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1、第第3 3讲 生命活动的主要承担讲 生命活动的主要承担者者 蛋白质蛋白质 -2- 蛋白质的结构和功能()。 核心考点分层突破 -3- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 蛋白质的结构和功能 一、氨基酸的结构及其种类 1.氨基酸的结构 核心考点分层突破 -4- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (1)写出图中结构的名称。 a. 氨基 ;b. 羧基 。 (2)通过比较图中三种氨基酸,写出氨基酸的结构通 式: 。 (3)氨基酸的不同取决于 R基 的不同,图中三种氨基酸的R基 依次为 CH(CH3)2 、 CH3 和 H 。 (4)结构特点 核心考点分层突破 -5- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2
2、.氨基酸的种类 巧记氨基酸的结构通式 氨基酸中有个碳,伸出四手向外连,下面连着氢原子,上面顶着R基 团,左手拽的是氨基,右手还把羧基牵。 核心考点分层突破 -6- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 二、蛋白质的结构及其多样性 1.蛋白质的形成过程 核心考点分层突破 -7- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (1)过程a的名称: 脱水缩合 ;场所: 核糖体 。 (2)物质b: 二肽 。 (3)结构c: 肽键 ,其结构简式为:CONH。 (4)H2O中H的来源: 羧基和氨基 。 (5)多个氨基酸发生该反应,产物名称为 多肽 。 教材深挖“组成蛋白质的氨基酸中至少含有一个氨基和一个羧 基”,你对“至
3、少”是怎样理解的? 提示:R基也可以含有氨基和羧基。 核心考点分层突破 -8- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.蛋白质多样性的原因 (1)组成蛋白质的氨基酸的 种类 、 数目 、 排列 顺序 不同。 (2)组成蛋白质的多肽链形成的 空间结构 不同。 核心考点分层突破 -9- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 三、蛋白质的功能(连一连) 教材深挖(1)氨基酸种类和数目相同的蛋白质是同一种蛋白质吗? 为什么? 提示:不一定。蛋白质的种类还决定于多肽链中氨基酸的排列顺 序和多肽链形成的空间结构。 (2)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,蛋白质的特定功能是否发 生改变?为什么? 提示:发生改变。蛋
4、白质的结构决定其功能。 核心考点分层突破 -10- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (1)具有氨基和羧基的化合物,不一定都是构成蛋白质的氨基酸。 ( ) (2)每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基,且都连在同一个 碳原子上。( ) (3)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。( ) (4)不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。( ) (5)组成蛋白质的氨基酸可按不同的方式脱水缩合。 ( ) (6)蛋白质是生物体主要的能源物质。( ) 核心考点分层突破 -11- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 1.“、”代表不同种类的氨基酸,其间的“”代表肽键。 回答下列问题。 (1)50个和50个组成的蛋白
5、质的结构 ,原因是 。 (2)分别由200个和100个组成的蛋白质,其结构 , 原因是 。 (3)与的结构 ,原因是 。 (4)A链 和B链 是由种类相同、数目相等、 排列顺序相同的氨基酸组成的蛋白质,这两种蛋白质的结构 ,原因是 。 核心考点分层突破 -12- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 答案: (1)不同 氨基酸的种类不同 (2)不同 氨基酸的数目不 同 (3)不同 氨基酸的排列顺序不同 (4)不同 肽链盘曲、折叠 形成的空间结构不同 核心考点分层突破 -13- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.请根据下图填出相关内容。 (1)A代表的元素主要是 。 (2)图中B的名称是 ,其种
