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人教版教学课件学海导航2013届高三生物一轮复*必修一分子与细胞第3讲生命活动的主要承担者——蛋白质

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学海导航2013届高三生物一轮复*
第3讲 生命活动的主要承担者 ——蛋白质
(实验的科学原则)

一、氨基酸及其种类
组成蛋白质的基本单位的氨基酸;自 然界中的氨基酸有几百种;但并不是组 成蛋白质,目前发现组成生物 体蛋白质 的氨基酸约有20 种。
1.基本组成元素:C、H、O、有的还 含有P、S。

2.结构通式 (1)结构通式及不同表达形式

(2)特点
①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;
② 氨 基 酸 分 子 中 至 少 有 一 个 —NH2 、 一 个 — COOH,因为R基中可能有—NH2和—COOH。
【友情提醒】不同的氨基酸的R基不同,可通 过R基判*被岬闹掷唷

【例1】(双选)某多肽分子的结构如下图所示, 下列关于该多肽的叙述,正确的是( AC )
A.该多肽水解后可产生4种氨基酸 B.该多肽属于6肽化合物,含有5个肽键 C.该多肽的合成车间是核糖体 D.该多肽的分泌不需要消耗ATP

【解析】该多肽中含有4个肽键,所以由5个氨 基酸脱水缩合而成,属于五肽,B错误。因左 起第2、3两个氨基酸的R基相同(—H),为同种 氨基酸,所以氨基酸的种类是4种,A对。把氨 基酸合成多肽链的场所是核糖体,分泌到细胞 外的过程需要消耗ATP。

二、蛋白质的结构及其多样性
1.脱水缩合 (1)概念:指一个氨基酸分子的—COOH与 另一个氨基酸分子的—NH2相连接,同时 失去一分子水的结合方式。其中羧基提供 一个—OH,氨基提供一个—H。

(2)反应式:

注意: ①反应产物中有“H2O”,脱去的水分子中的氢来 自羧基和氨基,脱去的水分子中的氧来自羧基。 ②参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳 原子相连的氨基和羧基,而不是R基中的氨基和羧 基。 ③肽键的不同表达形式:—NH—CO—或

—CO—NH—或



2.蛋白质的形成 一条或几条肽链,通过一定的化学键互相连接在 一起,再经过折叠、盘曲和缠绕,形成复杂的空间结 构,即蛋白质。蛋白质的形成过程可用如下表示:

氨基酸分子(成百上千)

肽链(一条或几条)

蛋白质分子

3.蛋白质结构的多样性 蛋白质结构多样的原因可以这样理解记忆:构成 蛋白质的氨基酸种类不同、氨基酸数目不同、氨基酸 排列顺序不同、肽链盘曲折叠成的空间结构不同。 【友情提醒】①肽链只有经过有规则的盘绕、折 叠成一定的空间结构后才是蛋白质,所以多肽并非就 是蛋白质。 ②蛋白质变性时遭到破坏的是其空间结构。

【例2】下列有关蛋白质结构、功能多样性 的说法正确的是( C )
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.有些蛋白质具有免疫功能,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】本题考查蛋白质结构多样性的原因, 蛋白质的特性和功能。蛋白质结构的多样性与肽 链盘曲折叠成的空间结构有关,氨基酸无空间结 构;具有催化功能的是酶,绝大多数酶是蛋白质, 少部分是RNA;蛋白质具有免疫、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。

三、蛋白质功能 蛋白质是生物体内生命活动的承担者,其主要功 能总结如下:

