个角度分析蛋白质多样性的原因

3

分析角度

蛋白质本身

遗传物质

蛋白质多样性的原因

氨基酸的数量、种类、排列顺序及多肽链盘曲折叠形成的空间结构→结构多样性→功能多样性

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

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

生物进化

4.同一生物的不同细胞中蛋白质的种类和数量有差异，原因是基因的选择性表达。

视角

1 从氨基酸和蛋白质结构的角度考查

1．(2017·衡阳模拟)关于生物体内氨基酸的叙述，正确的是(

) A．氨基酸是蛋白质分子的单体，由氨基和羧基组成

B．组成蛋白质的氨基酸共有的结构是C．每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素

D．组成人体的氨基酸都在人体内合成

B

[氨基酸至少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碳原子上，A项错误，B项正确；有些氨基酸还含有S和Fe元素，C项错误；必需氨基酸不能在人体内合成，D项错误。] 2．(2017·梅州检测)下列关于蛋白质的说法中，不正确的是(

) A．蛋白质的合成离不开mRNA、tRNA和rRNA B．蛋白质均由20种氨基酸组成，必定含有C、H、O、N等元素

C．蛋白质的结构可以直接影响性状

D．蛋白质中氨基酸的种类、数量、排列顺序都可以影响蛋白质的结构

B

[蛋白质合成过程中，需mRNA作为模板，tRNA转运氨基酸，rRNA参与构成核糖体(蛋白质的合成场所)，A正确；每种蛋白质都含有C、H、O、N作基本元素，但每种蛋白质不一定都由20种氨基酸组成，B项错误；蛋白质是生命活动的体现者，蛋白质的结构可直接影响性状，C正确；蛋白质中氨基酸的种4

类、数量、排列顺序都可以影响蛋白质的结构，D正确。]

1．避免书写错误：不要将氨基写为NH2或—NH3；不要将羧基写为或COOH；也不要将肽键写为CO—NH或。

2．多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。

3．高温影响蛋白质：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。

视角

2 从蛋白质功能的角度考查

3．下列生理活动与蛋白质功能无关的是(

) A．氨基酸被运输进入细胞内

B．细胞质中的氨基酸被运输到核糖体上

C．葡萄糖在细胞内氧化分解

D．激素被靶细胞识别

B

[氨基酸被运输进入细胞需要载体蛋白参与；细胞质中的氨基酸被运输到核糖体上是tRNA完成的；葡萄糖的氧化分解需要酶的催化；激素被靶细胞识别需要细胞膜上的糖蛋白完成。] 4．下列有关生物体内特殊蛋白质的叙述正确的是(

) A．细胞膜上的载体蛋白对某些物质出入细胞具有运输作用

B．抗体主要分布在血清中，其化学本质为糖蛋白

C．酶的化学本质是蛋白质，只对细胞内的化学反应具有催化作用

D．突触后膜上的蛋白质受体能够识别神经递质，识别后即被降解，不再识别其他神经递质

A

[协助扩散和主动运输都需要载体，这些载体蛋白就分布在细胞膜上。抗体的化学本质是蛋白质。酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，有些酶在细胞外起催化作用，如胃蛋白酶。突触后膜上的蛋白质受体能与神经递质特异性结合，5

但发挥识别作用后并不被降解。]

几种常见蛋白的分布和功能

名称

绝大多数酶

载体蛋白

通道蛋白

糖蛋白

核孔复合体

某些激素(如生长激

素、促甲状腺激素、胰

岛素、胰高血糖素等)

抗体

血红蛋白

结构蛋白

内环境中

红细胞内

细胞内

消灭抗原

主要运输氧气和部分二氧化碳

细胞的组成成分

内环境中

传递信息、调节生命活动

分布

功能

细胞内或细胞外

降低化学反应的活化能(催化作用)

细胞膜

细胞膜

细胞膜表面

核膜

运输某些物质如离子、氨基酸等

运输水、K＋、Na＋等

保护、润滑、识别等

核质之间物质交换、信息交流

考点二| 蛋白质的合成及相关计算

1．氨基酸脱水缩合的过程

2．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，而不是R基中的氨基和羧基。

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1．蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去水分子数的关系

