蛋白质的结构与功能(含解析)
蛋白质结构及其功能解析方法
蛋白质结构及其功能解析方法蛋白质是生物体中最关键的分子之一，它们不仅构成细胞的骨架和肌肉组织，还参与许多生命活动的调控和催化。
了解蛋白质的结构以及对其功能进行解析是生物学研究的重要任务之一。
在本文中，我们将介绍蛋白质的结构以及常用的蛋白质功能解析方法。
蛋白质的结构是由多个氨基酸残基连接而成的长链状分子。
氨基酸是构成蛋白质的基本单元，共有20种不同的氨基酸。
氨基酸的序列决定了蛋白质的结构和功能。
蛋白质的结构可以分为四个层次：一级结构是氨基酸的线性排列方式；二级结构包括α螺旋、β折叠和转角等；三级结构是蛋白质的整体立体构象；四级结构是由多个蛋白质亚单位相互组装形成的复合物。
在蛋白质功能解析方面，科学家们发展了多种方法来研究蛋白质的功能及其调控机制。
其中最常用的方法是蛋白质结构解析。
蛋白质结构解析可以通过X射线晶体学、核磁共振（NMR）和电子显微镜（EM）等技术来实现。
X射线晶体学是一种通过将蛋白质晶体暴露在X射线束下来获得蛋白质结构信息的方法。
X射线通过晶体时会产生衍射，衍射图像可以用来确定原子的位置。
通过收集和分析多个晶体的衍射数据，科学家们可以解析出蛋白质的三维结构。
X射线晶体学被广泛应用于药物研发、酶的机制研究和生物学的其他领域。
核磁共振（NMR）是另一种常用于蛋白质结构解析的方法。
NMR可以用来研究溶液中的蛋白质结构以及动态特性。
在NMR实验中，科学家们通过测量蛋白质中核自旋与外部磁场的相互作用来获得结构信息。
NMR适用于解析小分子量的蛋白质和在溶液中具有灵活构象的蛋白质。
电子显微镜（EM）是一种用来解析大分子复合物结构的方法。
利用EM可以获得近原子分辨率的蛋白质结构图像。
通过将多个二维图像叠加在一起，科学家们可以得到蛋白质的三维结构。
电子显微镜可以研究复杂的生物分子机制，如病毒、细胞膜蛋白以及其他生物大分子。
除了结构解析，还有许多其他方法可以用来研究蛋白质的功能。
例如，质谱法可以用来鉴定蛋白质的氨基酸序列，同时还可以检测蛋白质的修饰和交互作用。
生物化学与分子生物学第八版蛋白质的结构与功能解析
名词解释1.蛋白质的等电点（PI）：在某一pH溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH，称为氨基酸的等电点（PI）。
2.肽：是氨基酸通过肽键连接的化合物。
3.肽单元：参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面，此同一平面上的6个原子构成肽单元。
4.蛋白质的一级结构：蛋白质分子从N-端至C-端所有氨基酸的排列顺序，并包括二硫键的位置。
5.蛋白质的二级结构：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及氨基酸残基的构象。
6.蛋白质的超二级机构：两个或两个以上具有二级结构的肽链在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，称为超二级结构，目前已知的组合形式有αα、βαβ、ββ三种。
7.模体：是蛋白质分子分子中具有特定空间构象和特定功能的结构成分。
一个模体有其特征性的氨基酸序列，并发挥特殊的功能。
8.蛋白质的三级结构：是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。
三级结构是在二级结构的基础上形成的进一步卷曲或折叠的状态。
9.结构域：分子量较大的蛋白质常可以折叠成多个结构较为紧密且稳定的区域，并各行其功能。
结构域是在三级结构层次上的独立功能区。
10.蛋白质的四级结构：是指蛋白质分子中各个亚基之间的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用。
11.分子病：由蛋白质一级结构发生变异而引起的疾病称为分子病，其病变是基因突变。
12.协同效应：蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此蛋白质中另一个亚基与配体的结合能力。
13.蛋白质变性：在一些理化因素作用下，蛋白质的特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性降低。
14.盐析：在蛋白质溶液中加入大量中性盐（硫酸铵、硫酸铵、氯化钠等），会破坏蛋白质的胶体稳定性而使其沉淀，称为盐析。
第一章蛋白质的结构与功能蛋白质的...
