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1、第2章 组成细胞的分子第2节 生命活动的主要承担者蛋白质【高考新动向】蛋白质的结构和功能【考纲全景透析】一、蛋白质的化学组成1、元素组成以C、H、O和N为主，个别还含有S、Fe等。2、基本单位氨基酸（1）组成蛋白质的氨基酸约有20种，它们的R基不同。分为必需氨基酸（8种，人体细胞不能合成的，必须从外界直接获取(婴儿有9种)）和非必需氨基酸（12种，人体细胞可以合成）。（2）结构通式：特点：至少有一个氨基和一个羧基（也可以是几个，因为R基中可能含有氨基或羧基）,并且都有一个氨基和一个羧基连在同一碳原子上（否则就不是构成蛋白质的氨基酸）。二、蛋白质的结构及其多样性1、蛋白质的结构层次2、蛋白质的合
2、成场所：核糖体 形成过程：脱水缩合（例如：形成二肽的过程）肽键的结构过程分析脱水缩合产生的H2O中的H来自于和COOH和NH2，而氧则只来自于COOH。一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，位于肽链的两端。R中的NH2或COOH不参于肽链的形成，故多余的NH2或COOH位于R中。 结构：链状（多肽链）或环状氨基酸脱水缩合形成多肽、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、蛋白质结构的多样性的原因直接原因是（1）氨基酸种类不同、数目成百上千、排列顺序千变万化（2）、多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。根本原因是DNA分子
3、的多样性三、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承担者。功 能举 例构成细胞和生物体的结构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绝大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，产生运动构成细胞和生物体的功能物质信息传递作用，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【热点难点全析】一、蛋白质的结构层次及其多
4、样性元素：C、H、O、N（有的含有S、Fe等） 【例】一条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列3种氨基酸：据此判断，下列有关叙述错误的是()A1个C22H34O13N6分子水解后可以产生3个谷氨酸B合成1个C22H34O13N6分子同时将产生5个水分子C1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和3个游离的羧基D在细胞中合成1个C22H34O13N6分子至少需要3种tRNA【解】选C。由于题目中的氨基酸中，每个氨基酸含有一个氮原子，因此该肽链是由6个氨基酸脱去5分子水形成。每一种氨基酸只能由一种特定的tRNA来转运，因此在细胞中合成1个C22H34O13N6分子至
5、少需要3种tRNA。二、蛋白质的计算问题:蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种而蛋白质却多达10101012种。为什么细胞中的蛋白质种类如此多样？（1）在生物体中组成蛋白质的氨基酸对应的密码子有 61 种；对应的tRNA有 61 种。（2）氨基酸个数、肽链数、氨基数、羧基数、肽键数、N原子数、O原子数之间的计算关系a. 氨基数肽链数R基上的氨基数b. 羧基数肽链数R基上的羧基数c. 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d. 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e. 肽键数脱水数氨基酸数肽链数水解需水
6、数（3）有关蛋白质的计算规律（氨基酸个数为n，氨基酸相对分子质量为a）肽链肽键脱去水分子蛋白质分子质量DNA碱基数mRNA碱基游离氨基、羧基1n-1n-1na-18（n-1）6n3n至少一个（1+R基中的氨基或羧基数）mn-mn-mna18(nm)6n3n至少m个（m+R基中的氨基或羧基数）思考：a、当由n个氨基酸形成一环状肽，上述规律会发生怎样的变化？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)在多肽相对分子质量计算时，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。b、氨基酸与相应的DNA及RNA片段中碱基数目之
7、间有何关系？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。若已知DNA、mRNA中碱基数求氨基酸数，一般用关键词“最多”；若已知氨基酸数求DNA、mRNA中碱基数，则一般用关键词“至少”，原因是该计算过程中都不考虑终止密码子的问题。3.几种常见蛋白质的分布和生理功能名称分布功能大多数酶细胞内或细胞外催化作用载体蛋白细胞膜运输某些物质如离子、氨基酸等某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等)内环境中调节生命活动抗体内环境中免疫作用血红蛋白红细胞内主要运输氧气和部分二氧化碳糖蛋白细胞膜表面保护、润滑、识别
8、等【高考零距离】1.（2012上海高考）生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致A蛋白质分解为多肽链 B多肽链分解为若干短肽 C多肽链分解为氨基酸 D氨基酸分解为氨基和碳链化合物【解析】酶具有专一性，蛋白酶将蛋白质水解成多肽，根据题干信息，可知某种肽酶使末端的肽键水解，这样会得到一个氨基酸和一条肽链，这时多肽又出现新的末端肽键，这样水解，直到把多肽全水解为氨基酸。【答案】C2.(2011北京理综)胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述，正确的是()A胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链B沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂C胰岛素的功能取决于氨
