2014届高三一轮复习1.3细胞中的蛋白质.ppt

第三课时 细胞中的蛋白质 知识诠释 思维发散 一、氨基酸 1.氨基酸是组成蛋白质的基本单位,人体约有20种。 必需氨基酸:人体不能合成,必须从外界获取,成人有8种 。非必需氨基酸:可在人体内转化合成,成人有12种。 2.八种必需氨基酸的识记规律 一(异亮氨酸)家(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)两(亮 氨酸)三(色氨酸)本(苯丙氨酸)书(苏氨酸) 3.组成生物体氨基酸的结构特点:每种氨基酸都至少含 有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个 羧基连在同一个碳原子上。 4.氨基酸分子结构通式: 氨基酸之间的区别在于R的不同。 5.氨基酸分子相连接的方式:脱水缩合,即一个氨基酸 分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接形成 肽键,同时脱去一个水分子的过程。两个氨基酸的缩合 物叫二肽;多个氨基酸的缩合物叫多肽。多肽通常 呈链状结构,叫肽链。肽链不呈 直线,也不在一个 平面上,而是盘曲、折叠形成一定的空间结构。 二、蛋白质 1.蛋白质的结构 (1)化学结构:由一条或几条肽链组成,每条肽链至少含 有一个游离的氨基和一个游离的羧基。 (2)空间结构:由一条或几条肽链通过一定的化学键(如 二硫键)折叠、盘曲,形成具有一定空间结构的蛋白质 分子。 (3)结构特点:具有多样性。 a.直接原因是组成蛋白质分子的氨基酸的种类、数量 和 排列顺序的不同,多肽链的盘曲、折叠的方式及其 形成的空间结构千差万别,使蛋白质的结构具有多样性。 b.根本原因是 DNA分子的多样性。由于蛋白质是生 命活动的主要承担者,从而导致了生物的多样性。 2.蛋白质的功能 种类功能例子 结构 蛋白 参与构成 细胞和生物体 羽毛、肌肉、头发、蛛丝中的 蛋白质 催化 蛋白 催化生物体内化学反应 消化酶、呼吸酶、光合作用 酶等 运输 蛋白 参与生物体内物质 运输 膜上的载体、红细胞中的血红 蛋白等 信息 蛋白 传递信息,调节机体生命活 动 激素、神经递质 免疫 蛋白 参与人体 免疫抗体、淋巴因子等 一、氨基酸和蛋白质的形成 1.蛋白质的形成过程分析 核心突围 技能聚合 (1)蛋白质与多肽的关系:每个蛋白质分子可以由一条 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。但多肽一般是折叠成特定的空间 结构进而构成蛋白质时,才能执行特定的生理功能。 (2)肽键的结构式可表示如下: 或 或 (3)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。 (4)H2O中的H来自于-COOH和-NH2,而O则只来自于 -COOH。 (5)若某肽链中有四个肽键,此化合物应叫五肽,不叫四 肽,即以脱水缩合的氨基酸个数命名。 2.多肽(蛋白质)的结构分析 (1)氨基数=肽链数+R基上的氨基数 (2)羧基数=肽链数+R基上的羧基数 (3)N原子数=各氨基酸中N的总数=肽键数+肽链数+R 基上的N原子数 (4)O原子数=各氨基酸中O的总数-脱去水分子数=肽键 数+2肽链数+R基上的O原子数 (5)肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数=水解需水数 3.脱水缩合过程的相关计算 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条肽链或m条肽链: 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 na- 18(n-1) mn-mn-m至少 m个 至少 m个 na- 18(n-m) 4.氨基酸的排列与肽类化合物的种类计算 (1)假设有A、B、C三种氨基酸,在每种氨基酸数目无 限的情况下,可形成肽类化合物的种类: 形成三肽的种类:33=27种 形成二肽的种类:32=9种 (2)假设有A、B、C三种氨基酸,在每种氨基酸只有一 个的情况下,形成肽类化合物的种类: 形成三肽的种类:321=6种 形成二肽的种类:32=6种 5.氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关 系 DNA(基因) mRNA 蛋白质 碱基数 碱基数 氨基酸数 6 3 1 由于mRNA中有终止密码子等,上述关系应理解为每合 成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基 因)上的6个碱基。 规律精讲精析 1.若n个氨基酸形成一环状多肽,则: 肽键数=脱去水分子数=氨基酸数(n) 2.在计算多肽相对分子质量时,还要考虑一些其他化学 变化过程,如二硫键(SS)的形成,每形成一个二硫 键,脱去2个H,故相对分子质量减少2。 A.甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3,则它的分 子式是C5H11O2NS B.酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异 是由R基的不同引起的 C.n个氨基酸共有m个氨基,则这些氨基酸缩合成的一 个多肽中的氨基数必为m-n D.甜味肽的分子式为C13H16O5N2,则甜味肽一定是一种 典例1 (2012年荆州模拟)下列关于氨基酸 和蛋白质的叙述,错误的是 ( ) 二肽 【思路剖析】甲硫氨酸R基中含3个C、7个H、1个S, 除R基之外部分共含2个C、2个O、4个H、1个N ,所 以甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS,故A正确。氨基酸 之间的不同是由R基的不同引起的,故B正确。n个氨 基酸若缩合形成一个环状肽,则多肽中的氨基数为m -n,若形成一个链状肽,则氨基数为m-n+1,故C错误。甜 味肽既然称肽,一定是不少于2个氨基酸参加的缩合 反应的产物;又因其分子式中只含2个N原子,而一个 氨基酸中最少含1个N原子,所以甜味肽一定是一种二 肽,故D正确。 【答案】C 典例2 (2013年诸城模拟)现有氨基酸800 个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则由这些 氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基 和羧基的数目依次分别为 ( ) A.798、2和2 B.798、12和10 C.799、1和1 D.798、11和9 【思路剖析】侧链中氨基、羧基的总数分别为:810-8 00=10(个);808-800=8(个)。这些氨基、羧基不参加反 应。根据氨基酸数、链数、键数间的关系式可计算 出,肽键数为:800-2=798(个)。每条肽链的主链中有一 个没参加反应的氨基和一个没参加反应的羧基,所以, 由800个氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质中共有 氨基和羧基的数目依次分别为10+2=12;8+2=10。 【答案】B 二、蛋白质的结构层次分析 思维误区规避 多肽和蛋白质的区别 1.结构上有差异。多肽仅仅是蛋白质的初级形式,一般 无生物活性;而蛋白质具有一定的空间结构,有生物活 性。 2.一条刚刚从核糖体这一车间下线的多肽链可以叫多 肽,但不能称为蛋白质。蛋白质往往是由一条或几条多 肽链和其他物质结合而成的。即基因控制蛋白质合成 时,翻译的直接产物应为多肽,不是蛋白质。 典例3 (2013年桂林模拟)从一动物细胞中 得到两类大分子有机物X、Y,已知细胞中X的含量大 于Y,用胃液处理,X被分解而Y不变。X含有化学元素 N,有的还含有S,Y含有化学元素N和P,它们与碘都不发 生颜色反应,且细胞膜上有X而无Y。下列有关X、Y 的叙述,错误的是 ( ) A.X可能是蛋白质 B.Y的基本组成单位可能是核苷酸 C.细胞膜上的X可能是载体 D.Y只存在于细胞核中 【思路剖析】根据“细胞中X的含量大于Y,用胃液 处理,X被分解。X含有化学元素N,有的还含有S”和 “细胞膜上有X”等题干信息,结合所学知识:“在细胞中, 有机物含量最高的是蛋白质;胃液中含有胃蛋白酶,可分 解蛋白质;蛋白质中含有N、S;细胞膜上的载体和受体 都是蛋白质等”,可确定X是蛋白质。根据题干信息“用 胃液处理,X被分解而Y不变”和“Y含有化学元素N和P” 等信息,可判定Y是核酸。组成核酸的基本单位是核苷 酸。核酸在细胞质和细胞核中都有分布。 【答案】D 典例4 (2013年天津联考)多肽分子能被肽 酶降解,至于哪一肽键被断裂则决定于肽酶的类型。