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第3讲生命活动的主要承担者——蛋白质[考纲要求]蛋白质的结构和功能(Ⅱ)。考点一蛋白质的结构和功能1．氨基酸及其种类(1)写出图中结构的名称：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：CH2NRCOOHH]。(3)根据写出的氨基酸结构通式归纳其结构特点：每个氨基酸分子至少含有一个氨基(—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。(4)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)。2．蛋白质的结构及其多样性(1)氨基酸的脱水缩合①过程：一个氨基酸分子的氨基(—NH2)和另一个氨基酸分子的羧基(—COOH)相连接，同时脱去一分子水。②二肽形成示例③肽键：连接两个氨基酸分子的化学键可表示为—CO—NH—。(2)蛋白质的结构层次①肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽。②H2O中H与O的来源：每形成一个肽键脱去一分子水，其中的H分别来自氨基和羧基，O来自羧基。③一条肽链上氨基数或羧基数的确定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(或羧基)在R基上。(3)蛋白质分子多样性的原因①氨基酸a.种类不同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)[思维诊断](1)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)(×)(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(2012·海南，1D)(√)(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(2012·海南，1B)(√)(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)细胞内以及细胞间传递信息的物质都是蛋白质(×)(6)蛋白质在核糖体中合成后已具有正常的功能(×)题组一氨基酸的种类及结构特点的分析1．(2015·西安模拟)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答案B解析氨基酸的结构通式为，不同的氨基酸R基不同，因此共有的结构为；甲硫氨酸中含有C、H、O、N、S五种元素；必需氨基酸不能在人体内合成。2．下列物质分子中，不属于构成生物体蛋白质的氨基酸的是()A．B．C．D．答案B解析解题的关键是熟记氨基酸的结构通式。构成生物体蛋白质的氨基酸必须是一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，不管如何书写，只要具备，就可以认定是构成生物体蛋白质的氨基酸。四个选项的物质分子中，只有B项中的物质不具有此结构，因此其不属于构成生物体蛋白质的氨基酸。题组二蛋白质的形成过程及结构分析3．如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代表的元素是C、H、O、N、PB．用2个不同的B可以合成2种二肽C．每种蛋白质一定由20种B组成D．每个B只含有一个氨基和一个羧基答案B解析由图可知，A是组成氨基酸的元素，包括C、H、O、N等，不含P，A项错误；B表示构成蛋白质的基本单位氨基酸，两个不同的氨基酸的排列顺序不同可以合成两种二肽，B项正确；每种蛋白质不一定都由20种氨基酸组成，C项错误；每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，R基中也可能含有氨基或羧基，D项错误。4．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了胰岛素的生物活性丧失D．理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能答案D解析从图中可以看出，保留的肽链中含有51(即30＋21)个氨基酸，所以肽键的数目＝51－2＝49(个)，A项错误；胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，也可能含有更多的氨基和羧基(存在于R基上)，B项错误；沸水浴时破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键，C项错误；因为合成一个胰岛素分子就要切去一段C肽，所以可以通过测量C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能。蛋白质知识的3个易错提醒(1)不要将氨基错写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为或COOH；也不要将肽键误写为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。题组三蛋白质功能多样性的分析5．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．激素被靶细胞识别答案B解析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参与。6．正常人体内的胰岛素、呼吸酶和抗体，这三类物质都是()A．在B细胞中合成B．通过胞吐的方式释放C．与特定的分子结合后发挥作用D．在细胞间进行信息交流答案C解析胰岛素是由胰岛B细胞合成的，抗体是由浆细胞合成的，而呼吸酶是所有活细胞均可合成的，A错误；呼吸酶属于胞内酶，不释放到细胞外，B错误；呼吸酶在细胞内发挥作用，不能在细胞间进行信息交流，D错误；胰岛素、呼吸酶和抗体均能与特定的分子结合后发挥作用，C正确。一些功能物质是否为蛋白质的判断方法一些功能物质的化学本质如下：①绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；激素中，有些是蛋白质，有些不是蛋白质。②抗体和载体的本质都是蛋白质，但结构各不相同。