6、类约为 种,人体可自身 合成的B称为 。 (3)图中C为 ,可写作 ,图中过 程称为 ,发生场所为 。 (4)下列中不属于植物体内蛋白质功能的是 。 构成细胞膜的重要成分 催化细胞内的化学反应 作为 生长素,促进细胞伸长生长 协助矿质元素进入根细胞 核心考点分层突破 -14- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 答案: (1)C、H、O、N (2)氨基酸 20 非必需氨基酸 (3)肽键 CONH 脱水缩合 核糖体 (4) 核心考点分层突破 -15- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向1 氨基酸的种类及结构特点氨基酸的种类及结构特点 1.(2018湖北黄冈一中起点考试)下图为氨基酸分子的结
7、构通式, 下列叙述正确的是( ) A.结构在生物体内约有20种 B.氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自和 C.结构中含有的氨基或羧基全部都参与脱水缩合 D.生物体内n个氨基酸形成1条多肽链需要n种密码子 答案解析解析 关闭 为氨基,为羧基,为侧链基团(R基)。构成生物体的氨基酸约有20 种,A项正确;氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自,B项错误;R基中的 氨基或羧基不参与脱水缩合,C项错误;生物体内n个氨基酸形成1条多肽链 需要n个密码子而不是需要n种密码子,D项错误。 答案解析 关闭 A 核心考点分层突破 -16- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.下列关于生物体内氨基酸的叙述,正确的是
8、( ) A.氨基酸是蛋白质分子的单体,由氨基和羧基组成 B.组成蛋白质的氨基酸共有的结构是 C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素 D.组成人体的氨基酸中相对分子质量最大的是甘氨酸 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 核心考点分层突破 -17- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向2 蛋白质的形成过程蛋白质的形成过程 3.如下图所示,1分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可 转变成1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1个游离的氨基和1个游离的羧基 C.沸水浴时肽
9、键断裂导致胰岛素生物活性的丧失 D.理论上C肽的含量可间接反映胰岛B细胞的分泌功能 答案解析解析 关闭 从图中可以看出,保留的肽链中含有51(30+21)个氨基酸,所以肽键的数目 为51-2=49(个),A项错误;胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离 的羧基,也可能含有更多的氨基和羧基(存在于R基中),B项错误;沸水浴时 破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键,C项错误;因为合成一个胰岛素分 子就要切去一段C肽,所以理论上C肽的含量可间接反映胰岛B细胞的分泌 功能,D项正确。 答案解析 关闭 D 核心考点分层突破 -18- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向3 蛋白质的结构与功能蛋白
10、质的结构与功能 4.(2018全国卷)下列关于人体中蛋白质功能的叙述,错误的是( ) A.浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原 B.肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程 C.蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2的运输 D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分 答案解析解析 关闭 浆细胞产生的抗体是具有免疫功能的蛋白质,可结合相应的病毒抗原(抗 体与抗原特异性结合),A项正确。肌细胞中有肌肉蛋白,可参与肌肉收缩 的过程,B项正确。蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2的运输,C项错误。 染色体的组成成分主要是DNA和蛋白质,D项正确。 答案解析 关闭 C 核心考点分层突破 -19-
11、核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 5.下图表示木瓜蛋白酶和胃蛋白酶对抗体的消化作用,根据图示 实验结果,不能得出的结论是( ) A.胃蛋白酶能使抗体失活 B.抗体的化学本质是蛋白质 C.木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的化学本质都是蛋白质 D.胃蛋白酶催化抗体分解断裂的肽键数目多于木瓜蛋白酶 答案解析解析 关闭 经胃蛋白酶处理后,抗体中的部分化学键断裂,进而导致抗体失活;根据酶 的专一性可知,抗体的化学本质为蛋白质;本实验不能得出两种酶的化学 本质是蛋白质的结论;从图中信息可知,胃蛋白酶催化抗体水解时断裂的 肽键数较多。 答案解析 关闭 C 核心考点分层突破 -20- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 6