项目 类型 结构蛋白
调节作用

功能
许多蛋白质是构成细胞和 生物体的成分
对细胞和生物体的生命活 动有重要的调节作用

举例
肌动蛋白、肌球 蛋白 胰岛素、生长激 素等蛋白质类激 素

催化作用

催化细胞内的各种化学反 应

酶几乎都是蛋白 质

续表

项目 类型

功能

运输作用

有些蛋白质具有运输载体 的功能

对侵入人或高等动物体内

免疫作用 的抗原物质的清除有重要

作用

对某些物质透过细胞膜或

通透作用 细胞内的膜结构有重要的

作用

信息传递

蛋白质参与生物体的各种 信息传递过程

举例 血红蛋白
抗体
细胞膜上的载体 激素与受体的识 别

【例3】下图是人体内的三个生理过程示意图, 其中Y代表不同类型的蛋白质。下列说法正确的是 ( )C

A.若过程①中的X为激素,则Y代表的物质是 受体糖蛋白,该糖蛋白也可存在于细胞膜的内侧
B.若过程②中的X是抗原,则Y是抗体。产生Y 物质的细胞可以识别相应的抗原
C.若过程③中的X是食物蛋白,则Y的释放与细 胞膜的流动性有关
D.若过程③中的X为反应底物,则Y在人体细胞 内均分布于生物膜上

【解析】本题考查蛋白质的功能。具有识别作 用的糖蛋白只能位于细胞膜的外侧,A错;产生抗 体的效应B细胞无识别抗原的作用,B错;催化化 学反应的酶有些位于生物膜上,有些位于细胞质基 质、线粒体基质及叶绿体基质中,D错;消化食物 蛋白的消化酶属于分泌蛋白,其分泌过程利用了细 胞膜的流动性。

四、与蛋白质有关的计算 1、关于氨基酸脱水缩合反应的计算 (1)对于n个氨基酸来讲,至少有n个氨基和n个 羧基; (2)n个氨基酸分子缩合成一条肽链,失去的水 分子数=肽键数=n-1,至少有1个氨基和1个羧基; (3)n个氨基酸分子缩合成X条肽链,失去的水分 子数=肽键数=n-X,至少有X个氨基和X个羧基;

(4)n个氨基酸分子缩合成环状肽时,失 去的水分子数=肽键数=n,氨基和羧基数 与R基团有关;
(5)蛋白质完全水解时所需要的水分子 数等于该蛋白质形成时脱去的水分子数;
(6)蛋白质合成过程中相对分子质量的 变化:氨基酸的*均相对分子质量为a,数 目为n,肽链数为X,则蛋白质的相对分子 质量为:a·n-18·(n-X)。

2.氨基酸与对应的DNA及mRNA片段中碱基 数目之间的计算
依 据 DNA( 基 因 )∶mRNA∶ 氨 基 酸 = 6∶3∶1 的数量关系进行换算。

3.氨基酸数、肽键数、失去水分子数及多肽 的相对分子质量之间的关系

【友情提醒】①蛋白质相对分子质量的计算中若通过图 示或其他形式告知蛋白质中有二硫键形成时,要考虑脱去 氢的质量。
②若某肽链中有四个肽键,此化合物应叫五肽,不叫四 肽,即根据脱水缩合的氨基酸个数命名。
③信使RNA碱基是氨基酸数的三倍,不考虑终止密码 子。
④脱去的水分子中,H既来自氨基又来自羧基,O来自 羧基。
⑤若脱水缩合形成的多肽链构成环状,则脱去的水分子 数=参与脱水的氨基酸数=肽键数,其游离的氨基、羧基 只能在R基团上有可能出现。

【例4】某蛋白质分子含a条肽链,共有b个氨 基酸残基,如果氨基酸的*均相对分子质量是c, 则该蛋白质的相对分子质量以及水解时需要的水 的相对分子质量分别是( ) A
A.b(c-18)+18a和18(b-a)
B.b(c+18)+18a和18(a+b)
C.b(c-18)-18a和18(a-b)
D.b(c+18)-18a和18(b-a)

【解析】此题主要考查氨基酸数目、氨基酸相对 分子质量与蛋白质相对分子质量之间的数量转换。
(1)先求氨基酸形成蛋白质时失去的水分子数:失 去水分子数=氨基酸个数-肽链条数=b-a。
(2)形成蛋白质的相对分子质量为:氨基酸总相对 分子质量-失去水的总相对分子质量=bc-18(b-a) =b(c-18)+18a。
(3)合成蛋白质时失去的水分子数等于蛋白质水解 需要的水分子数。