第一章蛋白质的结构与功能一.蛋白质的分子组成组成蛋白质的元素主要:C、H、O、N、S，各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属L-α-氨基酸（甘氨酸除外）氨基酸等电点：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。
此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点(pI)。
色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm附近氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物肽键：由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键谷胱甘肽(GSH)是由谷氨酸，半胱氨酸，甘氨酸组成的三肽。
第一个肽键与一般的不同，甘氨酸的γ-羧基与半胱氨酸的氨基组成，分子中半胱氨酸的巯基是主要功能基团。
GSH的巯基有还原性，可作为体内重要的还原剂，保护体内蛋白质或酶分子中巯基免遭氧化，使蛋白质和酶保持活性状态。
二．蛋白质的分子结构α-螺旋的结构特点：1.多个肽键平面通过α-碳原子旋转，相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋2.主链呈螺旋上升，每3.6个氨基酸残基上升一圈，相当于0.54nm，这与X线衍射图符合3.相邻两圈螺旋之间借肽键中C＝O和NH形成许多链内氢健，这是稳定α-螺旋的主要键4.肽链中氨基酸侧链R分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷影响α-螺旋的形成基团影响α-螺旋的稳定性包括以下三个方面：1.酸性或碱性氨基酸集中区域（两种电荷相互排斥）2.脯氨酸不利于α-螺旋的形成3.较大R基团侧链集中区域（空间位阻效应）β-折叠要点:1.是肽链相当伸展的结构，肽链平面之间折叠成锯齿状2.依靠两条肽链或一条肽链内的两段肽链间的C＝O与H形成氢键，使构象稳定3.氨基酸残基的R侧链伸出在锯齿的上方或下方4.两段肽链可以是平行的，也可以是反平行的超二级结构有三种基本形式：1.α-螺旋组合(αα)2.β-折叠组合(ββ)3.α-螺旋β-折叠组合(βαβ)三．蛋白质结构与功能的关系镰刀形红细胞贫血：血红蛋白有2个α亚基和2个β亚基组成，其中β亚基的第六个氨基酸谷氨酸突变成缬氨酸。
蛋白质的结构与功能练习试卷1(题后含答案及解析)
蛋白质的结构与功能练习试卷1(题后含答案及解析)题型有：1. A1型题1．下列有关Mb的叙述哪一项是不正确的A．Mb由一条多肽链和一个血红素结合而成B．Mb具有8段α-螺旋结构C．大部分疏水基团位于Mb球状结构的外部D．血红素靠近F8组氨基酸残基附近E．O2是结合在血红素的Fe2+上正确答案：C 涉及知识点：蛋白质的结构与功能2．维系蛋白质一级结构的主要化学键是A．范德华力B．二硫键C．氢键D．离子键E．肽键正确答案：E 涉及知识点：蛋白质的结构与功能3．HbA的α亚基与O2结合后产生变构效应，从而A．促进α-亚基与O2结合，抑制β-亚基与O2结合B．抑制α-亚基与O2结合，促进β-亚基与O2结合C．促进其他亚基与O2结合D．促进α-亚基与O2结合，同时促进β-亚基与CO2结合正确答案：C 涉及知识点：蛋白质的结构与功能4．维系蛋白质二级结构稳定的主要化学键是A．肽键B．氢键C．二硫键D．离子键E．疏水作用正确答案：B 涉及知识点：蛋白质的结构与功能5．具有四级结构的蛋白质的特征是A．由两条或两条以上的多肽链组成B．每条多肽链都具有独立的生物学活性C．依赖肽键维系四级结构的稳定性D．分子中必定含有辅基E．亚基之间以共价键相连接正确答案：A 涉及知识点：蛋白质的结构与功能6．具有蛋白质四级结构的蛋白质分子，在一级结构分析时发现A．具有一个以上N端和C端B．只有一个N端和C端C．具有一个N端和几个C端D．具有一个C端和几个N端E．一定有二硫键存在正确答案：A 涉及知识点：蛋白质的结构与功能7．可不使蛋白质变性的是A．有机溶剂B．重金属盐C．盐析D．加热震荡E．强酸、强碱正确答案：C 涉及知识点：蛋白质的结构与功能8．促进Hb转变为HbO2的因素是A．CO2分压增高B．氧分压增高C．血液[H+]增高D．温度增加E．血液pH下降正确答案：B 涉及知识点：蛋白质的结构与功能9．下列哪一项不是蛋白质二级结构的形式A．α-右手螺旋B．β-折叠C．β-转角D．α-双股螺旋E．无规则卷曲正确答案：D 涉及知识点：蛋白质的结构与功能10．蛋白质紫外吸收的最大波长是A．250nmB．260nmC．270nmD．280nmE．290nm正确答案：D 涉及知识点：蛋白质的结构与功能11．正常成人血液中的Hb主要是A．HbFB．HbSC．HbA1D．HbA2E．HbE正确答案：C 涉及知识点：蛋白质的结构与功能12．组成人体蛋白质的20种氨基酸，都是A．D-α-氨基酸B．D-β-氨基酸C．L-α-氨基酸D．L-β-氨基酸E．D-α-或L-α-氨基酸正确答案：C 涉及知识点：蛋白质的结构与功能13．肽键平面元素组成的特点可以是A．C-N-C-NB．C-C-N-CC．C-N-N-CD．C-C-C-NE．N-C-C-N正确答案：B 涉及知识点：蛋白质的结构与功能14．维系蛋白质四级结构的主要化学键是A．氢键B．肽键C．二硫键D．疏水键E．Van der waals力正确答案：D 涉及知识点：蛋白质的结构与功能15．Hb的α亚基与O2结合后产生变构效应，其结果是A．促进其他亚基与CO2结合B．抑制其他亚基与O2结合C．促进其他亚基与O2结合D．促进α亚基与O2结合，抑制β亚基与O2结合E．抑制α亚基与O2结合，促进β亚基与O2结合正确答案：C解析：Hb各亚基以血红素中Fe与O2结合，结合存在协同效应，α亚基与O2结合后该亚基构象改变，并触发整个分子构象改变，如盐键断裂、亚基松散，带O2的α亚基促进其他亚基结合O2，使其他亚基与O2的亲和力逐渐加大。
