1、1第二节 细胞中的生物大分子第 2课时 蛋白质的结构和功能学习导航 1.结合教材 P17，简述氨基酸的结构特点。2.结合教材 P18及图 212，理解脱水缩合过程及相关计算。3.结合教材 P1819 ，阐述蛋白质结构多样性的原因，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。重难点击 1.氨基酸的结构通式。2.脱水缩合过程及相关计算。方式一 当我们购买食品时，包装上常附有成分说明，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到蛋白质中含有某些氨基酸的介绍。氨基酸和蛋白质之间有什么关系呢？方式二 展示“大头娃娃”的相关图片，由蛋白质的重要功能导入新课。一、蛋白质的组成元素和基本单位1组成元素：C、H、O
2、、N，大多数蛋白质还含有 S。22基本组成单位：氨基酸，生物体内约有 20种。(1)通式(2)共性：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。(3)种类：由 R基决定。下图是几种氨基酸的结构图，请分析回答下列问题：半胱氨酸 赖氨酸天冬氨酸1半胱氨酸的组成元素有哪些？答案 C、H、O、N、S。2赖氨酸和天冬氨酸的 R基分别是什么？答案 赖氨酸的 R基：(CH 2)4NH2；天冬氨酸的 R基：CH 2COOH。3结合上图分析：一个氨基酸中是否都只含有一个NH 2和一个COOH?答案 不是。赖氨酸含有两个NH 2，天冬氨酸含有两个COOH。4下图化合物是不是构成蛋白质的氨基酸？为什么？答案 不是。氨
3、基和羧基不连在同一个碳原子上。1下列有关氨基酸的描述，正确的是( )A氨基酸是构成蛋白质的基本单位，由氨基和羧基组成3B每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基C人体内的氨基酸必须从食物中获取D每个氨基酸分子都只含有 C、H、O、N 四种元素答案 B解析 氨基酸可由体内细胞合成；除含有 C、H、O、N 四种元素外，有的还含有 S等。2下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸( )ABCD答案 B解析 每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用 R表示，各种氨基酸的不同就在于 R基的不同。方法点拨 “一查二看法”判断氨基酸一查
4、是否有氨基和羧基；二看氨基和羧基是否连接在同一个碳原子上。二、蛋白质的形成及功能蛋白质是生物大分子，由许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键相连而成。1过程氨基酸脱水缩合二肽：由 2个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物多肽：由多个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物，通常呈链状4盘曲、折叠蛋白质：具有复杂的空间结构2脱水缩合(1)概念：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的结合方式，叫做脱水缩合。(2)形成的化学键：肽键，表示为 CONH。3蛋白质的结构多样性的原因由于组成肽链的氨基酸在种类、数目、排列顺序上的不同，以及构成蛋白质的肽链在数目和空间结构上的不同，所以蛋白质具有
5、多样性。4蛋白质功能的多样性(连线)下图是氨基酸形成蛋白质的过程图解，请分析回答下列问题：1若 R基中含有氨基或羧基，在脱水缩合反应中，R 基中的氨基或羧基是否参与反应？生成的肽链中氨基或羧基位于何处？答案 R 基中的氨基或羧基未参与反应，生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端和 R基中。2多肽通常被称为肽链，肽链构成蛋白质的过程中主要变化是什么？答案 1 条或者几条肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。3分析氨基酸形成蛋白质过程中的有关计算规律：(1) 若 4个氨基酸形成 1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链的名称是什么？答案 会脱去 3分子水，形成 3个肽
6、键，该多肽称为四肽。5(2)若 m个氨基酸形成 1条肽链，则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？该多肽链至少有几个氨基和几个羧基？答案 会脱去(m1)个水分子，形成(m1)个肽键，至少含有 1个氨基和 1个羧基。(3)若 m个氨基酸形成了 n条肽链，上述问题的答案又分别是什么？答案 脱去(mn)个水分子，形成(mn)个肽键，至少含有 n个氨基和 n个羧基。(4) 若 m个氨基酸形成 1条环状的多肽，如右图。则该过程要脱去水分子多少个？形成多少个肽键？答案 脱去水分子 m个，形成 m个肽键。(5)若氨基酸的平均分子量为 120，则 20个氨基酸形成 1条肽链时，所形成肽链的分子量是多少？答
