专题03 蛋白质的结构和功能

1、专题03 蛋白质的结构和功能【基础回顾】 考点一、 氨基酸及其种类 1.种类：约有20种，根据能否在体内合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸。 2.结构特点：每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 3.结构通式：如下图，氨基酸的不同在于侧链R基的不同。 考点二、蛋白质的结构及其多样性 1.脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基与另一个氨基酸分子的氨基相连接形成肽键，同时脱去一分子水，肽键可表示为NHCO。 2.蛋白质多样性的原因 （1）氨基酸方面：氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。 （2）肽链方面：肽链的空间结构不同。 考点三、蛋白质功能的多样性 1.构成细

2、胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白，如羽毛、蛛丝等。 2.对细胞内的化学反应有催化作用，如酶。 3.具有运输载体功能，如血红蛋白。 4.起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素。 5.具有免疫作用，如抗体。 【技能方法】 1有关氨基酸结构通式的分析 2组成蛋白质的氨基酸的判断标准 (1)数量标准：至少含有一个NH2和一个COOH。 (2)位置标准：一个NH2和一个COOH连接在同一个碳原子上。 3蛋白质的结构形成： (1)一条肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端，其余的氨基和羧基位于R基中。 (2)H2O中的H来自COOH中的H和NH2中的H，而O则只来自

3、于COOH中的O。 4脱水缩合相关计算 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： 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×脱水数。 (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原子数之和脱水数。 (3)N原子数肽键数肽链数R基上的N原子数各氨基酸中N原子数之和。 5蛋白质和多肽的区别与联系 6.蛋白质的结构多样性和功能多样性 【基础达标】 1下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式，据图分析下列叙述不正确的是() A以上这三种氨基酸的R基依次分别是H、CH3、CH2OH B这三种氨基酸理化性质的不同取

4、决于R基不同 C甲是最简单的氨基酸 D从上式可看出，只要含有一个氨基和一个羧基的化合物就是组成蛋白质的氨基酸 【答案】D 【解析】 根据组成蛋白质的氨基酸的结构通式可判断：甲、乙、丙三种氨基酸的R基分别是H、CH3、CH2OH，不同氨基酸R基的不同决定了其理化性质的不同；组成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 2.下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是() A甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3，则它的分子式是C5H11O2NS B酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的 Cn个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸缩合

5、成的一个多肽中的氨基数必为mn D甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则甜味肽一定是一种二肽 【答案】C 【解析】 根据氨基酸的结构通式，画出甲硫氨酸的结构式，不难得出答案，R基不同决定了不同氨基酸的结构和功能特性的不同，多肽中的氨基数R基中的氨基数肽链数，含有2个N原子的肽链，只能是二肽。 3.某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的分子量约为() 【答案】D 【解析】 基因控制蛋白质的合成过程中，基因中碱基的数量与氨基酸的数量关系为61，即2b个碱基、个氨基酸，组成蛋白质的氨基酸有个，由n条多肽链组成，那么，此蛋白质中有个肽键及脱去

6、的水分子数。此蛋白质的分子量为： 4.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() AnmBn2m CnmDn2m 【答案】C 【解析】 两个氨基酸脱水缩合形成一个肽键，每个肽键中含一个氧原子；n个氨基酸缩合形成m条肽链，应有肽键nm个，所以肽键中氧原子是nm个，一条肽链中除肽键外还至少含有一个完整的羧基，里面有两个氧原子，所以m条肽链中应至少还有2m个氧原子，再加上肽键中的nm个，所以应至少有氧原子的个数为nm2mnm。 5.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

7、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，细胞会产生相应的蛋白质 【答案】D 【解析】 生物酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸；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。 【能力提升】 1.如图是有关蛋白质分子的简要概念图，对图示分析正确的是() Aa肯定含有P B过程有水生成 C多肽中b的数目等于c的数目 Dd表示氨基酸种类的多样性 【答案】B 【解析】 只有少数氨基酸的组成元素中含有P。由氨基酸脱水缩合形成多肽的过程肯定有水生成。氨基酸的数目和肽键的数目不一定相等，直链肽中肽键的数目氨基酸的数

8、目肽链的数目。d表示的是蛋白质种类的多样性，而不是氨基酸种类的多样性。 2.某蛋白质由3条多肽链、N个氨基酸组成，下列关于该蛋白质说法正确的是() A形成该蛋白质时产生了N个水分子 B该蛋白质中至少含有N个肽键 C该蛋白质中至少含有3个游离的羧基 D合成该蛋白质至少需要20种氨基酸 【答案】C 【解析】 形成该蛋白质时，产生水分子数为N3，含有N3个肽键。至少含有的游离的羧基数肽链条数3。 3.狼体内有a种蛋白质，20种氨基酸；兔体内有b种蛋白质，20种氨基酸。狼捕食兔后，狼体内的一个细胞中含有的蛋白质和氨基酸种类最可能是() Aab,40Ba,20 C大于a,20nD小于a,20 【答案】D

