(共22张PPT)
第2章 组成细胞的分子
第2章 组成细胞的分子
氨基酸及蛋白质的形成过程
[拓宽教材]
1．(必修1 P20“思考与讨论”改编)下图是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，下列相关叙述错误的是( )
A．构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B．上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH
C．R基中可以有氨基或羧基
D．只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
答案：D
2．(必修1 P21“图2－4”改编)下面是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程。据此回答下列问题：
(1)描述从氨基酸到蛋白质的形成过程：氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定________的蛋白质。
(2)参与脱水缩合的部分：两个相邻氨基酸，一个氨基酸
________________________________________________________________________。
由两个氨基酸脱水形成的化合物称为二肽。
(3)肽键的书写方式为：____________________________________________________。
(4)若3个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，会脱去________分子水，形成2个肽键，产物是三肽；若m个氨基酸分子形成1条肽链，会脱去________分子水，形成m－1个肽键，产物是多肽。
答案：(1)空间结构
(2)氨基中的—H和另一个氨基酸羧基中的—OH
(3)—CO—NH—(或)
(4)2 m－1
[精练好题]
3．(2019·湖北襄阳三中高一月考)在组成生物体蛋白质的氨基酸中，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．两者的R基组成不同 B．酪氨酸的氨基多
C．两者的结构完全不同 D．精氨酸的羧基多
解析：选A。由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知，组成蛋白质的氨基酸的种类不同是由R基决定的，因此酪氨酸和精氨酸的性质不同取决于两者的R基不同。
4．下图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是( )
A．这条肽链中的肽键数目是2个
B．构成肽链的氨基酸数目是2个
C．合成蛋白质的生理过程称为脱水缩合
D．在合成该肽链时形成2个水分子
解析：选B。根据图示结构可知，该肽链中含有2个肽键(—NH—CO—)，说明该多肽是由3个氨基酸脱水缩合形成的，在此过程中形成了2个水分子。
5．科学家发现了生物体内的第21种氨基酸——硒半胱氨酸(R基为—CH2—SeH)。由两个硒半胱氨酸和三个谷氨酸[R基为—(CH2)2—COOH]所构成的含有一条肽链的化合物。其名称、游离羧基数目分别为( )
A．四肽，5 B．四肽，3
C．五肽，4 D．五肽，3
解析：选C。5个氨基酸构成的化合物为五肽，三个谷氨酸R基上共有3个羧基，多肽一端还有1个游离的羧基，共4个游离的羧基，C正确。
6．下列物质中，有的是组成蛋白质的氨基酸，有的不是，若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成化合物，则其含有的氨基、羧基和肽键数目是( )
①NH2—CH2—COOH
②NH2—CH2—CH2OH
A．3、3、2 B．1、2、1
C．1、3、2 D．3、4、2
解析：选B。根据氨基酸的结构特点可判断①④为组成蛋白质的氨基酸，且④中R基含有1个羧基，再根据脱水缩合反应原理可推知形成的二肽化合物中含有1个氨基、2个羧基、1个肽键。
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氨基酸及蛋白质的形成过程
1．一般来说，每100 g蛋白质平均含氮16 g，这些氮主要存在于蛋白质的( )
A．肽键 B．游离的氨基
C．游离的羧基 D．R基
解析：选A。蛋白质中的氮主要存在于肽键，即—CO—NH—中。
2．两个氨基酸缩合形成二肽并生成水，这个水分子中的氧原子来自氨基酸的( )
A．氨基 B．羧基
C．R基 D．氨基和羧基
答案：B
3．下列关于生物体内的氨基酸的叙述，正确的是( )
A．上图所示分子是构成生物体的氨基酸
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．只有必需氨基酸是生物体所必需的
D．氨基酸是生命活动的主要承担者
答案：B
4．下列关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是( )