1.蛋白质相对分子质量的计算中若通过图示或其他形式告知蛋 白质中有二硫键形成时,要考虑脱去氢的质量。
2.若某肽链中有四个肽键,此化合物应叫五肽,不叫四肽,即 根据脱水缩合的氨基酸个数命名。
3.信使RNA碱基是氨基酸数的三倍,不考虑终止密码子。
4.脱去的水分子中,H既来自氨基又来自羧基,O来自羧基。
5.若脱水缩合形成的多肽链构成环状,则脱去的水分子数=参 与脱水的氨基酸数=肽键数,其游离的氨基、羧基只能在R基 团上有可能出现。

一、理论归纳 1.概述 科学性原则是指设计的实验必须具有科
学性,即无理论上和操作上的错误,符合 自然规律。
2.分析

二、演练
(2011·重庆)某兴趣小组将豆腐块灭菌,接种微生 物后培养2天,加入适量食盐,经密封放置10天后 制得豆腐乳。
(1)在保质期内,豆腐乳放置的时间越长,蛋白质 含量越低,短肽和氨基酸含量越高。为研究其原 因,该小组取适量豆腐乳制成样液,等量加入各 试管,进行了以下实验。

实验中,加入双缩脲试剂A后,样液的颜色将不变 。

处理④中,100 ℃加热的目的是 使酶失活



如果处理③与处理④相比,显色较 浅 ,且处理

③与处理②相比,显色较 浅 ,则表明豆腐乳中

蛋白质被微生物产生的 蛋白酶(肽酶) 分解,最终

使短肽和氨基酸等含量增加,因此保质期内豆腐乳

放置越久风味越佳。

(2)食用豆腐乳后,其中的氨基酸可以在人体内通过氨基 转换 。作用形成新的氨基酸,还可以由氨基酸产生的

不含氮部分合成 糖类和脂肪 。

【解析】
(1)双缩脲试剂A液为0.1 g/mL的NaOH溶液,遇样液后,不发 生颜色变化。处理④中,100 ℃加热的目的是使酶失活,以便 与处理③进行比较;本实验的原理是
②豆腐乳中蛋白质含量越少,遇双缩脲试剂后,紫色越浅。 (2)氨基酸可以在人体细胞中通过氨基转换作用形成新的氨基 酸。还可以通过脱氨基作用将氨基酸分解为含氮部分和不含氮 部分。其中不含氮部分可以合成糖类和脂肪,也可以氧化分解 产生CO2和H2O,并释放能量。

1.(2009·上海)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( C )

A.n-m

B.n-2m

C.n+m

D.n+2m

【解析】由氨基酸的结构通式可知一个氨基酸 至少有两个O,形成蛋白质缩合过程中要脱掉水, 2n-(n-m)=n+m。

2.(2009·上海)某条多肽的相对分子质量为2778,

若氨基酸的*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( ) D

A.75对碱基

B.78对碱基

C.90对碱基

D.93对碱基

【解析】根据题中条件可知该多肽由30个氨基酸 组成,则应为30个密码子再加上终止密码子,应为 31,编码多肽的基因碱基为31×6=186,93对碱基。

3.(2010·上海)由m个氨基酸构成的一个蛋白质 分子,含n条肽链,其中z条是环状多肽。该蛋白质 分子中含有的肽键数为( C )

A.m-z+n

B.m-n-z

C.m-n+z

D.m+z+n

【解析】m个氨基酸构成的一个蛋白质分子, 含n条肽链,如肽链全部为链状,则合成蛋白质分 子形成的肽键数为m-n;由于n条肽链中有z条是 环状多肽,而每一条环状多肽的肽键比链状肽链多 1个,因此肽键数为m-n+z。