7、案 1202018(201)2058。4营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，从蛋白质的功能分析，其原因是什么？答案 营养不良导致蛋白质的摄入量不足，影响血红蛋白和抗体的生成，出现贫血和免疫力下降。3下图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“、”等表示不同种类的氨基酸，图中甲链由 21个氨基酸组成，乙链由 19个氨基酸组成，图中“SS”是在蛋白质加工过程中由两个“SH”脱下 2个 H形成的。下列有关叙述中，错误的是( )A形成该蛋白质分子时脱去 38分子的水B该蛋白质分子中至少含有两个羧基C图中“”表示肽键，可简写为 CONHD形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了 686答案 C解析 在形成该蛋白
8、质分子的过程中脱去 38分子的水，同时形成一个二硫键，失去 2个H，相对分子质量减少 38182686，A、D 正确；通过分析肽链分子的结构，不难发现每条多肽链至少含有一个羧基(COOH)和一个氨基(NH 2)，B 正确；图中“”代表肽键，可表示为CONH，C 错误。方法技巧 蛋白质相关计算方法规律(1)已知形成某蛋白质的氨基酸个数为 m，肽链数为 n，氨基酸的平均相对分子量为 a，则该蛋白质：6肽键数 mn脱去的水分子数 mn平均相对分子量 ma18(mn)氨基数 n羧基数 nN原子数 mO原子数 mn(2)环肽的脱水数目和氨基酸数目相等。(3)二硫键“SS”是由两个“SH”脱下 2个 H形
9、成的，计算分子量时需要考虑。4根据下图所示化合物的结构分析回答下列问题：(1)该化合物中，表示_，表示_。(2)该化合物由_个氨基酸失去_个水分子而形成，这种反应叫做_。(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由_决定的，其编号是_。(4)该化合物称为_，含_个肽键，编号是_。(5)该化合物含有_个游离的氨基和_个游离的羧基。(6)该化合物水解时被破坏的是_。答案 (1)氨基 羧基 (2)4 3 脱水缩合 (3)R 基 (4)四肽 3 (5)2 2 (6)肽键方法点拨 根据多肽结构来判断氨基酸的个数和种类的方法解答时可以按照以下步骤进行：找到所有的肽键(CONH)用长竖线将肽键分开，将多肽分成多个
10、部分，每一部分是一个氨基酸残基得出氨基酸数目，有几个氨基酸就是几肽找出氨基酸的 R基，确定氨基酸的种类。71下列叙述，正确的打“” ，错误的打“” 。(1)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上( )(2)酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是 R基不同( )(3)人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质都具有一定的空间结构( )(4)39个氨基酸脱去 38个水分子形成三十九肽( )(5)如果有足量的三种氨基酸甲、乙、丙，则它们能形成三肽的种类最多有 6种( )(6)蛋白质的合成过程中产生水，水解过程需要水( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6)2能正确表示蛋白质分子由简到繁的
11、结构层次的一组排列顺序是( )氨基酸 C、H、O、N 等元素 氨基酸分子相互结合 多肽 形成一定的空间结构A BC D答案 C解析 蛋白质分子由简到繁的结构层次是 C、H、O、N 等元素氨基酸氨基酸分子相互结合多肽形成一定的空间结构。83某药物 H3Z是一种多肽类的激素，能使人对陌生人产生信赖感，有助于治疗孤独症等病症。下列有关叙述正确的是( )AH3Z 的基本组成元素是 C、H、OB合成 H3Z时生成的水中的 H原子只来自氨基C孤独症患者直接口服少量 H3Z就可以有效地缓解症状D若 H3Z被水解成 1个 2肽，3 个 4肽，5 个 6肽，则这些短肽肽键总数是 35答案 D解析 药物 H3Z是
12、一种多肽类的激素，其基本组成元素是 C、H、O、N，A 错误；氨基酸脱水缩合时，生成的水中的 H原子来自氨基和羧基，B 错误；孤独症患者直接口服少量 H3Z不会有效，因其会被胃蛋白酶消化分解，C 错误；若 H3Z被水解成 1个 2肽，3 个 4肽，5 个 6肽，则这些短肽肽键总数是(21)3(41)5(61)35，D 正确。4已知丙氨酸的 R基是CH 3，则下列关于 5个丙氨酸脱水缩合形成多肽的过程的叙述，正确的是( )A产物中含有 4个肽键(NHCO)称为四肽B产物多肽的相对分子质量相对于反应物减少了 90C产物多肽的分子式为 C15H27O6N5，含有 5个氨基(NH 2)和 5个羧基(C