蛋白质主要结构以及功能含举例
蛋白质的主要结构以及功能含举例
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（2） 肽 1) 氨基酸通过肽键相连的化合物， 蛋白质不完全水解的产物。 2) 氨基酸残基 （amino acid residues） 3) N-末端（H）与C末端（OH） 4) 多肽(>10肽）、寡肽（<10肽）、 开链肽与环肽
蛋白质的主要结构以及功能含举例
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蛋白质的主要结构以及功能含举例
23
R1 NH2 CH
COOH
R2 H2N CH COOH
肽链氨基端
R1 O
NH2 CH C N
N-/H
肽键
H
肽
R2
肽链羧基端
CH COOH
C-/OH
蛋白质的主要结构以及功能含举例
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肽键平面
➢ 单键，部分双键性质 ➢ 连接肽键两端的C=O、 N-H 和 2 个 Cα 共 6 个 原 子 的空间位置处在一个相对 接近的平面上 ➢ 相邻2个氨基酸的R侧链 形成反式结构
2
二、蛋白质的氨基酸组成 1、构件分子（ building block molecule)：
L-结构以及功能含举例
3
（α-氨基）NH2
COO （α-羧基）
H
C
R（侧链/侧基）
H
L,α-氨基酸
蛋白质的主要结构以及功能含举例
4
2、参与蛋白质组成的氨基酸20种 受遗传密码控制，无种族特异性
蛋白质的主要结构以及功能含举例
第二节 蛋白质的分子组成 一、元素组成和分子量
1.主要元素：C、H、O、N 稀有元素：P、Fe、Zn、Mn、I 等
2.特点：N含量恒定，平均16% 100克蛋白质中含 16克N。 1克N=6.25 克蛋白质
蛋白质的结构与功能解析
蛋白质的结构与功能解析蛋白质在生命体系中扮演着重要的角色，是构成绝大部分生物分子的关键元素之一。
从单细胞微生物到复杂的多细胞生物体，蛋白质在细胞内和细胞间承担着许多不同的生物学过程和调控功能。
蛋白质的发现和深入研究为我们更好地理解生命体系的功能提供了基础，但是要想深刻理解蛋白质的结构和功能，我们需要进一步了解蛋白质的基本组成单位和其空间结构。
1. 蛋白质的基本组成单位蛋白质是由氨基酸单元组成的长链聚合物，氨基酸分子具有两个基本结构：氨基组和羧基组。
当氨基组与羧基组反应时，它们失去一个水分子，形成了肽键，这个肽键连接起了氨基酸的羧基组和氨基组。
氨基酸的不同种类及顺序决定了蛋白质序列和结构的多样性。
目前已知的氨基酸有20种，它们的化学性质不同，因而在不同的生物学功能中扮演着不同的角色。
举个例子，赖氨酸、组氨酸和精氨酸是带电氨基酸，它们可以与其他带电氨基酸相互吸引而形成电荷间作用。
苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸是芳香族氨基酸，它们的芳香性决定了组成的蛋白质分子的特殊性质。
2. 蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构是由其氨基酸序列决定的，可以分为四个层次：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指蛋白质的氨基酸序列，不管蛋白质是什么样的，它的氨基酸序列是独一无二的。
二级结构是指蛋白质序列中局部结构的形成。
主要的二级结构包括α-螺旋和β-折叠。
螺旋结构通常是由螺旋状的氨基酸残基穿插在一起形成的，和DNA结构相似。
β-折叠通常是由两个或多个平行排列的氨基酸链通过氢键交错在一起形成的。
三级结构是指蛋白质分子的折叠状态，由多种二级结构通过各种交互作用（如氢键、范德瓦尔斯力、疏水作用和离子键等）组成。
三级结构决定了蛋白质的生物学功能，同时也决定了潜在的疾病。
四级结构是指由两个或多个聚合物相互作用形成的蛋白质超分子复合体，如血红蛋白。
3. 蛋白质的生物学功能蛋白质的空间结构和生物学功能紧密相关。
几乎每个类别的蛋白质都有一些基本的功能性质。
2021版高考生物(苏教版)复习：蛋白质的结构和功能含答案
2．(人教版教材必修1P38“思维拓展”)1969年，人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸，这些氨基酸不是来自地球。由此你可以作出什么推测？运用了什么推理方式？
[提示]运用了演绎推理。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，蛋白质是生命活动的承担者。陨石中有氨基酸，推测地球外可能存在生命形式。
1．具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。(×)
[提示]构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
2．非必需氨基酸不能在人体细胞内合成。(×)
[提示]不能在人体细胞内合成的是必需氨基酸。
