第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质　

考点一　蛋白质的结构和功能 【核心知识通关】 1.氨基酸及其种类： (1)组成元素：___________，有的还含有S。 (2)写出氨基酸的结构通式：____________。 C、H、O、N

(3)根据氨基酸结构通式归纳其结构特点： ①数量：至少含有_________________________ _________，“至少”的原因是在____中也可能含有 氨基和羧基。 ②位置：必须有_________________________________ 连接在同一个碳原子上。 (4)R基：不同的氨基酸取决于R基的不同，即R基决定 _____________。 一个氨基(—NH2)和一个羧基 (—COOH) R基 一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH) 氨基酸的种类

2.涉及氨基酸分子式的推断： (1)依据：氨基酸的结构通式可以简写为__________，氨基酸分子式中各原子数等于R基中各原子数分别加上结构通式中C、H、O、N原子数。 R—C2H4O2N

(2)两种计算类型。 ①已知氨基酸分子式，推测R基的组成：如某氨基酸 分子式为C6H14O2N2，则R基为________。 ②已知R基，写出氨基酸的分子式：丙氨酸的R基为 —CH3，则丙氨酸的分子式为_______。 —C4H10N C3H7O2N

3.多肽的形成过程：

(1)过程①名称：_________，场所为_______。 (2)物质②名称：_____。 (3)结构③名称：_____，其结构简式为：___________ _______________。 (4)H2O中各元素的来源：H来自_____________，O来 自_______。 脱水缩合 核糖体 二肽 肽键 —NH—CO— (或—CO—NH—) —COOH和—NH2 —COOH

多肽 (5)多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为_____。 (6)一条肽链上氨基数或羧基数的确定：一条肽链上 至少有___个游离的氨基和___个游离的羧基，分别位 于肽链的_____；其余的氨基(或羧基)在____上。 一 一 两端 R基

4.蛋白质合成场所及条件： (1)场所：_______。 (2)条件：酶、能量(ATP)、_______、mRNA、tRNA等。 核糖体 氨基酸

5.蛋白质分子多样性的原因： ①_____不同 (1)氨基酸 ②_____成百上千 ③_________千变万化 (2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的_________千差万别。 种类 数目 排列顺序 空间结构

6.蛋白质的功能： ①细胞的结构物质　 a.血红蛋白 ②催化作用 b.绝大多数酶 ③运输功能 c.肌肉、头发中的蛋白质 ④信息传递和调节作用 d.胰岛素 ⑤免疫功能 e.抗体

【特别提醒】 (1)避免书写错误：不要将氨基写为NH2或—NH3；不要 将羧基写为 或COOH；也不要将肽键写为CO—NH 或 。 (2)氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个 氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。

(3)多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。 (4)高温影响蛋白质：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。

【思维拓展】蛋白质与酶、激素、抗体、载体的关系辨析

(1)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 (2)激素中有些是蛋白质，有些不是蛋白质。 (3)抗体和载体的本质都是蛋白质，但结构各不相同。

【高考模拟精练】 1.(2016·衡阳模拟)关于生物体内氨基酸的叙述， 正确的是(　　) A.氨基酸是蛋白质分子的单体，由氨基和羧基组成 B.组成蛋白质的氨基酸共有的结构是 C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素 D.组成人体的氨基酸都在人体内合成

【解析】选B。蛋白质分子的单体是氨基酸，含有氨基 和羧基，但并不只由这两个基团组成，还含有其他结 构，如—H、R基等；氨基酸的结构通式为 ， 不同的氨基酸R基不同，因此共有的结构为 ； 甲硫氨酸中含有C、H、O、N、S五种元素；必需氨基酸 不能在人体内合成。

2.(2016·开封模拟)如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是(　　)

A.A代表的元素是C、H、O、N、P B.用两个不同的B可以合成两种二肽 C.每种蛋白质一定由20种B组成 D.每个B只含有一个氨基和一个羧基

【解题指南】(1)关键知识：氨基酸的元素组成及其结构特点。 (2)关键信息：①组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，但是并不代表每种蛋白质都由20种氨基酸组成。 ②每个氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基。

