第2章組成細胞的分子第4節蛋白質是生命活動的主要承擔者課標要點學法指導1.闡明組成人體蛋白質的氨基酸有21種2．說明氨基酸的結構特點，氨基酸形成蛋白質的過程1.生命觀念：從結構與功能的角度闡明蛋白質的功能取決于氨基酸的種類、數目、序列及其形成的空間結構，細胞的功能主要由蛋白質完成2．科學思維：從氨基酸的結構特點理解氨基酸脫水縮合的過程，構建數學模型解答與蛋白質有關的計算問題3．社會責任：從蛋白質功能多樣性角度明確蛋白質與人體健康的關系知識導圖課前·

新知導學(1)將下列實例與相應的蛋白質功能連接起來。功能

實例①結構蛋白 a．血紅蛋白②催化 b．胰島素等蛋白質類激素③運輸 c．抗體蛋白質的功能④信息傳遞、調節 d．絕大多數酶⑤防御 e．肌肉蛋白⑥運動 f．羽毛、肌肉、頭發等【答案】①－f

②－d

③－a

④－b

⑤－c

⑥－e(2)一切生命活動都離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的____________。主要承擔者下列生命活動與蛋白質有關的是 (

)①改變反應速率②血液中運輸O2

③與特定抗原結合④構成細胞和生物體結構⑤信息傳遞A．僅①②③

B．僅②③④C．僅①②③④

D．①②③④⑤【答案】D【解析】能改變反應速率的是催化劑，在生物體內部分蛋白質具有催化作用，①正確；血紅蛋白運輸O2，②正確；與特定抗原結合的物質是抗體，抗體屬于蛋白質，③正確；許多蛋白質是構成細胞和生物體結構的重要物質，④正確；有些蛋白質起信息傳遞作用，⑤正確。1．種類(1)人體內組成蛋白質的氨基酸共有______種，其區分為________基不同。(2)根據人體細胞能否合成分類：①人體細胞________合成的是必需氨基酸(共8種)。②人體細胞______合成的是非必需氨基酸(共13種)。蛋白質的基本組成單位——氨基酸21R不能能2．氨基酸的結構(1)結構通式(如圖)：(2)組成元素：主要是_______________，有些還含有____元素。(3)圖中結構的名稱：①______，②________，③________。C、H、O、NS氨基羧基R基(4)結構特點：①每種氨基酸分子至少都含有一個_______________和一個_______________，并且都有一個________和一個________連接在同一個________上。②各種氨基酸之間的區別在于___________的不同。氨基(—NH2)羧基(—COOH)氨基羧基碳原子R基(—R)氨基酸中的氨基和羧基位于氨基酸的什么位置？_________________________________________。微思考提示：氨基酸中都會有一個氨基和一個羧基位于中心碳原子上，在氨基酸的R基上也可能存在氨基和羧基甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，則它的分子式是

(

)A．C5H11O2NS

B．C3H7ONSC．C5H11O2S

D．C5H10O2NS【答案】A【解析】將R基—CH2—CH2—S—CH3代入組成蛋白質的氨基酸的結構通式得甲硫氨酸的結構式如圖，因此其分子式為C5H11O2NS。1．蛋白質的結構(1)脫水縮合的過程：蛋白質的結構及其多樣性a．圖示①過程稱為__________，得到的化合物稱為______。該化合物至少含有________個氨基和________個羧基，如果還有其他氨基或羧基，則位于________上。b．圖示中②③④的名稱依次為________、________、________。c．①過程產生的H2O中H的來源：___________和______________；H2O中O的來源：______________。脫水縮合二肽一一R基氨基肽鍵羧基氨基(—NH2)羧基(—COOH)羧基(—COOH)(2)蛋白質的結構層次：氨基酸

↓脫水縮合二肽：由________________縮合而成的化合物

↓多肽：由________________縮合而成的化合物，通常呈______結構

↓蛋白質：具有一定的______________兩個氨基酸分子多個氨基酸分子鏈狀空間結構2．結構多樣性(1)氨基酸方面：氨基酸的________、_________、_____________不同。(2)肽鏈方面：肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的____________千差萬別。種類數目排列順序空間結構下列是兩種氨基酸的結構式，它們在形成二肽時，最可能縮合的基團是

