第3講生命活動的主要承擔者蛋白質蛋白質的結構和功能()蛋白質的結構和功能1氨基酸的結構及其種類(1)氨基酸的結構結構通式： 各氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同。(2)氨基酸的種類生物體中約20種2蛋白質的結構及其多樣性3蛋白質的功能連一連1(必修1 P24拓展題改編)神經細胞和肌肉細胞含量最多的有機物都是蛋白質，但二者功能完全不同，從組成二者的蛋白質來考慮，其原因不包含()A氨基酸數(shù)目不同B氨基酸種類不同C氨基酸排列順序不同D由細胞中的遺傳信息決定答案：D2(必修1 P23與生活的聯(lián)系改編)高溫使蛋白質喪失功能的原理是什么？提示：破壞了肽鏈盤曲、折疊形成的空間結構。 突破1組成蛋白質的氨基酸的判斷方法判斷依據：氨基酸中氨基、羧基的數(shù)目和連接位置。(1)從數(shù)量上看，至少有一個NH2和一個COOH，如下所示不屬于構成蛋白質的氨基酸：H2NCH2CH2OH缺乏羧基(COOH)。缺乏氨基(NH2)。(2)從位置上看，必須有一個NH2和一個COOH連接在同一個碳原子上，如下所示不屬于構成蛋白質的氨基酸：氨基和羧基不連在同一個碳原子上。 突破2二肽的形成過程分析肽鍵：連接兩個氨基酸分子的化學鍵，可表示為CONH。 突破3蛋白質的結構層次分析(1)肽的名稱確定：一條多肽鏈由幾個氨基酸分子構成就稱為幾肽。(2)H2O中H與O的每形成一個肽鍵脫去一分子H2O，其中的H分別來自氨基和羧基，O來自羧基。(3)一條肽鏈上氨基數(shù)或羧基數(shù)的確定：一條肽鏈上至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端，其余的氨基或羧基在R基上。(4)多肽鏈盤曲、折疊形成一定的空間結構。1蛋白質結構形成的4個“一”一組成一鍵一過程一場所至少含一個NH2和一個COOH肽鍵脫水縮合核糖體2蛋白質結構的3點提醒(1)避免書寫錯誤：不要將氨基寫為NH2或NH3；不要將羧基寫為或COOH；也不要將肽鍵寫為CONH或。(2)氨基酸數(shù)目氨基酸種類：蛋白質分子含有多個氨基酸，構成生物體蛋白質的氨基酸約有20種。(3)蛋白質分子的化學結構空間結構蛋白質分子化學結構的多樣性取決于氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序的多樣性，由參與翻譯的mRNA中的密碼子決定。蛋白質空間結構是在其化學結構的基礎上進一步形成的，就是在肽鏈形成后加工的過程中形成的。【感知考題】(2016高考江蘇卷，4)蛋白質是決定生物體結構和功能的重要物質。下列相關敘述錯誤的是()A細胞膜、細胞質基質中負責轉運氨基酸的載體都是蛋白質B氨基酸之間脫水縮合生成的H2O中，氫來自氨基和羧基C細胞內蛋白質發(fā)生水解時，通常需要另一種蛋白質的參與D蛋白質的基本性質不僅與碳骨架有關，而且也與功能基團相關解析細胞膜上負責轉運氨基酸的是載體蛋白，細胞質基質中負責轉運氨基酸的載體是tRNA，A項錯誤；氨基酸之間脫水縮合生成H2O，H2O中的氫分別來自氨基和羧基，B項正確；細胞內蛋白質在酶的催化作用下水解，而大部分酶的化學本質是蛋白質，故細胞內蛋白質發(fā)生水解時，通常需要另一種蛋白質的參與，C項正確；蛋白質是生物大分子，其基本骨架是碳鏈，蛋白質的基本性質不僅與碳骨架有關，而且與功能基團相關，D項正確。答案A(1)在分泌蛋白的合成、加工、運輸和分泌過程中，用含35S標記的氨基酸作為原料，則35S存在于圖示中的部位。(2)具有催化作用的酶和具有信息傳遞作用的激素都是蛋白質嗎？不是。原因是具有催化作用的酶其化學本質可能是RNA，具有信息傳遞作用的激素其化學本質可能是脂質(如性激素)或氨基酸衍生物(如甲狀腺激素)。 高分點撥類題通法1分析“碳骨架”，確定氨基酸的種類和數(shù)目的策略當題目中給出肽鏈的結構簡式時，首先要找出“中心碳原子”和“CONH”交替連接構成的“基本骨架”，然后在肽鍵中間“斷開”，即可數(shù)出氨基酸的個數(shù)，通過比較R基的種類數(shù)可得出氨基酸的種類數(shù)。