第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
课时作业
(时间:30分钟 分值:57分)
第1～7题每题3分,第8～11题每题6分,共计45分。
基础对点练
知识点1 组成蛋白质的氨基酸
1.(2025·山西期中)氨基酸是组成蛋白质的基本单位,下列关于组成人体蛋白质的氨基酸的叙述,错误的是( )
[A] 含有氨基和羧基的小分子化合物不一定是组成人体蛋白质的氨基酸
[B] 氨基酸的各个氨基和羧基都连接在同一个碳原子上
[C] 如果某种氨基酸含有S元素,则S元素一定位于R基上
[D] 人体中的蛋白质不一定都是由21种氨基酸组成
【答案】 B
【解析】 组成人体蛋白质的氨基酸所具有的结构特点是每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。因此含有氨基和羧基的小分子化合物不一定是组成人体蛋白质的氨基酸;组成人体蛋白质的氨基酸至少都有一个氨基和一个羧基,但也有的氨基酸可能含有两个氨基或羧基,多出的氨基或羧基位于R基上;依据氨基酸的结构通式可知,如果某种氨基酸含有S元素,则S元素一定位于R基上;在人体中,组成蛋白质的氨基酸有21种,但每一种蛋白质不一定都是由21种氨基酸组成的。
2.(2025·南通期中)γ氨基丁酸(如右图)是一种神经递质,具有降血压、抗抑郁、改善睡眠等多种生理功能,是谷氨酸脱羧酶(GAD,其本质是一种蛋白质)催化谷氨酸脱羧形成的。下列叙述正确的是( )
[A] γ氨基丁酸不能参与生物体内蛋白质的合成
[B] 非必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标
[C] γ氨基丁酸是组成GAD的基本单位
[D] γ氨基丁酸与其他氨基酸结构相同,都含有一个氨基、一个羧基
【答案】 A
【解析】 γ氨基丁酸不符合组成蛋白质氨基酸的结构通式,所以不能参与生物体内蛋白质的合成;必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标,而不是非必需氨基酸;γ氨基丁酸不是构成蛋白质的基本单位,而谷氨酸脱羧酶(GAD)是一种蛋白质,因此不是组成GAD的基本单位;从γ氨基丁酸的结构可知,其氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上,它与其他氨基酸结构不同。
知识点2 蛋白质的结构与功能
3.(2025·镇江期末)神经细胞受到刺激时,细胞膜上的钠离子通道打开,引起钠离子大量内流,使细胞产生兴奋,这体现了蛋白质的何种功能( )
[A] 催化 [B] 运输
[C] 调节 [D] 免疫
【答案】 B
【解析】 神经元兴奋时,膜上钠离子通道打开,引起大量钠离子内流,钠离子通道的化学本质为蛋白质,体现了蛋白质的运输功能。
4.(2025·福州月考)生物体内的蛋白质千差万别,即使像催产素、牛加压素、血管舒张素等由相同数量的氨基酸构成的蛋白质,其生理功能也差异很大。其原因不可能是( )
[A] 形成肽键的方式不同
[B] 组成蛋白质的氨基酸种类不同
[C] 氨基酸的排列顺序不同
[D] 蛋白质的空间结构不同
【答案】 A
【解析】 蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性,蛋白质结构多样性取决于组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构不同,形成肽键的方式相同,均为脱水缩合而形成。
5.(2025·绵阳期末)胰岛B细胞分泌的胰岛素(胰岛素分子有A、B两条肽链,A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸)能与肝细胞膜上的受体结合,促进肝细胞摄取葡萄糖。下列叙述正确的是( )
[A] 胰岛素分子的肽键总数是50
[B] 胰岛素分子至少含有2个氨基和2个羧基
[C] 变性的胰岛素不能与双缩脲试剂发生紫色反应
[D] 胰岛素促进肝细胞摄取葡萄糖,体现了蛋白质的免疫功能
【答案】 B
【解析】 胰岛素分子由2条肽链、51个氨基酸组成,肽键数=氨基酸总数-肽链数=51-2=49;胰岛素分子由2条肽链组成,至少含有2个氨基和2个羧基;变性的胰岛素中,肽键没有被破坏,所以变性的胰岛素仍然可以与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应;胰岛素与肝细胞膜上的受体结合,促进肝细胞摄取葡萄糖,体现了蛋白质的信息传递,调节机体生命活动的功能。
6.(2025·佛山月考)据图判断下列相关叙述,错误的是( )
[A] 形成该蛋白质时共脱掉124个水分子
[B] 该蛋白质含有两条肽链
[C] 该蛋白质的R基中共含16个氨基
[D] 该蛋白质的形成涉及多种化学键
【答案】 C
【解析】 羧基总数为17、R基上羧基数为15,则该蛋白质含有的肽链数=17-15=2(条),形成该蛋白质时共脱掉126-2=124(个)水分子;结合上述分析可知,该蛋白质共含有氨基 17个,每条链的一端有一个氨基,故R基中含有的氨基数=17-2=15(个);该蛋白质的形成涉及多种化学键,如肽键、二硫键等。
7.(2025·成都期中)鬼笔环肽是从一种剧毒菇中分离出来的多肽物质,分子式为C35H48N8O11S,其彻底水解产生的氨基酸中有4个氧原子位于R基上。下列说法正确的是( )
[A] 鬼笔环肽中存在二硫键,能维持其结构的相对稳定
[B] 鬼笔环肽彻底水解后得到的产物的总相对分子质量不变
[C] 经加热处理的鬼笔环肽会有7个肽键
[D] 鬼笔环肽彻底水解后最多可以得到8种氨基酸
【答案】 C
【解析】 鬼笔环肽分子式中只含有一个S,故不存在二硫键;鬼笔环肽彻底水解,需要水参与,得到的产物的总相对分子质量增加;环肽分子中氧原子数=肽键数+R基上的氧原子数,肽键数=氨基酸的个数,鬼笔环肽中氧原子数为11,R基上氧原子数为4,因此肽键数目为11-4=7,则氨基酸的个数为7,即该环肽是由7个氨基酸脱水缩合而成,彻底水解后最多可以得到7种氨基酸。
综合提升练
8.(2025·重庆期中)有机氯类农药可以与蛋白质中的氨基酸残基发生反应,破坏蛋白质的氢键和化学键,导致蛋白质变性。误食此类农药的患者可通过饮用大量牛奶等以减轻农药对身体的伤害,为急救争取更多的时间。下列有关蛋白质的叙述错误的是( )
[A] 农药破坏蛋白质的氢键可破坏蛋白质的空间结构
[B] 蛋白质变性是不可逆的,变性后的蛋白质肽键数量减少
[C] 牛奶中的蛋白质可以与农药结合以减轻农药对机体的伤害
[D] 蛋白质若含多条肽链,这些肽链可通过二硫键相互结合
【答案】 B
【解析】 破坏蛋白质的氢键会改变蛋白质的盘曲折叠方式,破坏蛋白质的空间结构;蛋白质的变性是不可逆的,变性只破坏了蛋白质的空间结构,没有破坏肽键;牛奶中的蛋白质可以与农药结合以减轻农药对身体内蛋白质的影响,减少对机体的伤害;蛋白质的肽链之间,可通过R基形成二硫键相互结合。
