通过脱水缩合的方式形成肽键

第2节生命活动的主要承担者——蛋白质一、组成蛋白质的基本单位——氨基酸1．种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有__种，它们的______不同。2．特点：每个氨基酸至少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______________。3．结构通式：

___________________20R基团同一个碳原子上二、蛋白质的结构和多样性1．化学结构：一个氨基酸分子的羧基与另外一个氨基酸分子的氨基，通过脱水缩合的方式形成肽键，肽键可表示为_____________。2．空间结构：一条或几条肽链盘曲折叠形成具有千差万别的_________的蛋白质。—NH—CO—空间结构3．多样性的原因(1)氨基酸的种类不同。(2)氨基酸的____不同。(3)氨基酸的_________不同。(4)____的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同。数目排列顺序肽链三、蛋白质的功能一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的

___________。1．____物质：构成生物体结构的蛋白质，如______、

头发等。2．____作用：绝大多数酶的本质是蛋白质。3．运输作用：有些蛋白质具有运输_____的功能，

如________。4．_________作用：蛋白质能调节机体的生命活动，如胰岛素。5．免疫作用：如人体内的____。催化主要承担者

结构肌肉载体血红蛋白信息传递抗体一、蛋白质的结构和功能1．组成蛋白质氨基酸的特点(1)通式(2)特点分析分析举例氨基酸分子中至少有一个—NH2、一个—COOH，因为R基中可能有—NH2，—COOH分析举例都有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上，否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸反例：H2NCH2CH2CH2COOH非生物体内氨基酸(3)基本组成元素：C、H、O、N，有的还含有P、S等。(4)氨基酸经脱水缩合形成蛋白质。在脱水缩合过程中一个氨基酸的非R基上羧基和另一个氨基酸非R基上的氨基分别脱下—OH和—H结合形成H2O，同时形成一个肽键。2．蛋白质的结构(1)化学结构：由一条或几条多肽链组成，每条多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，形成具有特定空间结构的蛋白质。(3)结构特点：具有多样性。①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、折叠的方式及形成的空间结构千差万别，使蛋白质的结构具有多样性。②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。3．蛋白质的功能功能举例构成细胞和生物体结构的重要物质构成动物和人体的肌肉，构成生物膜、核糖体、染色体等的成分功能举例构成细胞和生物体的功能物质催化作用参与生物体各项生命活动的酶多数是蛋白质运输作用红细胞中的血红蛋白，膜上的载体蛋白运动功能肌动蛋白和肌球蛋白，二者使肌肉收缩，产生运动信息传递作用，调节作用胰岛素、生长激素等蛋白质类激素，能调节生物体的生命活动免疫作用生物体内的抗体，能消灭外来抗原物质细胞内的能源物质在糖类和脂肪供应不足的情况下，机体也会分解蛋白质供能1.(2010年福州三中月考）已知天冬酰胺的R基为—C2H4ON，现有分子式为C63H103N17S2的多肽，其中含有2个天冬酰胺。在上述多肽中最多有肽键（）A.17个B.16个C.15个D.14个【解析】多肽C63H103N17S2中有17个N，因含有两个天冬酰胺（R基为—C2H4ON），故该多肽由15个氨基酸脱水缩合而成，形成的肽键数目为14。【答案】

D2．下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法正确的是(

)A．蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关B．已知某化合物具有催化功能，可以推断此物质为蛋白质C．有些蛋白质具有防御功能，如抗体；有些蛋白质具有接受信息的功能，如受体。抗体与受体都具有专一性D．蛋白质空间结构改变，不会影响其生物活性【解析】蛋白质结构的多样性与肽键的空

间结构有关，与氨基酸的空间结构无关；具

有催化功能的是酶，酶绝大多数是蛋白质，

少部分是RNA；蛋白质具有防御、信息传递

等功能，而抗体只能与特异性抗原相结合，

受体只能与特定的信号分子结合，它们都具

有专一性；蛋白质空间结构改变会影响其生

物活性。【答案】

C二、有关蛋白质的计算1．关于氨基酸缩合反应的计算(1)当m个氨基酸脱水缩合形成1条肽链时，形成的肽键数＝失去的水分子数＝m－1。至少有一个—NH2，一个—COOH。(2)当m个氨基酸脱水缩合形成n条肽链时，形成的肽键数＝失去的水分子数＝m－n。至少有n个—NH2，n个—COOH。2．有关蛋白质分子的计算此类计算以规律1为基础，有如下规律：m个氨基酸，形成n条肽链，每个氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由此形成的蛋白质相对分子质量为：m·a－(m－n)·18[其中(m－n)为失去的水分子数，18为水的相对分子质量]3．几种数量关系可总结如下氨基酸平均相对分子质量氨基酸数目肽键数目脱去水分子数目多肽相对分子量氨基羧基数目1条肽链amm－1m－1ma－18(m－1)至少1个至少1个n条肽链amm－nm－nma－18(m－n)至少n个至少n个4.氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系碱基数大于6∶碱基数大于3∶氨基酸数1具有上述比例的原因：(1)DNA中有的片段无遗传效应，不能转录形成mRNA。(2)基因片段中有的片段起调控作用，不能转录。(3)mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸。(4)一个基因决定的是一条肽链，而蛋白质往往由一条或几条肽链盘曲折叠构成。综上所述：由已知氨基酸数推导得出的DNA或RNA的碱基数比实际数要少。3.如右图表示一个由153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152个肽键B．该分子形成过程中，产生了153个水分子C．该分子中有1个氨基酸侧链基团含硫D．该分子彻底水解将产生153种氨基酸【解析】从图中可以看出侧链基团含有的氨基和羧基之间也形成了一个肽键，因此该分子中含有153个肽键，产生了153个水分子。该分子彻底水解最多将产生20种氨基酸。【答案】