A．相对分子质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
解析：选A。甘氨酸的R基最简单，是—H，故它是相对分子质量最小的氨基酸，A项错误；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项正确；氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键，C项正确；R基的不同决定了氨基酸种类的不同，即不同氨基酸之间的差异是由R基引起的，D项正确。
5．下图所示依次为丙氨酸、丝氨酸和天冬氨酸的结构简式。由这3个氨基酸脱水缩合所形成的链状三肽中，含有的游离氨基、游离羧基和肽键的数目分别是( )
A．1、2、2 B．1、3、1
C．1、1、2 D．3、3、2
解析：选A。3个氨基酸经过脱水缩合，形成2个肽键，从而形成三肽。该肽链一端保留1个氨基，另一端保留1个羧基。由题干所给3个氨基酸的结构简式可知，天冬氨酸的R基中含有1个羧基，因此最终形成的三肽中含有1个游离的氨基和2个游离的羧基。
6．(2019·河北衡水中学调研)科学家发现了一种可以分解鸡毛的角蛋白酶，有可能被用来“消化”导致疯牛病和人类克雅氏症的毒蛋白。经实验表明，角蛋白酶确实能够破坏毒蛋白，使其丧失传染能力。由此可知，该毒蛋白有着与鸡毛中的角蛋白相似的( )
A．氨基酸的数量 B．空间结构
C．氨基酸的种类 D．氨基酸的排列顺序
解析：选B。蛋白质的空间结构决定其特有的功能，空间结构被破坏，蛋白质失活。根据题意可知，角蛋白酶能够破坏毒蛋白，使其丧失传染能力，由此可知，该毒蛋白有着与鸡毛中的角蛋白相似的空间结构，B项正确。
7．根据下图化合物的结构分析回答下列问题：
(1)该化合物中，①表示________，⑦表示________。
(2)该化合物由________个氨基酸失去________个水分子形成，这种反应叫做________。
(3)该化合物中的氨基酸种类不同，是由________决定的，其编号是________。
(4)该化合物称为________，含________个肽键，编号是________。
解析：蛋白质是由许多氨基酸分子互相连接而成的。每种氨基酸至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。组成蛋白质的氨基酸约有20种，不同的氨基酸分子具有不同的R基团。一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基相连，脱去一分子的水，通过肽键(—NH—CO—)缩合而成的化合物叫做二肽。本题所示的是由四个氨基酸分子，脱去三个水分子而形成的化合物叫做四肽。
答案：(1)氨基 羧基 (2)四 三 脱水缩合
(3)R基团 ②④⑧⑨ (4)四肽 三 ③⑤⑥
8．分析下列资料并回答问题：
资料1：下面的图式中R、R′、R″、R?可能是相同或不相同的原子团或侧链。①②③④分别表示不同的化学键。
资料2：某多肽的化学式为C55H70O19N10，将它彻底水解后得到下列四种氨基酸：
(1)资料2中的四种氨基酸的结构通式是____________________；丙氨酸的R基是________。
(2)资料1中的肽链水解时，断裂的化学键是________(用数字表示)。
(3)资料2中的多肽，在完全水解后得到________个氨基酸。
解析：氨基酸分子的结构通式是，不同氨基酸的R基不同。多肽链在水解时，断裂的化学键是肽键(—NH—CO—)。某多肽的化学式中N有10个，其水解得到的氨基酸的N都是1个，所以其彻底水解后共有10个氨基酸。
答案：(1) —CH3 (2)③ (3)10
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第2章 组成细胞的分子
第2章 组成细胞的分子
蛋白质的结构多样性和功能多样性
[拓宽教材]
1．(必修1 P24拓展题改编)神经细胞和肌肉细胞中含量最多的有机物都是蛋白质，但二者功能完全不同，从组成二者的蛋白质来考虑，其原因不包含( )
A．氨基酸数目不同
B．氨基酸种类不同
C．氨基酸排列顺序不同
D．细胞中的遗传信息不同
答案：D
2．(必修1 P23 “与生活的联系”改编)在鸡蛋清中加入食盐会出现白色絮状物，高温加热后鸡蛋清会呈现白色固态状，导致蛋白质出现这两种情况的原理相同吗？说明理由。
________________________________________________________________________。
答案：不同。在食盐作用下析出蛋白质，蛋白质本身的结构没有改变，仍维持原有的生物活性；高温加热后蛋白质的空间结构发生了改变，丧失了原有的生物活性。
[精练好题]
3．某三十九肽中共有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽(如图)，下列有关该过程形成的多肽的叙述，错误的是( )
A．肽键数目减少8个
B．C原子减少12个
C．氨基和羧基分别增加3个
D．O原子数目减少1个