【解析】选B。由图可知，A是组成氨基酸的元素，包括C、H、O、N等，不含P，A项错误；B表示构成蛋白质的基本单位——氨基酸，两个不同的氨基酸的排列顺序不同可以合成两种二肽，B项正确；每种蛋白质不一定都由20种氨基酸组成，C项错误；每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，R基中也可能含有氨基或羧基，D项错误。

3.(2013·江苏高考)下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是(　　) A.不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同 B.有些结构不同的蛋白质具有相似的功能 C.组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合 D.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合

【解析】选D。本题考查蛋白质的结构以及合成过程。A项中，不同蛋白质含有的氨基酸数量一般不同，故正确。B项中，有些结构不同的蛋白质，如唾液淀粉酶和胰淀粉酶，可以具有相似的功能，故正确。C项中，组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序经脱水缩合相连，故正确。D项中，氨基酸之间的脱水缩合方式都是相同的，都是脱水形成肽键，故错误。

【加固训练】 1.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】选B。构成生物体蛋白质的氨基酸必须是一个 氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，不管如何书 写，只要具备 就可以认定是构成生物体蛋 白质的氨基酸。四个选项的物质分子中，只有B项中的 物质不具有此结构，因此其不属于构成生物体蛋白质 的氨基酸。

2.(2015·宜春模拟)下面是三种化合物的结构简式，有关三种化合物的叙述中错误的是(　　)

A.三种化合物可以用一个结构通式表示 B.三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基 C.三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应 D.三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同、羧基数不同

【解析】选B。A正确，三种物质都是构成蛋白质的氨基酸，都可用氨基酸的结构通式表示。B错误，图中三种氨基酸共同点应为“至少都含有一个氨基、一个羧基”。C正确，双缩脲试剂鉴定蛋白质产生紫色反应，是由于蛋白质中有肽键，氨基酸中无肽键，故不能与双缩脲试剂发生紫色反应。D正确，三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数分别是1、1、1，羧基数分别是2、1、2。

【易错提醒】双缩脲试剂不能鉴定氨基酸，但能鉴定蛋白质(包含变性的蛋白质)和多肽。

考点二　有关蛋白质的计算　 【核心知识通关】 1.利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律：　　

(1)氨基数和羧基数。 ①氨基数=_______+R基中的氨基数。 ②羧基数=_______+R基中的羧基数。 肽链数 肽链数

(2)肽键数、脱去水分子数和蛋白质相对分子质量。 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： 肽链数 肽键数 脱去水 分子数 氨基 数目 羧基 蛋白质相对 分子质量 1 ____ n-1 至少 __个 na- 18(n-1) m n-m 18(n-m) n-1 1 1 n-m m m

2.排列组合法——多肽种类的计算： 多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助下面的示意图来理解(代表要安放的氨基酸的位置)。

(1)假若有n种氨基酸形成一个三肽，那么形成三肽的种类：

(2)假若n种氨基酸形成一个m肽，则形成的多肽种类：nm种。 即n×(n-1)×(n-2)种。 n n-1 n-2

【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(即两个氢原子)，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。

【深化探究】 (1)若某蛋白质为一条由198个氨基酸组成的环状肽， 则该蛋白质含有____个肽键。 198

(2)若某蛋白质中丙氨酸的个数及位置如图所示： 则该六十肽脱掉丙氨酸所形成的有机物中，肽键数目 减少__个，氨基数目增加__个。 3 3

【典题技法归纳】 (2014·上海高考)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—CH2—CH2—COOH)，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

【解析】选B。一条由39个氨基酸形成的环状多肽，形成39个肽键，A错误；因为谷氨酸的R基上没有游离的氨基，又不知其他的R基情况，所以可能没有游离的氨基，B正确；由于每个谷氨酸的R基上含有一个游离的羧基，所以此环状多肽至少含有4个游离的羧基，C错误；生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种，D错误。