13、OOH)D产物水中的 H既来自氨基又来自羧基，O 只来自羧基答案 D解析 形成的产物称为五肽；形成五肽时脱去 4分子水，相对分子质量减少了 72；丙氨酸R基中不含有氨基和羧基，故由 5个丙氨酸脱水缩合形成的五肽中只含有 1个氨基和 1个羧基。5如图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图回答下列问题：(1)它们结构的差别在于_的不同。(2)7种氨基酸通过_的方式形成一条肽链，此过程可形成_个肽键，脱去_个水分子，相对分子质量减少了_。(3)如果上述肽链原长度不变，改变其中的_，就可改变该肽链的性质。(4)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？原因
14、是什么？_。答案 (1)R 基 (2)脱水缩合 6 6 1089(3)氨基酸的排列顺序(4)不一定相同。因为分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两种蛋白质分子解析 构成天然蛋白质的氨基酸约有 20种，它们有共同的结构通式，其中 R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。蛋白质的空间结构不仅跟氨基酸的数目、种类和排列顺序有关，还与肽链的盘曲折叠方式有关，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。基础过关1.下列关于生物体内的氨基酸的叙述正确的是(
15、 )A如图所示分子是构成生物体的氨基酸B不同氨基酸的 R基一定不同C只有必需氨基酸是生物体所必需的D氨基酸是生命活动的主要承担者答案 B解析 分析图形可知，图示分子不是构成生物体的氨基酸，A 错误；必需氨基酸和非必需氨基酸都是生物体生命活动所必需的，但只有必需氨基酸是生物体内无法合成的，只能从食物中获取，C 错误；氨基酸是组成蛋白质的结构单位，蛋白质才是生命活动的主要承担者，D错误。2蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。下面有关蛋白质的叙述，正确的是( )A蛋白质具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构不同B每一种蛋白质中都含有 20种氨基酸C蛋白质不能为生命
16、活动提供能量D酶都是蛋白质，激素也都是蛋白质答案 A解析 蛋白质具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构不同；在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有 20种，一种蛋白质中的氨基酸不一定有 20种；蛋白质蕴含着丰富的能量，也能为生命活动提供能量；酶大多数是蛋白质，少数为 RNA，有的激素的化学本质不是蛋白质，如性激素为固醇。3在活细胞中，蛋白质的作用有( )染色体的组成成分 各种膜结构的重要成分 主要的能源物质 催化作用 性激10素的主要成分 调节细胞代谢A BC D答案 D解析 染色体的主要组成成分是蛋白质和 DNA，正确；各种生物膜的主要组成成分是蛋白质和磷脂，正确；细胞的
17、主要能源物质是糖类，不是蛋白质，错误；具有催化作用的是酶，绝大多数酶的本质是蛋白质，正确；性激素的本质是脂质中的固醇类物质，不是蛋白质，错误；有些蛋白质对于进行细胞间信息传递，调节细胞代谢具有重要功能，如蛋白质类的激素，正确。4现有 100个氨基酸，共含有 116个羧基和 106个氨基，这些氨基酸缩合成 6条多肽链时共含有NH 2的个数是( )A6B12C22D100答案 B解析 由“100 个氨基酸，共含有 116个羧基和 106个氨基”可知，这 100个氨基酸的 R基中共含有 16个羧基和 6个氨基，在脱水缩合过程中，R 基和处于每条多肽链两端的氨基和羧基不参加反应，故共含有 12个NH
18、2。5经分析某条多肽链中有 O原子 p个，N 原子 q个，它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸。分析推算可知，1 分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为( )半胱氨酸 丙氨酸赖氨酸 苯丙氨酸Apq BqpCpq1 Dqp1答案 D解析 分析四种氨基酸的特点可知，赖氨酸含有两个氮原子；根据氧原子数目可以判断该多肽所含氨基酸数为(p1)个，因此该多肽含有的赖氨酸数q(p1)qp1，D 项正确。6下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法中，正确的是( )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已知某化合物含有 C、H、O、N 等元素，可以推断此物质为蛋白质C不同蛋白质分子中组成肽键的
