第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质

读读教材基础

一、蛋白质的基本单位——氨基酸 1．种类

2．结构通式：___________________________________。 3．结构特点 (1)每个氨基酸至少有一个________和一个羧基； (2)都有一个氨基和一个羧基连接在________上； (3)各种氨基酸之间的区别在于________的不同。

二、蛋白质的结构及其多样性 1．氨基酸分子间的连接方式——脱水缩合 (1)过程：一个氨基酸分子的________和另一个氨基酸分子的________相连接，同时脱去________。 (2)二肽形成示例 (3)肽键：连接两个氨基酸分子的化学键，可表示为________。

2．蛋白质的结构层次及其多样性

两个氨基酸脱水缩合过程中失去的水中的H只来源于氨基吗？

三、蛋白质的功能 蛋白质是生命活动的承担者，其主要功能见下表： 功能 实例 ____蛋白 羽毛、肌肉、头发、蛛丝 ____作用 绝大多数酶 运输作用 载体、____ 信息传递和调节 ________等蛋白质类激素 ______作用 抗体

三、结构 催化 血红蛋白 胰岛素 免疫 [思维激活]　提示：两个氨基酸脱水缩合脱去一分子水，是由氨基中－H和羧基中－OH结合而成的，即水中的H来源于氨基(－NH2)和羧基(－COOH)。

1．教材21页[与生活的联系]：必需氨基酸与非必需氨基酸的种类及区别。 2．教材21页图2－4，理解蛋白质形成过程，尤其注意多肽与蛋白质的区别。 3．教材23页[与生活的联系]：关注蛋白质变性与复性及与空间结构的关系，了解变性的因素。

答案：H2N COOH 肽键 功能 结构

研研核心要点

2．不是含有几个肽键就是几肽，可是由几个氨基酸组成就称为几肽。 3．高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构。

[师说·一语破天机] 从近几年生物试题看，有关蛋白质的结构与功能一直是高考命题的热点，题目多以选择题形式考查。除上海高考题外，其他地区试题较少涉及蛋白质的有关计算。

[选题·典型中选秀] 例1：如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“－▲－★－■－●”等符号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“－S－S－”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，正确的是(　　)

A．蛋白质多样性的主要原因是氨基酸的排列顺序 B．该蛋白质分子中至少含有2个羧基 C．图中“－”代表的化学键是在高尔基体中形成的 D．形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了684

[破题·分层揭秘密] (一)获取信息逐项分析 选项 内容指向·联系分析 A 蛋白质多样性取决于构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构 B 该多肽是由2条肽链构成的，即至少含有2个羧基 C 多肽是在核糖体上经脱水缩合形成的，不是在高尔基体上 D 该蛋白质分子形成时相对分子质量减少为18×(21＋19－2)＋2×1＝686 (二)完美答案[B]

1．氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系

2．相关计算 (1)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。 (2)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。 (3)氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中N的总数。 (4)氧原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数。

(5)氢原子数＝各氨基酸中H的总数－2×脱去水分子数。 (6)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： 形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量 1 n－1 至少1个 na－18(n－1) m n－m 至少m个 na－18(n－m)

(7)假设某多肽中氨基酸数为n，控制其合成的基因和mRNA中至少含有的碱基数为6n和3n。 3. 蛋白质分子水解 (1)彻底水解，产物为氨基酸 计算时可参照脱水缩合过程，可简单理解为脱水缩合的“逆反应”，即加入水分子数＝氨基酸数－肽链数。 (2)不彻底水解，产物为几段短肽链

如某三十九肽中共有丙氨酸4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽(如图所示)。

蛋白质合成过程中计算技巧 (1)环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，如图所示。 由图示可知：

肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数； 环状多肽的相对分子质量＝m(a－18)。 (2)在多肽相对分子质量计算时，还要考虑一些其他化学变化过程，如二硫键(－S－S－)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个－H，故相对分子质量减少2。

[师说·一语破天机] 脱水缩合是由氨基酸合成蛋白质的方式，在高考中常以选择题形式考查蛋白质形成过程中的脱水缩合过程，包括肽键、相对分子质量的有关计算等。

[选题·典型中选秀] 例2：某非环状多肽，经测定其分子式是C21HxOyN4S2。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(C9H11NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、丙氨酸(C3H7NO2)、亮氨酸(C6H13NO2)、半胱氨酸(C3H7NO2S)。下列有关该多肽的叙述，不正确的是(　　)

A．该多肽彻底水解后能产生3种氨基酸 B．该多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5 C．该多肽中有三个肽键，为三肽化合物 D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54