(

)A．①③ B．②⑥C．②④ D．③④【答案】C【解析】氨基酸脫水縮合發生在一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基間為①⑤或②④，③和⑥是R基上的羧基和氨基，不參與脫水縮合，C符合題意。課堂·

重難探究[知識歸納]1．氨基酸的結構通式及判斷(1)結構通式：組成蛋白質的氨基酸(2)兩個判斷標準：①一個數目標準：至少含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)。②一個位置標準：至少有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，且這個碳原子上還連接一個氫原子(—H)和一個R基。2．氨基酸結構通式的形象記憶氨基酸分子——人；氨基和羧基——兩只手；氫——兩條腿；R基——頭；中心碳原子——軀干。[對點精練]1．下列物質中，屬于構成人體蛋白質的氨基酸的是 (

)①H2N—CH2—COOH②H2N—CH2—CH2OHA．①③⑤

B．①②③C．②③④

D．③④⑤【答案】A【解析】根據氨基酸分子的結構通式可知：②④不是構成蛋白質的氨基酸，因為②沒有羧基；④的氨基和羧基沒連在同一個碳原子上。2．(2023·安徽名校期末)蛋白質的基本組成單位是氨基酸。下列有關氨基酸的說法，錯誤的是

(

)A．各種氨基酸之間的區別在于R基的不同B．組成人體蛋白質的氨基酸有21種C．氨基酸可與雙縮脲試劑發生紫色反應D．五個氨基酸脫水縮合形成的一條肽鏈有四個肽鍵，稱為五肽【答案】C【解析】構成蛋白質的基本單位是氨基酸，每種氨基酸分子至少都含有一個氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，這個碳原子還連接一個氫原子和一個R基團，氨基酸的不同在于R基團的不同，A正確；組成人體蛋白質的氨基酸有21種，分為必需氨基酸和非必需氨基酸，B正確；氨基酸不能與雙縮脲試劑發生紫色反應，肽鍵能與雙縮脲試劑發生紫色反應，C錯誤；五個氨基酸脫水縮合形成的一條肽鏈有四個肽鍵，稱為五肽，D正確。【方法技巧】“兩看法”判斷組成蛋白質的氨基酸[知識歸納]1．脫水縮合過程圖解蛋白質的形成過程(1)參與脫水縮合的部位：一個氨基酸連在中心碳原子上的氨基和另一個氨基酸連在中心碳原子上的羧基。(2)游離的氨基和羧基：一條肽鏈上至少有一個游離的—NH2和一個游離的—COOH，并分別位于肽鏈的兩端。(3)R基中的—NH2或—COOH：不參與肽鍵的形成。2．多肽≠蛋白質(1)多肽是由多個氨基酸分子縮合而成的，也叫作肽鏈，一般沒有生物活性。(2)蛋白質是由一條或幾條肽鏈組成的，肽鏈經盤曲、折疊而形成具有一定空間結構的蛋白質，才具有生物活性。[對點精練]1．下圖是細胞中常見的反應，下列相關敘述正確的是 (

)A．乙分子的R基為—HB．化合物丙叫作二肽C．化合物丙中含有一個游離羧基D．水中的氫來自乙的氨基【答案】B【解析】根據氨基酸的結構通式可知，乙分子的R基為—CH2COOH，A錯誤；化合物丙由甲、乙兩個氨基酸脫水縮合形成，稱為二肽，B正確；由圖可知，化合物丙中肽鏈右端和R基中各有一個羧基(—COOH)，共含有2個游離的羧基，C錯誤；由圖可知，脫水縮合時，水中的氫來自甲的羧基和乙的氨基，D錯誤。2．如圖為一條肽鏈的分子結構簡式，下列有關分析不正確的是