9.(2025·驻马店期中)球状蛋白分子空间结构为外圆中空,氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后,会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是( )
[A] 球状蛋白遇到高温、强酸、强碱时,可能失去其特有的生物功能
[B] 球状蛋白合成过程中只产生肽键,不可能产生其他化学键
[C] 球状蛋白变性后一般不能再恢复活性,其结构的变化是不可逆的
[D] 相同肽链组成的球状蛋白结构和功能可能不相同
【答案】 B
【解析】 高温、强酸、强碱均会使蛋白质的空间结构受到破坏而变性,因此高温、强酸和强碱均可能会破坏蛋白质的空间结构而使其失去活性;蛋白质在合成过程中形成肽键,但也可能会形成其他化学键,如二硫键和氢键;蛋白质的变性是不可逆的,所以其活性及结构被破坏后不能再恢复;决定蛋白质结构和功能的不仅仅是氨基酸的种类、数量和排列顺序,还有蛋白质的空间结构,所以相同肽链组成的球状蛋白结构和功能可能不相同。
10.(2025·东营期中)某胰岛素的结构如下图所示,该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列分析正确的是( )
[A] 该胰岛素分子含有49个肽键,至少含有 2个游离的氨基和2个游离的羧基
[B] 氨基酸脱水缩合形成该胰岛素时,相对分子质量减少882
[C] 该胰岛素水解产物一定含有21种不同的氨基酸
[D] 糖尿病患者可口服胰岛素来维持机体血糖相对稳定
【答案】 A
【解析】 由题图知,该胰岛素是由两条肽链形成的蛋白质,含有的肽键数=氨基酸数-肽链数=51-2=49,每条肽链中至少含有1个—NH2和1个—COOH,因此该胰岛素中至少含有2个游离的—NH2和2个游离的—COOH;氨基酸脱水缩合形成该胰岛素的过程中脱去的水分子数目=形成的肽键数=49个,此过程中还形成3个二硫键(二硫键由两个—SH脱掉两个氢连接而成),即脱去6个H,所以51个氨基酸脱水缩合形成该胰岛素时,减少的相对分子质量为49×18+6=888;组成人体蛋白质的氨基酸共有21种,但胰岛素不一定含有21种氨基酸;胰岛素的化学本质是蛋白质,如果口服会被消化酶分解,所以不能口服。
11.(2025·福州月考)硒代半胱氨酸是已发现的能参与蛋白质生物合成的第21种氨基酸,硒代半胱氨酸与半胱氨酸在结构上的差异在于硒原子取代了硫原子(如下图所示),人体内合成硒代半胱氨酸的原料需要不断从食物中获取。吡咯赖氨酸是目前发现的第22种氨基酸,只存在于产甲烷细菌中。下列相关叙述正确的是( )
[A] 半胱氨酸、硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸中都含有C、H、O、N
[B] 硒代半胱氨酸是人体必需氨基酸,吡咯赖氨酸是人体中非必需氨基酸
[C] 可利用双缩脲试剂检测待测样液中硒代半胱氨酸和半胱氨酸的含量
[D] 硒代半胱氨酸与半胱氨酸的R基均不能参与化学键的形成
【答案】 A
【解析】 根据氨基酸的结构通式可知,各种氨基酸都含有C、H、O、N;人体必需氨基酸有8种,硒代半胱氨酸是人体中的非必需氨基酸,吡咯赖氨酸只存在于产甲烷细菌中;双缩脲试剂与蛋白质中的肽键反应,硒代半胱氨酸和半胱氨酸不含肽键,故不可利用双缩脲试剂检测待测样液中硒代半胱氨酸和半胱氨酸的含量;硒代半胱氨酸与半胱氨酸的R基可能参与化学键的形成,如半胱氨酸R基中的—SH参与二硫键的形成。
12.(12分)(2025·南平期中)乙型脑炎是由脑炎病毒引起的急性传染病。一种三肽化合物N—S—K (其结构如下图所示)能够抑制乙型脑炎病毒的活性,这为预防和治疗乙型脑炎提供了一条研究途径。下图中字母N、S、K分别是三种氨基酸的简称。请分析回答下列问题。
(1)图中虚线框⑤所示结构为 ,箭头 (填序号)所指结构为肽键,图中有 个游离氨基,构成三肽的三种氨基酸在结构上的区别在于 不同。
(2)为研究新合成的三肽“S—N—K”的抗病毒效果,研究者选取了若干只生理状况相同的小鼠平均分为四组,各组的处理方式和实验结果如下表所示。
组别 A组 B组 C组 D组
处理 方式 注射适量N—S—K和病毒 注射等量S—N—K和病毒 注射等量 缓冲液和 病毒
8 d后 小鼠存 活率 90% 10% 0 100%
①表中的“ ”处的实验操作是 。
②比较A、B两组的实验结果,可知 影响三肽化合物的抗病毒效果。
【答案】 (每空2分)
(1)羧基 ③ 3 R基(或侧链基团)
(2)①注射等量缓冲液 ②氨基酸的排列顺序
【解析】 (2)结合题表中的数据可知,D组为空白对照组,应注射等量的缓冲液;比较A、B两组,注射的三肽氨基酸的排列序列不同,结果A组小鼠8 d后存活率明显高于B组,因此可知氨基酸的排列顺序影响三肽化合物的抗病毒效果。第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
[学习目标] 1.说明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。2.举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。3.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。4.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者。
一、蛋白质的功能
1.功能多样性
2.与生命活动的关系
细胞的各项生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者。
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1.氨基酸的结构
(1)结构特点。
①数量关系:每种氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
②位置关系:都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
③不同氨基酸的侧链基团(R基)不同。
(2)结构通式:。
提醒 书写氨基(—NH2)、羧基(—COOH)、R基(—R)时,千万不要忘记在基团前面加“—”。
2.种类:在人体中,组成蛋白质的氨基酸有21种。
3.分类
三、蛋白质的结构及其多样性
1.脱水缩合的过程
(1)该图表示的生理过程是脱水缩合。
(2)写出字母代表的结构或名称:a为肽键,b为二肽。
(3)判断产物H2O中原子的来源:H来自R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的氨基;O来自R1所在氨基酸的羧基。
