第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质

(1)每个氨基酸至少有一个①____和一个②_____，且连在 氨基 羧基 一、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1．氨基酸的结构 (1)每个氨基酸至少有一个①____和一个②_____，且连在 氨基 羧基 同一个③_______上。 碳原子 (2)不同的氨基酸的④_____不同，可通过⑤_____判断氨基 酸的种类。 2．种类：构成蛋白质的氨基酸约有 20 种，即 20 种氨基酸 R 基 R 基 就有 20 种不同的⑥_____。 R 基

缩合反应在细胞内进行的场所是⑧_______。 二、蛋白质的结构和功能 1．结构 (1)形成过程 脱水缩合 氨基酸 多肽(由多个氨基酸分子缩合而成，含 盘曲折叠 有多个⑦_____的化合物) (2)缩合反应方程式 肽键 蛋白质 核糖体 缩合反应在细胞内进行的场所是⑧_______。

2．功能 功能 实例 ⑨_______蛋白 细胞膜中的蛋白质，染色体中的蛋白质 ⑩_______功能 细胞膜上的载体蛋白，运输氧的血红蛋 白等 ⑪_______功能 绝大多数的酶 ⑫_______功能 生长激素、胰岛素等激素 ⑬_______功能 B 淋巴细胞受到抗原刺激后抗体的产生 结构 运输 催化 调节 免疫

因此，一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动 的⑭____________。 主要承担者 1.缩合反应脱下的 H2O 中的 H 来自氨基和羧基，O 来 自羧基。( √ ) 2．R 基上的氨基和羧基不参与脱水缩合。( √ )

考点 组成蛋白质的基本单位——氨基酸 硫氨酸)。 2．结构通式及特点 (1)结构通式 1．基本组成元素：C、H、O、N，R 基上可能含有 S(如甲 硫氨酸)。 2．结构通式及特点 (1)结构通式

①至少有一个 —NH2 和一个—COOH ，R 基中也可能有 (2)特点 ①至少有一个 —NH2 和一个—COOH ，R 基中也可能有 —NH2 和—COOH。 ②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，但并非所有的—NH2 和 —COOH 都连在同一个碳原子上。

(1)非必需氨基酸：在人体细胞内能够合成的氨基酸，共 12 3．种类 (1)非必需氨基酸：在人体细胞内能够合成的氨基酸，共 12 种。 (2)必需氨基酸：不能在人体细胞内合成，必须从外界环境 中直接摄取的氨基酸，共 8 种——甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、 异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸(口诀：甲携来 一本亮色书)。

【典例 1】(2011 年三明联考)下列多肽片段充分水解后，产 生的氨基酸有( A．2 种 C．4 种 ) B．3 种 D．5 种 [解题思路]依次判断有几个肽键→几个氨基酸→几种氨基 酸。从图中可知：4 个肽键→5 个氨基酸→3 种氨基酸。 [答案]B

►考点对应练 1．同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水， 而精氨酸易溶于水，这种差异的产生，取决于( A．两者 R 基团组成的不同 B．两者的结构完全不同 C．酪氨酸的氨基多 D．精氨酸的羧基多 解析：氨基酸的差异就是 R 基的不同。 A )

考点 蛋白质的合成过程及相关计算 1．氨基酸、二肽、多肽和蛋白质的关系

DNA n 条 2．相关计算 已知形成肽链的氨基酸数为 a，氨基酸的平均相对分子量 为 b，则： 肽键 数 脱去水 分子数 多肽相对分 子量 游离 的氨 基数 游离的 羧基数 DNA 碱基数 RNA 碱 N 原 子数 O 原子 一条 肽链 a－1 ab－18(a－1) ≥1 至少 6a 至少 3a ≥a ≥a＋1 n 条 a－n ab－18(a－n) ≥n ≥a＋n