4.绿色荧光蛋白简称GFP,是由238个氨基酸组成 的单链,最初是从维多利亚多管发光水母中分离出 来的结构蛋白,会发出绿色荧光。下列有关GFP的说 法正确的是( D )
A.GFP合成过程中形成了239个肽键
B.GFP是由核糖体合成、内质网加工并由高尔基 体分泌的,同时由线粒体提供能量
C.由于此种蛋白质合成时进行了逆转录的过程, 故GFP会发出荧光
D.GFP可以整合到细胞膜表面,用于标记定位癌 细胞

【解析】GFP是由238个氨基酸组成的单链,则 在合成过程中脱去了237个水分子,形成237个肽 键。GFP为结构蛋白,不能由高尔基体分泌到细 胞外。逆转录是某些病毒具有的过程。GFP可以 整合到细胞膜表面,用于癌细胞的标记定位。

5. (双选)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( BD)
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,胰岛素的空间结构发生改变, 但肽键不会断裂
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】胰岛素基因的两条DNA单链只有一条链 为模板链,故A错。高温加热之后,胰岛素的空间 结构发生改变,但肽键不会断裂,故B对。蛋白质 的功能主要取决于蛋白质的空间结构,故C错。核 糖体合成的多肽链为胰岛素的前体,需经蛋白酶的 作用才能形成有生物活性的胰岛素,故D对。

6. (双选)经测定,某多肽的分子式是C21HxOyN4S2。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(C9H11O2N) 天冬氨酸(C4H7O4N)

丙氨酸(C3H7O2N)

亮氨酸(C6H13O2N)

半胱氨酸(C3H7O2NS)

下列有关该多肽的叙述,不正确的是( AC )

A.该多肽水解后能产生4种氨基酸

B.该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5

C.该多肽叫三肽化合物

D.该多肽在核糖体上形成,形成过程中相对分子质量 减少了54

【解析】依据分子式中N为4个,并分析提供的氨 基酸的分子式,可得出该多肽由4个氨基酸组成, 为四肽,存在3个肽键。在核糖体上形成,形成过 程中相对分子质量减少了54;再分析S的数目为2 个,可得出4个氨基酸中有2个是半胱氨酸 (C3H7O2NS),即水解最多能形成3种氨基酸;再结 合C原子数目为21个,减去6个C原子(2个是半胱氨 酸),剩余15个C原子,可分析出另两个氨基酸分 别氨酸和亮氨酸,进一步推出该多肽中H原子数和 O原子数分别是32和5。

7.回答下列问题:
胰岛素分子是动物体内的一种激素,右图为结晶牛 胰岛素的模式图,其α链是由21个氨基酸合成的,β链 是由30个氨基酸结合而成的。请回答:

(1)该分子中的51个氨基酸先通过 脱水缩合 方 式形成两条肽链。经过加工,α链内的两个氨基酸形 成一个二硫键,α、β链之间通过两个二硫键相互连
接在一起,最后形成具有一定空间结构的胰岛素分 子。
(2)这51个氨基酸形成胰岛素后,其相对分子质量 比51个氨基酸的相对分子质量之和减少了 888 。
(3)由图中可以看出胰岛素分子中含有的化学元素 至少有哪些? C、H、O、N、S 。
(4)胰岛素等激素体现了蛋白质功能中的 信息传 递,调节机体的生命活动 作用。

【解析】本题考查蛋白质的结构、脱水缩合知识 及相关计算。氨基酸首先通过脱水缩合形成肽链, 肽链再进一步通过折叠、螺旋等方式形成具有一 定结构的蛋白质;氨基酸的主要组成元素是C、H、 O、N,由题图知胰岛素还含有S元素;胰岛素等 激素体现了蛋白质功能中的调节作用。这51个氨 基酸形成胰岛素脱水过程中,减少了(51-2)个水 分子,在形成二硫键过程中,每形成一个二硫键 失去2个氢原子,共失去6个氢原子,故相对分子 质量共减少(51-2)×18+6=888。




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