B4．某多肽，经测定其分子式为C21HxOyN4S2(无二硫键)。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、亮氨酸(C6H13NO2)、丙氨酸(C3H6NO2)、半胱氨酸(C3H7NO2S)，下列有关叙述正确的是(多选)(

)A．该多肽水解后形成3种氨基酸B．该多肽中氢原子数和氧原子数分别为32和5C．该多肽中不止1个羧基D．该多肽中有3个肽键【解析】根据分子式，有两个S，说明由两个半胱氨酸参与构成，再根据C、N的数目分析，由苯丙氨酸和亮氨酸参与构成。该多肽是由一个苯丙氨酸、一个亮氨酸和两个半胱氨酸构成的，水解后将得到这3种氨基酸。氢原子数＝各氨基酸中氢原子数之和－脱水中的氢原子数＝(11＋13＋7×2)－2×3＝32；氧原子数＝各氨基酸中氧原子数之和－脱水中的氧原子数＝(2＋2＋2×2)－1×3＝5。多肽中的羧基数＝肽链数＋R基中的羧基数＝1＋0＝1。该多肽由四个(三种)氨基酸组成，肽键数＝氨基酸数－肽链数＝4－1＝3。【答案】

ABD◆实验：解答实验设计题的一般思路1．明确实验类型，看实验是验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。2．确定实验变量并设置实验变量。变量可从实验题目中获得启示给予确定。3．遵循单一变量原则，其他条件相同，同时要确保实验的顺利进行，且避免对实验因素的干扰。4．确定实验观察的对象或实验检测指标。5．构思实验步骤，语言准确表达(注意实验操作顺序的合理安排)。6．记录实验现象，依据实验原理，分析实验结果，得出实验结论。通用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，其含氮量一般不超过30%，而三聚氰胺的含氮量为66%左右。因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。三聚氰胺常被不法商人用作食品添加剂，以提升检测中的蛋白质指标，2008年9月，在包括三鹿、蒙牛、伊利、雅士利等知名国产品牌奶粉中均被检出了含量不同的三聚氰胺。人和动物长期摄入三聚氰胺会造成生殖泌尿系统的损害、膀胱肾部结石，并可进一步诱发膀胱癌。科研人员以鼠为实验材料，探究是三聚氰胺能否诱导大鼠的肾部结石发生。请完成下列实验：Ⅰ.实验材料和用具：小鼠若干只；普通饲料；三种不同剂量的三聚氰胺A、B、C(分别为低、中、高浓度)；其他所需条件均满足。Ⅱ.实验目的：探究三聚氰胺能否诱导肾部结石的发生。Ⅲ.方法步骤(请简要写出)：(1)___________________________________；(2)___________________________________；(3)___________________________________；(4)一年后，检查大鼠的健康状况，统计各组大鼠的肾部结石发生率。Ⅳ.实验结果预测与分析(至少写出三种情况)：(1)______________________________________；(2)______________________________________；(3)______________________________________。【答案】

Ⅲ.(1)选身体健康，发育正常、体重相同的小鼠若干，随机均分甲乙丙丁四组，分别饲养(2)四组鼠每天饲喂等量普通饲料，甲乙丙三组分别添加三聚氰胺溶液A，溶液B，溶液C(3)在适宜相同条件下饲养1年Ⅳ.(1)如四组大鼠肾部结石发生率相同，(或都不发生肾部结石)说明三聚氰胺不会诱发大鼠结石(2)如结石发生率为丙＞乙＞甲＞丁，说明三聚氰胺会诱发大鼠肾部结石，剂量越大，发生率越大(3)如甲乙丙大鼠肾部结石发生率相近，都高于丁，说明三聚氰胺会诱发大鼠肾部结石，但跟剂量大小无关(2010年北京海淀区抽查)下面是某蛋白质的肽链结构示意图(图1，其中数字为氨基酸序号)及部分肽链放大图(图2)，请据图判断下列叙述中不正确的是(

)图1图2A．该蛋白质中含有两条肽链49个肽键B．图2中含有的R基是①②④⑥⑧C．从图2可推知该蛋白质至少含有4个游离的羧基D．决定该蛋白质合成的mRNA中至少有51个密码子【自主探究】