蛋白质与酶、激素、抗体、载体的关系如下图所示：题组四蛋白质新情景信息的规范审答案例典例精做——全面审题精准答题7．GPCPs(G蛋白偶联受体)是一条往返穿膜七次的跨膜蛋白，下图是其结构模式图。下列有关G蛋白和G蛋白偶联受体的说法中，错误的是()A．G蛋白偶联受体(GPCPs)可能是糖蛋白B．GPCPs只有一个游离的氨基和一个游离的羧基C．此多肽链中氨基酸的“R基”之间形成的“—S—S—”，具有维持活性的作用D．G蛋白是在细胞质中的核糖体上合成的问题导练——启迪思维优化审答审↓提取信息(1)GPCPs的中文名称为G蛋白偶联受体，其本质为蛋白质，存在于细胞膜上——“请在原题中划出填写上述问题所对应的题干关键信息”(2)由题图中文字“信号分子结合位点”信息可知，GPCPs的某些部位可以结合信息分子，即GPCPs具有识别作用(3)由图中信息可知，GPCPs是由一条肽链构成，某些部位由“—S—S—”化学键形成相应的折叠，这是发挥作用的必需结构(4)GPCPs与G蛋白作用的片段位于细胞膜内侧析↓解读信息(1)GPCPs具有识别作用，可推知其本质可能是糖蛋白(2)信号分子的结合位点在细胞膜的外侧，此处可能有糖侧链(3)图示GPCPs中至少含有一个氨基和一个羧基，可能在氨基酸的R基中还含有游离的羧基和氨基(4)S只能存在于氨基酸的R基中，所以“—S—S—”结构是在氨基酸的“R基”之间形成的(5)由G蛋白作用的片段的位置可推知：G蛋白是胞内蛋白，所以G蛋白是在细胞质中的核糖体上合成规范答案B同点异构2012年10月10日，69岁的美国科学家罗伯特·莱夫科维茨和57岁的布莱恩·科比尔卡因进一步揭示了G蛋白偶联受体的内在工作机制，分享了2012年诺贝尔化学奖。G蛋白偶联受体是细胞表面的信号接收器，下列关于G蛋白及G蛋白偶联受体的叙述错误的是()A．G蛋白的合成场所为一种无膜结构的细胞器B．G蛋白分子中氨基数等于羧基数C．G蛋白偶联受体存在于细胞膜的外侧，与细胞膜的信息传递功能有关D．G蛋白偶联受体与双缩脲试剂反应呈现紫色答案B解析蛋白质的合成场所核糖体是一种无膜结构的细胞器，A正确；组成G蛋白的氨基酸的R基中也可能含有氨基或羧基，故G蛋白中的氨基数与羧基数可能相同，也可能不同，B错误；由题干信息“G蛋白偶联受体是细胞表面的信号接收器”可知，G蛋白偶联受体是一种位于细胞膜外侧的糖蛋白，能与双缩脲试剂反应呈现紫色，C、D正确。考点二蛋白质的相关计算题组一多肽形成过程中的有关数量计算1．某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需要的水分子总数依次是()答案C解析解答本题的关键是清楚肽键上氨基和羧基的位置，氨基酸数与肽链数的关系以及肽键数与脱水数(或需水数)的关系。在这9个短肽的分子中，每条肽链的一端有一个氨基，另一端有一个羧基，其他氨基(或羧基)应在R基上，所以最少有9个氨基。这些短肽的肽键数等于“氨基酸数－肽链数”，故肽键总数为51－(1＋2＋3＋3)＝42。又因共有9个短肽，水解成这些短肽需要破坏8个肽键，需要8分子水。故选C。2．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，其作用是连接两个相邻肽链。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,18mB．(m－4)，18(m－4)C．(m－3)，18(m－3)＋4D．(m－2)，18(m－2)＋4答案D解析图中有三条肽链，中间一条为环状，故失去水分子数为氨基酸数－肽链数，即(m－2)，由于有2个二硫键，而形成一个二硫键失去2个“H”，故减少的相对分子质量为18(m－2)＋4。利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律肽链数目氨基酸数目肽键数目脱去水分子数多肽的相对分子质量氨基数目羧基数目1条mm－1m－1ma－18(m－1)至少1个至少1个n条mm－nm－nma－18(m－n)至少n个至少n个注：设氨基酸的平均相对分子质量为a。特别提醒(1)有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。(2)若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。题组二利用原子守恒法完成蛋白质的计算3．某蛋白质由m条肽链，n个氨基酸组成。该蛋白质至少含氧原子的个数是()A．n－mB．n－2mC．n＋mD．n＋2m答案C解析每条肽链的C端都保留一个完整的羧基，m条肽链的C端共含有2m个氧原子；另外每个肽键有1个氧原子，一共有(n－m)个肽键，所以共含n－m个氧原子，所以该蛋白质至少含有2m＋(n－m)＝n＋m个氧原子。4．经分析某条多肽链中有O原子p个，N原子q个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。经分析推算可知，1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为()半胱氨酸丙氨酸赖氨酸苯丙氨酸A．p－qB．q－pC．p－q＋1D．q－p＋1答案D解析根据观察可知，四种氨基酸的R基中都不含O原子，只有赖氨酸的R基中含有1个N原子。O原子数＝各氨基酸中的O原子总数－脱去水分子数，由于R基中都不含O原子，所以O原子数＝氨基酸数＋1，N原子数＝各氨基酸中N原子数＝氨基酸数＋R基中N原子数，故根据O原子数计算出肽链中的氨基酸数为p－1，因此多肽中含有的赖氨酸数＝N原子数－氨基酸数＝q－(p－1)＝q－p＋1。利用原子守恒法计算肽链中的原子数在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。(1)碳原子数＝氨基酸分子数×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－脱去的水分子数×2；(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数；(4)氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数；(5)由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数为突破口，计算氨基酸的分子式