[破题·分层揭秘密] (一)获取信息逐项分析 (二)完美答案[C] 选项 内容指向·联系分析 A 据N原子数可知，该多肽含4个氨基酸，再据S数目为2个，可分析出4个氨基酸中有2个半胱氨酸(C3H7NO2S)，即水解能形3种氨基酸 B C原子数为21个，减去6个C原子(2个是半胱氨酸)，15个C原子，可分析出另两个氨基酸为苯丙氨酸和亮氨酸 C 该多肽含4个氨基酸，为四肽，存在3个肽键 D 形成3个肽键形成了3分子水，所以分子质量减少了18×3＝54

(三)同类变式训练 由m个氨基酸构成的一个蛋白质分子，含n条肽链，其中z是环状多肽，这个蛋白质分子完全水解共需水分子个数为(　　) A．m－n＋z 　　　　　　 B．m－n－z C．m－z＋n D．m＋z＋n 答案：A

解析：水解需要水分子数的计算可参照脱水缩合产生的水分子数来计算。设环状多肽的氨基酸总数为x，则环状多肽完全水解共需要水分子为x；其他肽链数为(n－z)，氨基酸数(m－x)，则这些多肽完全水解共需要水分子数为氨基酸数－肽链数＝ (m－x)－(n－z)；由此共需要水分子数＝(m－x)－(n－z)＋x＝m－n＋z，答案为A。

说说生物实验

【一览·特教寄语】 (1)验证性实验是指实验者针对已知的生物学事实而进行的以验证生物学事实、巩固和加强有关知识、培养实验操作技能为目的的验证性和体验性实验。

(2)特点 ①验证研究对象的已知属性、特征及与其他因素的关系。 ②由于实验原理、结论是已知的，因此不存在实验假设。 ③实验目的、结果、结论三者是一致的、统一的。 ④实验的操作步骤可以是曾经做过的，也可以是未曾做过的。

【选题·热考秀】 某同学在互联网上查到如下结论： 重金属盐能使蛋白质变性失活，而谷胱甘肽能缓解重金属盐对蛋白质的破坏作用。请你根据实验室提供的下列材料，完善下面的设计方案以验证这一观点。 实验材料：试管、大烧杯、滴管、温度计、恒温水浴锅、唾液淀粉酶、淀粉溶液、硝酸银溶液、谷胱甘肽溶液、新配制的斐林试剂等(所 给溶液浓度均适合实验用)。 实验步骤：

　试管编号 序号　　　　　 甲 乙 丙 ①唾液淀粉酶 2 mL ②谷胱甘肽溶液 － ③蒸馏水 4 mL ④硝酸银溶液 ⑤淀粉溶液 ⑥37℃保温 5 min ⑦斐林试剂 ⑧50℃～65℃温水水浴加热 2 min ⑨观察溶液变化 砖红色沉淀 无砖红色沉淀

[分析] (1)实验原理及设计思路分析：从题干的结论可以看出，本实验目的有两个，一是验证重金属盐能使蛋白质变性，二是验证谷胱甘肽能缓解重金属盐对蛋白质的破坏作用。因此应设置三组实验，一组加入重金属盐，一组加入重金属盐和谷胱甘肽，一组两者都不加。通过淀粉能否被水解以确定重金属盐对蛋白质(唾液淀粉酶)的作用。淀粉水解后生成麦芽糖，能使斐林试剂加热后呈现砖红色沉淀，以此确定淀粉是否水解。

(2)实验材料分析：从所给材料看出，使用的蛋白质是唾液淀粉酶，重金属盐是硝酸银溶液。淀粉是用来检测唾液淀粉酶是否变性的，是检验试剂；斐林试剂是用来证明淀粉是否水解的。 (3)实验步骤分析：步骤①分组，且每组中加入“等量”的待测蛋白质(唾液淀粉酶)；步骤②、③、④，设计对照，控制变量，请注意试剂“等量”。步骤⑤、⑥、⑦、⑧，控制无关变量，且是最适条件。步骤⑨，实验结果的观察和记录。最后得出实验的结论，此结论一般与要验证的事实相符。

【备考·角度说】 No.1　角度：设计思路 (1)根据验证的目的，运用所学的知识或题目所提供的信息找出完成实验的依据，即实验原理。 (2)从题目所给的实验材料、用具、药品中寻找实验的设计思路，明确具体的设计方案。

(3)依据实验目的、实验原理确定实验变量，弄清自变量如何操作，因变量如何检测，无关变量如何控制。 (4)依据对变量的分析，合理设置对照，以实现对单一变量的控制，排除无关变量的干扰，增强实验结果的可信度和说服力。 No.2　角度：拓展探究

[拓展]　(1)如果第④步前移到第②步进行，实验能否成功？ [提示]　不能。 [分析]　加入唾液淀粉酶后，若接着加入重金属盐，则会引起变性，无法验证谷胱甘肽的缓解作用。

(2)如果第⑤步前移到第②步进行，实验能否成功？ [提示]　不能。 [分析]　加入唾液淀粉酶后，若接着加入淀粉，则会发生水解反应，丙试管中会出现砖红色沉淀，无法验证重金属盐的作用。