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。
如图为无活性的胰岛素原加工为有活性的胰岛素的过程，据图填写相关内容。
(1)切除C肽过程需要什么酶？在哪一细胞器中完成？
(2)有活性的胰岛素至少含有几个氨基？几个羧基？几个肽键？
[提示](1)蛋白酶 高尔基体(2)2249
考查多肽或蛋白质的结构
1．(20xx·甘肃灵台二中月考)如图是某一多肽链的分子结构式，据图分析下列叙述错误的是( )
内环境中
传递信息、调节生命活动
抗体
内环境中
消灭抗原
血红蛋白
红细胞内
主要运输氧气和部分二氧化碳
蛋白质结构与功能解析
蛋白质结构与功能解析蛋白质是生命体中最基本的物质之一，它们扮演着多种多样的生物学角色，从酶、激素、抗体、运输蛋白到肌肉、皮肤和头发中的结构组件等等。
蛋白质的结构与功能密不可分。
在这篇文章中，我们将会深入探讨蛋白质的结构与功能，帮助您更好地理解它们在生物体中扮演的各种角色。
蛋白质的基本结构蛋白质是由氨基酸单元按照一定的顺序组成的链状分子。
氨基酸分为20种不同种类，每一种氨基酸都具备一个氨基和一个羧基组成的核心结构。
蛋白质的氨基酸单元通过不同种类氨基酸之间的共价键连接起来形成线性的多肽链，这个过程称为肽键形成反应。
每一个氨基酸都连接着相邻两个氨基酸的羧基和氨基，形成了高度规则的链状结构。
这个链状结构在细胞内被折叠成为复杂的三维空间结构，这个空间结构决定了蛋白质的功能和特定的化学特性。
蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是由蛋白质内部氨基酸链形成的一种规则结构，其中最常见的二级结构是α螺旋和β折叠片。
α螺旋是由螺旋状的氨基酸链组成的，而β折叠片则是由平面的氨基酸链组成的。
这些二级结构在折叠过程中经常出现并相互作用以形成稳定的三级结构。
蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指由不同的二级结构组成并在三维空间中折叠成的唯一结构。
这个结构决定了蛋白质的功能和特异性。
三级结构由各种相互作用的力量组合而成。
其中包括带电氨基酸和羧基的静电相互作用，疏水作用，氧化还原等。
疏水作用疏水作用是一种主要结构力量，通常用来将蛋白质中疏水的氨基酸隐藏在结构的内部，而让疏水性较低的氨基酸暴露在外部以利于水分子的交互。
这个过程有助于增加蛋白质的稳定性。
氧化还原作用氧化还原作用是一种常见的结构力量。
这种相互作用通过直接在蛋白质中发生电子转移的形式实现，从而形成了二硫键链接（即半胱氨酸残基通过硫原子的共价键连接在一起），以支持蛋白质的结构和功能。
键合作用键合作用经常出现在蛋白质分子的快速折叠中。
这种作用可包括氢键，疏水作用和范德华作用等。
这些作用可以将蛋白质的不同部分稳定在一起，从而确保它能够保持特定的结构并实现其特定的功能。
蛋白质的结构与功能关系解析蛋白质结构如何影响其功能
蛋白质的结构与功能关系解析蛋白质结构如何影响其功能蛋白质的结构与功能关系解析蛋白质是生命中至关重要的分子，它们在细胞中发挥着多种关键的功能。
蛋白质的功能取决于其特定的结构，其结构与功能之间存在着密切的关系。
本文将解析蛋白质结构如何影响其功能。
1. 蛋白质的结构层次蛋白质的结构层次可分为四个级别：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构指的是蛋白质的氨基酸序列。
氨基酸是蛋白质的组成单元，在蛋白质中通过肽键连接起来形成链状结构。
不同氨基酸的排列顺序决定了蛋白质的一级结构。
二级结构是指蛋白质中氨基酸链的空间结构。
最常见的二级结构是α-螺旋和β-折叠。
α-螺旋是由氢键连接在一起形成螺旋状结构，而β-折叠是由氢键连接在一起形成折叠状结构。
三级结构是指蛋白质的整体形状。
蛋白质的三级结构通常由螺旋和折叠等二级结构组成，并通过各种化学键（如离子键、氢键、范德华力等）稳定起来。
四级结构是指多个蛋白质链（即亚基）在一起形成的复合物结构。
这种四级结构通常是蛋白质的功能所必需的，如酶的活性需要多个亚基的组合。
2. 蛋白质结构与功能的关系蛋白质的结构与功能之间存在着紧密的关联。
通过结构的适应性，蛋白质能够实现其特定的功能。
首先，蛋白质的一级结构决定了其二级结构和三级结构的形成。
相邻氨基酸之间的特定序列和性质将决定蛋白质是否形成α-螺旋或β-折叠。
二级结构和三级结构的形成对于蛋白质的稳定性和功能至关重要。
其次，蛋白质的三级结构决定了其功能的具体表现。
蛋白质的功能通常与其三级结构中特定的功能区域相关。
例如，酶通常具有活性位点，这是蛋白质的三级结构中特定的区域。
最后，蛋白质的四级结构对于某些特定功能的实现至关重要。
多个蛋白质链的组合可以形成一个复杂的蛋白质结构，这种结构可以赋予蛋白质特定的功能。
例如，抗体是由两个重链和两个轻链组成的四级结构，这种结构使抗体能够识别和结合特定的抗原。
3. 蛋白质结构与功能的变化蛋白质的结构与功能之间存在着动态的关系。
2020年高考生物 专题1.3 生命活动的主要承担者——蛋白质(精讲)(含解析)
生命活动的主要承担者——蛋白质1。
蛋白质的结构和功能(Ⅱ）。
近年高考中,蛋白质的结构和功能、蛋白质的计算是高考命题的热点。
在高考中蛋白质的结构和功能常与代谢、调节、遗传等知识进行综合考查.知识点一蛋白质的结构、功能及相关计算1．组成蛋白质的氨基酸及其种类【知识巧记】“8种”必需氨基酸甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸）写(缬氨酸）一(异亮氨酸）本(苯丙氨酸）亮(亮氨酸)色（色氨酸）书（苏氨酸）。