2.蛋白质的结构层次
元素组成:C、H、O、N等元素
↓
氨基酸:蛋白质的基本组成单位
↓脱水缩合
二肽:由两个氨基酸缩合而成的化合物
↓
多肽:由多个氨基酸缩合而成的化合物,通常呈链状结构
↓
蛋白质:具有一定的空间结构
3.蛋白质结构多样性的原因
(1)氨基酸方面:不同蛋白质含有的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。
(2)肽链方面:肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
4.蛋白质结构与功能的关系
(1)蛋白质的结构与功能相适应。蛋白质分子中氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会影响其功能,如人类的镰状细胞贫血。
(2)蛋白质变性:蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
判断正误
(1)最简单的氨基酸——甘氨酸的R基为—H,则其分子式为C2H5O2N。( )
【答案】 √
(2)氨基酸脱水缩合形成蛋白质时会产生水,水中的氢全部来自羧基。( )
【答案】 ×
【提示】 氨基酸脱水缩合形成蛋白质时会产生水,水中的氢来自氨基和羧基。
(3)含有两个肽键的化合物叫作二肽。( )
【答案】 ×
【提示】 由两个氨基酸缩合形成的化合物是二肽,二肽含有一个肽键。含有两个肽键的化合物是三肽。
(4)蛋白质变性是肽键的断裂造成的。( )
【答案】 ×
【提示】 蛋白质变性是空间构象被破坏造成的。
(5)蛋白质的营养价值取决于所含必需氨基酸的种类及含量。( )
【答案】 √
(6)氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质结构完全相同。( )
【答案】 ×
【提示】 氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质,其肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构可能不同。
(7)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能。( )
【答案】 ×
【提示】 蛋白质不具有遗传的功能。
任务一 分析氨基酸的结构和种类
观察下面四种氨基酸的分子结构示意图,探究下列问题。
(1)比较这四种氨基酸,它们共有的元素是C、H、O、N,其中半胱氨酸还含有S元素。
(2)比较这四种氨基酸,写出构成蛋白质的氨基酸共有的部分:,这四种氨基酸分子的R基分别是 —CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH,各种氨基酸之间的区别在于侧链基团(R基)的不同。
(3)观察天冬氨酸和赖氨酸的结构,分析每种氨基酸都只含有一个氨基和一个羧基吗 若有两个或两个以上的氨基或羧基,多出来的氨基或羧基分布在哪里
【提示】 每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,其余的氨基或羧基分布在R基中。
核心归纳
氨基酸结构通式分析
找出氨基酸的共同点,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。
典型例题
1.(2025·天水月考)谷氨酸的R基为—C3H5O2,1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是( )
[A] 5、9、4、1 [B] 4、8、5、1
[C] 5、8、4、1 [D] 4、9、4、1
【答案】 A
【解析】 由氨基酸的结构通式可推知,氨基酸的分子式为C2H4O2NR,谷氨酸的R基为—C3H5O2,所以谷氨酸的分子简式是C5H9O4N,故谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是5、9、4、1。
2.(2025·深圳月考)作为手术缝合线的胶原蛋白能被人体组织吸收,是因为胶原蛋白会被分解为氨基酸从而被人体组织细胞吸收。下列叙述错误的是( )
[A] 构成胶原蛋白的氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素
[B] 构成胶原蛋白的R基至少都含有一个氨基和一个羧基
[C] 成年人体细胞不能合成8种必需氨基酸
[D] 构成胶原蛋白的氨基酸种类、数量与血红蛋白的不同
【答案】 B
【解析】 由氨基酸的结构通式可知,氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素;氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基,R基不一定含有氨基或羧基;成年人体细胞不能合成的氨基酸被称为必需氨基酸,共有8种;不同蛋白质的氨基酸的种类、数目通常不同,因此构成胶原蛋白的氨基酸的种类、数量与血红蛋白的不同。
任务二 蛋白质的形成过程及结构
图1为血红蛋白形成中两个氨基酸脱水缩合的过程,图2为氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程。请回答下列问题。
(1)生成图1中的二肽,需要脱去的水分子数目和形成的肽键数目分别是多少 n个氨基酸形成一条肽链,需要脱去的水分子数目和形成的肽键数目分别是多少
【提示】 1个,1个。共脱去(n-1)个水分子,形成(n-1)个肽键。
(2)经脱水缩合形成的肽链还有没有游离的氨基和羧基 如果有,它们位于哪里
【提示】 有,肽链上游离的氨基和羧基分别位于肽链的两端和R基中。
(3)结合图2说出由氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次。
【提示】 氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定空间结构的蛋白质。
(4)结合图2分析蛋白质的空间结构形成的原因。
【提示】 一是氨基酸之间形成氢键,使得肽链能盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质分子;二是许多蛋白质含有两条或多条肽链,肽链之间通过一定的化学键如二硫键相互连接形成更为复杂的空间结构。
核心归纳
1.蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
2.蛋白质的水解与变性
(1)水解:蛋白质或多肽中肽键断裂,分解为氨基酸的过程称为水解,与脱水缩合的过程相反,这个过程需要蛋白酶或肽酶的催化,如食物中的蛋白质在消化道内最终成为氨基酸。