(3)如果不慎误服了重金属盐，应该怎样缓解？ [提示]　马上喝大量的牛奶。 [分析]　牛奶中的蛋白质与重金属盐反应而避免了重金属盐破坏人体的蛋白质。

看看考场答卷

二、饲料： 1. 基础饲料：基本无蛋白质的饲料； 2. 普通饲料(含12%植物蛋白)：基础饲料＋植物蛋白； 3. 试验饲料：基础饲料＋A动物蛋白。

三、实验分组： 实验组号 小鼠数量(只) 饲料 饲养时间(天) 1 10 基础饲料 21 2 试验饲料1(含6%A动物蛋白) 3 4 试验饲料3(含18%A动物蛋白) 5 试验饲料4(含24%A动物蛋白) 6 Ⅰ Ⅱ

备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。 四、实验方法和检测指标：略

[一览·名师语录] 本题从教材实验和实验设计两个角度综合考查实验： 1.要学会从所给资料中获取有用信息。 2.答实验题，心中一定要清楚实验设计的三大原则：对照原则、单一变量原则、等量原则。 [审题·抓关键词] 信息1　认真审题，看清楚要鉴定的物质是蛋白质。 信息2　分析“研究目的”，确认实验的自变量(饲料的种类)、因变量。

[答题·名师批阅] 批注1　要做到规范答题，题中未注明只写标号，所以应把试剂名称也写上。 批注2　注意设置对照组的意义，从“饲料”中可知，普通饲料可维持小鼠正常生长，可作为实验组2、3、4、5的对照，而不仅仅是组3。

[标准答案]　 (1)③双缩脲试剂　紫色 (2)①普通饲料　要排除普通饲料中的植物蛋白对实验结果的影响　21　无关变量应该处于相同且适宜的状态 ②平均体长　平均体重

随堂对点练习

1.[2012·海南高考，1]关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是(　　) A．分子量最大的氨基酸是甘氨酸 B．有些氨基酸不能在人体细胞中合成 C．氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键 D．不同氨基酸之间的差异是由R基引起的 答案：A

解析：甘氨酸是分子量最小的氨基酸，A错误；氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸只能从食物中获取，人体内不能合成，B正确；氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键，C正确；R基的不同决定了氨基酸之间的差异，D正确。

2．经测定某化合物含C、H、O、N、S，下列哪项最不可能是它的功能(　　) A．携带氨基酸进入核糖体 B．与抗原物质发生特异性结合 C．细胞膜上运载葡萄糖的载体蛋白 D．催化细胞内化学反应 答案：A

解析：携带氨基酸进入核糖体是tRNA的功能；与抗原发生特异性结合是抗体的特点；膜上载体蛋白是起运输物质的作用；催化细胞内化学反应是酶的作用。

3．[2013·临沂模拟]下列物质中一定含有肽键的是(　　) ①胰岛素 　②雄激素 　 ③酶 　 ④Na＋载体 A．①②　　　　　　　　 B．②③ C．①④ D．①③④ 答案：C

解析：胰岛素和Na＋载体的化学本质是蛋白质，所以它们一定含有肽键。雄激素是脂质，一定不含肽键。酶大多数是蛋白质，但有少数属于RNA，所以酶不一定含有肽键。

4．[2012·海南高考，2]关于蛋白质的叙述，错误的是(　　) A．有些蛋白质是染色体的组成成分 B．酶在催化反应前后，其分子结构不变 C．食盐作用下析出的蛋白质发生了变性 D．蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应 答案：C

解析：染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质，A正确；作为催化剂的酶在反应前后不发生变化，B正确；少量的盐能够促进蛋白质的溶解，但如果向蛋白质溶液中加入浓的盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，这种现象叫做盐析，依据的原理是蛋白质在不同浓度盐溶液中的溶解度不同，没有改变蛋白质的空间结构，C不正确；蛋白质分子中含有肽键，可以与双缩脲试剂产生紫色反应，D正确。

5．[金版原创]分子马达是能将ATP中的能量释放出来并转化为机械能的一种蛋白质，如载体蛋白、肌球蛋白等，它们在生物体内起重要作用。请根据所学知识分析下列问题。

(2)所有蛋白质的基本组成单位都是氨基酸，这种说法是________(填正确还是不正确)的，相对分子质量最小的氨基酸为甘氨酸，其分子简式为________。 (3)加热会因破坏蛋白质的________，从而使之失去原有的功能。 (4)催化ATP水解的酶与催化合成ATP的酶在结构方面是________(填相同或不相同)的。

解析：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的基本组成单位都是氨基酸，不同氨基酸的区别在R基，甘氨酸中R基为H，所以其相对分子质量最小。高温使蛋白质的空间结构受到破坏，从而失去其功能。不同功能的蛋白质，结构也不相同，结构与功能是相适应的。

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