(1)肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数。

(2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×各氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。

2．蛋白质中游离氨基或羧基数的计算

(1)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。

(2)游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数＝各氨基酸中氨基或羧基的总数－肽键数。

3．蛋白质中各原子数的计算

(1)碳原子数＝氨基酸数×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－脱去水分子数×2。

(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去水分子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数。

(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。

4．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

至少

m个

羧基

数目

至少

1个

至少

m个

视角

蛋白质的结构及相关计算

1．绿色荧光蛋白是从发光水母中分离出来的一种结构蛋白，其相关数据如下表所示。若R基上的羧基和氨基不会脱水形成肽键，则下列有关叙述正确的7 多肽相对

分子质量

an－18(n－1)

m n－m n－m an－18(n－m)

是

(

) 氨基酸数目

游离羧基的总数

A.R基上的氨基有17个

B．该蛋白质水解时，水分子中的氧参与形成氨基

C．该蛋白质只含1条肽链

D．合成一分子该蛋白质时脱去水的分子量为2 232 D

[本题考查蛋白质的结构，难度中等。根据游离羧基的总数和R基上的羧基数，可知该蛋白质是由2条肽链组成的；游离氨基的总数为17个，则R基上的氨基有15个；蛋白质水解时，水分子中的氧参与形成羧基；合成一分子该蛋白质时，脱去水的分子数为126－2＝124个，则脱去水的分子量为18×124＝2 232。] 2．(2017·郑州质检)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(

) 126 17 R基上的羧基数

游离氨基的总数

15

17

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3 600 D．该蛋白质中至少含有4个游离的羧基

C

[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18×200＝3 600；该蛋白质分子含有2条肽链，至少含有2个游离的羧基。]

1．若形成的多肽是环状，则氨基酸数＝肽键数＝脱去水分子数。

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，脱去两个H。

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真题验收| 感悟高考

淬炼考能

1．(2016·江苏高考)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H2O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，而且也与功能基团相关

A

[细胞膜上运载氨基酸的载体是蛋白质，但细胞质基质中负责转运氨基酸的是tRNA，tRNA属于核酸，A选项错误；氨基酸脱水缩合生成的H2O中，氢分别来自于氨基和羧基，B选项正确；细胞内蛋白质的水解通常需要蛋白酶的催化，而蛋白酶的化学本质是蛋白质，C选项正确；蛋白质的结构决定其功能，蛋白质的结构与碳骨架和功能基团都有关，D选项正确。] 2．(2015·福建高考)人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质(

) A．都含有20种氨基酸

B．都是在细胞内发挥作用

C．都具有一定的空间结构

D．都能催化生物化学反应

C

[A项，组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，但并不是所有蛋白质都同时含有20种氨基酸，很多蛋白质只含有几种氨基酸。B项，有的蛋白质在细胞内发挥作用，如呼吸酶；有的在细胞外发挥作用，如消化酶、抗体等。C项，蛋白质都承担着一定的功能，而蛋白质的功能取决于其空间结构。D项，蛋白质种类多种多样，每种蛋白质都有各自的功能。催化生物化学反应只是某些蛋白质(酶)的功能。蛋白质还具有免疫作用、调节作用、运输作用、构成细胞成分等功能。] 3．(2015·海南高考)关于蛋白质的叙述，错误的是

(

) A．rRNA能参与蛋白质的生物合成

B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分

C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质

D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用

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D

[rRNA是核糖体的组成成分，核糖体是蛋白质合成的场所，A正确；DNA和蛋白质是染色体的组成成分，B正确；人体血浆中含有浆细胞分泌的抗体，抗体属于蛋白质，C正确；核糖体上合成的蛋白质可通过核孔进入细胞核，在细胞核中发挥作用，D错误。] 4．(2013·江苏高考)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

D

[不同的蛋白质分子中氨基酸的数量、种类和排列顺序都不尽相同，A、C两项正确；有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，如血红蛋白和载体蛋白都具有运输功能，B项正确；组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式相同，都是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，D项错误。]

1．组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

2．脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水的过程。

3．氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。

4．组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别是蛋白质结构多样性的直接原因。

5．蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，具有催化、运输、免疫、信息传递等许多功能。一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。

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