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第3講 生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì),考綱要求 蛋白質(zhì)的結構和功能(Ⅱ),教材導學 一、基本組成單位——氨基酸 1.種類 在生物體內(nèi)約有________種。其種類是由________基決定的。 2.分類 ①________：人體細胞不能合成，必須從外界直接獲取，8種(嬰兒9種)。②________：人體細胞能夠合成的，12種。,3.結構通式 4.氨基酸的結構特點 每個氨基酸分子至少有________，且都有一個氨基和一個羧基連在________。,二、多肽 1.氨基酸形成多肽的方式 ________。 2.場所 ________。,3.形成二肽的過程,4.肽鍵的結構 ________。 三、蛋白質(zhì)的結構和功能 1.結構層次 氨基酸排列順序、多肽鏈折疊和盤繞、蛋白質(zhì)分子天然折疊、蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用。,3.蛋白質(zhì)功能的多樣性 (1)構成________的重要物質(zhì)，稱為________蛋白，如羽毛、蛛絲等。 (2)對細胞內(nèi)的化學反應有________作用，如酶。 (3)具有________功能，如血紅蛋白。 (4)起________作用，能夠________機體的生命活動，如胰島素。 (5)具有________作用，如抗體。,4.蛋白質(zhì)在生命活動中的意義 一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是________。 5.蛋白質(zhì)鑒定 蛋白質(zhì)與________呈現(xiàn)紫色。,自我校對 一、1.20 R 2.①必需氨基酸 ②非必需氨基酸 4.一個氨基和一個羧基 同一個碳原子上 二、1.脫水縮合 2.核糖體 4.—NH—CO— 三、2.(1)①種類 ②數(shù)目 ③排列順序 (2)空間結構 3.(1)細胞和生物體結構 結構 (2)催化 (3)運輸 (4)信息傳遞 調(diào)節(jié) (5)免疫 4.生命活動的主要承擔者 5.雙縮脲試劑,基礎自測 判斷正誤 (1)各種氨基酸理化性質(zhì)不同的原因在于R基的不同。( ) (2)評價蛋白質(zhì)食品營養(yǎng)價值主要依據(jù)其必需氨基酸的種類和含量。 ( ) (3)每種氨基酸分子都含有一個氨基和一個羧基，且連在同一個碳原子上。 ( ) (4)人體必需的氨基酸稱為必需氨基酸，共8種。 ( ),(5)組成蛋白質(zhì)的氨基酸之間可按不同的方式脫水縮合。 ( ) (6)細胞中氨基酸種類和數(shù)目相同的蛋白質(zhì)是同一種蛋白質(zhì)。 ( ) (7)沸水浴加熱之后，構成胰島素的肽鏈充分伸展并斷裂。 ( ) (8)蛋白質(zhì)肽鏈的盤曲和折疊被解開時，其特定功能并未發(fā)生改變。 ( ) (9)蛋白質(zhì)都是由20種氨基酸脫水縮合而成的鏈狀結構。 ( ),(10)蛋白質(zhì)在核糖體中合成后已具有正常的功能。 ( ) (11)細胞內(nèi)以及細胞間傳遞信息的物質(zhì)都是蛋白質(zhì)。( ) (12)同一生物體的不同細胞中所含的蛋白質(zhì)不完全相同。 ( ) (13)有些氨基酸不能在人體細胞中合成。 ( ) (14)蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應。 ( ) (15)有些蛋白質(zhì)是染色體的組成成分。 ( ),(16)蛋白質(zhì)區(qū)別于脂質(zhì)的特有元素是氮。 ( ) (17)洋蔥根尖細胞染色體的復制過程涉及肽鍵數(shù)量的變化。 ( ) (18)一條肽鏈上至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，并分別位于肽鏈的兩端。 ( ),【答案】 (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)× (11)× (12)√ (13)√ (14)√ (15)√ (16)× (17)√ (18)√,巧記8種必需氨基酸： 一(異亮氨酸)家(甲硫氨酸)來(賴氨酸)寫(纈氨酸)兩(亮氨酸)三(色氨酸)本(苯丙氨酸)書(蘇氨酸)。,【例1】 如圖是四種構成蛋白質(zhì)的氨基酸的結構式，下列敘述錯誤的是 ( ),A.構成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N B.上述四種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2—OH、—CH2—COOH C.R基中可以有氨基或羧基 D.