已 知肽酶P能断裂带有基团R4的氨基酸和相邻氨基酸的氨 基基团之间的肽键,则P能打开下图中的哪个键( ) A.1 B.2 C.3 D.4 【思路剖析】首先确定肽键的位置。根据肽键是与氧成 双键关系的碳与氮之间的化学键,可排除2、4两处。再根 据题干中“肽酶P能断裂带有基团R4的氨基酸和相邻氨基 酸的氨基基团之间的肽键”这句话及图示中所示“1处是带 有基团R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间形成的 肽键;3处是带有基团R4的氨基酸和相邻氨基酸的氨基基团 之间的肽键”,可确定P能打开图中3处的键。 【答案】C 1.(2013年菏泽检测)关于人体内蛋白质的叙述,错误的 是 ( ) A.合成蛋白质的氨基酸全部为必需氨基酸 B.蛋白质也可被氧化分解释放能量 C.组成肌肉细胞的有机物中蛋白质含量最多 D.有些蛋白质具有调节新陈代谢的作用 有非必需氨基酸。必需氨基酸和非必需氨基酸的划分 是依据是否能在生物体内合成为标准的,能在生物体内 合成的就是非必需氨基酸,不能在生物体内合成的就是 必需氨基酸。蛋白质也属于能源物质,也可以被氧化分 解释放能量;在活的生物体中,含量最多的有机化合物是 蛋白质;有些蛋白质如生长激素、胰岛素等能调节生物 体的新陈代谢。 【答案】A 【思路剖析】合成蛋白质的氨基酸,有必需氨基酸,也 2.(2013年江西白鹭洲中学高三月考)右图表示一个由2 00个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是 ( ) A.该分子中含有198个肽键 B.参与构成该蛋白质分子的氨基酸 中至少有200个氨基 C.200个氨基酸缩合成该蛋白质时分子总量减少了3582 D.该蛋白质中至少含有3个-NH2 【答案】C 3.(2011年烟台模拟)用氨基酸数目自动分析仪测定几 种多肽化合物的氨基酸数目如下表所示: 多肽化 合物 催产素 牛加血 压素 血管舒 张素 平滑肌 舒张素 猪促黑 色素 人促黑 色素细 胞激素 氨基酸 数目 999101322 (1)表中的氨基酸数目虽相同,但其生理作用彼 此不同,这是因为它们的 不 同。 (2)表中与或与虽然功能相同,但各具专一性, 它们之间的差异取决于 。 (3)在不知道血管舒张素具体结构的情况下推知这种肽 类化合物至少有 个氨基和 个羧基,这 些氨基和羧基位于肽类化合物的哪一位置? 。 (4)中常见的氨基酸最多有 种。 (5)假若构成这六类化合物的每一种氨基酸的平均相对 分子质量均为m,则的相对分子质量比的相对分子 质量多 。 【思路剖析】蛋白质结构的多样性是由于组成蛋白 质的氨基酸分子的种类不同,数量不同,排列顺序不 同,以及蛋白质的空间结构的不同而导致的。由于蛋 白质结构的不同,导致了蛋白质功能的多样性;虽然组 成蛋白质的氨基酸的个数相同,但由于排列不同和种 类不同,形成的蛋白质也不一样。一般来说,在多肽链 的两端,是游离的氨基和羧基分布的地方。一条肽链 至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基。 【答案】(1)氨基酸的种类和排列顺序 (2)氨基酸的 种类不同,数量不同,排列顺序不同 (3)1 1 这两个 基团应该位于肽链的两端 (4)20 (5)3(m-18) 基础角度思路 1.(视角拓展)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、肽键总数以及彻底水解 所需的水分子总数依次是 ( ) 一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分) 七肽至少共含9个氨基。肽键数为:51-(1+2+3+3)=42 (个)。1个二肽水解需要1(2-1)=1个水,2个五肽水解 需要2(5-1)=8个水,3个六肽水解需要3(6-1)=15个水, 3个七肽水解需要3(7-1)=18个水,因此,这些短肽彻底 水解所需的水分子总数是1+8+15+18=42(个)。或者 从肽键数等于水分子数角度考虑。 【答案】B 【思路剖析】每个肽链片段的主链都至少含1个氨基 和1个羧基,所以,1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个 2.(基础再现)下图是有关蛋白质分子的简要概念图,对 图示的分析正确的是 ( ) A.a肯定含有P元素 B.过程有水生成 C.