解析：选A。三十九肽中应有39个氨基酸，38个肽键。由去掉其中的丙氨酸得到的4条多肽链分析可知，丙氨酸在三十九肽中分别位于第8个、18个、27个、39个氨基酸位置，经计算知，肽键数目减少了7个，C原子减少了12个，氨基和羧基分别增加了3个，而O原子数目减少了1个。
4．(2019·安徽定远高一期末)已知某种酶是由419个氨基酸组成的蛋白质。科学家利用生物技术做出了5种不同长度的该酶的片段，并分别测定其活性，结果如下图所示。由此分析决定该酶具有活性的精确片段是( )
A．第1号氨基酸到第43号氨基酸
B．第44号氨基酸到第85号氨基酸
C．第196号氨基酸到第419号氨基酸
D．第197号氨基酸到第302号氨基酸
答案：B
5．(2019·安徽滁州高一联考)2018年7月发表在《Current Biology》上的一项研究指出，Tau蛋白(神经退行性疾病的标志性蛋白之一)的功能可能是让神经元保持微管生长动态。蛋白质是生命活动的主要承担者，下列不属于蛋白质功能的是( )
A．传递信息 B．催化生物化学反应
C．作为主要的能源物质 D．作为物质运输的载体
答案：C
6．用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目，结果如表。请回答下列问题：
化合 物 多肽化合物 蛋白质
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
催产素 牛加压素 血管舒缓素 平滑肌舒缓素 猪促黑色素细胞激素 人促黑色素细胞激素 牛胰蛋白酶 人胰岛素 免疫球蛋白 人血红蛋白
氨基酸数目 9 9 9 10 13 22 223 51 764 574
(1)表中①②③的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的____________________不同。
(2)表中③与④、⑤与⑥虽然功能相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于__________________。
(3)⑧的生理功能说明蛋白质具有__________功能；⑨的生理功能说明蛋白质具有______功能；⑩的生理功能说明蛋白质具有__________的功能。
(4)这些实例说明蛋白质的分子结构具有____________，这种特点决定了________________。
解析：决定蛋白质多样性的因素有氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的数目和空间结构。(1)①②③的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用彼此不同，原因是氨基酸的种类和排列顺序不同。(2)③与④、⑤与⑥虽然功能相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于组成多肽的氨基酸的种类、数目和排列顺序。(3)胰岛素具有信息传递作用，从而能调节机体的生命活动；抗体是免疫过程中的重要物质；血红蛋白具有运输氧气的功能。(4)表中实例说明蛋白质的结构具有多样性，蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。
答案：(1)氨基酸的种类和排列顺序
(2)氨基酸的种类、数目和排列顺序的不同
(3)信息传递 免疫 运输
(4)多样性 蛋白质功能的多样性
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蛋白质的结构多样性和功能多样性
1．下面关于蛋白质的论述，正确的是( )
A．每种蛋白质都含有C、H、O、N、S、Fe元素
B．每种蛋白质的分子结构中都含有肽键
C．蛋白质都是酶
D．羽毛的主要成分为蛋白质并不能体现蛋白质的功能
解析：选B。每种蛋白质都含有C、H、O、N元素，但不一定都含有S、Fe元素；有些蛋白质是酶，有些蛋白质不是；羽毛的主要成分为蛋白质，在一定程度上体现了蛋白质是构成细胞和生物体结构的功能。
2．生长激素和胰岛素都是人体内对生命活动起着重要调节作用的激素，但是功能不同，与此无关的是 ( )
A．氨基酸的数目、种类和排列顺序
B．构成蛋白质的多肽链的数目
C．构成蛋白质的多肽链形成的空间结构
D．氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基
解析：选D。蛋白质功能不同的原因在于结构不同，结构多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序及多肽链的数目和形成的空间结构不同。
3．蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质( )
A．相对分子质量更大
B．含有的氨基酸数目更多
C．空间结构更复杂
D．氨基酸的排列顺序变化更多
解析：选C。蛋白质和多肽都是由氨基酸组成的，蛋白质是由多肽链折叠形成的，与多肽相比具有更为复杂的空间结构。
4．下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是( )