(2)变性:蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。如鸡蛋煮熟后无法再孵化。
典型例题
3.(2025·四川期中)某蛋白质由n条肽链组成,含有m个氨基酸,下列说法错误的是( )
[A] 该蛋白质含有的肽键数为(m-n)个
[B] 该蛋白质至少含有游离的氨基和羧基各1个
[C] 组成该蛋白质的各种氨基酸的区别在于R基的不同
[D] 氨基酸脱水缩合生成的H2O中的氧来自—COOH
【答案】 B
【解析】 肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数,即题述蛋白质含有(m-n)个肽键;每条肽链至少含有一个游离的氨基或羧基,n条肽链则至少有n个游离的氨基和n个游离的羧基;组成该蛋白质的各种氨基酸的区别在于R基的不同;脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接,同时脱去一分子水,所以脱去的水分子中的氢来自氨基和羧基,而水中的氧来自—COOH。
4.(2025·阜阳期中)下图为细胞中蛋白质合成过程简图,①～③表示相关变化过程,下列分析正确的是( )
氨基酸二肽多肽蛋白质
[A] 所有的氨基酸都含有C、H、O、N、S等元素
[B] ①～③过程都是脱水缩合
[C] 多肽中的N元素主要存在于游离的氨基
[D] ①②过程形成的化学键相同,③过程可能有新化学键形成
【答案】 D
【解析】 由氨基酸分子结构通式可知,所有的氨基酸都含有C、H、O、N;①②过程都是脱水缩合,但③过程不是脱水缩合,而是形成特定的空间结构,可能涉及其他化学键的形成,如二硫键;多肽中的N元素主要存在于—CO—NH—中,该结构不是游离的氨基。
【方法技巧】
解答肽链图试题的一般方法
(1)要先找出肽键,以确定氨基酸的数量。
(2)找出R基。如果多肽链较长,要抓住“—N—C—C—”这一主线,排除其他化学符号的干扰,中间的C原子上所连的必为R基和—H。注意有时同一肽链中具有相同的R基,因此回答氨基酸种类时要考虑此种可能。
(3)解题时可以按照以下步骤进行:找到所有的肽键→用长竖线将多肽分成多个部分,每一部分是一个氨基酸残基→得出氨基酸数目,有几个氨基酸就是几肽→找出氨基酸的R基,确定氨基酸的种类。
随堂检测
1.右图为氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是 ( )
[A] 由于氨基酸之间能够形成氢键等,从而使得肽链能盘曲、折叠形成蛋白质
[B] 氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自②和③
[C] 结构④中含有的氨基或羧基全部都参与脱水缩合
[D] 符合图示结构式的分子均可与双缩脲试剂呈现紫色反应
【答案】 A
【解析】 由于氨基酸之间能够形成氢键等,从而使得肽链能盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质;氨基酸脱水缩合脱去的水中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基,①是氨基、③是羧基;④是R基,R基中含有的氨基或羧基不参与脱水缩合反应;与双缩脲试剂发生紫色反应的是含有两个以上肽键的化合物,所以符合题图所示结构式的分子不可与双缩脲试剂发生紫色反应。
2.(2025·太原月考)蛋白质是细胞内最重要的生命物质之一,具有多样性和特异性。下列蛋白质类物质与其功能对应错误的是( )
[A] 胰岛素与调节
[B] 抗体与免疫
[C] 淀粉酶与运输
[D] 血红蛋白与运输
【答案】 C
【解析】 胰岛素具有降血糖的功能,在血糖平衡调节中发挥重要作用;抗体能与抗原特异性结合,与免疫有关;淀粉酶能催化淀粉水解,没有运输作用;血红蛋白具有运输氧气的作用。
3.(2025·潍坊期中)血红蛋白、肌红蛋白均可携带O2,被称为携氧蛋白。血红蛋白由574个氨基酸组成,含4条肽链;肌红蛋白含1条肽链。下列说法错误的是( )
[A] 携氧蛋白中与肽键直接相连的原子为C和N
[B] 血红蛋白中至少含有574个氧原子
[C] 肌红蛋白至少含有1个氨基和1个羧基
[D] 肌红蛋白和血红蛋白的功能相似,可推测两者结构具有相似性
【答案】 B
【解析】 蛋白质中连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键,与肽键直接相连的原子为C和N;血红蛋白由574个氨基酸组成,至少含2×574个氧原子,又由于血红蛋白由 4条肽链组成,因此合成过程中脱去574-4=570(个)水分子,所以血红蛋白中至少含有2×574-570=
578(个)氧原子;肌红蛋白含1条肽链,所以肌红蛋白至少含有1个氨基和1个羧基;肌红蛋白和血红蛋白的功能相似,根据结构与功能相适应可推测两者结构具有相似性。
4.(2025·天津期中)我国某科研所合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物——脑啡肽,下图是它的结构简式。
据此回答下列问题。
(1)脑啡肽的化学本质是一种 ,它的基本组成单位是 ,其基本单位的结构通式是 。
(2)若脑啡肽空间结构不变,组成它的基本单位的种类和数目均不变,改变 ,就可以改变其性质。
(3)脑啡肽只有皮下注射才有效,而不能口服,主要原因是 。
(4)脑啡肽合成过程中,脱去水分子数为 。若21种氨基酸的平均质量为128,则脑啡肽的相对分子质量为 。
【答案】 (1)多肽 氨基酸
(2)氨基酸排列顺序
(3)脑啡肽的化学本质是多肽,若口服会被消化道内的酶分解为氨基酸而失去作用
(4)4 568
【解析】 (1)脑啡肽的化学本质是一种多肽,其基本组成单位为氨基酸,氨基酸的结构通式为。
(2)要改变脑啡肽的性质可以通过改变其结构来实现。多肽的结构由氨基酸的种类、数目和氨基酸的排列顺序决定。如果脑啡肽空间结构不变,组成它的氨基酸种类和数目均不变,则改变其中氨基酸排列顺序可以改变其性质。
(3)脑啡肽的化学本质是多肽,口服脑啡肽会被消化道中的多肽酶消化分解,所以脑啡肽只有皮下注射才有效。
(4)脑啡肽由5个氨基酸脱水缩合而成,在此过程中,共脱去了4分子水。若21种氨基酸的平均质量为128,则脑啡肽的相对分子质量为128×5-4×18=568。
抗体是由2条相同的H链和2条相同的L链通过链间二硫键连接而成的结构。整个抗体分子可分为恒定区(C)和可变区(V)两部分。在同一个物种中,不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列。
(1)同一个体中抗体的种类繁多,试分析其原因。
【提示】 抗体V区中蛋白质的空间结构不同。
(2)图中抗体能与何种抗原特异性结合
【提示】 a。
(3)除抗体能帮助我们的身体抵御病原体之外,在日常生活和临床医务工作中,我们也经常应用酒精、加热、紫外线灯来进行消毒杀菌,试分析其原理。
