專題03 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

1、專題03 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能【基礎(chǔ)回顧】 考點(diǎn)一、 氨基酸及其種類 1.種類：約有20種，根據(jù)能否在體內(nèi)合成分為必需氨基酸和非必需氨基酸。 2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：每種氨基酸至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連在同一個(gè)碳原子上。 3.結(jié)構(gòu)通式：如下圖，氨基酸的不同在于側(cè)鏈R基的不同。 考點(diǎn)二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性 1.脫水縮合：一個(gè)氨基酸分子的羧基與另一個(gè)氨基酸分子的氨基相連接形成肽鍵，同時(shí)脫去一分子水，肽鍵可表示為NHCO。 2.蛋白質(zhì)多樣性的原因 （1）氨基酸方面：氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同。 （2）肽鏈方面：肽鏈的空間結(jié)構(gòu)不同。 考點(diǎn)三、蛋白質(zhì)功能的多樣性 1.構(gòu)成細(xì)

2、胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，稱為結(jié)構(gòu)蛋白，如羽毛、蛛絲等。 2.對(duì)細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有催化作用，如酶。 3.具有運(yùn)輸載體功能，如血紅蛋白。 4.起信息傳遞作用，能夠調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動(dòng)，如胰島素。 5.具有免疫作用，如抗體。 【技能方法】 1有關(guān)氨基酸結(jié)構(gòu)通式的分析 2組成蛋白質(zhì)的氨基酸的判斷標(biāo)準(zhǔn) (1)數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)：至少含有一個(gè)NH2和一個(gè)COOH。 (2)位置標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)NH2和一個(gè)COOH連接在同一個(gè)碳原子上。 3蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)形成： (1)一條肽鏈中至少有一個(gè)游離的氨基和一個(gè)游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端，其余的氨基和羧基位于R基中。 (2)H2O中的H來自COOH中的H和NH2中的H，而O則只來自

3、于COOH中的O。 4脫水縮合相關(guān)計(jì)算 假設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a，由n個(gè)氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈： 多肽中H、O、N原子數(shù)的計(jì)算 (1)H原子數(shù)各氨基酸的H原子數(shù)之和2×脫水?dāng)?shù)。 (2)O原子數(shù)肽鍵數(shù)2×肽鏈數(shù)R基上的O原子數(shù)各氨基酸的O原子數(shù)之和脫水?dāng)?shù)。 (3)N原子數(shù)肽鍵數(shù)肽鏈數(shù)R基上的N原子數(shù)各氨基酸中N原子數(shù)之和。 5蛋白質(zhì)和多肽的區(qū)別與聯(lián)系 6.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性和功能多樣性 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】 1下面是三種組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)式，據(jù)圖分析下列敘述不正確的是() A以上這三種氨基酸的R基依次分別是H、CH3、CH2OH B這三種氨基酸理化性質(zhì)的不同取

4、決于R基不同 C甲是最簡單的氨基酸 D從上式可看出，只要含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基的化合物就是組成蛋白質(zhì)的氨基酸 【答案】D 【解析】 根據(jù)組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可判斷：甲、乙、丙三種氨基酸的R基分別是H、CH3、CH2OH，不同氨基酸R基的不同決定了其理化性質(zhì)的不同；組成蛋白質(zhì)的氨基酸至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。 2.下列關(guān)于氨基酸和蛋白質(zhì)的敘述，錯(cuò)誤的是() A甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3，則它的分子式是C5H11O2NS B酪氨酸幾乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，這種差異是由R基的不同引起的 Cn個(gè)氨基酸共有m個(gè)氨基，則這些氨基酸縮合

5、成的一個(gè)多肽中的氨基數(shù)必為mn D甜味肽的分子式為C13H16O5N2，則甜味肽一定是一種二肽 【答案】C 【解析】 根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，畫出甲硫氨酸的結(jié)構(gòu)式，不難得出答案，R基不同決定了不同氨基酸的結(jié)構(gòu)和功能特性的不同，多肽中的氨基數(shù)R基中的氨基數(shù)肽鏈數(shù)，含有2個(gè)N原子的肽鏈，只能是二肽。 3.某蛋白質(zhì)由n條肽鏈組成，氨基酸的平均分子量為a，控制該蛋白質(zhì)合成的基因含b個(gè)堿基對(duì)，則該蛋白質(zhì)的分子量約為() 【答案】D 【解析】 基因控制蛋白質(zhì)的合成過程中，基因中堿基的數(shù)量與氨基酸的數(shù)量關(guān)系為61，即2b個(gè)堿基、個(gè)氨基酸，組成蛋白質(zhì)的氨基酸有個(gè)，由n條多肽鏈組成，那么，此蛋白質(zhì)中有個(gè)肽鍵及脫去

