生命活动的主要承担者——蛋白质

第4讲生命活动的主要承担者——蛋白质知识点一组成蛋白质的氨基酸及其种类知识点二蛋白质的结构及其多样性1．蛋白质的形成过程2．蛋白质的结构多样性与功能多样性1．巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能蛋白质的结构层次与功能[过程体验]1．分析下列氨基酸结构并回答问题(1)比较上述三种氨基酸，写出氨基酸共有的结构：。

(2)氨基酸理化性质的不同取决于R基的不同，图中三种氨基酸的R基依次是—CH(CH3)2、__—CH2—CH2—COOH、—(CH2)4—NH2。

(3)从氨基和羧基的数量和位置上，归纳总结组成蛋白质氨基酸的特点：①数量上：至少有一个—NH2和一个—COOH。

②位置上：必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。

(4)判断下列化合物是否是组成蛋白质的氨基酸：①NH2—CH2—COOH②NH2—CH2—CH2OH属于组成蛋白质的氨基酸的是①③⑥⑦。

(填序号)2．如图是蛋白质结构示意图，图中“▢、★、■、●”代表不同种类的氨基酸，其间的“—”代表肽键。

根据图示回答下列问题：(1)50个●和50个■组成的蛋白质的结构不相同，原因是氨基酸的种类不同。

(2)分别由200个和100个★所代表的氨基酸组成的蛋白质，其结构不相同，原因是氨基酸的数目不同。

(3)▢—●—▢—●—▢与▢—▢—●—●—▢的结构不相同，原因是氨基酸的排列顺序不同。

(4)A链和B链是由种类相同、数目相等、排列顺序相同的氨基酸组成的蛋白质，这两种蛋白质的结构不相同，原因是肽链的空间结构不同。

[系统认知]1．熟记氨基酸的结构通式找出氨基酸的共同体，即图中“不变部分”(连接在同一碳原子上的—NH2、—COOH 和—H)，剩下的部分即为R基。

倘若找不到上述“不变部分”，则不属于构成蛋白质的氨基酸。

2．关注两个“不等于”(1)氨基酸数目≠氨基酸种类：组成蛋白质分子的氨基酸数目可能成百上千，但构成生物体蛋白质的氨基酸种类约有20种。

(2)多肽≠蛋白质：在核糖体上经脱水缩合形成的多肽往往没有生物活性，由一条或多条肽链通过一定化学键(如二硫键等)盘曲、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质才能行使特定功能。

3．明辨蛋白质结构和性质的四个易错点(1)不要将氨基误写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为或COOH；也不要将肽键误写为CO—NH或。

(2)高温破坏肽链盘曲折叠形成的空间结构，没有破坏氨基酸之间的肽键(破坏肽键的是蛋白酶和肽酶)，所以蛋白质变性后仍可采用双缩脲试剂检测。

(3)高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会。

(4)酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。

[题点全练]1．如图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是()A．结构④在生物体内约有20种B．氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自于②和③C．结构④中含有的氨基或羧基一般不参与脱水缩合D．生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n种密码子解析：选C①为氨基，③为羧基，④为侧链基团(R基)。

构成人体氨基酸的种类约有20种，而不是R基的种类约有20种，A错误；脱水缩合形成水，水中的氢来自①③，B错误；生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n个密码子而不是需要n种密码子，D错误。

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—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NSB．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C．n个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸缩合成的一条多肽链中的氨基数必为m －nD．甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则甜味肽一定是一种二肽解析：选C根据氨基酸的结构通式，写出甲硫氨酸的结构式，不难得出结论，A正确；R基的不同决定了不同氨基酸的结构和功能特性的不同，B正确；一条多肽链中的氨基数等于全部氨基酸的氨基数减去肽键数，题中的氨基数应为m－n＋1，C错误；甜味肽含有两个N，只能是二肽，D正确。

3．如图所示，物质甲是在胰岛B细胞中合成的，且与血糖调节有关；物质乙是一种淋巴因子，可干扰病毒DNA在宿主细胞中的复制；物质丙由浆细胞合成并分泌，且具有免疫作用；物质丁由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨骼的生长。

下列有关说法正确的是()A．物质甲、乙、丙、丁的结构多样性只与a有关B．与甲、乙、丙、丁四种物质合成、分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体C．甲、乙、丙、丁四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、抗利尿激素D．物质甲与胰高血糖素具有协同作用，物质乙、丙均在特异性免疫中发挥作用，物质丁的分泌体现了生物膜的流动性解析：选B蛋白质结构多样性不仅与氨基酸的种类、数目、排列顺序有关，也与蛋白质的空间结构有关。

