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1第二课时生命活动的主要承担者——蛋白质(1)(氨基酸、蛋白质结构、多样性及其功能)2考点一氨基酸的种类及结构特点【基础知识整合】氨基酸是组成蛋白质的，其结构通式是。基本单位1．特点：每种氨基酸至少有，并且都有一个氨基和一个羧基连接在，氨基酸的不同在于。2．种类和分类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有。根据是否能在体内合成分为和。一个氨基和一个羧基同一个碳原子上R基的不同20种必需氨基酸非必需氨基酸3【知识拓展】1．氨基酸的种类构成蛋白质的氨基酸约有20种，包括必需氨基酸和非必需氨基酸。必需氨基酸：人体内有8种(婴儿9种)，必须从外界获取。非必需氨基酸：可以通过其他化合物转化而来。42．氨基酸的结构特点(1)氨基酸分子中的氨基和羧基数目至少是一个，也可以是几个，因为R基中可能含有氨基或羧基。5(2)在构成蛋白质的氨基酸中，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，否则就不是构成蛋白质的氨基酸。例如：H2N—CH2—CH2—CH2—COOH。(3)不同的氨基酸分子，具有不同的R基，这是氨基酸分类的依据。例如甘氨酸的R基是—H，丙氨酸的R基是—CH3。6【典例精析】【例1】在下列物质中，有的属于构成人体蛋白质的氨基酸，有的不是。若将构成人体蛋白质的氨基酸缩合成化合物，则其中含有的氨基、羧基、肽键的数目依次是()A．3、3、2B．4、3、3C．2、2、2D．3、4、2C7【解析】解答本题时，要根据氨基酸的结构通式把属于构成人体蛋白质的氨基酸挑选出来，由于②号没有羧基，④号氨基和羧基没有同时连在同一个碳原子上，所以它们不是组成人体蛋白质的氨基酸。①③⑤是构成蛋白质的氨基酸，它们脱水缩合后形成三肽，由于③号氨基酸R基上有1个羧基，⑤号氨基酸R基上有1个氨基，因此三肽中有氨基2个，羧基2个，肽键2个。【方法归纳】在做这一类题目时，先要根据氨基酸的结构通式，把属于构成人体蛋白质的氨基酸找出来，然后看看它们将形成几肽，推断该多肽中含有的氨基、羧基和肽键数就可以了。注意实际氨基或羧基数目要加上R基中的氨基或羧基数。8【例2】如图甲、乙、丙为组成生物体的相关化合物，乙为一个由α、β、γ三条多肽链形成的蛋白质分子，共含271个氨基酸，图中每条虚线表示由两个巯基(—SH)脱氢形成的一个二硫键(—S—S—)。下列相关叙述不正确的是()A．甲为组成乙的基本单位，且乙中约含有20种甲B．由不同的甲形成乙后，相对分子质量比原来少了4832C．丙主要存在于细胞核中，且在乙的生物合成中具有重要作用D．如果甲中的R基为C3H5O2，则由两分子甲形成的化合物中含有16个HC9【解析】由题图可知，甲是氨基酸，乙是蛋白质，丙是核苷酸。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，甲形成乙后，减少的相对分子质量之和：(271—3)×18＋2×4＝4832。核酸包括DNA和RNA，DNA主要存在于细胞核，生物体中组成蛋白质的氨基酸约为20种。氨基酸形成蛋白质的过程中，相对分子质量减少的部分即为缩合时失去的水分子的相对分子质量及形成二硫键(—S—S—)时脱去氢的相对分子质量。10考点二蛋白质的结构和功能及其多样性【基础知识整合】一、蛋白质的结构及其多样性1．结构层次肽链2．结构多样性的原因(1)氨基酸方面：氨基酸的的不同。(2)肽链方面：肽链的。种类、数目和排列顺序空间结构11二、蛋白质的功能一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是。1．结构蛋白：是构成的重要物质，如等的成分。2．作用：绝大多数酶的本质是蛋白质。3．运输作用：具有的功能，如能运输氧。4．作用：调节机体的，如胰岛素等激素。5．功能：如人体内的抗体。生命活动的体现者细胞结构细胞膜催化运输血红蛋白调节激素免疫12【知识拓展】1．蛋白质的分子结构(1)形成：氨基酸多肽(肽链)蛋白质。(2)蛋白质与多肽的关系：每个蛋白质分子可以由1条肽链组成，也可由几条肽链通过一定的化学键(肯定不是肽键)连接而成。但多肽只有折叠成特定的空间结构进而构成蛋白质时，才能执行特定的生理功能。132．蛋白质的多样性(1)蛋白质结构的多样性①氨基酸的种类不同，构成的肽链不同②氨基酸的数目不同，构成的肽链不同③氨基酸的排列次序不同，构成的肽链不同14④肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同两个蛋白质分子结构不同，则这两个蛋白质不是同种蛋白质。