2辨識一些功能物質是否為蛋白質的圖示判斷法一些功能物質的化學本質如下：(1)絕大多數(shù)酶是蛋白質，少數(shù)酶是RNA；激素中，有些是蛋白質，有些不是蛋白質。(2)抗體和載體的本質都是蛋白質，但結構各不相同。蛋白質與酶、激素、抗體、載體的關系如圖所示：【跟進題組】 命題1考查氨基酸的結構1甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3，它的分子式是()AC5H11O2NSBC3H7SCC4H11O2S DC5H10O2N解析：選A。氨基酸分子通式為C2H4O2NR，氨基酸分子式中各原子數(shù)等于R基上的各原子數(shù)加上結構通式中的相應原子數(shù)。 命題2考查蛋白質的形成及結構2(2017大連三中模擬)如圖是某一多肽鏈的分子結構式，據圖分析下列敘述錯誤的是()A是氨基，是羧基B該多肽鏈中只有一個肽鍵，是C該多肽鏈中的R基有D該多肽鏈形成時失去了兩分子水解析：選B。分析題圖，圖中為氨基，為羧基，A正確；該多肽鏈中共有2個肽鍵，B錯誤；該多肽鏈中的R基有3個，為圖中，C正確；該多肽鏈中有2個肽鍵，形成時失去兩分子水，D正確。3(2017上海十二校聯(lián)考)如圖表示在胰島B細胞中胰島素原生成胰島素的過程。該過程()A發(fā)生在細胞質內的核糖體上B離不開內質網和高爾基體的作用C至少斷裂兩個肽鍵生成兩分子水D需水參與，且水中氫全部用于形成COOH解析：選B。胰島B細胞中胰島素原生成胰島素的過程是蛋白質的一個再加工的過程，該過程離不開內質網和高爾基體的作用，不是發(fā)生在核糖體上，A錯誤、B正確；斷裂肽鍵需要水分子而不是生成水分子，C錯誤；水中的氫參與COOH和NH2的形成，D錯誤。4(2017安陽模擬)朊病毒蛋白(PrP)有兩種構象：一種是PrPc，一種是PrPsc，它們的比較如表：朊病毒蛋白PrPcPrPsc空間結構以螺旋為主以折疊為主溶解度高低致病性不致病致病肽鏈中氨基酸排列順序相同由此可以推測這兩種蛋白質表現(xiàn)出不同性質的原因是()A溶解度不同 B氨基酸的種類不同C空間結構不同 D氨基酸的數(shù)量不同解析：選C。由表中信息可知，兩種蛋白質的肽鏈中氨基酸排列順序相同，由此可確定兩種蛋白質的空間結構不同是它們表現(xiàn)出不同性質的原因。 命題3考查蛋白質的功能5如圖中的分別表示生物體內的三個生理過程，其中Q分別代表三種物質，下列有關Q的敘述，錯誤的是()AQ可能位于細胞膜上BQ中可能含有硫元素C不一定發(fā)生在細胞內D必須依賴三磷酸腺苷解析：選D。根據過程知Q可能是酶，絕大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質，可能含有硫元素；過程說明Q可能是細胞膜上的載體蛋白；過程說明Q可能是抗體。酶促反應在細胞內外均可發(fā)生，如唾液淀粉酶；物質跨膜運輸不一定依賴三磷酸腺苷，如協(xié)助擴散。6(2015高考四川卷，1)下列在葉綠體中發(fā)生的生理過程，不需要蛋白質參與的是()AMg2吸收BO2擴散C光能轉換 DDNA復制解析：選B。A項，Mg2進入葉綠體的方式是主動運輸，需要載體蛋白的參與。B項，O2能通過自由擴散跨膜運輸，不需要蛋白質的參與。C項，光能轉換過程需要多種酶的參與，大多數(shù)酶的化學本質為蛋白質。D項，DNA的復制過程需要DNA聚合酶的參與，DNA聚合酶的化學本質是蛋白質。結合生活實踐綜合考查蛋白質7(2017江西鷹潭一中高三月考)由我國自主開發(fā)的艾滋病病毒膜融合抑制劑西夫韋肽已順利完成b期臨床實驗。西夫韋肽是依據艾滋病病毒(HIV)膜融合蛋白Gp41的空間結構，全新設計并合成的新一代膜融合抑制劑，含有36個天然氨基酸。下列說法中正確的是()A西夫韋肽為一種口服制劑 BHIV的膜是由磷脂雙分子層和蛋白質構成C西夫韋肽與雙縮脲試劑發(fā)生反應，呈現(xiàn)紫色 D西夫韋肽只有進入細胞內，才能發(fā)揮其效應解析：選C。