肽的氨基酸数；当 R 基上有 m 个氨基时：肽链中的氮原子数＝ 多肽的氨基酸数＋m。 ③在多肽相对分子量的计算中，若通过图示或其他形式告 知蛋白质中有二硫键形成时，要考虑脱去的氢(形成一个二硫键 脱去两个氢)。

对分子量是 A，则组成它的氨基酸分子的平均相对分子质量是 [A＋18(a－n)]÷a。 上面的计算是将构成蛋白质的多肽理解为链状结构，但如 果是环状结构，那么氨基酸分子数＝肽键数＝脱去的水分子数。 一环一链，结果不同。

肽的分子式和水解得到的各种氨基酸的结构式，求水解出的每 种氨基酸各有多少个？ 1．一条多肽链被水解后，得到若干种氨基酸，题干给出多 肽的分子式和水解得到的各种氨基酸的结构式，求水解出的每 种氨基酸各有多少个？ 解题重点：观察每种氨基酸 R 基上的基团。 (1)若组成该多肽的氨基酸中只有赖氨酸的 R 基上有氨基， 则该多肽含赖氨酸的数目＝该多肽 R 基上的 N 原子数。

基，则该多肽含天门冬氨酸的数目＝该多肽 R 基上的 O 原子 数/2。 2．蛋白质的基本元素为 C、H、O、N，特征元素为 S(并 非所有的蛋白质都含)，且 S 一定存在于 R 基上。

(z>12，w>13)，已知将它彻底水解后只得到下列氨基酸。下列 【典例 2】现有一种“十二肽”，分子式为 CxHy NzOwS (z>12，w>13)，已知将它彻底水解后只得到下列氨基酸。下列 叙述正确的是( )

A．该“十二肽”只有 1 个氨基 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(z－12)个赖氨 酸 D．将一个该“十二肽”分子彻底水解后有(w－13)个天门 冬氨酸 [解题思路]第一步：找隐含信息 由题中各种氨基酸的分子式可知：仅天门冬氨酸 R 基上有 1 个羧基，仅赖氨酸 R 基上有 1 个氨基。

一个氨基，z>12，所以该“十二肽”至少有 2 个氨基。控制合 成该“十二肽”相应的基因至少有 72 个碱基。题中仅赖氨酸 R 第二步：分析选项 “十二肽”的左端有 1 个氨基，其中赖氨酸的 R 基上也有 一个氨基，z>12，所以该“十二肽”至少有 2 个氨基。控制合 成该“十二肽”相应的基因至少有 72 个碱基。题中仅赖氨酸 R 基上有 1 个氨基(1 个 N 原子)，十二肽主链上有 12 个 N 原子， 根据多肽的N 原子数－主链上的N 原子数＝R 基上的N 原子数 ＝z－12，所以将一个该“十二肽”分子彻底水解后有(z－12) 个赖氨酸。题中仅天门冬氨酸 R 基上有 1 个羧基(含 2 个 O 原 子)，十二肽主链上有 13 个O 原子，同样可以得到R 基上的O 原子数为w－13，所以将一个该“十二肽”分子彻底水解后有 (w－13)/2 个天门冬氨酸。 [答案]C

2．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是( D ) ►考点对应练 2．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是( D ) A．甲硫氨酸的 R 基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子 式是 C5H11O2NS B．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：10 个氨基酸构成的多肽称为十肽。

3．(易错)(2011 年青岛模拟)下列关于生物大分子的叙述错 误的是( A ) A.由 M 个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含 N 条肽链，其 中 Z 条是环状肽链，这个蛋白质分子完全水解共需要 M－Z－N 个水分子 B.在小麦细胞中由 A、G、T、U 四种碱基参与构成的核苷 酸最多有 6 种 C.质量相同的糖原和脂肪氧化分解所释放的能量是不同的 D．细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一 种蛋白质 解析：环状肽链水解需水分子数与氨基酸数相等，所以该 蛋白质分子完全水解共需要 M－N＋Z 个水分子。