9、基酸的序列，与空间结构无关D核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素【解析】分析如下：选项分析A项错误胰岛素基因包括两条DNA单链，在合成蛋白质的过程中是以其中一条链为模板进行转录、翻译并合成蛋白质的，并不是两条DNA单链分别编码A、B两条肽链B项错误沸水浴加热会使胰岛素的空间结构遭到破坏，发生不可逆的变化，使其失活，加热一般不能使肽键断裂C项错误胰岛素的功能既与氨基酸的种类、数量、排列顺序有关，也与肽链的空间结构有关D项正确核糖体合成的多肽链经过内质网、高尔基体内某些蛋白酶的作用形成一定的空间结构才能形成胰岛素【答案】D3.(2011北京高考)胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下
10、列有关胰岛素的叙述，正确的是（）A.胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链B.沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂C.胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关D.核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素【解析】A项，胰岛素基因表达时只以一条链为模板编码氨基酸形成肽链，胰岛素A、B两条肽链的形成是因为蛋白酶对肽链的再加工。B项，沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链空间结构发生改变，可能会充分伸展，但肽键不会打开，因此不会断裂；C项，胰岛素的化学本质为蛋白质，功能取决于空间结构。蛋白质空间结构的多样性与组成它的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠及其形成的空间结
11、构千差万别有关。D项，胰岛素合成过程中，先在核糖体上合成多肽链，然后经内质网、高尔基体的加工、修饰等才能形成胰岛素，这个加工、修饰的过程需要蛋白酶的水解作用，适当去掉一些氨基酸等。【答案】D4（2010江苏高考）某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质下列叙述正确的是A.该蛋白酶分子结构中至少古有l29个氨基酸和l29个羧基B.该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应C.利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液D.用含该蛋白酶的洗衣粉击除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好【解析】本题考查蛋白酶的化学本质、组成、结构及鉴定等。该蛋白酶只有一条链时，所含有的氨基和羧基数目最好，都至
12、少含有一个，项错误。因其本质为蛋白质，故可与双缩脲试剂反应产生紫色反应，项正确。用透析法纯化蛋白酶时，应用缓冲液做透析液以保持蛋白酶的活性，C项错误。因酶具有专一性，油渍为脂肪，故利用蛋白酶去污比用含脂肪酶的效果差，项错误。【答案】B【考点提升训练】一、选择题1. (2012琼海一模)美国科学家发现了一种名为“Notch”的蛋白质，它能快速修复受损的脑细胞。下列有关该蛋白质的说法，错误的是 ()A构成该蛋白质的氨基酸种类最多为20种B合成蛋白质时脱水缩合过程是在核糖体上完成的C该蛋白质的空间结构与血红蛋白不同的主要原因是组成两种蛋白质的氨基酸数目、种类和排列顺 序各不相同D控制该蛋白质合成的m
13、RNA上密码子数目和蛋白质中氨基酸数目相同【解析】mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，密码子的数目多于蛋白质中氨基酸数目。【答案】D2. (2012东城区模拟)如图是由n个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，其中二硫键“SS”是一种连接蛋白质中两条肽链之间的化学键(SHSHSS2H)。下列正确的是 ()A该蛋白质至少含有n2个氧原子B合成该蛋白质时生成n2个水分子C该蛋白质至少含有n2个羧基D该蛋白质水解产物增加2n4个氢原子【解析】图中所示的蛋白质由三条多肽链组成，其中包括一条环状肽。由结构分析可知，该蛋白质含有n2个肽键，故合成该蛋白质时生成n2个水分子，B项正确。每条肽链(除环状肽外)至少含有
14、1个羧基，故该蛋白质至少含有2个羧基，C项错误。每个肽键中含1个氧原子，每个羧基含有2个氧原子，故该蛋白质至少含有n222n2(个)氧原子，A项错误。该蛋白质水解时需加入n2分子水，破坏二硫键需要4个氢，故该蛋白质水解产物增加2(n2)42n(个)氢原子，D项错误。【答案】B3.(2011 中山联考)某条多肽的相对分子质量为 2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为 110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是A75 对碱基 B78 对碱基C90 对碱基 D93 对碱基【解析】据题意，若求基因的长度首先应计算出氨基酸的个数(设为n)，则有n110(n1)182778，推出n30，又因为题干中给出“考虑终止密码子”，所以密码子数为n131个。【答案】D4.神舟八号飞船搭载蛋白质在太空结晶状况良好，结晶体像“钻石”，太空晶体可供研究抗癌新药。下列关于蛋白质的叙述中，正确的是 ()A蛋白质结构多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、空间结构有关B已知某化合物含有C、H、O、