【提示】 酒精、加热、紫外线灯等方法均能引起细菌和病毒的蛋白质变性。
课时作业
(时间:30分钟 分值:57分)
第1～7题每题3分,第8～11题每题6分,共计45分。
基础对点练
知识点1 组成蛋白质的氨基酸
1.(2025·山西期中)氨基酸是组成蛋白质的基本单位,下列关于组成人体蛋白质的氨基酸的叙述,错误的是( )
[A] 含有氨基和羧基的小分子化合物不一定是组成人体蛋白质的氨基酸
[B] 氨基酸的各个氨基和羧基都连接在同一个碳原子上
[C] 如果某种氨基酸含有S元素,则S元素一定位于R基上
[D] 人体中的蛋白质不一定都是由21种氨基酸组成
【答案】 B
【解析】 组成人体蛋白质的氨基酸所具有的结构特点是每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。因此含有氨基和羧基的小分子化合物不一定是组成人体蛋白质的氨基酸;组成人体蛋白质的氨基酸至少都有一个氨基和一个羧基,但也有的氨基酸可能含有两个氨基或羧基,多出的氨基或羧基位于R基上;依据氨基酸的结构通式可知,如果某种氨基酸含有S元素,则S元素一定位于R基上;在人体中,组成蛋白质的氨基酸有21种,但每一种蛋白质不一定都是由21种氨基酸组成的。
2.(2025·南通期中)γ氨基丁酸(如右图)是一种神经递质,具有降血压、抗抑郁、改善睡眠等多种生理功能,是谷氨酸脱羧酶(GAD,其本质是一种蛋白质)催化谷氨酸脱羧形成的。下列叙述正确的是( )
[A] γ氨基丁酸不能参与生物体内蛋白质的合成
[B] 非必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标
[C] γ氨基丁酸是组成GAD的基本单位
[D] γ氨基丁酸与其他氨基酸结构相同,都含有一个氨基、一个羧基
【答案】 A
【解析】 γ氨基丁酸不符合组成蛋白质氨基酸的结构通式,所以不能参与生物体内蛋白质的合成;必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标,而不是非必需氨基酸;γ氨基丁酸不是构成蛋白质的基本单位,而谷氨酸脱羧酶(GAD)是一种蛋白质,因此不是组成GAD的基本单位;从γ氨基丁酸的结构可知,其氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上,它与其他氨基酸结构不同。
知识点2 蛋白质的结构与功能
3.(2025·镇江期末)神经细胞受到刺激时,细胞膜上的钠离子通道打开,引起钠离子大量内流,使细胞产生兴奋,这体现了蛋白质的何种功能( )
[A] 催化 [B] 运输
[C] 调节 [D] 免疫
【答案】 B
【解析】 神经元兴奋时,膜上钠离子通道打开,引起大量钠离子内流,钠离子通道的化学本质为蛋白质,体现了蛋白质的运输功能。
4.(2025·福州月考)生物体内的蛋白质千差万别,即使像催产素、牛加压素、血管舒张素等由相同数量的氨基酸构成的蛋白质,其生理功能也差异很大。其原因不可能是( )
[A] 形成肽键的方式不同
[B] 组成蛋白质的氨基酸种类不同
[C] 氨基酸的排列顺序不同
[D] 蛋白质的空间结构不同
【答案】 A
【解析】 蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性,蛋白质结构多样性取决于组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构不同,形成肽键的方式相同,均为脱水缩合而形成。
5.(2025·绵阳期末)胰岛B细胞分泌的胰岛素(胰岛素分子有A、B两条肽链,A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸)能与肝细胞膜上的受体结合,促进肝细胞摄取葡萄糖。下列叙述正确的是( )
[A] 胰岛素分子的肽键总数是50
[B] 胰岛素分子至少含有2个氨基和2个羧基
[C] 变性的胰岛素不能与双缩脲试剂发生紫色反应
[D] 胰岛素促进肝细胞摄取葡萄糖,体现了蛋白质的免疫功能
【答案】 B
【解析】 胰岛素分子由2条肽链、51个氨基酸组成,肽键数=氨基酸总数-肽链数=51-2=49;胰岛素分子由2条肽链组成,至少含有2个氨基和2个羧基;变性的胰岛素中,肽键没有被破坏,所以变性的胰岛素仍然可以与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应;胰岛素与肝细胞膜上的受体结合,促进肝细胞摄取葡萄糖,体现了蛋白质的信息传递,调节机体生命活动的功能。
6.(2025·佛山月考)据图判断下列相关叙述,错误的是( )
[A] 形成该蛋白质时共脱掉124个水分子
[B] 该蛋白质含有两条肽链
[C] 该蛋白质的R基中共含16个氨基
[D] 该蛋白质的形成涉及多种化学键
【答案】 C
【解析】 羧基总数为17、R基上羧基数为15,则该蛋白质含有的肽链数=17-15=2(条),形成该蛋白质时共脱掉126-2=124(个)水分子;结合上述分析可知,该蛋白质共含有氨基 17个,每条链的一端有一个氨基,故R基中含有的氨基数=17-2=15(个);该蛋白质的形成涉及多种化学键,如肽键、二硫键等。
7.(2025·成都期中)鬼笔环肽是从一种剧毒菇中分离出来的多肽物质,分子式为C35H48N8O11S,其彻底水解产生的氨基酸中有4个氧原子位于R基上。下列说法正确的是( )
[A] 鬼笔环肽中存在二硫键,能维持其结构的相对稳定
[B] 鬼笔环肽彻底水解后得到的产物的总相对分子质量不变
[C] 经加热处理的鬼笔环肽会有7个肽键
[D] 鬼笔环肽彻底水解后最多可以得到8种氨基酸
【答案】 C
【解析】 鬼笔环肽分子式中只含有一个S,故不存在二硫键;鬼笔环肽彻底水解,需要水参与,得到的产物的总相对分子质量增加;环肽分子中氧原子数=肽键数+R基上的氧原子数,肽键数=氨基酸的个数,鬼笔环肽中氧原子数为11,R基上氧原子数为4,因此肽键数目为11-4=7,则氨基酸的个数为7,即该环肽是由7个氨基酸脱水缩合而成,彻底水解后最多可以得到7种氨基酸。
综合提升练
8.(2025·重庆期中)有机氯类农药可以与蛋白质中的氨基酸残基发生反应,破坏蛋白质的氢键和化学键,导致蛋白质变性。误食此类农药的患者可通过饮用大量牛奶等以减轻农药对身体的伤害,为急救争取更多的时间。下列有关蛋白质的叙述错误的是( )
[A] 农药破坏蛋白质的氢键可破坏蛋白质的空间结构
[B] 蛋白质变性是不可逆的,变性后的蛋白质肽键数量减少
[C] 牛奶中的蛋白质可以与农药结合以减轻农药对机体的伤害
[D] 蛋白质若含多条肽链,这些肽链可通过二硫键相互结合
【答案】 B
【解析】 破坏蛋白质的氢键会改变蛋白质的盘曲折叠方式,破坏蛋白质的空间结构;蛋白质的变性是不可逆的,变性只破坏了蛋白质的空间结构,没有破坏肽键;牛奶中的蛋白质可以与农药结合以减轻农药对身体内蛋白质的影响,减少对机体的伤害;蛋白质的肽链之间,可通过R基形成二硫键相互结合。