9、 【解析】 狼捕食兔后，经过消化吸收，蛋白质以氨基酸的形式进入狼体内，所以狼体内的蛋白质并不会增加。由于细胞分化，基因选择性地表达，每个细胞内含的蛋白质种类一定少于狼体内蛋白质种类的总数a。每个细胞中有多种蛋白质，需要多种氨基酸，由于狼体内共有20种氨基酸，因此，每个细胞中最多含有20种氨基酸。 4.在胰岛B细胞中先合成胰岛素原，胰岛素原再通过蛋白酶的水解作用，生成胰岛素(如图所示)。胰岛素原水解所需的水分子中的氢用于() A形成COOH和SH B形成NH2和COOH C形成SH和OH D形成COOH和连接碳的H 【答案】B 【解析】 比较胰岛素原与胰岛素的结构，可见胰岛素原通过蛋白酶的水解作

10、用破坏的是氨基酸之间的肽键。肽键形成时水分子中的氢来自NH2和COOH，故肽键被破坏时消耗的水分子中的氢用于形成NH2和COOH。 5.现有一种“十二肽”，分子式为CXHYNZOWS(Z12，W13)。已知将它彻底水解后只得到下列氨基酸。下列叙述中，正确的是() A合成该多肽时，至少需36个密码子 B控制合成该多肽相应的基因至少有36个碱基 C将一个该“十二肽”分子彻底水解后有(Z12)个赖氨酸 D将一个该“十二肽”分子彻底水解后有(W13)个天冬氨酸 【答案】C 【解析】 该多肽为十二肽，说明有12个氨基酸参与了肽链的合成，根据氨基酸和密码子的一一对应关系，至少需要12个密码子(不考虑终止密

11、码)；控制十二肽合成的直接模板mRNA至少有12×336个碱基，对应的基因中至少有12×672个碱基；由于5种氨基酸中只有赖氨酸的R基上有一个氨基，这条肽链中的氮原子数肽键数1赖氨酸的个数×1，即Z111赖氨酸的个数，赖氨酸的个数Z12，所以该“十二肽”彻底水解后有(Z12)个赖氨酸；由于5种氨基酸中只有天冬氨酸的R基上有一个羧基含有2个氧原子，这条肽链中的氧原子数肽键数2天冬氨酸的个数×2，即W112天冬氨酸的个数×2，天冬氨酸的个数(W13)/2，所以该“十二肽”彻底水解后有(W13)/2个天冬氨酸。 【终极闯关】 1.(2012上海卷6)

12、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 【答案】C 【解析】 肽酶可水解肽链末端的肽键，最终将多肽链分解为氨基酸。 2.（2014上海卷28）一条由39个氨基酸形成的环状多肽，其中有4个谷氨酸（R基为-CH2-CH2-COOH）,则该多肽() A. 有38个肽键 B. 可能没有游离氨基 C. 至少有5个游离羧基 D. 至多有36种氨基酸 【答案】B 【解析】 由于该多肽由39个氨基酸形成，且为环状多肽，故含有39个肽键，A错误；如果R基上没有氨基，则没有游离的氨基，B正确；由于含有4个

13、谷氨酸，谷氨酸的R基上有游离的羧基，环状多肽只有R基上有游离的氨基和羧基，故至少有4个游离的羧基，C错误；组成蛋白质的氨基酸最多有20种，D错误。 3.（2013江苏卷20）下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是() A.不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同 B.有些结构不同的蛋白质具有相似的功能 C.组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合 D.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合 【答案】D 【解析】 不同蛋白质的氨基酸的数目、排列顺序可能不同，A 正确；结构不同的蛋白质，功能可能相似，比如酶，B 正确；组成蛋白质的氨基酸之间的脱水缩合的顺序可能不同，方式相同的，C 正确，

14、D 错误。 4.（2015届河南南阳第一中学高三下第三次模拟考试生物卷）艾滋病对人类健康已经造成的危害和潜在的威胁是史无前例的。研究发现，有1%2%的HIV感染者并不发病，其原因是他们在感染HIV之前，体内存在3种名叫“阿尔法防御素”的小分子蛋白质。以下对“阿尔法防御素”的推测中正确的是() A. 不同氨基酸之间的差异是由DNA决定的 B. 控制其合成的基因可能含A、U、C、G 4种碱基 C. 一定含有C、H、O、N、P、S等元素 D. 高温和强酸强碱会使其功能丧失 【答案】D 【解析】 不同氨基酸之间的差异是由R基团决定的，A错误；基因的本质是DNA片段，构成DNA的碱基没有U，B错误；蛋白质一定含有C、H、O、N四种元素，不一定含S元素，C错误；高温和强酸强碱能够破坏蛋白质的结构，使蛋白质变性失活，从而功能丧失，D正确； 5.（2015福建卷1）人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质() A.都含有20种氨基酸 B.都是在细胞内发挥作用 C.都具有一定