(1)每个蛋白质分子由肽链通过一定的化学键连接，再经盘 曲、折叠形成复杂的空间结构。 (2)蛋白质结构的多样性 考点 蛋白质结构和功能的多样性 1．蛋白质的分子结构 (1)每个蛋白质分子由肽链通过一定的化学键连接，再经盘 曲、折叠形成复杂的空间结构。 (2)蛋白质结构的多样性

①氨基酸的种类不同，构 成的肽链不同 —□—□—□—□—□—□— —○—○—○—○—○—○— ②氨基酸的数目不同，构 —□—□—□— ③氨基酸的排列顺序不 同，构成的肽链不同 —□—○—○—□—○—□— —○—□—○—□—○— ④肽链的数目和空间结 构不同，构成的蛋白质不 同

过一定的化学键(不是肽键)连接而成。但多肽只有折叠成特定 的空间结构进而构成蛋白质时，才能执行特定的生理功能。 (3)蛋白质与多肽的关系 每个蛋白质分子可以由 1 条肽链组成，也可由几条肽链通 过一定的化学键(不是肽键)连接而成。但多肽只有折叠成特定 的空间结构进而构成蛋白质时，才能执行特定的生理功能。 2．蛋白质功能的多样性 实例 分布 功能 蛋白 大多数酶 细胞内或细胞外 催化作用 载体蛋白 细胞膜 运输某些物质如离 子、氨基酸等

续表 实例 分布 功能 蛋白 某些激素(如生长 激素、促甲状腺激 素、胰岛素等) 内环境中 调节生命活动 抗体 免疫作用 血红蛋白 红细胞内 主要运输 O2 和部分 CO2 糖蛋白 细胞膜表面 保护、润滑、识别等 结构 染色体蛋白 细胞核内 组成染色体 核糖体蛋白 细胞内 组成核糖体

蛋白质

蛋白质代谢及其与人体健康的关系 1．人体中氨基酸的来源和去路 来源 去路 食物的消化与吸收 合成各种组织蛋白、酶、激素 组织蛋白分解 脱氨基作用产生含 N 部分和不含 N 部 分；含 N 部分最终形成尿素；不含 N 部 分合成糖类、脂肪或分解成 CO2、H2O、 释放能量 其他物质转化 (转氨基) 产生新氨基酸(非必需氨基酸)

(1)氨基酸在体内不能贮存，因此每天要摄入一定量的氨基 2.与人体健康的关系 (1)氨基酸在体内不能贮存，因此每天要摄入一定量的氨基 酸。 (2)合理膳食：动物性食物中的蛋白质比植物性蛋白质所含 氨基酸的种类齐全(如玉米的蛋白质缺少色氨酸和赖氨酸，稻谷 的蛋白质缺少赖氨酸等)。

【典例 3】下图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸， 请据图完成有关问题。

(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，得到 ______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？为什么？_____________。

为失去的水分子的相对分子量之和。肽链中氨基酸的种类、数 目、排列顺序的不同决定了不同结构的蛋白质，而不同的蛋白 [解题思路]氨基酸形成肽链的过程中，减少的相对分子量 为失去的水分子的相对分子量之和。肽链中氨基酸的种类、数 目、排列顺序的不同决定了不同结构的蛋白质，而不同的蛋白 质分子空间结构也各不相同，蛋白质分子的结构多样性决定了 其功能的多样性。 [答案](1)R 基 (2)脱水缩合 6 6 108 (3)氨基酸的排列顺序 (4)不一定相同。因为由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成 空间结构不同的两个蛋白质分子

►考点对应练 4．(2011 年巢湖一模)人体中最重要的活性物质如绝大多数 酶、部分激素、抗体等都是蛋白质。下面有关蛋白质的叙述中， 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．胰岛素的空间结构决定了其降低血糖的功能 C．蛋白质都含有 C、H、O、N、P、S 等元素 D．氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质