多肽中b的数目等于c的数目 D.d表示氨基酸种类的多样性 【思路剖析】由概念图中概念间的关系可知:a肯定含 有C、H、O、N 4种元素,有些种类含P或S元素;b是氨 基酸分子,可通过过程在核糖体中脱水缩合形成多 肽,因此B选项正确;c为肽键,化学简式是NHCO ,其数目等于氨基酸数减去肽链条数,C选项错误;分 子结构的多样性决定蛋白质功能的多样性,而不是氨 基酸种类的多样性,D选项错误。 【答案】B 3.(视角拓展)下图中a、b、c表示生物体内的三个生理 过程,在此三个过程中,Y所代表的物质分别为 ( ) A.酶、抗体、载体 B.抗体、载体、酶 C.载体、抗体、酶 D.酶、载体、抗体 【思路剖析】a过程中X在Y的帮助下进入细胞内,说 明Y是载体。B过程中,X与Y结合,X被消灭,说明Y是 抗体。c过程中X与Y结合后,变成了其他物质,可确定 Y为酶。 【答案】C 4.(高度提升)某链状有机分子的分子式为C22H34O13N6,其 水解后共产生下列3种氨基酸。据此判断,下列说法错 误的是 ( ) A.一个该有机分子水解需要消耗5个水分子,产生6个氨 基酸 B.该分子中存在1个甘氨酸,2个丙氨酸 C.该分子中存在1个游离的氨基和4个游离的羧基 D.该分子在真核细胞中的合成场所也可能是线粒体 【思路剖析】因为水解后得到的氨基酸都只含1个N 原子,而缩合物中含6个N原子,所以可确定该缩合物由 6个氨基酸脱水缩合而成。6个氨基酸形成1条肽链, 要产生5个水分子。反之,缩合物水解时需要吸收5个 水分子,故A正确。设该多肽由x个甘氨酸,y个丙氨酸, z个谷氨酸脱水缩合而成。根据反应前各氨基酸N原 子的总数目等于反应后缩合物中的氮原子的个数、 反应前氨基酸中的氧原子总数等于反应后缩合物中 的氧加脱去的水中的氧原子数、反应前碳原子数等 于反应后碳原子数。则可得到: 解之得,z=3,x=2,y=1,故B错误。由于谷氨酸中含2个羧 基,所以该分子中存在1个游离的氨基和4个游离的羧 基,故C正确。线粒体中含有DNA,也可合成简单的有 机物,故D正确。 【答案】B 5.(视角拓展)下列关于蛋白质的说法错误的是 ( ) A.胰岛素中除含有肽键外,还含有二硫键 B.组成胰高血糖素氨基酸的数目是一定的,但排列具有 随机性 C.细胞中的大多数酶是由氨基酸组成的 D.相同数目的氨基酸可以形成不同的蛋白质 21个氨基酸,B链有30个氨基酸;在两条肽链之间由两 个二硫键相连接,故A正确。组成胰高血糖素氨基酸 的排列顺序不是随机的,而是由相应的mRNA决定,故 B错误。酶有蛋白质和RNA两种,大多数是蛋白质,故 C正确。氨基酸的数目相同,但排列顺序不同,也形成 不同的蛋白质,故D正确。 【答案】B 【思路剖析】胰岛素分子有A、B两条多肽链,A链有 6.(能力综合)层粘连蛋白是由一条重链(A链)和两条轻 链(B1、B2链)构成的高分子糖蛋白,作为细胞结构成分, 含有多个结合位点并保持细胞间粘连及对细胞分化等 都有作用,层粘连蛋白结构示意图如下,若该蛋白由m个 氨基酸构成,下列有关说法不正确的是 ( ) A.该层粘连蛋白含有肽键数为m-3 B.该蛋白在细胞识别中具有重要作用 C.癌细胞膜表面层粘连蛋白减少 D.该物质的合成只需核糖体即可完成 【思路剖析】肽键数等于氨基酸数减去肽链数;糖蛋 白在细胞识别中有重要作用;癌细胞膜表面糖蛋白减 少;核糖体上只能合成蛋白质,不能合成多糖。 【答案】D 7.(高度提升)旅美中国学者章蓓和美国、瑞典、西班 牙的科学家们最近联合发现了一种功能类似胰岛素的 真菌化合物。这一发现为治疗糖尿病的研究开启了一 个“全新之门”,它有可能使糖尿病患者将来只通过服 药而不必注射胰岛素进行治疗。关于上述资料中的 “真菌化合物”的推测,肯定错误的一项是 ( ) A.该化合物具有降低血糖浓度的功能 B.核糖体不参与该化合物的合成 C.该化合物应该是分子量较小的有机物 D.该化合物应该是蛋白质 【思路剖析】由于该类似胰岛素的真菌化合物可以 口服,所以,该化合物应该不是蛋白质,因蛋白质口服 后被分解为氨基酸后才被吸收,显然,如果是蛋白质, 口服后类似胰岛素的真菌化合物将失去治疗作用。 【答案】D 8.(能力综合)某50肽中有丙氨酸(R基为CH3)4个,现脱 掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到4条多肽链和5个 氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有 关叙述错误的是 ( ) A.