(

)A．這條肽鏈中的肽鍵數是2個B．構成肽鏈的氨基酸數目是2個C．合成蛋白質的生理過程稱為脫水縮合D．在合成該肽鏈時形成2個水分子【答案】B【解析】根據圖示結構可知，該肽鏈中含有2個肽鍵，說明該多肽是由3個氨基酸脫水縮合形成的，在此過程中形成了2分子水。與蛋白質形成過程有關的計算規律[知識歸納](1)氨基數＝肽鏈數＋R基上的氨基數＝各氨基酸中氨基總數－肽鍵數。(2)羧基數＝肽鏈數＋R基上的羧基數＝各氨基酸中羧基總數－肽鍵數。(3)氮原子數＝肽鏈數＋肽鍵數＋R基上的氮原子數＝各氨基酸中氮原子的總數。(4)氧原子數＝肽鍵數＋2×肽鏈數＋R基上的氧原子數＝各氨基酸中氧原子的總數－脫去的水分子數。(5)氫原子數＝各氨基酸中氫原子的總數－2×脫去的水分子數。(6)假設氨基酸的平均相對分子質量為a，由n個氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈或環狀多肽：形成的多肽形成肽鍵數脫去水分子數氨基數目羧基數目多肽相對分子質量1條肽鏈n－1n－1至少1個至少1個na－18(n－1)m條肽鏈n－mn－m至少m個至少m個na－18(n－m)環狀多肽nn最少為0最少為0na－18n(7)若蛋白質中含有二硫鍵(—S—S—)時，要考慮脫去氫的質量，每形成1個二硫鍵，脫去2個H。【答案】1.提示：92．提示：氨基酸數＝肽鍵數[對點精練]1．X個氨基酸合成的蛋白質結構如圖所示(內含環肽)，其中—S—S—表示連接兩條相鄰多肽的二硫鍵(每個二硫鍵由兩個—SH脫去2個H形成)。下列敘述中不正確的是

(

)A．此蛋白質中至少含2個氨基與2個羧基B．形成二硫鍵可增加蛋白質結構的穩定性C．此蛋白質中應含有(X－3)個肽鍵D．該蛋白質合成時減少的相對分子質量為(X－2)×18＋4【答案】C【解析】一條肽鏈至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基，環肽不考慮，所以此蛋白質中至少含2個氨基與2個羧基，A正確；該蛋白質由3條肽鏈構成，形成二硫鍵可增加蛋白質結構的穩定性，B正確；該蛋白質含有2條鏈狀肽鏈和1條環肽，所以蛋白質合成時形成的肽鍵數目＝氨基酸總數－鏈狀肽鏈數＝X－2，C錯誤；蛋白質合成時減少的相對分子質量為失去的水的相對分子質量與脫去H的相對分子質量的和，即(X－2)×18＋4，D正確。2．(2023·重慶名校期中)某十九肽含4個天冬氨酸(R基為－CH2－COOH)，分別位于第7、8、14、19位(見圖)。肽酶E1專門作用于天冬氨酸羧基端的肽鍵，肽酶E2專門作用于天冬氨酸氨基端的肽鍵，下列相關敘述不正確的是

(

)A．該十九肽至少含有19個N原子B．該十九肽至少含有5個游離的羧基C．肽酶E1完全作用后產生的多肽有七肽、六肽、五肽D．肽酶E2完全作用后的短肽產物中氧原子數目比十九肽多了4個【答案】D【解析】十九肽含有的－CO－NH－結構數目為18個，至少含一個－NH2，故至少含有19個N原子，A正確；根據天冬氨酸的結構(R基為－CH2－COOH)可知，天冬氨酸的R基中含有一個羧基，因此十九肽至少含有5個游離的羧基，B正確；肽酶E1專門作用于天冬氨酸羧基端的肽鍵，因此該酶將7、8、14位右側的肽鍵切斷，肽酶E1完全作用后產生的多肽有七肽、六肽、五肽，C正確；十九肽含有結構－CO－NH－18個，至少含羧基－COOH5個，故至少含氧原子18＋2×5＝28，肽酶E2專門作用于天冬氨酸氨基端的肽鍵，肽酶E2完全作用消耗了4分子水，肽酶E2完全作用后，第7位和第19位氨基酸脫離多肽鏈，并且形成3個多肽(六肽、六肽、五肽)，所以短肽產物中，結構－CO－NH－14個，至少含羧基－COOH5個，故至少含氧原子14＋2×5＝24，故短肽產物中氧原子數目為比十九肽少了4個，D錯誤。課堂·