西夫韋肽的化學本質屬于蛋白質類，是大分子，能與雙縮脲試劑發(fā)生反應，呈現(xiàn)紫色，口服會被消化而失去療效，A項錯誤、C項正確；HIV是病毒，沒有膜結構，B項錯誤；西夫韋肽是全新設計并合成的新一代膜融合抑制劑，在HIV的宿主細胞表面發(fā)揮其效應，D項錯誤。幾種常見蛋白質的分布和功能名稱分布功能絕大多數(shù)酶細胞內或細胞外催化作用載體蛋白細胞膜運輸某些物質如離子、氨基酸等某些激素(如生長激素、胰島素)內環(huán)境中調節(jié)生命活動抗體內環(huán)境中免疫作用血紅蛋白紅細胞內主要運輸氧氣和部分二氧化碳糖蛋白細胞膜表面保護、潤滑、識別等作用蛋白質的相關計算利用形成蛋白質的結構圖解完成相應的計算規(guī)律(1)氨基數(shù)和羧基數(shù)氨基數(shù)肽鏈數(shù)R基中的氨基數(shù)。羧基數(shù)肽鏈數(shù)R基中的羧基數(shù)。(2)肽鍵數(shù)、脫去水分子數(shù)和蛋白質相對分子質量假設氨基酸的平均相對分子質量為a，由n個氨基酸分別形成1條鏈狀多肽或m條鏈狀多肽：形成肽鏈數(shù)形成肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目蛋白質相對分子質量1n1n1至少1個至少1個na18(n1)mnmnm至少m個至少m個na18(nm)1(必修1 P24科學史話)一個由20種、500個氨基酸組成的蛋白質，它的氨基酸的排列順序就可能有_種。提示：205002(深入追問)某50肽中有丙氨酸(R基為CH3)4個，現(xiàn)脫掉其中的丙氨酸(相應位置如圖所示)，得到4條多肽鏈和5個氨基酸(脫下的氨基酸均以游離態(tài)正常存在)。 (1)若該50肽水解得到的幾種有機物比原50肽增加了_個氧原子。(2)若將新生成的4條多肽鏈重新連接成一條長鏈，則將脫去_個H2O。提示：83利用原子守恒法計算肽鏈中的原子數(shù)(1)基本原理在一個氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。氨基酸在脫水縮合形成多肽時，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的數(shù)目不會減少。(2)常用公式碳原子數(shù)氨基酸分子數(shù)2R基上的碳原子數(shù)。氫原子數(shù)各氨基酸中氫原子的總數(shù)脫去的水分子數(shù)2。氧原子數(shù)各氨基酸中氧原子的總數(shù)脫去的水分子數(shù)。氮原子數(shù)肽鍵數(shù)肽鏈數(shù)R基上的氮原子數(shù)。【感知考題】(2017廣東中山一中模擬)某三十九肽中共有甘氨酸4個(甘氨酸結構式如圖1)，現(xiàn)用某種水解酶去除其中的甘氨酸，得到4條長短不等的多肽(如圖2)。如將原來多肽與4條多肽總的原子數(shù)或結構數(shù)進行比較，會出現(xiàn)下列4種情況中的() 肽鍵數(shù)目減少7個C原子減少8個氨基和羧基分別增加3個O原子數(shù)目減少1個A1種B2種 C3種 D4種解析據圖分析，去掉4個甘氨酸，共需水解7個肽鍵，所以肽鍵減少7個；每個甘氨酸含2個C原子，脫掉4個甘氨酸減少8個C原子；每條肽鏈中至少含有一個氨基和一個羧基，4條多肽鏈，至少4個游離的氨基，4個游離的羧基，與原來1條多肽鏈相比氨基和羧基分別增加3個；水解7個肽鍵需7分子水參與，水解產生的所有產物中O原子數(shù)增加7個，而每個甘氨酸含有2個O原子，因此原來多肽與4條多肽相比O原子數(shù)目減少1個。答案D如圖為某蛋白質的結構示意圖，其中“SS”為由兩個“SH”(巰基)構成的二硫鍵，其作用是連接兩個相鄰肽鏈。若該蛋白質分子共由m個氨基酸組成，則形成一個該蛋白質分子時生成的水分子數(shù)和減少的相對分子質量分別為(m2)、18(m2)4。 高分點撥類題通法1環(huán)狀肽的結構與計算環(huán)狀肽如圖所示：根據圖示可知：肽鍵數(shù)脫去的水分子數(shù)氨基酸數(shù)(由于環(huán)肽首尾氨基酸彼此相連，故形成一個環(huán)肽時比形成一條直鏈肽要多生成一個水分子)。