该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了4个 氧原子 B.若将得到的5个氨基酸缩合成5肽,则有5种不同的氨 基酸序列 C.若新生成的4条多肽链总共有5个羧基,那么其中必有 1个羧基在R基上 D.若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链将脱 去3个H2O 【思路剖析】A错误:据图分析可知,每脱掉1个丙氨 酸需要破坏2个肽键,脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽 键,有8分子水参与,故该50肽水解得到的几种有机物 比原50肽增加了8个氧原子;B正确:得到的5个氨基酸, 其中有4个是相同的丙氨酸,故这5个氨基酸缩合成5 肽,可有5种不同的氨基酸序列;C正确:每条肽链中至 少有1个游离的氨基和1个游离的羧基,故新生成的4 条多肽至少有4个氨基、4个羧基,再多出的羧基(或氨 基)必定在R基上;D正确:这4条多肽链若重新连接成 一条长链,需要连接3个位点,形成3个肽键,脱去3分子 水。 【答案】A 9.(基础再现,12分)日本下村修、美国沙尔菲和钱永健 因在发现绿色荧光蛋白(GFP)等研究方面作出突出贡 献,获得2008年度诺贝尔化学奖。GFP在紫外光的照射 下会发出绿色荧光,现假设下图表示GFP中的相关数据 。据图回答以下问题: 二、非选择题(本题共4小题,共52分) (1)据图可推测该蛋白质含有 条肽链,R基中的氨 基含有 个。 (2)该肽链水解时,水中氢的去向是参与形成 。 (3)该蛋白质彻底水解的产物是 。 (4)绿色荧光蛋白分子结构具有特异性,它是由 、 、 和肽链的空间结构决定的。 【答案】(1)2 15 (2)氨基和羧基 (3)氨基酸 (4) 氨基酸的种类 数目 排列顺序 10.(视角拓展,10分)胰岛素是一种蛋白质分子,它含有 、两条肽链,链含有21个氨基酸,链含有30个氨基酸 。已知有关氨基酸之间形成3个二硫键(-S-S-)时共脱去 6个H,设所有氨基酸的平均相对分子质量为a。下图为 结晶牛胰岛素的平面结构示意图,据此回答: (1)胰岛素分子中至少含有氨基 个,含有肽键 个。 (2)胰岛素分子的相对分子质量为 。 (3)从蛋白质的功能方面分析,胰岛素的生理作用是 。 (4)经检测,人和其他哺乳动物胰岛素的氨基酸组成比 较如下: 猪:链第30位氨基酸与人的不同; 马:链第30位氨基酸和链第9位氨基酸与人的不同; 羊:链第8、9、10位氨基酸与人的不同; 鼠:链有8个氨基酸、链有10个氨基酸与人的不同。 相近物种的胰岛素不同,反映在多肽链的氨基酸组成 上主要是 。 不同哺乳动物的胰岛素结构不同的根本原因是 。 上述所列哺乳动物和人的胰岛素都由51个氨基酸构 成,且氨基酸组成大致相同,由此可以得出的结论是 。 【思路剖析】(1)氨基酸经脱水缩合形成肽链,至少在 肽链的一端保留一个没有发生缩合反应的氨基,在另 一端保留一个羧基,所以两条肽链至少含有两个氨基 。由题意,胰岛素含有2条肽链,共由51个氨基酸缩合 而成,因此形成肽键49个。(2)题干中明确指出形成3 个二硫键共脱去6分子H,所以胰岛素的相对分子质量 应为51a-4918-6=51a-888。(3)胰岛素是一种激素,参 与血糖调节,这体现了蛋白质的信息传递和调节功能 。(4)由人和其他哺乳动物胰岛素的比较可知,它们的 差异主要是氨基酸的排列顺序不同,产生这种差异的 根本原因在于不同生物的DNA不同。不同哺乳动物 的胰岛素之间存在很大的相似性,这表明它们之间存 在一定的亲缘关系,由相同祖先进化而来。 【答案】(1)2 49 (2)51a-888 (3)信息传递和调节 血糖浓度 (4)氨基酸的排列顺序不同 DNA(基 因)不同 它们具有共同的原始祖先 11.(高度提升,14分)下图表示细胞内某些重要化合物的 元素组成及相互关系。请分析回答下列问题: (1)图中X代表的化学元素是 ,Y代表的主要化 学元素是 。 (2)物质A决定物质B的合成是通过 和 两个过程来实现的。 (3)现从某种真核细胞中提取出大量核糖体放入培养液 里,再加入下列几种有机物,模拟化合物B的合成。假设 培养液里含有核糖体完成其功能所需的一切物质和条 件。其中实验中所用的培养液相当于细胞内的 。 (4)B物质具有多种功能的原因是B具有多样性。B具有 多样性的原因在于: 从b分析是由于 。 从A角