都是由氨基酸组成的，RNA 则由核糖核苷酸组成；并不是所有 的蛋白质都含有 S 元素；氨基酸种类和数量相同的蛋白质其空 间结构可能不同。 答案：B

1．(2011 年梅州)下列有关蛋白质叙述正确的是( C ) A．RNA 聚合酶催化的底物是 RNA B．蔗糖酶能使蔗糖水解为葡萄糖和果糖，并产生 ATP C．蛋白质热变性时肽键数不改变 D．癌细胞快速增殖过程中能大量合成粘连蛋白 解析：RNA 聚合酶催化的底物是游离的核糖核苷酸；蔗糖 酶能使蔗糖水解为葡萄糖和果糖，但并不能产生 ATP；蛋白质 热变性只改变其空间结构。

2．(2010 年肇庆一模)下图是关于蛋白质分子的简要概念 图，关于图示分析正确的是( C ) A．A 中肯定含有 S 元素 B．多肽中 B 的数目等于 C 的数目 C．①过程都是在核糖体上完成的 D．蛋白质结构和功能的多样性是生物多样性的根本原因 解析：氨基酸的基本组成元素为 C、H、O、N，有的含有 S 元素；多肽中氨基酸(B)的数目和肽键(C)的数目不相等；DNA 具有多样性是生物多样性的根本原因。

3．(2010 年揭阳一模)以下对组成细胞和生物体的有机物的 描述中，正确的是( D ) A．多肽链在核糖体上一旦合成便具有生物活性 B．质量相同的糖、脂肪、蛋白质氧化分解所释放的能量 是相同的 C．细胞核内的核酸只含脱氧核糖，细胞质中的核酸只含 核糖 D．全部的抗体、大多数的酶、部分激素的化学本质是蛋 白质 解析：多肽链形成空间结构后才具有生物活性；细胞核和 细胞质中都含有 DNA 和 RNA。

(1)图中 X 代表的化学元素是_______，Y 代表的主要化学 4．(2009 年江门一模)下图表示细胞内某些重要化合物的元 素组成及相互关系。请分析回答下列问题。 (1)图中 X 代表的化学元素是_______，Y 代表的主要化学 氮和磷 氮 元素是_____。

(2)组成细胞的主要化合物中，分子都是由 C、H、O 三种 元素构成的一类有机化合物是_____________。 糖类和脂肪 (3)物质 A 决定 B 的合成是通过_____和______两个过程来 转录 翻译 实现。 (4)现从某种真核细胞中提取出大量核糖体放入培养液中， 再加入下列几种有机物，模拟化合物 B 的合成。 ①NH2—CH2—COOH ②NH2—CH2—CH2OH

件。其中实验中所用的培养液相当于细胞内的____________。 上述五种化合物中能作为原料合成化合物 B 的是________(填 假设培养液里含有核糖体完成其功能所需的一切物质和条 件。其中实验中所用的培养液相当于细胞内的____________。 上述五种化合物中能作为原料合成化合物 B 的是________(填 序号)。若原料中的氮原子已被标记为 15N，实验中检测到某一 多肽含 10 个 15N，则该多肽最少含有___个肽键。 细胞质基质 ①④⑤ 4

键及相对分子量变化，去解决形成的蛋白质的氨基酸、肽键、 氨基、N 原子等数目、相对分子量及空间结构的问题。 蛋白质的相关计算 ◎ 解题攻略 ◎ 从氨基酸的特点出发，结合脱水缩合形成多肽过程中的肽 键及相对分子量变化，去解决形成的蛋白质的氨基酸、肽键、 氨基、N 原子等数目、相对分子量及空间结构的问题。

◎ 分类集训 ◎ 题型一：有关氨基酸、肽键、水分子、氨基和羧基数目的 计算 1．分析多肽 E 和多肽 F(均由一条肽链组成)得到以下结果： (单位：个) 元素或基团 C H O N －NH2 －COOH 多肽 E 201 348 62 53 3 2 多肽 F 182 294 55 54 6 1