12、.下图中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,下列有关Q的叙述,错误的是 ( ) A.Q可能位于细胞膜上B.Q中可能含有S元素 C.不一定发生在细胞内D.必须依赖三磷酸腺苷 答案解析解析 关闭 根据过程知Q可能是酶,绝大多数酶的化学本质是蛋白质,可能含有S元 素;过程说明Q可能是细胞膜上的载体蛋白;过程说明Q可能是抗体。 酶促反应在细胞内外均可发生,如唾液淀粉酶催化淀粉水解发生在细胞外; 物质跨膜运输不一定依赖ATP,如协助扩散。 答案解析 关闭 D 核心考点分层突破 -21- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 1.有关组成蛋白质的氨基酸的判断方法 (1)判断依据:氨基酸中
13、氨基、羧基的数目和连接位置。 (2)判断方法:从数量上看,至少有一个NH2和一个COOH。 下列氨基酸不属于组成蛋白质的氨基酸。 a:H2NCH2CH2OH缺乏羧基(COOH) 从位置上看,必须有一个NH2和一个COOH连在同一个碳 原子上。下列氨基酸不属于组成蛋白质的氨基酸。 氨基与羧基未连在同一个碳原子上。 核心考点分层突破 -22- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.巧用“一、二、三、四、五”理解蛋白质的结构与功能 体系构建随堂演练 -23- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 与蛋白质合成相关的计算 1.利用图解总结与蛋白质有关的计算方法 (1)氨基数和羧基数 氨基数=肽链数+ R基
14、 中的氨基数。 羧基数=肽链数+ R基 中的羧基数。 体系构建随堂演练 -24- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (2)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,相关数目的计算见下表。 教材深挖 构成蛋白质的不同肽链之间通过什么化学键连接? 提示:构成蛋白质的不同肽链之间通过氢键或二硫键等连接。 体系构建随堂演练 -25- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.多肽中H、O、N原子数的计算 (1)H原子数=各氨基酸的H原子数之和-2脱去的水分子数。 (2)O原子数= 肽键 数+2肽链数+R基上的O原子数=各氨基 酸的O原子数之和-脱去的水分子数。 (3)N原
15、子数=肽键数+肽链数+ R基 上的N原子数=各氨基酸 中N原子数之和。 (1)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质,该蛋白 酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基。( ) (2)在形成一条肽链的过程中形成的肽键数目一定等于氨基酸数 减去1。( ) (3)某甜味肽的分子式为C13H16O5N2,则该甜味肽一定是二肽。 ( ) 体系构建随堂演练 -26- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 1.某蛋白质由124个氨基酸组成,其中有8个SH,在肽链形成空 间结构(如下页左上图)时,生成4个二硫键(SS),若氨基酸平 均相对分子质量为128,则该蛋白质的相对分子质量约为多少? ,如何
16、计算? 。 答案: 13 650 该蛋白质的相对分子质量=氨基酸的平均相对分 子质量氨基酸的分子数-脱去水分子数18-81=128124- 12318-8=13 650 体系构建随堂演练 -27- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.若某蛋白质为一条由200个氨基酸组成的环状肽,则该蛋白质 共有多少个肽键? 提示:200个。 3.若某蛋白质中丙氨酸的个数及位置如下图所示: 则该六十肽脱掉丙氨酸所形成的多肽中肽键数目减少几个?氨基 增加几个? 提示:3个;3个。 体系构建随堂演练 -28- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向1 有关氨基酸数、肽键数和脱去水分子数的计算有关氨基酸数、肽键