但并不是以上这四点同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备以上其中的一点，这两个蛋白质的分子结构就不同。15(2)蛋白质功能的多样性蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性蛋白质据功能分为结构蛋白和功能蛋白两大类，前者如人和动物的肌肉，后者如具有催化作用的绝大多数酶，具有免疫功能的抗体等。16【典例精析】【例3】胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述，正确的是()A．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链B．沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂C．胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关D．核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素D17【解析】本题综合考查蛋白质的组成、结构和功能以及与基因控制蛋白质合成的关系，多肽链在核糖体合成后，需要在内质网加工，要通过蛋白酶处理，切掉部分肽段，然后进入高尔基体加工。18【例4】下列叙述中能对蛋白质的功能进行高度概括的是()A．细胞和生物体的重要结构物质B．收缩、运输、免疫等生理活动的物质基础C．生命活动的主要承担者D．调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质C19【解析】A、B、D三项只是蛋白质部分功能的列举，蛋白质的功能还有许多，可以说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。【方法归纳】蛋白质功能的多样性取决于蛋白质结构的多样性，而蛋白质的多样性除由组成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序和肽链空间结构来决定外，肽链的数目不同，形成的蛋白质也不同。20课时练习二一、选择题(每小题只有一个正确选项)1．下列关于蛋白质和氨基酸的叙述，正确的是()A．具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的B．高等动物能合成生命活动所需的20种氨基酸C．细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质D．在胚胎发育过程中，基因选择性表达，不同细胞会产生不同的蛋白质D21【解析】考查了蛋白质和氨基酸的相关知识。少数酶的化学本质属于RNA，不由氨基酸组成。高等动物只合成非必需氨基酸，必需氨基酸需从食物中获取。组成蛋白质的氨基酸种类、数目相同，如果排序不同或空间结构不同，蛋白质的种类也不会相同。222．下图是有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图的分析正确的是()A．A中肯定含有S元素B．蛋白质多样性决定细胞的多样性C．多肽中B的数目等于C的数目D．①过程发生所需模板和运输B的工具的基本组成单位都含有核糖D23【解析】本题考查蛋白质的有关知识，中等难度。氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N，有的氨基酸还含有S元素；蛋白质多样性决定了生物的多样性；C为肽键，环状肽中B的数目等于C的数目，但是链状肽中B的数目等于C的数目加1；①为氨基酸脱水缩合形成多肽的过程，其模板为信使RNA，运输B的工具是转运RNA，RNA的基本组成单位由一分子核糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成。24B3．胰岛素是在胰岛B细胞中合成的，刚合成的多肽称前胰岛素原，在信号肽酶的作用下，前胰岛素原的信号肽被切除，而成为胰岛素原。最后胰岛素原通过蛋白酶的水解作用，生成胰岛素(如图)。下列说法正确的是()A．前胰岛素原遇双缩脲试剂会发生蓝色反应B．在胰岛素的形成过程中需要核糖体、内质网和高尔基体的协同配合C．信号肽酶作用的部位不可能是肽键D．前胰岛素原水解所需的水中的氢用于形成—SH和—OH254．