那么请你推算这两种多肽中氨基酸的数目最可能是( ) 选 项 A B C D 多肽 E 199 340 58 51 多肽 F 181 281 选 项 A B C D 多肽 E 199 340 58 51 多肽 F 181 281 53 49 解析：多肽 E 有N53 个，氨基3 个，则氨基酸为53－2＝ 51；多肽 F 有 N54 个，氨基 6 个，则氨基酸为 54－5＝49。

810 个，羧基总数为 808 个。由这些氨基酸合成的含有 2 条肽 2．(2011 年兖州一模)现有氨基酸 800 个，其中氨基总数为 810 个，羧基总数为 808 个。由这些氨基酸合成的含有 2 条肽 链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为( A．798、2 和 2 B．798、12 和 10 C．799、1 和 1 D．799、11 和 9 B ) 解析：800 个氨基酸形成2 条多肽链，则肽键数为798；多 肽中的氨基总数为810 个，羧基总数为808 个，说明有10 个氨 基和8个羧基在 R 基上，加上每条链两端的一个氨基和一个羧 基，则多肽的氨基和羧基总数分别为12、10。

3．某 41 肽被水解成 2 个 8 肽，2 个 6 肽，1 个 4 肽，3 个 3 肽，则这些短肽的肽键总数是( A．31 B．32 C．33 D．34 C ) 解析：肽键总数＝2×7＋2×5＋1×3＋3×2＝33。

若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成多肽，则其中的氨基、羧 4．下列物质中，有的属于构成蛋白质的氨基酸，有的不是。 若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成多肽，则其中的氨基、羧 基和脱去的水分子的数目依次是( ) ①NH2—CH2—COOH ②NH2—CH2—CH2OH

合后有 2 个肽键；③和⑤的 R 基中各有一个羧基和一个氨基， 加上缩合后在肽链两端的一个羧基和一个氨基，故羧基和氨基 各有 2 个。 A．1,1,2 C．2,2,2 B．3,3,3 D．2,2,3 解析：根据氨基酸结构通式，可确定①③⑤是氨基酸，缩 合后有 2 个肽键；③和⑤的 R 基中各有一个羧基和一个氨基， 加上缩合后在肽链两端的一个羧基和一个氨基，故羧基和氨基 各有 2 个。 答案：C

5．某蛋白质由 2 条肽链、n 个氨基酸组成。该蛋白质至少 题型二：有关氧原子数与氮原子数的计算 5．某蛋白质由 2 条肽链、n 个氨基酸组成。该蛋白质至少 含有氧原子多少个？ ( C ) A．n－2 C．n＋2 B．n－4 D．n＋4 解析：一条肽链的 O 至少比氨基酸数多 1 个，所以 2 条肽 链至少含 O 为(n＋2)个。

它共由 M 个氨基酸组成，则此蛋白质中至少含有的氧原子数与 6．(2010 年韶关一模)某蛋白质分子由 N 条肽链组成，已知 它共由 M 个氨基酸组成，则此蛋白质中至少含有的氧原子数与 氮原子数共有( D ) A．(M＋N)个 C．(2N＋M)个 B．(2M－N)个 D．(2M＋N)个 解析：M 个氨基酸、N 条肽链组成的蛋白质中至少含有氧 原子数为(M＋N)；而氮原子数则每个氨基酸都至少含有一个， 所以为 M 个，两者共有(2M＋N)个。

成此蛋白质分子时，脱去的水分子数和形成蛋白质后的氮原子 7．血红蛋白分子中，含有 574 个氨基酸，4 条肽链。在形 成此蛋白质分子时，脱去的水分子数和形成蛋白质后的氮原子 数至少为( D ) A．570、570 C．287、287 B．573、573 D．570、574 解析：形成蛋白质时，脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链 数＝570 个；每个氨基酸都至少含有一个氮原子，所以形成的 蛋白质的氮原子数至少为 574 个。