A．牛胰岛素为51肽，其中含有50个肽键
B．牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH
C．牛胰岛素水解产物含有20种不同的氨基酸
D．牛胰岛素形成时，减少的分子质量为882
解析：选B。由图可知，牛胰岛素是由两条肽链形成的蛋白质，不是多肽，含有的肽键数＝氨基酸的分子数－肽链数＝51－2＝49，A错误；牛胰岛素含有两条肽链，每条肽链至少含有1个—NH2和1个—COOH，因此至少含有2个—NH2和2个—COOH，B正确；牛胰岛素水解产物最多含有20种不同的氨基酸，C错误；牛胰岛素形成的过程中，形成了49个肽键，还形成了3个二硫键，所以减少的相对分子质量为49×18＋6＝888，D错误。
5．(2019·河南郑州质检)如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是( )
A．该分子中含有198个肽键
B．这200个氨基酸中至少有200个氨基
C．合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 600
D．该蛋白质中至少含有4个游离的羧基
解析：选C。该蛋白质分子含有2条肽链，且2条肽链之间由2个肽键连接，故该分子一共含有200个肽键；由图可知，第70位、120位的氨基酸R基上有氨基，故组成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少含有202个氨基；合成该蛋白质时脱去的水分子数与形成的肽键数相等，故合成该蛋白质时相对分子质量减少了18×200＝3 600；该蛋白质分子含有2条肽链，至少含有2个游离的羧基。
6．(2019·陕西渭南高一期末)科学家发现用脲和巯基乙醇处理RNA酶分子时，酶分子的多肽链伸展开来，酶分子丧失了所有的酶活性。当除去制备物中的脲和巯基乙醇时，RNA酶分子恢复了正常的酶活性，并且重新形成的蛋白质在结构和功能上与实验开始时正确折叠的天然蛋白质不可区分。由该实验不能推测出( )
A．折叠信息包含在氨基酸序列中
B．天然构象可能是其最稳定的构象
C．发生变性的蛋白质也能够复性
D．折叠过程由某分子协助完成
答案：D
7．一条多肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列三种氨基酸：
(1)由C22H34O13N6构成的多肽链的名称是________，它的基本组成单位的结构特点是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该多肽水解可产生________个氨基酸，其中谷氨酸有________个，共需要消耗________个水分子。
(3)在一个C22H34O13N6分子中，存在________个游离的氨基。
(4)如果该多肽的肽链长度不变，组成它的氨基酸的种类和数目均不变，改变其中的____________________，就可以改变其性质。
解析：(1)由题干可知，三种氨基酸的分子式中均各含有一个氨基(—NH2)，即每个氨基酸只有一个氮原子，又因为脱水缩合过程中氮原子的数量不改变，所以该多肽的名称是六肽。构成多肽的基本单位是氨基酸，其结构特点是都至少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。(2)该六肽水解可得6个氨基酸，需要断裂5个肽键，共需要消耗5个水分子。假设谷氨酸有a个，根据脱水缩合过程中氧原子守恒，可知4a＋(6－a)×2＝13＋5，解得a＝3。(3)组成该多肽链的氨基酸的R基不含有氨基，该条肽链的一端肯定含有1个氨基，另一端肯定含有1个羧基。(4)肽链的多样性取决于氨基酸的种类、数目和排列顺序。
答案：(1)六肽 都至少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
(2)6 3 5 (3)1 (4)氨基酸的排列顺序
8．以下几种符号代表不同种类的氨基酸，请完成下列有关问题：
(1)写出它们的结构通式____________________，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，那么两个蛋白质分子的功能是否一定相同？为什么？________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：构成天然蛋白质的20种氨基酸有共同的结构通式：，其中R基是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链空间结构的不同决定了蛋白质的结构不同，蛋白质分子结构的复杂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)氨基酸的种类或排列顺序 (4)不一定相同。因为由相同的两条肽链分别经盘曲、折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子
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