6、的水分子數(shù)。此蛋白質(zhì)的分子量為： 4.某蛋白質(zhì)由m條肽鏈、n個(gè)氨基酸組成。該蛋白質(zhì)至少有氧原子的個(gè)數(shù)是() AnmBn2m CnmDn2m 【答案】C 【解析】 兩個(gè)氨基酸脫水縮合形成一個(gè)肽鍵，每個(gè)肽鍵中含一個(gè)氧原子；n個(gè)氨基酸縮合形成m條肽鏈，應(yīng)有肽鍵nm個(gè)，所以肽鍵中氧原子是nm個(gè)，一條肽鏈中除肽鍵外還至少含有一個(gè)完整的羧基，里面有兩個(gè)氧原子，所以m條肽鏈中應(yīng)至少還有2m個(gè)氧原子，再加上肽鍵中的nm個(gè)，所以應(yīng)至少有氧原子的個(gè)數(shù)為nm2mnm。 5.下列關(guān)于蛋白質(zhì)和氨基酸的敘述，正確的是() A具有生物催化作用的酶都是由氨基酸組成的 B高等動(dòng)物能合成生命活動(dòng)所需的20種氨基酸 C細(xì)胞中氨基酸

7、種類和數(shù)量相同的蛋白質(zhì)是同一種蛋白質(zhì) D在胚胎發(fā)育過程中，基因選擇性表達(dá)，細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì) 【答案】D 【解析】 生物酶的基本組成單位是氨基酸或核糖核苷酸；20種氨基酸中的必需氨基酸，生物體不能合成；蛋白質(zhì)的種類還與氨基酸的排列順序有關(guān)，所以A、B、C都不正確。 【能力提升】 1.如圖是有關(guān)蛋白質(zhì)分子的簡要概念圖，對(duì)圖示分析正確的是() Aa肯定含有P B過程有水生成 C多肽中b的數(shù)目等于c的數(shù)目 Dd表示氨基酸種類的多樣性 【答案】B 【解析】 只有少數(shù)氨基酸的組成元素中含有P。由氨基酸脫水縮合形成多肽的過程肯定有水生成。氨基酸的數(shù)目和肽鍵的數(shù)目不一定相等，直鏈肽中肽鍵的數(shù)目氨基酸的數(shù)

8、目肽鏈的數(shù)目。d表示的是蛋白質(zhì)種類的多樣性，而不是氨基酸種類的多樣性。 2.某蛋白質(zhì)由3條多肽鏈、N個(gè)氨基酸組成，下列關(guān)于該蛋白質(zhì)說法正確的是() A形成該蛋白質(zhì)時(shí)產(chǎn)生了N個(gè)水分子 B該蛋白質(zhì)中至少含有N個(gè)肽鍵 C該蛋白質(zhì)中至少含有3個(gè)游離的羧基 D合成該蛋白質(zhì)至少需要20種氨基酸 【答案】C 【解析】 形成該蛋白質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生水分子數(shù)為N3，含有N3個(gè)肽鍵。至少含有的游離的羧基數(shù)肽鏈條數(shù)3。 3.狼體內(nèi)有a種蛋白質(zhì)，20種氨基酸；兔體內(nèi)有b種蛋白質(zhì)，20種氨基酸。狼捕食兔后，狼體內(nèi)的一個(gè)細(xì)胞中含有的蛋白質(zhì)和氨基酸種類最可能是() Aab,40Ba,20 C大于a,20nD小于a,20 【答案】D

9、 【解析】 狼捕食兔后，經(jīng)過消化吸收，蛋白質(zhì)以氨基酸的形式進(jìn)入狼體內(nèi)，所以狼體內(nèi)的蛋白質(zhì)并不會(huì)增加。由于細(xì)胞分化，基因選擇性地表達(dá)，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)含的蛋白質(zhì)種類一定少于狼體內(nèi)蛋白質(zhì)種類的總數(shù)a。每個(gè)細(xì)胞中有多種蛋白質(zhì)，需要多種氨基酸，由于狼體內(nèi)共有20種氨基酸，因此，每個(gè)細(xì)胞中最多含有20種氨基酸。 4.在胰島B細(xì)胞中先合成胰島素原，胰島素原再通過蛋白酶的水解作用，生成胰島素(如圖所示)。胰島素原水解所需的水分子中的氫用于() A形成COOH和SH B形成NH2和COOH C形成SH和OH D形成COOH和連接碳的H 【答案】B 【解析】 比較胰島素原與胰島素的結(jié)構(gòu)，可見胰島素原通過蛋白酶的水解作

10、用破壞的是氨基酸之間的肽鍵。肽鍵形成時(shí)水分子中的氫來自NH2和COOH，故肽鍵被破壞時(shí)消耗的水分子中的氫用于形成NH2和COOH。 5.現(xiàn)有一種“十二肽”，分子式為CXHYNZOWS(Z12，W13)。已知將它徹底水解后只得到下列氨基酸。下列敘述中，正確的是() A合成該多肽時(shí)，至少需36個(gè)密碼子 B控制合成該多肽相應(yīng)的基因至少有36個(gè)堿基 C將一個(gè)該“十二肽”分子徹底水解后有(Z12)個(gè)賴氨酸 D將一個(gè)該“十二肽”分子徹底水解后有(W13)個(gè)天冬氨酸 【答案】C 【解析】 該多肽為十二肽，說明有12個(gè)氨基酸參與了肽鏈的合成，根據(jù)氨基酸和密碼子的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，至少需要12個(gè)密碼子(不考慮終止密

