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1第3讲蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能(Ⅱ)1.蛋白质结构的多样性决定功能的多样性（生命观念）2.蛋白质的合成及计算；模型与建模：建立蛋白质的结构模型（科学思维）3.结合蛋白质与人体健康方面的关系，形成关注科学发展的意识（社会责任）蛋白质的结构和功能1．组成蛋白质的氨基酸及其种类2．蛋白质的结构及其多样性(1)多肽的形成及过程①过程a名称：脱水缩合；场所：核糖体。②物质b：二肽。多个氨基酸发生a过程形成的产物被称为多肽。③结构c：肽键，其结构简式为—NH—CO—(或—CO—NH—)。④H2O中H原子的来源：H来自相邻氨基酸的氨基(—NH2)和羧基(—COOH)；O来源于羧基(—COOH)。⑤由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有1个游离的氨基和1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。(2)蛋白质的结构层次氨基酸――→脱水缩合多肽――→盘曲、折叠蛋白质2(3)蛋白质结构多样性的原因3．区别蛋白质的三种变化(1)盐析：是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。(2)变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属等因素导致的，蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。(3)水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。4．蛋白质的功能(连线)实例蛋白质功能①肌肉、毛发等a．免疫功能②绝大多数酶b．信息传递和调节③血红蛋白c．催化作用④胰岛素d．运输功能⑤抗体e．构成细胞和生物体[提示]①－e②－c③－d④－b⑤－a1．(人教版教材必修1P23“与生活的联系”)在鸡蛋清中加入食盐会出现白色絮状物，高温加热后鸡蛋清会呈现白色固体状，导致蛋白质出现这两种情况的原因相同吗？说明理由。[提示]不同。在食盐作用下析出蛋白质，蛋白质本身的结构没有改变，仍维持原有的生物活性；高温加热后蛋白质的空间结构发生了改变，丧失了原有的生物活性。2．(人教版教材必修1P38“思维拓展”)1969年，人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸，这些氨基酸不是来自地球。由此你可以作出什么推测？运用了什么推理方式？[提示]运用了演绎推理。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，蛋白质是生命活动的承担者。陨石中有氨基酸，推测地球外可能存在生命形式。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．非必需氨基酸不能在人体细胞内合成。(×)3[提示]不能在人体细胞内合成的是必需氨基酸。3．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。4．所有的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。5．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]蛋白质的空间结构被破坏，其特定功能会改变。6．在蛋白酶的作用下，蛋白质水解过程中肽键断裂。(√)蛋白质结构多样性与功能多样性的关系1．思考蛋白质的结构和功能的两个问题(1)从哪些方面能判断两个蛋白质是否为同一种蛋白质？[提示]从组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序与多肽链盘曲、折叠的方式及形成的空间结构判断。(2)蛋白质的变性是蛋白质的哪些方面结构的改变？变性后的蛋白质的生物活性是否可恢复？[提示]蛋白质变性是空间结构的改变，变性后的蛋白质活性不可恢复。2．如图表示蛋白质的结构层次示意图，据图分析：4(1)组成蛋白质的化学元素中通常含有S，S元素在b中存在于哪部分？(2)若该蛋白质是胰岛素，那么②发生的场所是哪里？(3)图中③和④分别是什么过程？有何区别？[提示](1)存在于b的R基中。(2)由多肽到成熟分泌蛋白的形成发生在内质网和高尔基体中。(3)③是变性的过程，蛋白质的空间结构丧失；④是水解的过程，蛋白质中肽键断裂。考查组成蛋白质的氨基酸1．下列关于氨基酸结构的叙述，错误的是()A．每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，并且都连接在同一个碳原子上B．生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种，其结构上的不同在于R基的不同C．亮氨酸的R基为—C4H9，则它的分子式为C6H13O2ND．半胱氨酸和甲硫氨酸均含有S，S一定位于R基中A[组成蛋白质的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接在同一个碳原子上，而不是全部的氨基和羧基都连接在同一个碳原子上，如果还有氨基和羧基，一定是在R基上，A项错误。]2．(2019·山西四校联考)下列关于人体氨基酸的叙述，正确的是()A．氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位B．不同氨基酸的R基一定不同C．酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因D．非必需氨基酸的合成与基因的功能无关B[有些激素如性激素不是蛋白质；氨基酸的不同在于R基的不同；患白化病的根本原因是基因突变造成酪氨酸酶缺少，合成黑色素减少；非必需氨基酸的合成需要酶的催化，该酶是蛋白质，与基因功能有关。]“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸5考查蛋白质的结构和功能3．(2019·潍坊期中)下列关于蛋白质的叙述，正确的是()A．蛋白质中的氮主要存在于氨基中B．蛋白质中肽键的数量与蛋白质多样性有关C．胰岛素具有信息传递作用，可直接参与细胞的代谢D．血红蛋白中含有镁元素，可运输氧气或二氧化碳B[蛋白质中的氮主要存在于肽键中，A项错误；蛋白质中肽键的数量与蛋白质多样性有关，B项正确；胰岛素具有信息传递作用，但不直接参与细胞的代谢，C项错误；血红蛋白中含有铁元素，可运输氧气或二氧化碳，D项错误。]4．(2019·唐山期末)下列关于蛋白质组成的细胞结构的叙述，错误的是()A．由蛋白质和糖类组成的结构具有识别信号分子的作用B．由蛋白质和DNA组成的结构具有遗传信息载体的功能C．由蛋白质和RNA组成的结构具有合成蛋白质的功能D．由蛋白质和脂质组成的结构具有流动性的功能特点D[由蛋白质和糖类组成的结构是糖蛋白，位于细胞膜上，具有识别信号分子的作用，A正确；由蛋白质和DNA组成的结构是染色体，染色体是遗传信息的载体，B正确；由蛋白质和RNA组成的细胞器是核糖体，具有合成蛋白质的功能，C正确；细胞膜主要由蛋白质和脂质组成，其结构特点是流动性，功能特点是选择透过性，D错误。]