9.(2025·驻马店期中)球状蛋白分子空间结构为外圆中空,氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后,会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是( )
[A] 球状蛋白遇到高温、强酸、强碱时,可能失去其特有的生物功能
[B] 球状蛋白合成过程中只产生肽键,不可能产生其他化学键
[C] 球状蛋白变性后一般不能再恢复活性,其结构的变化是不可逆的
[D] 相同肽链组成的球状蛋白结构和功能可能不相同
【答案】 B
【解析】 高温、强酸、强碱均会使蛋白质的空间结构受到破坏而变性,因此高温、强酸和强碱均可能会破坏蛋白质的空间结构而使其失去活性;蛋白质在合成过程中形成肽键,但也可能会形成其他化学键,如二硫键和氢键;蛋白质的变性是不可逆的,所以其活性及结构被破坏后不能再恢复;决定蛋白质结构和功能的不仅仅是氨基酸的种类、数量和排列顺序,还有蛋白质的空间结构,所以相同肽链组成的球状蛋白结构和功能可能不相同。
10.(2025·东营期中)某胰岛素的结构如下图所示,该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列分析正确的是( )
[A] 该胰岛素分子含有49个肽键,至少含有 2个游离的氨基和2个游离的羧基
[B] 氨基酸脱水缩合形成该胰岛素时,相对分子质量减少882
[C] 该胰岛素水解产物一定含有21种不同的氨基酸
[D] 糖尿病患者可口服胰岛素来维持机体血糖相对稳定
【答案】 A
【解析】 由题图知,该胰岛素是由两条肽链形成的蛋白质,含有的肽键数=氨基酸数-肽链数=51-2=49,每条肽链中至少含有1个—NH2和1个—COOH,因此该胰岛素中至少含有2个游离的—NH2和2个游离的—COOH;氨基酸脱水缩合形成该胰岛素的过程中脱去的水分子数目=形成的肽键数=49个,此过程中还形成3个二硫键(二硫键由两个—SH脱掉两个氢连接而成),即脱去6个H,所以51个氨基酸脱水缩合形成该胰岛素时,减少的相对分子质量为49×18+6=888;组成人体蛋白质的氨基酸共有21种,但胰岛素不一定含有21种氨基酸;胰岛素的化学本质是蛋白质,如果口服会被消化酶分解,所以不能口服。
11.(2025·福州月考)硒代半胱氨酸是已发现的能参与蛋白质生物合成的第21种氨基酸,硒代半胱氨酸与半胱氨酸在结构上的差异在于硒原子取代了硫原子(如下图所示),人体内合成硒代半胱氨酸的原料需要不断从食物中获取。吡咯赖氨酸是目前发现的第22种氨基酸,只存在于产甲烷细菌中。下列相关叙述正确的是( )
[A] 半胱氨酸、硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸中都含有C、H、O、N
[B] 硒代半胱氨酸是人体必需氨基酸,吡咯赖氨酸是人体中非必需氨基酸
[C] 可利用双缩脲试剂检测待测样液中硒代半胱氨酸和半胱氨酸的含量
[D] 硒代半胱氨酸与半胱氨酸的R基均不能参与化学键的形成
【答案】 A
【解析】 根据氨基酸的结构通式可知,各种氨基酸都含有C、H、O、N;人体必需氨基酸有8种,硒代半胱氨酸是人体中的非必需氨基酸,吡咯赖氨酸只存在于产甲烷细菌中;双缩脲试剂与蛋白质中的肽键反应,硒代半胱氨酸和半胱氨酸不含肽键,故不可利用双缩脲试剂检测待测样液中硒代半胱氨酸和半胱氨酸的含量;硒代半胱氨酸与半胱氨酸的R基可能参与化学键的形成,如半胱氨酸R基中的—SH参与二硫键的形成。
12.(12分)(2025·南平期中)乙型脑炎是由脑炎病毒引起的急性传染病。一种三肽化合物N—S—K (其结构如下图所示)能够抑制乙型脑炎病毒的活性,这为预防和治疗乙型脑炎提供了一条研究途径。下图中字母N、S、K分别是三种氨基酸的简称。请分析回答下列问题。
(1)图中虚线框⑤所示结构为 ,箭头 (填序号)所指结构为肽键,图中有 个游离氨基,构成三肽的三种氨基酸在结构上的区别在于 不同。
(2)为研究新合成的三肽“S—N—K”的抗病毒效果,研究者选取了若干只生理状况相同的小鼠平均分为四组,各组的处理方式和实验结果如下表所示。
组别 A组 B组 C组 D组
处理 方式 注射适量N—S—K和病毒 注射等量S—N—K和病毒 注射等量 缓冲液和 病毒
8 d后 小鼠存 活率 90% 10% 0 100%
①表中的“ ”处的实验操作是 。
②比较A、B两组的实验结果,可知 影响三肽化合物的抗病毒效果。
【答案】 (每空2分)
(1)羧基 ③ 3 R基(或侧链基团)
(2)①注射等量缓冲液 ②氨基酸的排列顺序
【解析】 (2)结合题表中的数据可知,D组为空白对照组,应注射等量的缓冲液;比较A、B两组,注射的三肽氨基酸的排列序列不同,结果A组小鼠8 d后存活率明显高于B组,因此可知氨基酸的排列顺序影响三肽化合物的抗病毒效果。(共49张PPT)
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
1.说明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。2.举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。3.说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。4.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、蛋白质的功能
1.功能多样性
细胞和生物体
催化功能
免疫功能
2.与生命活动的关系
细胞的各项生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的 。
主要承担者
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1.氨基酸的结构
(1)结构特点。
①数量关系:每种氨基酸至少都含有一个 和一个
。
②位置关系:都有一个氨基和一个羧基连接在 上。
③不同氨基酸的 不同。
氨基(—NH2)
羧基(—COOH)
同一个碳原子
侧链基团(R基)
(2)结构通式: 。
提醒 书写氨基(—NH2)、羧基(—COOH)、R基(—R)时,千万不要忘记在基团前面加“—”。
2.种类:在人体中,组成蛋白质的氨基酸有 种。
3.分类
21
外界环境中
人体细胞合成
三、蛋白质的结构及其多样性
1.脱水缩合的过程
(1)该图表示的生理过程是 。
脱水缩合
(2)写出字母代表的结构或名称:a为 ,b为 。
(3)判断产物H2O中原子的来源:H来自R1所在氨基酸的 和R2所在氨基酸的 ;O来自R1所在氨基酸的 。
肽键
二肽
羧基
氨基
羧基