只要含有氨基和羧基的化合物就是構成蛋白質(zhì)的氨基酸,【解析】 氨基酸結構中至少有一個氨基與一個羧基連接在同一個碳原子上，而D選項只說明化合物含有氨基和羧基，但它們不一定連接在同一個碳原子上。 【答案】 D,考點二 蛋白質(zhì)的結構與功能 1.蛋白質(zhì)的結構層次及其多樣性,【例2】 (2011·北京)胰島素的A、B兩條肽鏈是由一個基因編碼的。下列有關胰島素的敘述，正確的是 ( ) A.胰島素基因的兩條DNA單鏈分別編碼A、B兩條肽鏈 B.沸水浴加熱之后，構成胰島素的肽鏈充分伸展并斷裂 C.胰島素的功能取決于氨基酸的序列，與空間結構無關 D.核糖體合成的多肽鏈需經(jīng)蛋白酶的作用形成胰島素,【解析】 由題干信息，不能確定胰島素的A、B兩條肽鏈是由胰島素基因的兩條DNA單鏈分別編碼的，故A錯誤；高溫僅破壞蛋白質(zhì)的空間結構，不能破壞肽鍵而使肽鏈斷裂；胰島素的功能不僅取決于氨基酸序列，還與其空間結構有關；核糖體上合成的2條多肽鏈在蛋白酶的作用下去掉部分肽段后形成具有特定空間結構的蛋白質(zhì)。 【答案】 D,【例3】 下列生理活動與蛋白質(zhì)功能無關的是 ( ) A.氨基酸被運輸進入細胞內(nèi) B.細胞質(zhì)中的氨基酸被運輸?shù)胶颂求w上 C.葡萄糖在細胞內(nèi)氧化分解 D.激素被靶細胞識別,【解析】 氨基酸被運輸進入細胞需要載體蛋白參與；細胞質(zhì)中的氨基酸被運輸?shù)胶颂求w上是tRNA完成的；葡萄糖的氧化分解需要酶的催化；激素被靶細胞識別需要細胞膜上的糖蛋白完成。 【答案】 B,考點三 蛋白質(zhì)相關計算 1.理解蛋白質(zhì)(多肽)的形成過程,(1)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；其余的氨基和羧基在R基上。 (2)H2O中的H來自于—COOH和—NH2，而O則只來自于—COOH。 (3)參與脫水縮合的分別是兩個氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。,(2)蛋白質(zhì)中游離氨基或羧基數(shù)目的計算： ①至少含有的游離氨基或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)。 ②游離氨基或羧基數(shù)目=肽鏈數(shù)+R基中含有的氨基或羧基數(shù)。 (3)蛋白質(zhì)中含有N、O原子數(shù)的計算： ①N原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的N原子數(shù)=各氨基酸中N原子總數(shù)。 ②O原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基上的O原子數(shù)=各氨基酸中O原子總數(shù)-脫去水分子數(shù)。,(4)氨基酸數(shù)目與相應DNA、RNA片段中堿基數(shù)目的關系： DNA(基因) mRNA 蛋白質(zhì) 堿基數(shù) ∶ 堿基數(shù) ∶ 氨基酸數(shù) 6 ∶ 3 ∶ 1 【注意】 (1)若形成的多肽是環(huán)狀：氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)=失去水分子數(shù)。 (2)在計算多肽相對分子質(zhì)量時，還要考慮一些其他化學變化過程，如二硫鍵(—S—S—)的形成，每形成一個二硫鍵，脫去2個—H，相對分子質(zhì)量減少2。,【例4】 有關下圖中蛋白質(zhì)的敘述，正確的是 ( ) A.含有兩條肽鏈 B.共有126個肽鍵 C.R基中共含17個氨基 D.形成該蛋白質(zhì)時共脫掉125個水分子,【思路分析】 ①坐標圖中“羧基的總數(shù)”和“R基上的羧基數(shù)目”是關鍵信息。羧基的總數(shù)減去R基上的羧基數(shù)目就是肽鏈一端的羧基數(shù)目。 ②每條肽鏈一端是羧基，另一端是氨基，因此肽鏈一端的羧基數(shù)目就是肽鏈數(shù)目。 【解析】 蛋白質(zhì)中的羧基總數(shù)=R基上羧基數(shù)+肽鏈一端游離的羧基數(shù)，所以可知有17-15=2條肽鏈；該蛋白質(zhì)合成脫下的水分子數(shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=126-2=124；R基上的氨基數(shù)=氨基總數(shù)-肽鍵數(shù)=17-2=15。 【答案】 A,【例5】 如圖表示胰島素分子中一條多肽鏈，其中有3個甘氨酸且分別位于第8、20、23位。下列敘述正確的是( ),A.圖中多肽至少含有一個羧基(位于第1位)和一個氨基(位于第30位) B.用特殊水解酶選擇性除去圖中的3個甘氨酸，形成的產(chǎn)物比原多肽多5個氧原子 C.用特殊水解酶選擇性除去圖中的3個甘氨酸，形成的產(chǎn)物中有4條多肽 D.