2．蛋白质的合成及其结构、功能多样性(1）二肽的形成过程①过程a：脱水缩合，物质b：二肽，结构c：肽键。
②H2O中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基。
（2）蛋白质的结构层次氨基酸错误!多肽错误!蛋白质【特别提醒】蛋白质的盐析、变性和水解①盐析:是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。
②变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，蛋白质丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。
③水解：在蛋白酶作用下,肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。
水解和脱水缩合的过程相反。
3．蛋白质分子多样性的原因(1）氨基酸：①种类不同；②数目成百上千；③排列顺序千变万化。
(2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
4．蛋白质的功能（连线）【知识拓展】1．有关蛋白质结构的计算规律(1）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：【特别提醒】①计算多肽的相对分子质量时,除了考虑水分的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(—S—S—）时，要再减去2（两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。
②若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na－18(n－m）中的肽链数(m）视为零,再进行相关计算。
(2）利用原子守恒法计算肽链中的原子数: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。
蛋白质结构与功能的关系解析
蛋白质结构与功能的关系解析蛋白质是细胞内最重要的生物分子之一，它们在生物体内发挥着多种关键功能。
蛋白质的功能与其结构密切相关，不同的结构决定了蛋白质在生物体内所扮演的角色和能力。
本文将探讨蛋白质结构与功能之间的密切联系。
一、蛋白质的基本结构蛋白质是由氨基酸残基组成的长链状分子。
氨基酸是蛋白质的构成单元，共有20种氨基酸。
蛋白质的结构可以分为四个层次，即一级、二级、三级和四级结构。
一级结构是指蛋白质的氨基酸序列，也被称为多肽链。
二级结构是指多肽链中氢键的作用下形成的α螺旋和β折叠等结构。
三级结构是指蛋白质在空间中的立体结构，由二级结构通过不同的相互作用而形成。
四级结构是指由多个蛋白质分子互相组装而成的复合物。
二、蛋白质结构与功能的关系蛋白质的结构决定了其功能，不同的结构形式形成了不同的蛋白质类型和功能。
1. 结构蛋白质结构蛋白质具有稳定的形状和结构，为生物体提供了支持和保护。
例如，胶原蛋白是结构蛋白质的典型代表，它存在于我们身体的结缔组织中，给予我们皮肤的弹性和强度。
2. 功能蛋白质功能蛋白质是一类具有特定功能的蛋白质，包括酶、激素、抗体等。
这些蛋白质能够调控细胞的代谢活动、参与信号传导和维持生理平衡。
例如，乳糖酶是一种酶类蛋白质，它能够催化乳糖的分解，从而帮助人类消化乳制品。
3. 运输蛋白质运输蛋白质能够将分子或离子从一个位置运输到另一个位置。
例如，血红蛋白是一种运输蛋白质，它能够携带氧气从肺部输送到身体各个组织，同时将二氧化碳运回肺部进行排泄。
4. 免疫蛋白质免疫蛋白质包括抗体和淋巴球受体等，它们能够识别和抵御外来有害物质，维护机体的免疫功能。
例如，IgG是一种抗体蛋白质，它能够与病原体结合并激活免疫系统，从而保护机体免受感染。
5. 调节蛋白质调节蛋白质能够调节细胞内各种生物学过程的进行。
例如，转录因子是一类调节蛋白质，它们能够结合到DNA上，激活或抑制基因的转录过程，从而调控基因的表达。
三、蛋白质结构的变化与功能的调控除了基本结构外，蛋白质的结构还可发生变化，这种结构的变化与蛋白质的功能调控密切相关。
蛋白质功能与结构解析
蛋白质功能与结构解析蛋白质是生命体中的基本组成部分，同时也是生命活动的重要媒介。
它们在生化反应、代谢途径、结构构建等方面均有不可替代的作用。
而蛋白质的这些功能与它们的结构密不可分。
本文将就蛋白质的功能与结构分别进行深入分析。
谈论蛋白质的功能，首先就要提到它们在充当酵素中所扮演的角色。
酶是指催化化学反应的蛋白质，反应过程中酶能使其底物转化为产物。
其中，还需要注意的是，酶的作用是高度选择性的，在特定的反应条件下才能发挥有效的催化作用。
这种选择性就归因于酶的结构性质。
酶的结构决定了它所能识别及反应的底物以及产物的类型和数量。
有些酶对于特定的底物可以具备高度的亲和力，从而实现了底物的识别。
不过，有些酶也能通过通过化学反应来激发底物结构的变化，从而实现反应的进行。
接下来，谈到蛋白质对于生物信号传递的影响。
这里的信号指的是一种化学信号，通过细胞的信号传导通路，在生物过程中起到调节和操纵功能的作用。
一种常见的信号分子就是因子（促进剂与抑制剂），它们的作用是控制酶的活性，并在细胞内外传递信号。
分子接受因子的信号，通过结构上的变化来反映传导的相应信息。
所以，这里的信号传递仍然是涉及到蛋白质结构上的变化，其受因子影响的方式既有构象变化，也有识别能力的加强。
除了蛋白质在酶和信号传递方面的重要作用外，它们还能在生物质的组织、细胞和器官方面发挥作用。