2.蛋白质的结构层次
元素组成: 等元素
↓
氨基酸:蛋白质的基本组成单位
↓脱水缩合
二肽:由 缩合而成的化合物
↓
多肽:由 缩合而成的化合物,通常呈 结构
↓
蛋白质:具有一定的
C、H、O、N
两个氨基酸
多个氨基酸
链状
空间结构
3.蛋白质结构多样性的原因
(1)氨基酸方面:不同蛋白质含有的氨基酸的 、 、 不同。
(2)肽链方面:肽链的 方式及其形成的 千差万别。
4.蛋白质结构与功能的关系
(1)蛋白质的结构与功能相适应。蛋白质分子中 改变或蛋白质的 改变,就可能会影响其功能,如人类的镰状细胞贫血。
(2)蛋白质变性:蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的 被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
种类
数目
排列顺序
盘曲、折叠
空间结构
氨基酸序列
空间结构
空间构象
判断正误
(1)最简单的氨基酸——甘氨酸的R基为—H,则其分子式为C2H5O2N。
( )
(2)氨基酸脱水缩合形成蛋白质时会产生水,水中的氢全部来自羧基。
( )
√
×
【提示】 氨基酸脱水缩合形成蛋白质时会产生水,水中的氢来自氨基和羧基。
(3)含有两个肽键的化合物叫作二肽。( )
【提示】 由两个氨基酸缩合形成的化合物是二肽,二肽含有一个肽键。含有两个肽键的化合物是三肽。
×
(4)蛋白质变性是肽键的断裂造成的。( )
×
【提示】 蛋白质变性是空间构象被破坏造成的。
(5)蛋白质的营养价值取决于所含必需氨基酸的种类及含量。( )
√
(6)氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质结构完全相同。
( )
【提示】 氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质,其肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构可能不同。
×
(7)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能。( )
×
【提示】 蛋白质不具有遗传的功能。
探究案·互动探究
任务一 分析氨基酸的结构和种类
观察下面四种氨基酸的分子结构示意图,探究下列问题。
(1)比较这四种氨基酸,它们共有的元素是 ,其中半胱氨酸还含有 元素。
(2)比较这四种氨基酸,写出构成蛋白质的氨基酸共有的部分: ,这四种氨基酸分子的R基分别是
,各种氨基酸之间的区别在于 的不同。
C、H、O、N
S
—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、
—CH2—COOH
侧链基团(R基)
(3)观察天冬氨酸和赖氨酸的结构,分析每种氨基酸都只含有一个氨基和一个羧基吗 若有两个或两个以上的氨基或羧基,多出来的氨基或羧基分布在哪里
【提示】 每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,其余的氨基或羧基分布在R基中。
「核心归纳」
氨基酸结构通式分析
找出氨基酸的共同点,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。
「典型例题」
1.(2025·天水月考)谷氨酸的R基为—C3H5O2,1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是( )
[A] 5、9、4、1
[B] 4、8、5、1
[C] 5、8、4、1
[D] 4、9、4、1
A
【解析】 由氨基酸的结构通式可推知,氨基酸的分子式为C2H4O2NR,谷氨酸的R基为—C3H5O2,所以谷氨酸的分子简式是C5H9O4N,故谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是5、9、4、1。
2.(2025·深圳月考)作为手术缝合线的胶原蛋白能被人体组织吸收,是因为胶原蛋白会被分解为氨基酸从而被人体组织细胞吸收。下列叙述错误的是( )
[A] 构成胶原蛋白的氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素
[B] 构成胶原蛋白的R基至少都含有一个氨基和一个羧基
[C] 成年人体细胞不能合成8种必需氨基酸
[D] 构成胶原蛋白的氨基酸种类、数量与血红蛋白的不同
B
【解析】 由氨基酸的结构通式可知,氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素;氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基,R基不一定含有氨基或羧基;成年人体细胞不能合成的氨基酸被称为必需氨基酸,共有8种;不同蛋白质的氨基酸的种类、数目通常不同,因此构成胶原蛋白的氨基酸的种类、数量与血红蛋白的不同。
任务二 蛋白质的形成过程及结构
图1为血红蛋白形成中两个氨基酸脱水缩合的过程,图2为氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程。请回答下列问题。
(1)生成图1中的二肽,需要脱去的水分子数目和形成的肽键数目分别是多少 n个氨基酸形成一条肽链,需要脱去的水分子数目和形成的肽键数目分别是多少
【提示】 1个,1个。共脱去(n-1)个水分子,形成(n-1)个肽键。
(2)经脱水缩合形成的肽链还有没有游离的氨基和羧基 如果有,它们位于哪里
【提示】 有,肽链上游离的氨基和羧基分别位于肽链的两端和R基中。
(3)结合图2说出由氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次。
【提示】 氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定空间结构的蛋白质。
(4)结合图2分析蛋白质的空间结构形成的原因。
【提示】 一是氨基酸之间形成氢键,使得肽链能盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质分子;二是许多蛋白质含有两条或多条肽链,肽链之间通过一定的化学键如二硫键相互连接形成更为复杂的空间结构。
「核心归纳」
1.蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
2.蛋白质的水解与变性
(1)水解:蛋白质或多肽中肽键断裂,分解为氨基酸的过程称为水解,与脱水缩合的过程相反,这个过程需要蛋白酶或肽酶的催化,如食物中的蛋白质在消化道内最终成为氨基酸。
(2)变性:蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。如鸡蛋煮熟后无法再孵化。
