蛋白质的结构和功能

第3讲生命活动的主要承担者 蛋白质 第一单元走进细胞及细胞的分子组成 考纲要求蛋白质的结构和功能 考点蛋白质的结构和功能 聚焦热点题型1蛋白质的相关计算 重温高考演练模拟 知识网络答题语句 课时作业 内容索引 考点 蛋白质的结构和功能 1 组成蛋白质的氨基酸及其种类 梳理知识要点 C H O N 同一个 氨基 羧基 巧记 8种 必需氨基酸甲 甲硫氨酸 来 赖氨酸 写 缬氨酸 一 异亮氨酸 本 苯丙氨酸 亮 亮氨酸 色 色氨酸 书 苏氨酸 2 蛋白质的合成及其结构 功能多样性 1 二肽的形成过程a 过程 名称 场所 b 物质 c 结构 其结构简式为 d H2O中H的来源 O来源于 脱水缩合 核糖体 二肽 肽键 NH CO 一个来自氨基 一个来自羧基 羧基 2 蛋白质的结构层次氨基酸蛋白质3 蛋白质分子多样性的原因 1 氨基酸 2 肽链的盘曲 折叠方式及其形成的千差万别 种类 数目 排列顺序 多肽 空间结构 4 蛋白质的功能 连线 细胞的结构物质 催化作用 运输功能 信息传递和调节作用 免疫功能 a 血红蛋白b 绝大多数酶c 肌肉 头发中的蛋白质d 胰岛素e 抗体 巧记蛋白质形成的四个 一 1 判断常考语句 澄清易混易错 1 具有氨基和羧基的化合物 都是构成蛋白质的氨基酸 2 组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合 3 脱水缩合形成的蛋白质中含有几个肽键就称为几肽 4 氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能 5 蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时 其特定功能不会发生变化 6 细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质 2 分析命题热图 明确答题要点图甲表示有关蛋白质分子的简要概念图 图乙中的 分别表示生物体内的三个生理过程 其中Q分别代表三种物质 请分析 1 写出图甲中c的结构简式 提示 NH CO 或 CO NH 2 d表示的含义是 3 图乙中 分别体现了蛋白质怎样的功能 提示 催化功能 运输功能 免疫功能 答案 功能多样性 命题点一组成蛋白质的氨基酸种类与结构的判断疑难精讲 两看法 判断组成蛋白质的氨基酸 探究命题方向 命题点一组成蛋白质的氨基酸种类与结构的判断1 下列四种化合物中 哪种是构成蛋白质的氨基酸A CH3 CH2 COOHB R CH2 NH2C D 答案 解析 组成蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基 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 故D项正确 命题点一组成蛋白质的氨基酸种类与结构的判断2 氨基酸中氨基和羧基数目的多少决定着氨基酸是酸性 碱性还是中性 氨基酸的这种差异决定于氨基酸的A 羧基B 氨基C R基D 肽键 答案 解析 由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知 不同氨基酸的差异决定于R基 命题点一组成蛋白质的氨基酸种类与结构的判断3 谷氨酸的R基为 C3H5O2 1分子谷氨酸含有的C H O N原子数依次是A 5 9 4 1B 4 8 5 1C 5 8 4 1D 4 9 4 1 答案 解析 氨基酸的结构通式的简式是 C2H4O2NR 谷氨酸的R基为 C3H5O2 所以谷氨酸的分子简式是 C5H9O4N 1 氨基酸数目 氨基酸种类 蛋白质分子含有多个氨基酸 构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种 2 R基团中不一定有C原子 如甘氨酸中R基因为H原子 S元素一定在R基团中 命题点二蛋白质分子结构与功能的分析4 蛋白质的合成过程为氨基酸多肽蛋白质 则 过程分别形成的结构是A 肽键 氨基酸B 肽键 肽键C 肽键 特定的空间结构D 空间结构 氨基酸 答案 解析 过程分别形成的结构是肽键 特定的空间结构 命题点二蛋白质分子结构与功能的分析5 如图为脑啡肽的结构简式 据图分析下列说法正确的是A 该脑啡肽由3种氨基酸脱水缩合而成 含有4个肽键B 该脑啡肽中含1个游离的氨基 2个游离的羧基C 高温 X射线 强酸等会引起蛋白质的空间结构遭到破坏而变性D 形成该脑啡肽时 脱去的水中的氧来自羧基 氢来自氨基 答案 解析 脑啡肽是五肽化合物 由四种氨基酸组成 含有四个肽键 肽键可表示为 CO NH A错误 该脑啡肽中含1个游离的氨基 1个游离的羧基 B错误 高温 X射线 强酸 强碱 重金属盐等会破坏蛋白质的空间结构 从而引起蛋白质变性 C正确 脱去的水中的氧来自羧基 氢来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基 D错误 命题点二蛋白质分子结构与功能的分析6 蛋白质中一个氨基酸发生改变 可能出现A 氨基酸排列顺序的改变B 蛋白质空间结构的改变C 蛋白质的功能发生改变D 以上各项都可能发生 答案 解析 根据题意和以上分析可知 蛋白质中一个氨基酸发生改变 则氨基酸排列顺序可能发生改变 因而产生的蛋白质空间结构也可能发生改变 从而导致蛋白质的功能发生改变 命题点二蛋白质分子结构与功能的分析7 下列所述物质明显不属于蛋白质的是A 细胞内绝大多数具有催化功能的有机物B 氮元素主要位于含有 CO NH 的一类物质C 细胞膜的基本支架 也是细胞膜功能的主要承担者D 具有调节功能的胰岛素 具有免疫功能的抗体 答案 解析 细胞内具有催化功能的是酶 而绝大多数酶是蛋白质 A正确 CO NH 为肽键 而含有肽键的大分子应为蛋白质 蛋白质中的氮元素主要位于肽键中 B正确 细胞膜的基本支架为磷脂双分子层 C错误 胰岛素是一种激素 能够调节机体的相关生命活动 抗体具有免疫功能 胰岛素和抗体的本质都是蛋白质 D正确 1 多肽 蛋白质 在核糖体上合成的是多肽 而不是蛋白质 多肽必须经过加工后 才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质 2 煮熟的食物易被人体消化 是因为高温破坏了蛋白质的空间结构 肽链变得松散 易被蛋白酶分解 3 高温 过酸 过碱 重金属盐 都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化 但低温不会 4 酒精 加热 紫外线方法消毒 杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性 蛋白质结构和功能的有关应用 聚焦热点题型1 蛋白质的相关计算 技法必备1 图解2 示例 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 