例如，在疾病诊断时，检测生物中的重要蛋白质就是常见的方式。
一些蛋白质的产生和分泌是与许多常见病和疾病密切相关的，例如癌症、精神障碍、遗传疾病以及经济情况引起的营养不良。
这些研究有助于基因诊断和药物治疗的发展。
现在回到蛋白质的结构。
一般的，蛋白质有四个级别的结构：原始结构、二级结构、三级结构和四级结构。
在原始结构或一级结构中，特定的氨基酸为蛋白质的长链提供了构成。
链结构中，垂直于链的方向上的基本序列就是一级结构。
而二级结构则以α-螺旋和β-折叠的形式存在。
α-螺旋是由氢键将氢原子和标准原子键在一起构成，而β-折叠主要由氢键将它们放在一起构成。
蛋白质的结构和功能的解析
蛋白质的结构和功能的解析蛋白质，是由氨基酸组成的重要有机分子，是构成生命体系的基础，因此在生命科学研究中被广泛应用。
而蛋白质的功能与结构密切相关，正是因为其结构的复杂性，才使得蛋白质拥有了各种不同的功能，下面我们就从蛋白质的结构和功能两个方面来分析。
一、蛋白质的结构蛋白质的结构可以分为四级，分别是一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
1、一级结构蛋白质的一级结构是指由一系列成分相同的氨基酸按照一定的线性序列排列而成的链式结构，其特点为具有方向性和序列性。
蛋白质的一级结构是由氨基酸所构成的，有20 种不同的氨基酸，它们在蛋白质中的出现频率不同，而且在不同的蛋白质中包含的氨基酸序列也不尽相同。
蛋白质的二级结构是指一段氨基酸序列内的局部折叠结构，主要是由氢键、范德华力、电荷相互作用等力的协同作用所引起的。
二级结构呈现出三种常见的空间构象，即α 螺旋、β 折叠片和无规卷曲。
α 螺旋是蛋白质中最常见的二级结构，其主要特点是由一段氨基酸序列围绕螺旋轴旋转，这条螺旋通常为右旋螺旋。
β 折叠片是由一系列氨基酸反复折迭形成的平面结构，它是由氨基酸的多面性和亲水性差异所决定的。
无规卷曲是指没有任何规律的折叠的氨基酸序列，这种结构通常被认为是未定型的结构，但是也可能与某些重要的生物学功能相关。
3、三级结构蛋白质的三级结构是由相邻的二级结构和不相邻二级结构之间互相作用的结果而形成的三维结构，它通常被认为是蛋白质的功能性结构。
在三级结构上，不同的氨基酸依据它们在空间位置上的不同，形成特定的结构域，以此实现蛋白质的生物学功能。
蛋白质的四级结构是多个蛋白质亚单位（即多个蛋白质分子）在空间上的组合所形成的。
在这种组合中，亚单位之间通过非共价键（如疏水相互作用、氢键、离子键等）相互结合并构成蛋白质的整体结构，因此四级结构负责了蛋白质的重要生物学功能，如催化、传递和调控等。
二、蛋白质的功能蛋白质在生物学上扮演了多种重要的功能。
受其结构的影响，蛋白质可以配合各种生物小分子、离子，从而实现了其各种功效，主要包括催化、传递和调控。
生物学中的蛋白质结构与功能解析
生物学中的蛋白质结构与功能解析蛋白质是生物体内最基本的分子，它们不仅能够作为细胞的结构材料，还可作为酶、激素、抗体等多种功能性分子。
其折叠和组装方式决定了其所具有的功能和特性。
因此，对于蛋白质的结构与功能进行深入探究，对于人们认识生命活动的机理和生物学基础，以及药物研发、食品安全等领域都有着非常重要的意义。
蛋白质结构蛋白质的结构可以分为四个层次：第一级为氨基酸序列，第二级为α-螺旋和β-折叠，第三级为超级相邻位点间的非共价键力作用，第四级为多肽、多聚体的组装形态。
其中，氨基酸序列是决定蛋白质折叠和功能的基础，蛋白质的许多特性只有通过三级结构和四级结构才能得以体现。
蛋白质的三级结构是由α-螺旋和β-折叠通过氢键、疏水作用、静电力等相互作用而形成的。
α-螺旋是由氢键连接相邻的多肽链氨基酸，使其在螺旋形状中稳定折叠；β-折叠则是由相邻的链间氢键、疏水作用等力量形成的，使其形成β-片层结构。
这些不同的基础结构通过多肽链共价键以及非共价键的互作用，形成蛋白质的三级结构，从而实现其特定的功能。
蛋白质功能蛋白质的功能与这些分子的结构密不可分。
蛋白质通常可以分为酶、抗体、激素、构成结构的蛋白质四大类。
酶是一类重要的蛋白质，它在生命过程中发挥了极为重要的作用。
酶通过调整化学反应的反应能级，促进分解分子，抑制分子合成，实现了代谢的调控。
酶的分类也十分复杂，包括了氧化还原酶、酯酶、酰化酶等多种类型。
另一种重要的功能蛋白是抗体，它作为一种人体天然的免疫防御工具，在实现免疫功能上具有不可替代的作用。
抗体由四个不同的多肽链，包括两条重链和两条轻链，共同形成Y型的结构。
它可以识别和结合特定的抗原，从而实现免疫反应，比如针对细菌、病毒、癌细胞等。
激素则是一类对于生命活动极为重要的调节因子，它们能够通过超微量的物质来控制生理过程，比如促进或抑制细胞分裂、调节新陈代谢等。
激素结构也是十分多样的，比如蛋白质激素、甾体激素、甲状腺激素等多种类型，它们通过结构的多样性来完成它们的生理功能。
蛋白质的结构与功能解析
O
NH2-CH-C +
H OH
甘氨酸
O NH-CH-C
H H OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
肽键有部分双键性质
肽键由于共振而具有部分双键性质，因此， 1) 肽键比一般C-N键短，且不能自由旋转 2) 肽键原子及相邻的碳原子组成肽平面 3) 相邻的碳原子呈反式构型
肽键比一般C-N键短
肽键为一平面
相邻的碳原子呈反式构型
* 肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化 合物。