几种常见蛋白质的分布和功能6名称分布功能绝大多数酶细胞内或细胞外降低化学反应的活化能(催化作用)载体蛋白细胞膜运输某些物质，如离子、氨基酸等通道蛋白细胞膜运输水、K＋、Na＋等糖蛋白细胞膜外表面保护、润滑、识别等核孔复合体核膜核质之间物质交换、信息交流某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等)内环境中传递信息、调节生命活动抗体内环境中消灭抗原血红蛋白红细胞内主要运输氧气和部分二氧化碳蛋白质的结构及相关计算有关蛋白质结构的计算规律1．氨基数和羧基数的计算。(1)氨基数＝肽链数＋R基中的氨基数＝氨基酸中所有的氨基数－肽键数。(2)羧基数＝肽链数＋R基中的羧基数＝氨基酸中所有的羧基数－肽键数。2．肽键数、脱去水分子数和蛋白质相对分子质量的计算。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条链状多肽或m条链状多肽：形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1n－1n－1至少1个至少1个an－18(n－1)mn－mn－m至少m个至少m个an－18(n－m)1．一条肽链中只含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。(×)7[提示]一条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。2．某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成，该蛋白质至少含有—COOH、—NH2、氧原子的个数分别为m、m、n＋m。(√)3．某甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则该甜味肽可能是二肽。(√)4．环状肽中一定不含游离的氨基和羧基。(×)[提示]R基中可能有游离的氨基和羧基。利用原子守恒法计算肽链中原子数氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。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。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：1．碳原子数＝氨基酸的分子数×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＝肽链数＋肽键数＋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的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。如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肽过程需要什么酶？在哪一细胞器中完成？(2)有活性的胰岛素至少含有几个氨基？几个羧基？几个肽键？[提示](1)蛋白酶高尔基体(2)2249考查多肽或蛋白质的结构1．(2019·甘肃灵台二中月考)如图是某一多肽链的分子结构式，据图分析下列叙述错8误的是()A．①是氨基，⑤是羧基B．该多肽链中只有一个肽键，是④C．该多肽链中的R基有②③⑥D．该多肽链形成时失去了两分子水B[分析题图，图中①为氨基，⑤为羧基，A项正确。该多肽链中共有两个肽键，B项错误。该多肽链中的R基有三个，为图中②③⑥，C项正确。该多肽链中有两个肽键，形成时失去了两分子水，D项正确。]2．(2018·江苏高考)哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是()A．两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物B．氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基C．肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关D．两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同D[据图可知，两种激素中的环状肽都是由6个氨基酸构成的，故为六肽环，A错误；氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢分别来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，B错误；肽链中游离的氨基数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关，C错误；根据分析可知，两种激素在两个氨基酸种类上不同，进而导致两者的功能不同，D正确。]考查蛋白质结构的相关计算3．胰腺合成的胰蛋白酶原进入小肠后，在肠激酶作用下形成有活性的胰蛋白酶，该激活过程如图所示(图中数据表示氨基酸位置)，下列分析不正确的是()A．胰蛋白酶原是一条由229个氨基酸组成的多肽B．胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6个肽键9C．肠激酶激活胰蛋白酶的过程可避免胰蛋白酶破坏自身细胞D．激活过程是在内质网和高尔基体中进行的D[胰蛋白酶原含有229个氨基酸，共228个肽键，胰蛋白酶含有223个氨基酸，共222个肽键，因此胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6个肽键。该激活过程是在小肠腔内进行的，不需要内质网和高尔基体的参与，D错误。]4．(2019·衡水中学二调)如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“▲、★、■、●”等表示不同种类的氨基酸。图中A链由21个氨基酸组成，B链由19个氨基酸组成；图中“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中，错误的是()A．该蛋白质多样性的原因之一是氨基酸的排列顺序B．该蛋白质分子中含有两个羧基和两个氨基C．图中肽链中肽键是在核糖体中形成的D．形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了686B[蛋白质结构多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，可见，该蛋白质多样性的原因之一是氨基酸的排列顺序，A正确；一条肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，该蛋白质分子含两条肽链，所以至少含有两个羧基和两个氨基，B错误；核糖体是蛋白质的合成场所，所以图中肽链中肽键是在核糖体中形成的，C正确；形成该蛋白质分子时，共产生了(21－1)＋(19－1)＝38个水分子，又由于蛋白质加工过程中有两个“—SH”脱下2个H形成—S—S—，所以相对分子质量减少了38×1