如图所示，一个分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一个分子的胰岛素(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胰岛素生物活性的丧失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D265．下列叙述错误的是()A．一条由n个氨基酸组成的肽链中含有的氨基数目和氧原子数目至少分别为1和n＋1B．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C．n条由m个氨基酸组成的肽链中，完全水解共需要(m－n)个水分子D．胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内参与血液中脂质的运输B27【解析】在肽键和游离的羧基中一定含有氧原子，一条由n个氨基酸组成的肽链中至少含有一个游离的羧基和n－1个肽键，故其含有的氧原子数目至少为n＋1个。肽链的盘曲和折叠被解开时，空间结构被破坏，其活性将失去，功能也丧失。286．下列物质中一定含有肽键的是()①胰岛素②雄性激素③酶④Na＋载体A．①②B．②③C．①④D．①③④C297．若含3H的氨基酸在甲状腺细胞内的代谢过程中产生了3H2O，那么水中的3H最可能来自氨基酸的()A．—COOHB．—NH2C．—RD．—COOH和—NH2D308．据研究，在人脑中有一种与人的痛觉和学习记忆有关的物质，叫脑啡肽。其分子结构如下图所示，下列关于脑啡肽的叙述，正确的是()A．控制脑啡肽合成的基因中至少有24个碱基B．脑啡肽水解后可产生5种氨基酸C．脑啡肽属于五肽化合物，含有4个肽键D．控制脑啡肽合成的直接模板是DNAC319．鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，这是由于高温破坏了蛋白质的()A．肽键B．肽链C．空间结构D．氨基酸C3210．经检测，新鲜牛奶中有甲、乙两种化学物质，分子式分别为C12H22O11和C1864H3012N168O221，则下列说法正确的是()A．鲜牛奶中含量最多的化合物是乙B．乙物质水解后最多可能得到168个氨基酸C．甲物质水解后得到两分子葡萄糖D．甲、乙两种物质的比例体现牛奶品质的优劣B3311．下列物质中一定不含有“—CO—NH—”结构的是()A．抗体B．雄性激素C．胰岛素D．酶B【解析】题干中所示的结构是蛋白质中的肽键，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，胰岛素、抗体的化学本质都是蛋白质，雄性激素是脂质，不含肽键。3412．在组成生物体的蛋白质的氨基酸中，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于()A．两者的R基组成不同B．酪氨酸的氨基多C．两者的结构完全不同D．精氨酸的羧基多A【解析】根据氨基酸分子的结构通式可知，氨基酸差异的产生是因为R基不同造成的。3513．据悉，环孢菌素是由真菌产生的一组含有11个氨基酸残基的环状多肽，其中环孢菌素A已作为重要的免疫抑制剂广泛应用于器官移植时的抗排斥反应。在目前已经发现的近30种环孢菌素中，只有环孢菌素A具有很强的免疫抑制活性，其他同系物有的抑制活性很弱，有的则根本没有抑制活性(如环孢菌素H)。下列有关叙述正确的有()①环孢菌素A的组成元素中至少含有C、H、O、N、S②环孢菌素A含有10个肽键，为十肽化合物，合成过程中失去了10分子水③环孢菌素A分子中至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基④目前已经发现的近30种环孢菌素的免疫抑制活性不同，原因可能是构成它们的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽的空间结构不同A．0项B．1项C．2项D．3项A36【解析】本题以材料信息为试题背景，考查对蛋白质(多肽)相关知识的理解能力和获取信息的能力。“环状多肽”是本题的关键字眼。由于环孢菌素是多肽，故其组成元素至少含有C、H、O、N，不一定含有S，①错误。因含有11个氨基酸残基，故为十一肽；对于环状结构的多肽而言，其首尾两端的氨基和羧基经过脱水缩合相连，故环孢菌素A含有11个肽合成过程中失去了11分子水，游离氨基和游离羧基的最少数目为0，②③错误。目前已经发现的近30种环孢菌素的氨基酸数目相同，均为11个，④错误。3714．下列有关蛋白质的叙述，错误的是()A．淀粉酶的化学本质肯定是蛋白质B．蛋白质进出细胞需要载体蛋白的协助C．一切生命活动都离不开蛋白质D．通过蛋白质工程可以制造出新的蛋白质B【解析】蛋白质是大分子物质，不能直接进入细胞，需要先分解成氨