* 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨 基酸缩合则形成三肽……
* 由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡 肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连 形成的肽称多肽(polypeptide)。
R CH COO- +OH- R CH COO-
NH3+
+H+
NH2
pH<pI
阳离子
pH=pI
氨基酸的兼性离子
pH>pI
阴离子
2. 紫外吸收
色氨酸、酪氨酸的 最大吸收峰在 280 nm 附近。
大多数蛋白质含有 这两种氨基酸残基，所 以测定蛋白质溶液 280nm的光吸收值是分 析溶液中蛋白质含量的 快速简便的方法。
组氨酸 histidine His H 7.59
几种特殊氨基酸
• 脯氨酸 （亚氨基酸）
CH2 CH2
CH2
CHCOONH2+
半胱氨酸
-OOC-CH-CH2-SH + HS-CH2-CH-COO-
+NH3
-HH
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课时作业(六)[学业水平层次(A)]1．(2015·济南高一期末)下列物质分子中，不属于构成生物体蛋白质的氨基酸的是( )【解析】构成生物体蛋白质的氨基酸必须是有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，据此，A、B、C三项的物质分子中都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，而D项是连在不同的碳原子上，因此不属于构成生物体蛋白质的氨基酸。
【答案】 D2．在活细胞中发生的大多数化学反应中，起重要作用的物质是蛋白质，蛋白质在细胞中的存在方式通常有两种状态，一是游离态，二是被膜结构固定起来的结合态，结合态的蛋白质不可能具有的功能是( )A ．催化作用B ．运输作用C ．免疫作用D ．调节作用【解析】 蛋白质的功能是：①构成生命体；②催化作用；③运输作用；④调节作用； ⑤免疫作用，而其中起调节作用的蛋白类激素是细胞分泌产物，不是被膜固定起来的蛋白质。
【答案】 D3．(2015·延安期末)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【解析】 形成该蛋白质时，产生水分子数为n －3，含有n －3个肽键。
至少含有的游离的羧基数＝肽链条数＝3。
【答案】 C4.蛋白质在消化道内的消化过程为：蛋白质――→①多肽――→②氨基酸，则①②过程中分别破坏了下列什么结构( )A ．肽键 氨基酸B ．肽键 肽键C ．空间结构 肽键D ．空间结构 氨基酸【解析】 多肽内氨基酸残基之间通过肽键连接，一条或几条多肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。
【答案】 C5．有一种二肽，化学式是C 8H 14N 2O 5，水解后得到丙氨酸(R 基为—CH 3)和另一种氨基酸M ，则氨基酸M 的R 基的化学式是( )A ．—C 5H 9O 4NB ．—C 3H 5NO 2 C ．—C 5H 7O 2D ．—C 3H 5O 2【解析】 丙氨酸的化学式为氨基酸共有部分加上R 基，即C 2H 4O 2N 加上CH 3，为C 3H 7O 2N 。
氨基酸M 的化学式为二肽加上水减去丙氨酸， 即C 8H 14N 2O 5加上H2O减去C3H7O2N，为C5H9O4N。
【答案】 A6．据下图所示的化合物结构简式，请回答问题：(1)该化合物中有________个氨基和________个羧基。
(2)该化合物中有________种氨基酸构成，形成这种化合物的不同氨基酸的R 基编号是________。
(3)该化合物是由________个氨基酸失去________分子的水形成的，这种反应叫做________。
(4)该化合物中有________个肽键，编号是________，该化合物属于________。
(5)若氨基酸的平均相对分子质量为90，则该化合物的相对分子质量约为________。
【解析】(1)氨基的表示方法为—NH2，结合图示知a、d为氨基即有两个；羧基的符号为—COOH，图示的g、f为羧基。
(2)分析图示知此化合物由三种氨基酸构成，结合氨基酸的通式知b、d、g均为R基。
(3)该化合物由三个氨基酸脱去2分子的水形成。
(4)肽键的结构式为—NH—CO—，分析图示知此化合物含有两个肽键，分别是c、e，此化合物叫三肽。
(5)该化合物是由三个氨基酸脱水缩合形成的，失去2个水分子，质量为2×18＝36，而三个氨基酸的总质量为3×90＝270，则该化合物的相对分子质量约为270－36＝234。
【答案】(1)2 2 (2)3 b、d、g(3)3 2 脱水缩合反应(4)2 c、e 三肽(5)234[能力提升层次(B)]7．免疫球蛋白IgG的结构如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。
若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG含有的肽键数是( )A．m个B．(m＋1)个C．(m＋2)个D．(m－4)个【解析】由图可以看出免疫球蛋白IgG共有4条多肽链，又知其由m个氨基酸构成，所以含有的肽键数＝氨基酸数－肽链条数＝(m－4)个。
【答案】 D8．某二十八肽被水解成2个五肽，2个三肽，3个四肽，则这些短肽的肽键总个数是( )A．18 B．16C．21 D．8【解析】二十八肽水解为7个短肽，所以肽键数＝28－7＝21。