該多肽釋放到細胞外需要經(jīng)過兩種細胞器的加工,【解析】 一條多肽鏈至少含有一個羧基和一個氨基，但不能確定哪一端是氨基，哪一端是羧基；每除去一個甘氨酸會破壞兩個肽鍵，每水解一個肽鍵會增加一個氧原子，因此新形成的產(chǎn)物中氧原子數(shù)比原多肽的氧原子數(shù)多6個；第20位和第23位間形成的產(chǎn)物是二肽，因此用特殊水解酶選擇性除去該鏈中的三個甘氨酸，形成的產(chǎn)物中有三條多肽和一個二肽；該多肽釋放到細胞外需要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體這兩種細胞器的加工。 【答案】 D,精要點撥 有關蛋白質(zhì)的計算公式有很多，把握好氨基酸的結構和蛋白質(zhì)的形成過程是解題的根本。 (1)每個氨基酸至少含有一個氨基和一個羧基，再有多余的氨基或羧基，則位于R基，而脫水縮合過程中，脫去的水中的H來自—NH2，OH來自—COOH，若不考慮R基中的氨基或羧基，每條鏈至少含有一個氨基和一個羧基，若考慮R基，加上R基中含有的氨基或羧基即可。,(2)脫水縮合過程中脫去一分子水，產(chǎn)生一個肽鍵，因此肽鍵數(shù)和脫去水分子數(shù)相等，對于一個由肽鏈組成的多肽來說，肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)，注意：對于環(huán)狀肽來說，肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)。 (3)蛋白質(zhì)是氨基酸脫水縮合而成，因此蛋白質(zhì)的分子量=總的氨基酸的分子量-脫去水的分子量。 (4)若去掉多肽鏈中的某個氨基酸，處于首、尾的氨基酸，每去掉一個，打開一個肽鍵，加一分子水，氨基、羧基各增加一個；位于中間的氨基酸則每去掉一個，打開兩個肽鍵，加兩分子水，氨基、羧基分別增加兩個。,課堂練習 1.教材原話填空。 (1)8種氨基酸是人體細胞________(嬰兒有9種，比成人多的一種是組氨酸)，必須從外界環(huán)境中直接獲取，這些氨基酸叫做________氨基酸，如賴氨酸、苯丙氨酸等。 (2)細胞內(nèi)，氨基酸的數(shù)目成百上千，氨基酸形成肽鏈時，不同種類氨基酸的排列順序千變?nèi)f化，肽鏈的盤區(qū)、折疊方式及其形成的________千差萬別，因此，蛋白分子的結構是極其多樣的。,(3)蛋白質(zhì)的結構多種多樣，在細胞中承擔的功能也是多樣的。許多蛋白質(zhì)是構成細胞和生物體結構的重要物質(zhì)，稱為________。例如，羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲等的成分主要是蛋白質(zhì)。細胞內(nèi)的化學反應離不開酶的催化。大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。有些蛋白質(zhì)具有________的功能。有些蛋白質(zhì)起________作用，能夠調(diào)節(jié)機體的生命活動。有些蛋白質(zhì)有免疫功能，人體內(nèi)________是蛋白質(zhì)。一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的________。,答案 (1)不能合成的 必需 (2)空間結構 (3)結構蛋白 運輸 信息傳遞 抗體 主要承擔者,2.①②③依次為丙氨酸、絲氨酸和天冬氨酸的結構式。由2個丙氨酸、3個絲氨酸和1個天冬氨酸脫水縮合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽鍵的數(shù)目分別是 ( ) A.1、1、5 B.1、2、5 C.1、2、6 D.6、7、5,解析 由氨基酸脫水縮合所形成的化合物中至少有1個游離的氨基和1個游離的羧基，據(jù)圖可知只有天冬氨酸的R基中含有1個羧基；因此游離的氨基數(shù)是1，游離的羧基數(shù)是2；總共有6個氨基酸參與形成化合物，因此形成5個肽鍵。 答案 B,3.蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者，下列有關蛋白質(zhì)的敘述錯誤的是 ( ) A.從化學本質(zhì)上說，全部抗體、絕大多數(shù)的酶、部分激素屬于蛋白質(zhì) B.細胞分化的過程中，細胞膜上的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量會發(fā)生改變 C.在癌變過程中，細胞膜上出現(xiàn)的不同于正常細胞的蛋白質(zhì)會成為抗原 D.