17、数和脱去水分子数的计算 1.有一条多肽链,分子式为CxHyOpNqS,将它彻底水解后,只得到如 下图所示的四种氨基酸。分析推算可知,水解得到的氨基酸个数为 ( ) A.q+1 B.p-1 C.q-2D.p+1 答案解析解析 关闭 由题意可知,只有赖氨酸的R基上有氨基,多肽分子式中的N原子数应是肽 键中的N原子数+游离的氨基中的N原子数,因不知道赖氨酸有几个,故无 法利用N原子数来计算;O原子数是肽键中的O原子数+游离羧基中的O原 子数,而题中的氨基酸的R基都没有羧基,故肽键数是p-2,氨基酸数=肽键数 +肽链数=(p-2)+1=p-1。 答案解析 关闭 B 体系构建随堂演练 -29- 核心梳理
18、提能探究考向感悟归纳总结 2.n个氨基酸组成了m个多肽,其中有z个是环状肽,据此分析,下列 表述错误的是( ) A.m个多肽一定含有的元素是C、H、O、N,还可能含有S B.m个多肽至少含有的游离氨基数和游离羧基数均为(m-z) C.将这m个多肽完全水解为氨基酸,至少需要(n-m+z)个水分子 D.这m个多肽至少含有(n-m+z)个O原子 答案解析解析 关闭 氨基酸由C、H、O、N四种基本元素组成,有些氨基酸还含有S元素,A项正 确;每条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基,环状肽除R基外 不含游离的氨基和游离的羧基,m个多肽至少含有(m-z)个游离的氨基或游 离的羧基,B项正确;每打开
19、一个肽键需要一分子水,该m个多肽中肽键的数 目为(n-m+z),C项正确;每个肽键中含有一个O原子,每条链状肽末端的羧基 含有两个O原子,则m个多肽中至少含有的O原子数目为(n-m+z)+2(m- z)=n+m-z,D项错误。 答案解析 关闭 D 体系构建随堂演练 -30- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向2 有关蛋白质相对分子质量及原子数目的计算有关蛋白质相对分子质量及原子数目的计算 3.某三十九肽中共有甘氨酸4个(甘氨酸结构式如图1),现用某种 水解酶去除其中的甘氨酸,得到4条长短不等的多肽(如图2)。如将 原来的多肽与4条多肽的总原子数或结构数进行比较,会出现下列4 种情况中的
20、( ) 肽键数减少7个 C原子数减少8个 氨基和羧基数分别 增加3个 O原子数减少1个 A.1种 B.2种 C.3种D.4种 答案解析解析 关闭 据图分析,去掉4个甘氨酸,共需水解7个肽键,所以肽键数减少7个;每个甘 氨酸含2个C原子,脱掉4个甘氨酸减少8个C原子;每条肽链中至少含有1个 氨基和1个羧基,4条多肽链,至少有4个游离的氨基、4个游离的羧基,与原 来1条多肽链相比,氨基和羧基数都增加3个;水解7个肽键需7分子水参与, 水解产生的所有产物中O原子数增加7个,而每个甘氨酸含有2个O原子,因 此,原来多肽与4条多肽相比O原子数减少1个。 答案解析 关闭 D 体系构建随堂演练 -31- 核
21、心梳理提能探究考向感悟归纳总结 4.已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128,现有一蛋白质分 子由3条肽链组成,在肽链形成空间结构时,生成4个二硫键( SH+SHSS+2H),共有肽键97个,此蛋白质的相对分子质 量最接近( ) A.11 050 B.11 060 C.12 800 D.12 280 答案解析解析 关闭 多肽是由氨基酸脱水缩合形成的,因此,多肽的相对分子质量=氨基酸数目 氨基酸的平均相对分子质量-失去水的数目水的相对分子质量。又 由于在肽链形成空间结构时,生成4个二硫键,失去氢原子的数量 =24=8(个),所以蛋白质的相对分子质量=(97+3)128-9718-8=11 04
22、6。 答案解析 关闭 A 体系构建随堂演练 -32- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向3 有关氨基酸排列顺序与多肽种类的计算有关氨基酸排列顺序与多肽种类的计算 5.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 答案解析解析 关闭 足量的3种氨基酸构成的三肽有333=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外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32
23、1=6(种)。 答案解析 关闭 D 体系构建随堂演练 -33- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 1.有关多肽计算的注意事项 (1)环状多肽主链中无氨基和羧基,环状肽中氨基或羧基数目取决 于构成环状肽氨基酸的R基中的氨基和羧基的数目。肽键数=脱去 水分子数=氨基酸数。 (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。 体系构建随堂演练 -34- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.利用守恒法计算蛋白质分子中各原子的数目 氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在脱水缩合形成 多肽时,要失去部分氢原子