____【解析】

由图1可知，该蛋白质由51个氨基酸形成，肽链为2条，应有49个肽键；图2中②④⑥⑧是R基，①为氨基；由图2的⑥⑧两个R基中含有羧基可推知该蛋白质至少含有4个游离的羧基；每个氨基酸是由1个密码子决定的，由于终止密码子不决定氨基酸，因此mRNA上至少含51个密码子。B(1)控制该蛋白质合成的基因中至少有多少个脱氧核苷酸？(2)若氨基酸的平均相对分子质量是128，则该蛋白质的相对分子质量为多少？（1）306。（2）128×51-18×(51-2)-2×3=5640。氨基酸脱水缩合形成蛋白质有如下规律：(1)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。(2)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。(3)N原子数＝各氨基酸中N的总数。(4)O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数。生物体内某些重要化合物的元素组成如下图所示，请回答：(1)图中Y代表何种元素？

。(2)大分子A、C1、C2依次代表

。(3)a的分子式可表示为

；由a→A的过程中，有下列数量关系：失去水的分子数=氨基酸分子数-

数。(4)A可分为A1…A5…，其原因从a分析是因为__；从A分析是因为____；从C1分析是因为

__。(5)与A5有关的C1片段在人体其他部位的体细胞是否存在？简要说明理由。______________________________________________________________________________。(6)C1→C2的变化叫________；与C2相比较，C1的组成成分的特点是________________。【解析】本题首先从A1到A5的功能和C与A的关系出发，判断A为蛋白质、a为氨基酸、C1为脱氧核苷酸、C1为DNA、C2为RNA。则X为N，Y为N、P。在氨基酸脱水缩合合成蛋白质的过程中，失去水的分子数=形成的肽键数=氨基酸分子数-肽链数。蛋白质的多样性有4个原因，但其中从氨基酸的角度分析有3个原因：氨基酸种类、数量不同、排列顺序不同，还有一个原因则是形成蛋白质的肽链的空间结构千差万别。A5具有降低血糖的作用，故是唯一降血糖的激素——胰岛素，由胰岛B细胞中DNA上的胰岛素基因控制合成，人体其他部分的体细胞中DNA上也有胰岛素基因，因为人体不同部位的体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而它们含有基本相同的DNA【答案】

(1)N、P(2)蛋白质、DNA、RNA肽链(4)氨基酸种类、数量不同、排列顺序不同肽链空间结构千差万别DNA分子的多样性(5)与A5有关的C1片段在人体其他部位的体细胞中都存在。因为人体不同部位的体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而它们含有相同的DNA(6)转录含有C2所没有的碱基T和脱氧核糖对于本题的(4)中从a分析，学生经常误填氨基酸的结构，认为氨基酸的空间结构与蛋白质的多样性有关，蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构有关。1．(2009年天津高考题)下列过程中，涉及肽键数量变化的是(

)A．洋葱根尖细胞染色体的复制B．用纤维素酶处理植物细胞C．小肠上皮细胞吸收氨基酸D．蛋清中加入NaCl使蛋白质析出【解析】

涉及肽键数量变化的过程可以是

蛋白质的合成或分解过程。A选项中洋葱根

尖细胞染色体的复制即组成染色体的DNA的

复制和蛋白质的合成过程，涉及肽键数目变

化；B选项用纤维素酶处理植物细胞，细胞壁

中的纤维素被分解，纤维素是多糖类物质，

无肽键变化；C选项小肠上皮细胞吸收氨基

酸时，消耗ATP且需要载体的协助，但此过

程中无肽键数目的变化；D选项是蛋白质的盐析现象，也无肽键数目的变化，所以答案为A。【答案】

A2．(2009年上海高考题)某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是(

)A．n－m

B．n－2mC．n＋m

D．n＋2m【解析】

该蛋白质中含有肽键数为(n－m)个，每个肽键(—CO—NH—)含有一个氧原子；m条肽链至少含有m个游离的羧基(—COOH)，因此，该蛋白质中至少含有的氧原子的个数为n－m＋2m＝n＋m。【答案】

C3．(2008年高考天津卷)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，细胞会产生新的蛋白质【解析】

生物酶的基本组成单位是氨基酸和核苷酸；20种氨基酸中的必需氨基酸，生物体不能合成；蛋白质的种类还与氨基酸的排列顺序有关，所以A、B、C都不正确。【答案】

D4．(2008年高考上海卷)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10C．799、1和1

D．799、11和9【解析】

由氨基酸数－肽链数＝肽键数可知，2条肽链的蛋白质共有肽键798，每条肽链的两端各有一个氨基和一个羧基，故两条肽链的氨基和羧基数为肽链两端的氨基和羧基加氨基酸R基上的氨基和羧基，即氨基总数＝2＋10＝12，羧基总数＝2＋8＝10。【答案】

B5．(2007年高考上海卷)免疫球蛋白lgG的结构示意图如下，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该lgG由m个氨基酸构成，则该lgG有肽键数(

)A．m个

B．(m＋1)个C．(m－2)个D．(m－4)个【解析】

本题考查识图能力、分析应用能力。从二硫键情况可以分析出免疫球蛋白lgG共有4条多肽链，又知该免疫球蛋白由m个氨基酸构成，所以含有的肽键数为(m－4)个。【答案】

D

6．(上海卷)某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是(

)A．6

18

B．5

18C．5

17

D