19、化学元素无差异性11D蛋白质空间结构改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，但这种改变一般是可逆的答案 C解析 氨基酸不具有空间结构，A 错误；含有 C、H、O、N 等元素的化合物较多，不一定是蛋白质，如氨基酸等，B 错误；蛋白质分子中的肽键都是CONH，组成元素都是C、H、O、N 四种，无差异性，C 正确；蛋白质的空间结构是决定蛋白质性质的因素之一，过酸、过碱或高温都会使蛋白质的空间结构发生改变，这种改变往往是不可逆的，如酶在高温下失活后即使再降低温度其活性也不会恢复，D 错误。能力提升7赖氨酸的分子式为 C6H14N2O2，谷氨酸的 R基为C 3H5O2，1 分子赖氨酸和 1分子谷氨酸形成的二
20、肽化合物中 C、H、O、N 原子数依次是( )A11、23、6、3 B9、19、4、3C11、21、5、3 D9、17、3、3答案 C解析 由氨基酸的结构通式可以推知谷氨酸的分子式为 C5H9O4N，一分子赖氨酸和一分子谷氨酸生成二肽的同时失去一分子水(H 2O)，故 C原子个数为 5611，H 原子个数为149221，O 原子个数为 4215，N 原子个数为 123，故 C正确。8有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是( )A蛋白质的生物活性与肽键的空间结构有关B数量相同的 5种氨基酸可以组成不同的多肽链C某些蛋白质分子在细胞间信息交流中有重要作用D氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
21、答案 A解析 蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关，A 项错误。9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种类和氨基酸种类最可能是( )Aab,40 Ba,20C大于 a,20 D小于 a,20答案 D解析 狼捕食兔后，经过消化吸收，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，基因有选择性地表达，每个细胞内含有的蛋白质种类会少于狼体内蛋白质种类的总数。每个细胞中有多种蛋白质，需要各种氨基酸，而合成蛋白质的氨基酸约有 20种。10下列有关蛋白质结构和功能的叙述中，正确的是( )A催产素和血管
22、舒张素均为九肽，但它们的功能差异很大，完全取决于构成两者的氨基酸12种类B由三个不同种类的氨基酸构成的三肽最多有 27种C鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，但并未引起蛋白质分子中肽键的断裂D肽键中元素组成的不同也是影响蛋白质结构多样性的原因答案 C解析 构成催产素和血管舒张素的氨基酸数目相同，但构成两者的氨基酸种类及排列顺序的差异，最终造成了两者功能的差异；由三个不同种类的氨基酸构成的三肽共有 3216种；蛋白质的变性过程中不发生肽键的断裂，主要是空间结构的改变；蛋白质中肽键的元素组成是相同的。11(2018河南信阳调研)一条多肽链的分子式为 C22H34O13N6，其水解后共产生了下列三种氨基酸：
23、甘氨酸(C 2H5NO2) 丙氨酸(C 3H7NO2)谷氨酸(C 5H9NO4)(1)C22H34O13N6的化学名称是_，它的基本组成单位的结构特点是_。(2)该多肽水解可产生_个氨基酸，其中谷氨酸有_个，共需要消耗_个水分子。(3)在一个 C22H34O13N6分子中，存在_个游离的氨基。(4)如果该多肽的肽链长度不变，组成它的氨基酸的种类和数目均不变，改变其中的_，就可以改变其性质。答案 (1)六肽 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接在同一个碳原子上 (2)6 3 5 (3)1 (4)氨基酸的排列顺序解析 (1)由题干可知，三种氨基酸的分子式中均各含有一个氨基(
24、NH 2)，即每个氨基酸只有一个氮原子，又因为脱水缩合过程中氮原子的数量不改变，所以该多肽的名称是六肽，构成多肽的基本单位是氨基酸。(2)该六肽水解可得 6个氨基酸，需要断裂 5个肽键，共需要消耗 5个水分子。假设谷氨酸有 a个，根据脱水缩合过程中氧原子守恒，可知 4a(6 a)132135，解得 a3。(3)组成该多肽链的氨基酸的 R基不含有氨基，一条肽链的一端肯定含有 1个氨基，另一端肯定含有 1个羧基；又因为每种氨基酸只含有一个NH 2，所以经过脱水缩合后，肽链只含有 1个游离的氨基。(4)肽链的多样性取决于氨基酸的种类、数量和排列顺序。12如图表示人体内几种化学元素和化合物的相互关系，