24、和氧原子,但是碳原子、氮原子的数目 不会减少。 (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。 -35- 通关记通关辨通关练 1.氨基酸是组成蛋白质的基本单位,构成人体蛋白质的氨基酸约 有20种。 2.组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少含有一个氨基(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。 3.各种氨基酸的理化性质不同的原因在于R基不同。 4.脱水缩合是
25、一个氨基酸分子的羧基(COOH)和另一个氨基酸 分子的氨基(NH2)相连接,同时脱去一分子水的过程。 5.氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键,由肽键连接氨基酸分 子形成肽链,肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。 6.组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘 曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别,是蛋白质结构多样性 的直接原因。 -36- 通关记通关辨通关练 7.蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,具有催化、运输、 免疫、信息传递等多种功能。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和体现者。 -37- 通关记通关辨通关练 1.书写氨基、羧基和肽键
26、的注意事项 不要将氨基误写为NH2或NH3;不要将羧基误写为COOH 或 ;也不要将肽键误写为CONH或CONH。 2.蛋白质变性的原因 高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键,而是破 坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构。 -38- 通关记通关辨通关练 1.蛋白质是生命活动的主要承担者,一切生命活动都离不开蛋白 质。下列有关蛋白质的叙述,正确的是( ) A.氨基酸种类和数目均相同的蛋白质,其功能也相同 B.由n个氨基酸、m条肽链形成的蛋白质至少含有(n+m)个氧原 子 C.在组成细胞的各种化合物中蛋白质的相对含量最多 D.蛋白质与双缩脲试剂在5065 水浴加热条件下才会产生紫 色反应 答
27、案解析解析 关闭 氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的空间结构决定蛋白质分子的结 构,因此氨基酸种类和数目均相同的蛋白质,其功能未必相同,A项错误;在 组成细胞的各种化合物中水的相对含量最多,C项错误;蛋白质与双缩脲试 剂作用产生紫色反应不需要水浴加热,D项错误。 答案解析 关闭 B -39- 通关记通关辨通关练 2.(2018全国卷)回答下列与蛋白质相关的问题。 (1)生物体中组成蛋白质的基本单位是 。在细胞中合成 蛋白质时,肽键是在 这一细胞器上形成的。合成的蛋白 质中有些是分泌蛋白,如 (填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或 “酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体, 此过程
28、中高尔基体的功能是 。 (2)通常,细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基 酸序列和 结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变 性,通常,变性的蛋白质易被蛋白酶水解,原因是 。 (3)如果DNA分子发生突变,导致编码正常血红蛋白多肽链的 mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换,但未引起血红蛋白中氨 基酸序列的改变,其原因可能是 。 -40- 通关记通关辨通关练 答案:(1)氨基酸 核糖体 胃蛋白酶 对蛋白质进行加工、分类 和包装 (2)空间 蛋白质变性使肽键暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触, 使蛋白质降解 (3)遗传密码具有简并性 解析:(1)氨基酸是组成生物体中蛋白质的基本单位,蛋白质合成 的场所是核糖体。蛋白质可分为分泌蛋白(如胃蛋白酶)和胞内蛋 白(如逆转录酶、酪氨酸酶)。高尔基体对来自内质网的蛋白质进 行加工、分类和包装。(2)蛋白质有自身的空间结构,发生变性后, 其空间结构变得伸展松散,使肽键暴露,导致蛋白质更容易被蛋白 酶水解。(3)基因突变导致mRNA中的碱基发生替换,而蛋白质中氨 基酸序列不变,极有可能是密码子改变后对应的氨基酸未发生改变, 即遗传密码具有简并性。