11、碼)；控制十二肽合成的直接模板mRNA至少有12×336個(gè)堿基，對(duì)應(yīng)的基因中至少有12×672個(gè)堿基；由于5種氨基酸中只有賴氨酸的R基上有一個(gè)氨基，這條肽鏈中的氮原子數(shù)肽鍵數(shù)1賴氨酸的個(gè)數(shù)×1，即Z111賴氨酸的個(gè)數(shù)，賴氨酸的個(gè)數(shù)Z12，所以該“十二肽”徹底水解后有(Z12)個(gè)賴氨酸；由于5種氨基酸中只有天冬氨酸的R基上有一個(gè)羧基含有2個(gè)氧原子，這條肽鏈中的氧原子數(shù)肽鍵數(shù)2天冬氨酸的個(gè)數(shù)×2，即W112天冬氨酸的個(gè)數(shù)×2，天冬氨酸的個(gè)數(shù)(W13)/2，所以該“十二肽”徹底水解后有(W13)/2個(gè)天冬氨酸。 【終極闖關(guān)】 1.(2012上海卷6)

12、生物體中的某種肽酶可水解肽鏈末端的肽鍵，導(dǎo)致() A蛋白質(zhì)分解為多肽鏈 B多肽鏈分解為若干短肽 C多肽鏈分解為氨基酸 D氨基酸分解為氨基和碳鏈化合物 【答案】C 【解析】 肽酶可水解肽鏈末端的肽鍵，最終將多肽鏈分解為氨基酸。 2.（2014上海卷28）一條由39個(gè)氨基酸形成的環(huán)狀多肽，其中有4個(gè)谷氨酸（R基為-CH2-CH2-COOH）,則該多肽() A. 有38個(gè)肽鍵 B. 可能沒有游離氨基 C. 至少有5個(gè)游離羧基 D. 至多有36種氨基酸 【答案】B 【解析】 由于該多肽由39個(gè)氨基酸形成，且為環(huán)狀多肽，故含有39個(gè)肽鍵，A錯(cuò)誤；如果R基上沒有氨基，則沒有游離的氨基，B正確；由于含有4個(gè)

13、谷氨酸，谷氨酸的R基上有游離的羧基，環(huán)狀多肽只有R基上有游離的氨基和羧基，故至少有4個(gè)游離的羧基，C錯(cuò)誤；組成蛋白質(zhì)的氨基酸最多有20種，D錯(cuò)誤。 3.（2013江蘇卷20）下面關(guān)于蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的敘述，錯(cuò)誤的是() A.不同蛋白質(zhì)含有的氨基酸數(shù)量不盡相同 B.有些結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)具有相似的功能 C.組成蛋白質(zhì)的氨基酸可按不同的排列順序脫水縮合 D.組成蛋白質(zhì)的氨基酸之間可按不同的方式脫水縮合 【答案】D 【解析】 不同蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)目、排列順序可能不同，A 正確；結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)，功能可能相似，比如酶，B 正確；組成蛋白質(zhì)的氨基酸之間的脫水縮合的順序可能不同，方式相同的，C 正確，

14、D 錯(cuò)誤。 4.（2015屆河南南陽第一中學(xué)高三下第三次模擬考試生物卷）艾滋病對(duì)人類健康已經(jīng)造成的危害和潛在的威脅是史無前例的。研究發(fā)現(xiàn)，有1%2%的HIV感染者并不發(fā)病，其原因是他們在感染HIV之前，體內(nèi)存在3種名叫“阿爾法防御素”的小分子蛋白質(zhì)。以下對(duì)“阿爾法防御素”的推測中正確的是() A. 不同氨基酸之間的差異是由DNA決定的 B. 控制其合成的基因可能含A、U、C、G 4種堿基 C. 一定含有C、H、O、N、P、S等元素 D. 高溫和強(qiáng)酸強(qiáng)堿會(huì)使其功能喪失 【答案】D 【解析】 不同氨基酸之間的差異是由R基團(tuán)決定的，A錯(cuò)誤；基因的本質(zhì)是DNA片段，構(gòu)成DNA的堿基沒有U，B錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)一定含有C、H、O、N四種元素，不一定含S元素，C錯(cuò)誤；高溫和強(qiáng)酸強(qiáng)堿能夠破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)變性失活，從而功能喪失，D正確； 5.（2015福建卷1）人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì)，每種蛋白質(zhì)() A.都含有20種氨基酸 B.都是在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用 C.都具有一定