【答案】 C9．已知天冬酰胺的R基为—C2H4ON，现有分子式为C63H103O31N17S2的多肽，其含有2个天冬酰胺。
在此多肽中最多有氨基酸( )A．17个B．16个C．13个D．14个【解析】多肽C63H103O31N17S2中有17个N，因含有2个天冬酰胺(R基为—C2H4ON)，故该多肽最多由13个氨基酸脱水缩合而成。
【答案】 C10．形成蛋白质结构的层次从小到大依次是( )①氨基酸②C、H、O、N等元素③氨基酸脱水缩合④一条或几条多肽链连接在一起⑤多肽⑥蛋白质A．②→①→③→④→⑤→⑥B．②→①→③→⑤→④→⑥C．②→①→⑥→⑤→③→④D．①→②→③→④→⑤→⑥【解析】蛋白质的基本组成单位为氨基酸，而氨基酸是由C、H、O、N 等元素组成的。
多个氨基酸经过脱水缩合形成多肽链，并经盘曲折叠构成蛋白质。
【答案】 B11．如图为某化合物的结构，请根据图解回答：(1)该化合物的名称是________，组成它的基本单位是________，其基本组成单位在结构上的共同特点是__________________________________。
(2)组成该化合物的基本组成单位有________种，写出从左侧开始第一个单位和第二个单位的不同部分；第一个单位是______________，第二个单位是________。
(3)能够水解此化合物的酶是________，该酶作用的化学键是________。
【解析】(1)读图知此肽由5个氨基酸脱水缩合而成，因此其名称为五肽，基本组成单位是氨基酸，观察构成此肽的氨基酸知结构上的共同特点是至少有一个氨基和一个羧基，连在同一碳原子上。
(2)分析此肽的结构知，自左向右的第二、三个氨基酸结构相同，自左起第一个氨基酸的R基是，第二个氨基酸的R基是—H。
(3)该肽为五肽即多肽，因此水解此肽的酶是多肽酶，此酶作用的部位应是肽键。
【答案】(1)五肽氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，连在同一碳原子上(2)4 (3)多肽酶肽键[拓展探究题(C)]12.(2015·抚州高一检测)如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。
若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )A．m,18m B．(m－4)，18(m－4)C．(m－3)，18(m－3)＋4 D．(m－2)，18(m－2)＋4【解析】题图中有三条肽链，中间一条为环状，故失水数为(m－2)；由于有2个二硫键，而形成一个二硫键失去了2个“H”，故减少的相对分子质量为18(m －2)＋4。
【答案】 D13．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【解析】酶具有专一性，蛋白酶将蛋白质水解成多肽，根据题干信息，可知某种肽酶使末端的肽键水解，这样会得到一个氨基酸和一条肽链，这时多肽又出现新的末端肽键，这样水解，直到把多肽全水解为氨基酸。
【答案】 C14．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是( )A．甲硫氨酸R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NSB．分子式为C63H105O45N17S2的多肽化合物中，最多含有的肽键数目是16个C．氨基酸脱水缩合过程中失去的H2O中的氢来源于氨基和羧基中的氢D．10个氨基酸构成的多肽中有9个肽键，因此称为九肽【解析】本题考查氨基酸中各元素含量的计算、脱水缩合反应中肽键的数目及水的来源。
A项中，20种氨基酸的共有部分如虚线所框部分，共有2个C、2个O、4个H、1个N，故加上—CH2—CH2—S—CH3(含3个C、7个H、1个S)后，即为C5H11O2NS；B项中，据分子式C63H105O45N17S2中有17个N，如果R基不含N，则氨基酸有17个，若17个氧基酸形成1条肽链，则肽键最多为17－1＝16个；C项中，据脱水缩合的反应过程，可得出结论；D项中，多肽是以氨基酸的数目命名的，而非肽键数目。
【答案】 D15．(2015·长清高一期末)有多肽结构，如下所示：若以上述肽链合成蛋白质(不通过肽键)，则其中有：(1)氨基酸______个，氨基酸______种，氨基______个，羧基______个，肽键______个，R基______种。
4条肽链连接成蛋白质时，失去水分子______个。
(2)若此多肽中氨基酸的平均相对分子质量为128，则这样的4条肽链形成的化合物的相对分子质量为__________________________________________。
(肽链相互连接时发生的化学反应忽略不计)(3)对上述肽链作怎样的变动，即可改变蛋白质的性质？___________________________________________________________。
【解析】该题涉及氨基酸的结构、缩合、蛋白质的结构等知识点。
肽链相互连接时发生的化学反应忽略不计，所求蛋白质的相对分子质量应为氨基酸的相对分子质量之和减去缩合过程中脱去的水分子的相对分子质量。
肽链与肽链相连接形成蛋白质时，一般可通过其他的化学键(如二硫键等)，不会再形成肽键。
对肽链而言，若其中氨基酸的种类和数目已经确定，也可通过改变肽链中氨基酸的排列顺序，来改变蛋白质的结构。
此题主要考查学生对蛋白质结构多样性的理解。
【答案】(1)4 3 1 2 3 3 0(2)1 832(3)改变氨基酸的排列顺序。