「典型例题」
3.(2025·四川期中)某蛋白质由n条肽链组成,含有m个氨基酸,下列说法错误的是( )
[A] 该蛋白质含有的肽键数为(m-n)个
[B] 该蛋白质至少含有游离的氨基和羧基各1个
[C] 组成该蛋白质的各种氨基酸的区别在于R基的不同
[D] 氨基酸脱水缩合生成的H2O中的氧来自—COOH
B
【解析】 肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数,即题述蛋白质含有(m-n)个肽键;每条肽链至少含有一个游离的氨基或羧基,n条肽链则至少有n个游离的氨基和n个游离的羧基;组成该蛋白质的各种氨基酸的区别在于R基的不同;脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接,同时脱去一分子水,所以脱去的水分子中的氢来自氨基和羧基,而水中的氧来自—COOH。
4.(2025·阜阳期中)下图为细胞中蛋白质合成过程简图,①～③表示相关变化过程,下列分析正确的是( )
D
[A] 所有的氨基酸都含有C、H、O、N、S等元素
[B] ①～③过程都是脱水缩合
[C] 多肽中的N元素主要存在于游离的氨基
[D] ①②过程形成的化学键相同,③过程可能有新化学键形成
【解析】 由氨基酸分子结构通式可知,所有的氨基酸都含有C、H、O、N;①②过程都是脱水缩合,但③过程不是脱水缩合,而是形成特定的空间结构,可能涉及其他化学键的形成,如二硫键;多肽中的N元素主要存在于—CO—NH—中,该结构不是游离的氨基。
【方法技巧】
解答肽链图试题的一般方法
(1)要先找出肽键,以确定氨基酸的数量。
(2)找出R基。如果多肽链较长,要抓住“—N—C—C—”这一主线,排除其他化学符号的干扰,中间的C原子上所连的必为R基和—H。注意有时同一肽链中具有相同的R基,因此回答氨基酸种类时要考虑此种可能。
(3)解题时可以按照以下步骤进行:找到所有的肽键→用长竖线将多肽分成多个部分,每一部分是一个氨基酸残基→得出氨基酸数目,有几个氨基酸就是几肽→找出氨基酸的R基,确定氨基酸的种类。
思维导图
思维导图
随堂检测
1.右图为氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是 ( )
[A] 由于氨基酸之间能够形成氢键等,从而使得肽链能盘曲、折叠形成蛋白质
[B] 氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自②和③
[C] 结构④中含有的氨基或羧基全部都参与脱水缩合
[D] 符合图示结构式的分子均可与双缩脲试剂呈现紫色反应
A
【解析】 由于氨基酸之间能够形成氢键等,从而使得肽链能盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质;氨基酸脱水缩合脱去的水中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基,①是氨基、③是羧基;④是R基,R基中含有的氨基或羧基不参与脱水缩合反应;与双缩脲试剂发生紫色反应的是含有两个以上肽键的化合物,所以符合题图所示结构式的分子不可与双缩脲试剂发生紫色反应。
2.(2025·太原月考)蛋白质是细胞内最重要的生命物质之一,具有多样性和特异性。下列蛋白质类物质与其功能对应错误的是( )
[A] 胰岛素与调节
[B] 抗体与免疫
[C] 淀粉酶与运输
[D] 血红蛋白与运输
C
【解析】 胰岛素具有降血糖的功能,在血糖平衡调节中发挥重要作用;抗体能与抗原特异性结合,与免疫有关;淀粉酶能催化淀粉水解,没有运输作用;血红蛋白具有运输氧气的作用。
3.(2025·潍坊期中)血红蛋白、肌红蛋白均可携带O2,被称为携氧蛋白。血红蛋白由574个氨基酸组成,含4条肽链;肌红蛋白含1条肽链。下列说法错误的是( )
[A] 携氧蛋白中与肽键直接相连的原子为C和N
[B] 血红蛋白中至少含有574个氧原子
[C] 肌红蛋白至少含有1个氨基和1个羧基
[D] 肌红蛋白和血红蛋白的功能相似,可推测两者结构具有相似性
B
【解析】 蛋白质中连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键,与肽键直接相连的原子为C和N;血红蛋白由574个氨基酸组成,至少含2×574个氧原子,又由于血红蛋白由 4条肽链组成,因此合成过程中脱去574-4=570(个)水分子,所以血红蛋白中至少含有2×574-570=578(个)氧原子;肌红蛋白含1条肽链,所以肌红蛋白至少含有1个氨基和1个羧基;肌红蛋白和血红蛋白的功能相似,根据结构与功能相适应可推测两者结构具有相似性。
4.(2025·天津期中)我国某科研所合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物——脑啡肽,下图是它的结构简式。
据此回答下列问题。
(1)脑啡肽的化学本质是一种 ,它的基本组成单位是 ,
其基本单位的结构通式是 。
多肽
氨基酸
【解析】 (1)脑啡肽的化学本质是一种多肽,其基本组成单位为氨基酸,
氨基酸的结构通式为 。
(2)若脑啡肽空间结构不变,组成它的基本单位的种类和数目均不变,改变
,就可以改变其性质。
【解析】 (2)要改变脑啡肽的性质可以通过改变其结构来实现。多肽的结构由氨基酸的种类、数目和氨基酸的排列顺序决定。如果脑啡肽空间结构不变,组成它的氨基酸种类和数目均不变,则改变其中氨基酸排列顺序可以改变其性质。
氨基酸排列顺序
(3)脑啡肽只有皮下注射才有效,而不能口服,主要原因是
。
脑啡肽的化学
本质是多肽,若口服会被消化道内的酶分解为氨基酸而失去作用
【解析】 (3)脑啡肽的化学本质是多肽,口服脑啡肽会被消化道中的多肽酶消化分解,所以脑啡肽只有皮下注射才有效。
(4)脑啡肽合成过程中,脱去水分子数为 。若21种氨基酸的平均质量为128,则脑啡肽的相对分子质量为 。
4
【解析】 (4)脑啡肽由5个氨基酸脱水缩合而成,在此过程中,共脱去了4分子水。若21种氨基酸的平均质量为128,则脑啡肽的相对分子质量为128×5-4×18=568。
568
联系实际 迁移应用
抗体是由2条相同的H链和2条相同的L链通过链间二硫键连接而成的结构。整个抗体分子可分为恒定区(C)和可变区(V)两部分。在同一个物种中,不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列。
(1)同一个体中抗体的种类繁多,试分析其原因。
【提示】 抗体V区中蛋白质的空间结构不同。
(2)图中抗体能与何种抗原特异性结合
【提示】 a。
(3)除抗体能帮助我们的身体抵御病原体之外,在日常生活和临床医务工作中,我们也经常应用酒精、加热、紫外线灯来进行消毒杀菌,试分析其原理。
【提示】 酒精、加热、紫外线灯等方法均能引起细菌和病毒的蛋白质变性。