物质甲、乙、丙、丁分别是胰岛素、淋巴因子、抗体和生长激素。

物质甲与胰高血糖素之间具有拮抗作用。

[探规寻律]“两看法”判断组成生物蛋白质的氨基酸蛋白质合成过程及相关数量关系[过程体验]二肽的形成(1)过程①的名称是脱水缩合，场所是核糖体。

(2)物质②的名称是二肽。

(3)结构③的名称是肽键，其结构简式为—NH—CO—(或—CO—NH—)。

(4)脱去的H2O中H的来源：一个来自氨基，一个来自羧基。

(5)多个氨基酸发生该反应，产物名称为多肽，如5个氨基酸发生该反应，产物名称为五肽。

[系统认知]蛋白质形成过程中的相关数量关系(1)肽键数与氨基酸数的关系：肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。

(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算：①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。

②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。

(3)蛋白质相对分子质量的计算：①公式：蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18②示例：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条链状多肽或m条链状多肽(4)算。

环状多肽主链中无氨基和羧基，环状多肽中氨基或羧基数目取决于构成环状多肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，由图示可知：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。

(5)二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，相对分子质量减少2。

[题点全练]1．下面为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的，下列说法正确的是()A.牛胰岛素为五十一肽，其中含有50个肽键B．牛胰岛素中至少有2个—NH2和2个—COOHC．牛胰岛素水解产物含有20种不同的氨基酸D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882解析：选B该牛胰岛素含51个氨基酸，含有肽键数为51－2＝49；牛胰岛素含两条链，至少含2个游离的—NH2和2个游离的—COOH；构成生物体蛋白质的氨基酸最多有20种，牛胰岛素水解得到51个氨基酸，不一定是20种；牛胰岛素形成时，51个氨基酸脱水的同时还减少了6个H，故减少的相对分子质量为49×18＋6＝888。

2．已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质分子由3条肽链组成，在肽链形成空间结构时，产生4个二硫键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，共有肽键97个，此蛋白质分子的相对分子质量最接近于()A．11 046B．11 060C．12 800 D．12 280解析：选A蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，因此计算蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－失去的水分子数×水的相对分子质量＝(97＋3)×128－97×18＝11 054。

由于在肽链形成空间结构时，生成4个二硫键，失去2×4＝8个H，所以蛋白质的相对分子质量＝11 054－8＝11 046。

“三法速解”蛋白质计算题[例1]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()A．p－q B．q－pC．p－q＋1 D．q－p＋1[解析]根据观察可知，四种氨基酸的R基中都不含O原子，只有赖氨酸的R基中含有1个N原子。

O原子数＝各氨基酸中的O原子总数－脱去水分子数，由于R基中都不含O原子，所以O原子数＝氨基酸数＋1，N原子数＝各氨基酸中的N原子总数＝氨基酸数＋R基中的N原子数，故根据O原子数计算出肽链中的氨基酸数为p－1，因此多肽中含有的赖氨酸数＝N原子数－氨基酸数＝q－(p－1)＝q－p＋1。

[答案] D[技法点拨]氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。

在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。

在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。

其相关数量关系如下：(1)碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。

(2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。

(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。

(4)氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。

(5)由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。

(6)若已知多肽链的分子式，则此多肽链中：①含2个氨基的氨基酸数＝N原子数－肽键数－1。

②含2个羧基的氨基酸数为：O原子数－肽键数－22。

[应用体验]1．(2017·江西四市联考)经测定，某多肽链分子式是C21H x O y N4S2，其中含有一个二硫键(—S—S—)。

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，正确的是()A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸B．该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5C．该多肽形成过程中至少需要4种tRNAD．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了56解析：选D根据该多肽链中N的数目＝氨基端(1个)＋肽键中的N＋R基中的N(五种氨基酸中都没有)可推出，肽键中的N为3个，该多肽链由4个氨基酸组成；半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸的碳原子之和为3＋4＋3＋6＝16，与题目中该多肽链的分子式不符。

根据该多肽链中碳原子和硫原子的数目，可确定组成该多肽链的氨基酸应该为一个苯丙氨酸(C9H11O2N)、一个亮氨酸(C6H13O2N)、两个半胱氨酸(C3H7O2NS)；该多肽中H原子数为11＋7＋13＋7－3×2－2＝30，O原子数为2＋2＋2＋2－3×1＝5。