2計算蛋白質分子量時別忽略了二硫鍵：當肽鏈上出現(xiàn)二硫鍵(SS)時，要再減去2(即2個H)?！靖M題組】 命題1直鏈肽的相關計算1(2017江蘇鹽城月考)分析多肽E和多肽F(均由1條肽鏈組成)得到如表所示結果。(單位：個)原子或基團CHONNH2COOH多肽E201348625332多肽F182294555461請推算這兩種多肽中參與縮合的氨基酸的數(shù)目最可能是()選項ABCD多肽E58595051多肽F53544849解析：選D。多肽E有3個游離的氨基，其中有兩個位于R基上，可判斷多肽E含有的氨基酸數(shù)為53251；多肽F有6個游離的氨基，有5個位于R基上，多肽F含有的氨基酸數(shù)為54549。 命題2環(huán)肽的相關計算2一條由39個氨基酸形成的環(huán)狀多肽，其中有4個谷氨酸(R基為CH2CH2COOH)，則該多肽() A有38個肽鍵B可能沒有游離的氨基C至少有5個游離的羧基D至多有36種氨基酸解析：選B。一條由39個氨基酸形成的環(huán)狀多肽，應有39個肽鍵，A錯誤；因為谷氨酸的R基上沒有游離氨基，又不知其他氨基酸的R基的情況，則可能沒有游離氨基，B正確；由于谷氨酸的R基上有1個游離羧基，則該多肽至少有4個游離羧基，C錯誤；組成蛋白質的氨基酸最多為20種，D錯誤。 命題3多肽中含有二硫鍵的相關計算3(2017懷化模擬)如圖表示一個由三條多肽鏈形成的蛋白質分子，共含271個氨基酸，圖中每條虛線表示由兩個R基中的巰基(SH)脫氫形成一個二硫鍵(SS)。下列相關敘述不正確的是()A組成該分子的氨基酸最多有20種B氨基酸合成該分子后相對分子質量減少了4 824C該分子至少含有3個游離的氨基D該物質遇到雙縮脲試劑會發(fā)生紫色反應解析：選B。組成蛋白質的氨基酸最多有20種；由271個氨基酸合成該分子時，脫去268分子水，同時在形成4個二硫鍵時脫去8個氫，即減少的相對分子質量為2681884 832；該分子由三條多肽鏈形成，至少含有3個游離的氨基；蛋白質遇到雙縮脲試劑會發(fā)生紫色反應。 命題4多肽中原子數(shù)目的相關計算4(2017長沙三校聯(lián)考)某六十肽中有2個丙氨酸(C3H7O2N)，現(xiàn)脫掉其中的丙氨酸(相應位置如圖)得到幾種不同的有機產物，其中脫下的氨基酸均以游離態(tài)正常存在。下列有關該過程產生的全部有機物中有關原子、基團或肽鍵數(shù)目的敘述，錯誤的是()A肽鍵數(shù)目減少4個B氫原子數(shù)目增加8個C氨基和羧基分別增加4個 D氧原子數(shù)目增加2個解析：選D。1個丙氨酸左右有2個肽鍵，脫掉2個丙氨酸肽鍵數(shù)目減少4個。該過程得到3條短肽鏈和2個游離的丙氨酸，3條短肽鏈增加了2個氨基和2個羧基，2個游離的丙氨酸增加了2個氨基和2個羧基，氨基和羧基分別增加4個。增加的氨基、羧基中氫原子和氧原子分別增加了12個和8個，又因為水解過程肽鍵減少4個，減少了4個氫原子和4個氧原子，所以氫原子數(shù)目增加8個，氧原子數(shù)目增加4個。核心體系構建填空C、H、O、N肽鍵功能免疫信息傳遞種類排列順序空間結構規(guī)范答題必備1氨基酸中氨基和羧基的兩大特點(1)數(shù)目：至少含有一個氨基和一個羧基。(2)連接方式：都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。2氨基酸的種類和性質的唯一決定因素：R基。3蛋白質的四個結構層次：元素C、H、O、N等氨基酸多肽蛋白質。4脫水縮合過程中重要的數(shù)量關系肽鍵數(shù)脫掉水分子數(shù)氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)。5蛋白質結構多樣性的原因：組成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同，肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構不同。6蛋白質的五大功能：構成細胞和生物體、催化、運輸、免疫、調節(jié)。