8．(双选)下图表示免疫球蛋白 IgG 的结构示意图，其中 —S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。下列说法正确的是 题型三：含二硫键的蛋白质的计算 8．(双选)下图表示免疫球蛋白 IgG 的结构示意图，其中 —S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。下列说法正确的是 ( )

A．构成 IgG 的基本元素有 C、H、O、N、S、P B．连接 IgG 基本单位的化学键的结构式是—NH—CO— C．该 IgG 分子中至少含有 2 个氨基和 2 个羧基 D．与 IgG 分泌有关的细胞器是高尔基体 解析：该 IgG 分子由四条肽链组成，每条肽链至少含 1 个 氨基和 1 个羧基；IgG 分子是抗体，属于分泌蛋白，所以它的 分泌与高尔基体有关。 答案：BD

基酸序号)，图乙是其部分肽链放大图，请据图判断下列叙述中 9．(双选)图甲是某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨 基酸序号)，图乙是其部分肽链放大图，请据图判断下列叙述中 不正确的是( ) 图甲

图乙 A．该蛋白质中含有 2 条肽链 52 个肽键 B．图乙中 R 基是①②④⑥⑧ C．从图乙可推知该蛋白质至少含有 4 个游离的羧基 D．控制该蛋白质合成的 mRNA 中至少含有 51 个密码子 解析：该蛋白质中含有 2 条肽链 49 个肽键；图乙中的 R 基是②④⑥⑧。 答案：AB

10．有一条多肽链，分子式为 CxHy OpNqS，将它彻底水解 后，只得到下列四种氨基酸。分析推算已知水解得到的氨基酸 题型四：有关特殊氨基酸的计算 10．有一条多肽链，分子式为 CxHy OpNqS，将它彻底水解 后，只得到下列四种氨基酸。分析推算已知水解得到的氨基酸 个数为 q－2，则该肽链中含有赖氨酸的数目为( )

氮数为 q，氨基酸个数为q－2，则有2 个N 位于R 基上，所以 多肽有 2 个赖氨酸。 答案：B A．1 个 C．3 个 B．2 个 D．4 个 解析：四种氨基酸只有赖氨酸的 R 基上有氨基；多肽的总 氮数为 q，氨基酸个数为q－2，则有2 个N 位于R 基上，所以 多肽有 2 个赖氨酸。 答案：B

11．某多肽分子式为 C42H65N11O9，它彻底水解后只得到如 下 3 种氨基酸，则此多肽中含有赖氨酸的个数为( ) A．2 C．5 B．3 D．8

多肽链后 O 原子数为氨基酸数＋1，此多肽的 O 有 9 个，则有 8 个氨基酸，8 个氨基酸缩合成多肽链至少有 8 个氮，其余的氮 则是位于赖氨酸的 R 基上，所以赖氨酸有 11－8＝3 个。 答案：B

链组成，其水解后共产生下列 3 种氨基酸，据此判断，下列正 12．某有机分子的分子式为 C22H34O13N6，该分子由一条肽 链组成，其水解后共产生下列 3 种氨基酸，据此判断，下列正 确的一项是( ) A．在细胞中合成 1 个这样的分子至少需要 3 种 tRNA B．合成 1 个这样的分子将同时产生 6 个水分子 C．该分子中存在一个游离氨基和一个游离羧基 D．1 个这样的分子水解后可以产生 2 个谷氨酸

分子式中氮的数目，可得该分子由 6 个氨基酸脱去 5 个水分子 形成；由于只有谷氨酸含有两个羧基，结合分子式中氧的数目， 解析：该分子产生的 3 种氨基酸都只含有一个氨基，结合 分子式中氮的数目，可得该分子由 6 个氨基酸脱去 5 个水分子 形成；由于只有谷氨酸含有两个羧基，结合分子式中氧的数目， 可得有机物中谷氨酸的数目为 3，所以该分子中含有一个氨基 和 4 个羧基。一种 tRNA 只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸 可以由多种 tRNA 来转运；三种氨基酸至少需要 3 种 tRNA。 答案：A