【母题变式】 (1)若该39个氨基酸形成一条链状肽，则该多肽中应 含有___个肽键，至少含有__个游离的羧基。 38 5

(2)若脱掉环状多肽中的谷氨酸，且脱下的氨基酸均 以游离态正常存在： ①则至少形成__条短肽。 ②氨基数至少比原来增加__个，羧基数至少比原来 增加__个。 ③在脱下谷氨酸的过程中至少需要消耗__分子的水。 1 5 5 5

【方法规律】利用原子守恒法计算肽链中的原子数 (1)基本原理。 ①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。 ②氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。

(2)常用公式。 ①碳原子数=氨基酸分子数×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=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子的总数。

【高考模拟精练】 1.(2016·长沙模拟)某多肽有20个氨基酸，其中含天冬氨酸4个，分别位于第5、6、15、20位(如图所示)；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述正确的是(　　)

A.该二十肽至少含有20个肽键 B.若氨基酸的平均相对分子质量为a，则该二十肽的相对分子质量为20a C.肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个 D.肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比二十肽多了4个

【解题指南】(1)关键知识：氨基酸形成蛋白质过程中原子数的相应变化，以及蛋白质相对分子质量的计算。 (2)解题关键：蛋白质形成过程中脱掉几个水分子，当该多肽水解时就需要几个水分子。

【解析】选C。20个氨基酸形成一条肽链，需要脱去 19分子的水，形成19个肽键，A错误；在二十肽形成过 程中要脱水缩合，因此二十肽的相对分子质量为20a- 19×18=20a-342，B错误；肽酶X专门作用于天冬氨酸 羧基端的肽键，完全作用后第6位的天冬氨酸脱离该多 肽链，剩下的多肽链中共含有19个氨基酸，C正确；肽 酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，完全作用后第

5位和第20位的天冬氨酸脱离多肽链，共失去7个氧原子，形成3个短肽，每个短肽末尾均增添一个—OH，即增添3个氧原子，故产生的多肽中氧原子数目比原二十肽少了4个，D错误。

2.(2016·长春模拟)下列关于肽键的说法，正确的 是(　　) A.在形成多肽的过程中形成的肽键数目一定等于所失去的水分子数 B.肽键可以表示为CO—NH或NH—CO

C.几条肽链在形成蛋白质的过程中也通过肽键连接起来 D.在链状肽中一个十肽分子比一个八肽分子多一个肽键

【解析】选A。氨基酸通过脱水缩合形成肽键，所以肽 键数等于脱去水分子数；肽键可以表示为—CO—NH—； 肽链之间不能形成肽键；肽键数=氨基酸数-肽链数， 链状肽中一个十肽分子比一个八肽分子多两个肽键。

【延伸探究】 (1)C项中，肽链之间通过什么化学键连接成蛋白质？ 提示：不同肽链之间通过氢键和二硫键等连接形成蛋白质。 (2)D项中的十肽分子肽键数目是几个？ 提示：9个。链状十肽分子是由10个氨基酸脱水缩合形成9个肽键形成的。

3.(2016·淄博模拟)某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数依次是(　　) A.2、42　　　B.9、42　　　C.2、51　　　D.9、51

【解析】选B。水解后的短肽的氨基酸个数是51，肽链数是1+2+3+3=9，又知一条肽链至少有一个氨基，那么9条肽链至少有9个氨基；又知脱水缩合形成的肽键总数=氨基酸个数-肽链数=51-9=42；所以这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数依次是9、42。

【加固训练】 某蛋白质由m条肽链，n个氨基酸组成。该蛋白质至少含氧原子的个数是(　　) A.n-m　　B.n-2m　　C.n+m　　D.n+2m

【解析】选C。每条肽链的其中一端都保留一个完整的羧基，m条肽链的其中一端共含有2m个氧原子；每个肽键有1个氧原子，一共有(n-m)个肽键，所以共含有(n-m)个氧原子，所以该蛋白质至少含有2m+(n-m)=(n+m)个氧原子。