一 利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律 特别提醒 1 计算多肽的相对分子质量时 除了考虑水分的减少外 还要考虑其他化学变化过程 如肽链上出现一个二硫键 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 则可将相对分子质量计算公式na 18 n m 中的肽链数 m 视为零 再进行相关计算 题型突破1 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2B 798 12和10C 799 1和1D 799 11和9 答案 解析 氨基酸800个 其中氨基总数为810个 羧基总数为808个 则游离的氨基为810 800 10个 游离的羧基为808 800 8个 这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键为800 2 798个 所以总的氨基数目为10 2 12个 总的羧基数目为8 2 10个 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 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 技法必备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 二 利用原子守恒法进行蛋白质的计算 题型突破3 有一条由12个氨基酸组成 分子式为CXHYOWNZS Z 12 W 13 这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸 半胱氨酸 C3H7O2NS 丙氨酸 C3H7O2N 天冬氨酸 C4H7O4N 赖氨酸 C6H14O2N2 苯丙氨酸 C9H11O2N 水解产物中天冬氨酸的数目是A Y 12 个B Z 12 个C W 13 个D W 13 2个 答案 解析 由题意知 天冬氨酸 C4H7O4N 中含有2个羧基 4个氧原子 设该化合物中天冬氨酸 C4H7O4N 的个数是x个 根据题干信息可知脱去12 1 11个水 根据氧原子守恒 2 12 x 4x 11 W 解得 x W 13 2 4 某50肽中有丙氨酸 R基为 CH3 4个 现脱掉其中的丙氨酸 相应位置如图所示 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8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 若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链 则将脱去4个H2OD 新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基 答案 解析 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 即有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 A项正确 得到的5个氨基酸 其中有4个是丙氨酸 故这5个氨基酸缩合成5肽 可有5种不同的氨基酸序列 B项正确 若这4条多肽链重新连接成一条长链 则需要形成3个肽键 脱去3分子水 C项错误 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条多肽链至少含有4个游离的羧基 D项正确 技法必备多肽的不同取决于氨基酸的数目 种类和排列顺序 对于氨基酸数目相同的多肽来说 则取决于氨基酸的种类和排列顺序 可以借助下面的示意图 代表要安放的氨基酸的位置 结合数学中 排列组合 的相关知识 推导出相关的计算规律 以20种氨基酸形成的四肽化合物为例 三 利用 排列组合 解答多肽种类的计算题 1 若每种氨基酸数目不限 可形成肽类化合物的种类有204种 即1号位置安放氨基酸的情况有20种 2 3 4号也是如此 即20 20 20 20 204种 2 若每种氨基酸只有一个 可形成肽类化合物的种类有 20 19 18 17 种 即1号位置安放氨基酸的情况有20种 2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择 即 20 19 18 17 种 题型突破5 现有足量的a b两种氨基酸 则这两种氨基酸脱水缩合可以形成二肽的种类数是A 6B 2C 4D 8 答案 解析 二肽由两个氨基酸组成 这个问题实际上是求两种氨基酸在两个位置上的排列方式的种类 二肽的第一个位置上的氨基酸有两种选择 a或者b 第二个位置上的氨基酸也有两种选择 所以种类数为2 2 4 即有a a b b a b b a4种 6 现有足量的甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸3种氨基酸 它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有A 9种 9种B 6种 3种C 18种 6种D 27种 6种 答案 解析 足量的3种氨基酸构成的三肽有33 27种 对于包含3种氨基酸的三肽种类的理解 可借用示意图 来分析 即第一个位置的氨基酸有3种情况 第二个位置只能从另2种氨基酸中任选1种 第三个位置只能安放剩余的1种 即3 2 1 6种 技法必备基因表达中氨基酸与相应DNA mRNA中碱基之间的数量关系如图所示 DNA 基因 mRNA蛋白质碱基数 碱基数 氨基酸数6 3 1由于mRNA中有终止密码子等原因 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 四 利用基因表达的过程进行计算 题型突破7 某蛋白质由n条肽链组成 氨基酸的平均相对分子质量为a 控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对 则该蛋白质的相对分子质量最多为 答案 解析 8 氨基酸的平均相对分子质量为120 如有一个两条链的多肽 相对分子质量是12276 合成这个多肽的氨基酸数和指导它合成的DNA分子脱氧核苷酸数至少依次是A 144 864B 144 432C 120 720D 120 360 答案 解析 多肽的相对分子质量 氨基酸数 氨基酸平均相对分子质量 氨基酸数 肽链条数 18 把相应数字代入上式可得 氨基酸数 120 再根据基因控制蛋白质合成过程中 DNA分子中脱氧核苷酸数 相应mRNA分子中核糖核苷酸数 指导合成的蛋白质中氨基酸数 6 3 1 可知DNA分子中脱氧核苷酸数至少 6 120 720 知识网络答题语句 构建知识网络 1 写出氨基酸的结构通式 2 组成蛋白质的氨基酸的共同特点是 每种