人血紅蛋白含574個氨基酸，合成一分子該蛋白質(zhì)脫去573個水分子,解析 抗體、絕大多數(shù)的酶、部分激素(胰島素、生長激素等)是蛋白質(zhì)；細胞分化時，細胞器的種類和數(shù)量及細胞膜上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量會發(fā)生改變；癌變過程中，癌細胞膜上與正常細胞不同的蛋白質(zhì)會成為抗原；人血紅蛋白由四條肽鏈組成，脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=574-4=570。 答案 D,4.蛋白質(zhì)是細胞膜的重要組成成分，下列不能體現(xiàn)膜蛋白功能的是 ( ) A.根細胞膜上的載體 B.A型血的人紅細胞表面的凝集原 C.B型血的人血清中的凝集素 D.甲狀腺細胞上接受促甲狀腺激素的受體,解析 膜蛋白為構成生物膜的重要成分之一，不同的膜蛋白有不同的功能。人血清中的凝集素為血清蛋白，不是膜蛋白。 答案 C,5.層粘連蛋白是由一條重鏈(A鏈)和兩條輕鏈(B1、B2鏈)構成的高分子糖蛋白，作為細胞結構成分，含有多個結合位點并對保持細胞間粘連及細胞分化等都有作用，其結構示意圖如圖，該蛋白質(zhì)共由m個氨基酸構成，則下列有關說法錯誤的是 ( ),A.該蛋白質(zhì)中含有肽鍵數(shù)為m-3，而指導其合成的基因中至少含有核苷酸對數(shù)為3m B.該蛋白質(zhì)可能在細胞間信息傳遞中具有重要作用 C.該蛋白質(zhì)的合成需要核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等結構參與 D.皮膚癌細胞中層粘連蛋白基因表達活躍,解析 根據(jù)題意，層粘連蛋白由3條肽鏈構成，故含肽鍵數(shù)為m-3，因該蛋白質(zhì)共由m個氨基酸構成，指導其合成的基因中至少含有核苷酸對數(shù)為3m；由“糖蛋白”可推知，該蛋白質(zhì)可能在細胞間信息傳遞中具有重要作用；因糖蛋白是由蛋白質(zhì)和多糖鏈結合而成的，故其合成需要核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等結構的參與；由“對保持細胞間粘連及細胞分化等都有作用”可推知，皮膚癌細胞中層粘連蛋白應該較少，所以層粘連蛋白基因表達不活躍。 答案 D,6.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)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)。下列有關敘述錯誤的是 ( ),A.該50肽水解得到的幾種有機物比原50肽增加了4個氧原子 B.若將得到的5個氨基酸縮合成一個5肽，則有5種不同的氨基酸序列 C.若新生成的4條多肽鏈共有5個羧基，那么其中必有1個羧基在R基上 D.若將新生成的4條多肽鏈重新連接成一條長鏈，則會脫去3個H2O,解析 一條肽鏈水解成4條多肽鏈和5個氨基酸共9個部分，需要水解8個肽鍵，共需要8個水分子，因而水解產(chǎn)物比原物質(zhì)增加8個氧原子而非4個氧原子。 答案 A,7.氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為120，如有一個兩條鏈的多肽，相對分子質(zhì)量是12 276，合成這個多肽的氨基酸的數(shù)目和指導它合成的DNA分子脫氧核苷酸數(shù)目至少依次是 ( ) A.144，864 B.144，432 C.120，720 D.120，360,解析 多肽的相對分子質(zhì)量=氨基酸的數(shù)目×氨基酸平均相對分子質(zhì)量-(氨基酸的數(shù)目-肽鏈條數(shù))×18，把相應數(shù)字代入上式可得：氨基酸的數(shù)目=120，再根據(jù)基因控制蛋白質(zhì)合成過程中：DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)∶相應mRNA分子核糖核苷酸數(shù)∶指導合成的蛋白質(zhì)上氨基酸數(shù)=6∶3∶1，可知DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目=6×120=720。 答案 C,8.多肽有鏈狀的，也有環(huán)狀的。下列有關說法，不正確的是 ( ) A.一條鏈狀多肽至少含有1個氨基和1個羧基 B.n個氨基酸形成環(huán)狀多肽時相對分子質(zhì)量的變化為18n C.多肽能盤曲、折疊形成具有一定空間結構的蛋白質(zhì)分子 D.將環(huán)狀n肽徹底水解需要破壞的肽鍵數(shù)量為(n-1)個,解析 選項B，n個氨基酸通過脫水縮合反應形成環(huán)狀多肽時，脫去的水分子數(shù)為n個，因此，相對分子質(zhì)量的變化為18n。選項C，多肽能盤曲、折疊形成具有一定空間結構的蛋白質(zhì)分子。選項D，環(huán)狀n肽含有n個肽鍵，因此，將環(huán)狀n肽徹底水解需要破壞的肽鍵數(shù)量為n個。 答案 D,