25、其中 a表示有机小分子物质，A 表示有机大分子物质。请据图分析回答下列问题：(1)图中的 X代表什么元素？_。(2)a的结构通式为_，由 aA 的过程中，有下列数量关系：失去的水分子数_分子数_数目。(3)A可分为 A1A4，其原因从 a分析是：_；_；_。从 A分析是因为_。(4)A1是_，它是一类_催化剂；A 2是_；A 3是_，含有的特殊元素是_，存在于_中。答案 (1)N (2) 氨基酸 肽链(3)a 的种类不同 a 的数目不同 a 的排列顺序不同 多肽链在数目和空间结构上不同 (4)酶 生物 抗体 血红蛋白 Fe 红细胞解析 据 A1A 4的功能判断 A为蛋白质，其基本组成元素有 C
26、、H、O、N，故 X是 N。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，其结构通式为 。缩合反应中脱下的水分子数氨基酸数肽链数。蛋白质功能多样性是由结构多样性决定的，从 a分析是因为氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，从 A分析是多肽链在数目和空间结构上不同。具有催化作用的是酶；具有免疫作用的是抗体；能运输 O2的是血红蛋白，含 Fe元素。13用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目如下表所示，据表回答下列问题：14多肽化合物 蛋白质 化合物催产素牛加压素血管舒缓素平滑肌舒张素猪促黑色素细胞激素人促黑色素细胞激素牛胰岛素人胰岛素免疫球蛋白IgG人血红蛋白氨基酸数目 9 9 9 10 13 22
27、 223 51 660 574(1)表中的氨基酸数目虽相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的_不同。(2)表中与、与的功能虽相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于_。(3)在不知平滑肌舒张素的具体结构情况下，推知这种肽类化合物至少有_个氨基和_个羧基，这些氨基和羧基位于肽类化合物的哪一位置？_。(4)是由 51个氨基酸组成的两条多肽链，共有_个肽键。(5)的生理功能说明蛋白质具有_作用；的生理功能说明蛋白质具有_作用；的生理功能说明蛋白质具有_作用；有 4条肽链，在 574个氨基酸分子脱水缩合过程中生成_个水分子。(6)这些实例说明蛋白质的分子结构具有_，这种结构特点决定了_。答
28、案 (1)氨基酸种类和排列顺序 (2)氨基酸的种类、数量、排列顺序不同 (3)1 1 肽链两端 (4)49 (5)调节 免疫 运输 570 (6)多样性 蛋白质分子具有多种功能解析 (1)虽然的氨基酸数目相同，但其种类和排列顺序未必相同，因此形成的多肽结构不同，生理功能各异。(2)结构的特异性决定了功能的专一性，就与、与而言，均为肽类物质，其结构的差异是由于氨基酸的种类、数量、排列顺序不同导致的。(3)从氨基酸脱水缩合生成多肽的过程可知，肽链为开链式结构，其两端各游离着一个氨基和一个羧基。(4)由 51个氨基酸脱水缩合形成两条肽链时共形成 49个肽键。(5)为激素，可说明蛋白质具有调节作用；为
29、抗体，说明蛋白质具有免疫功能；为血红蛋白，可运输 O2，说明蛋白质具有运输功能；由 574个氨基酸形成 4条肽链时共脱去水分子 570(个)。(6)不同的蛋白质其结构不同，所具有的功能也各不相同。15真题体验14(2015福建，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都具有一定的空间结构D都能催化生物化学反应答案 C解析 人体中组成蛋白质的氨基酸大约有 20种，但每种蛋白质不一定都含有 20种氨基酸，A错误；人体中的蛋白质有些在细胞内发挥作用(如血红蛋白)，有些在细胞外发挥作用(如抗体、消化酶)，B 错误；人体中的蛋白质都具有一定的空间结构才能承担各种各样的功能，C正确；人体中只有充当酶的蛋白质才能催化生化反应，D 错误。15(2014上海，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CH2CH2COOH)，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 一条由 39个氨基酸形成的环状多肽，应有 39个肽键，A 错误；因为谷氨酸的 R基上没有游离氨基，又不知其他的 R基的情况，则可能没有游离氨基，B 正确；由于谷氨酸的 R基上有 1个游离羧基，则该多肽至少有 4个游离羧基，C 错误；由于组成蛋白质的氨基酸一般为 20种，所以 D错误。