延伸提分1．“兩看”法判斷組成生物體內蛋白質的氨基酸一看“數量”——至少有一個—NH2和一個—COOH。如下列分子不屬于構成生物體蛋白質的氨基酸：(1)H2N—CH2—CH2OH?缺少—COOH(2)HOOC—CH2—CH2—COOH?缺少—NH2二看“位置”——必須有一個—NH2和一個—COOH連在同一個碳原子上。易錯易混：關于氨基酸與蛋白質的3個易錯點如下不屬于構成生物體蛋白質的氨基酸：(H2N)2CHCH2CH2COOH?雖有氨基和羧基，但二者未連在同一個碳原子上。2．有關“氨基酸”的兩個誤區(1)氨基、羧基書寫誤區：不要將氨基錯寫為NH2或—NH3；不要將羧基誤寫為COOH或COOH，其中的一個短線代表一個化學鍵，不能省略。(2)氨基酸數目≠氨基酸種類：蛋白質分子含有多個氨基酸，構成人體蛋白質的氨基酸共有21種。3．蛋白質分子結構多樣性的原因氨基酸的種類、數目和排列順序不同；多肽鏈的條數及形成的空間結構不同。蛋白質結構的多樣性決定了其功能的多樣性。(1)變性：高溫、過酸、過堿或在重金屬離子的作用下，蛋白質的分子結構變得伸展、松散，失去活性。屬于化學變化。(2)水解：蛋白質或者多肽中肽鍵斷裂，分解為氨基酸的過程稱為水解，與脫水縮合的過程相反，這個過程需要蛋白酶或者肽酶的催化。如食物中的蛋白質在消化道內最終成為氨基酸。例1

(2023·重慶名校期中)二硫鍵“—S—S—”是蛋白質中連接兩條肽鏈之間的一種化學鍵。如圖是由280個氨基酸組成的某蛋白質的結構圖，對其敘述正確的是 (

)A．該蛋白質至少有4個游離的氨基B．形成該蛋白質的過程中脫去了277個水分子C．該蛋白質可能由21種氨基酸構成D．該蛋白質的功能由氨基酸的數量、種類、排列順序三方面決定【答案】C【解析】由圖示可知，該蛋白質是由280個氨基酸組成的2條鏈狀肽和1條環狀肽，一條肽鏈至少含有1個游離的氨基和1個游離的羧基，因此該蛋白質至少有2個游離的氨基和2個游離的羧基，A錯誤；該蛋白質是由280個氨基酸組成的2條鏈狀肽和1條環狀肽，則形成該蛋白質的過程中共形成280－2＝278(個)肽鍵，即脫去了278個水分子，B錯誤；構成蛋白質的氨基酸有21種，所以該蛋白質可能由21種氨基酸構成，C正確；蛋白質的結構決定其功能，故該蛋白質的功能是由氨基酸的數量、種類、排列順序和肽鏈的盤曲折疊方式及其形成的空間結構決定的，D錯誤。錯因分析：一是蛋白質中的氨基的數目的判斷方法沒有掌握；二是蛋白質形成過程中脫去的水分子數、形成的肽鍵數等相關判斷方法沒有理解透徹；三是蛋白質結構多樣性的原因掌握不全面。例2如圖表示胰島素分子(兩條肽鏈，51個氨基酸)中的一條多肽鏈，其中有3個甘氨酸(R基：—H)分別位于第8、20、23位。下列敘述正確的是

(

)A．該多肽含有一個游離的羧基，位于第1位B．用特殊水解酶除去3個甘氨酸，形成的產物比原多肽多5個氧原子C．用特殊水解酶除去3個甘氨酸，形成的產物中有4條多肽D．胰島素分子形成時至少失去了49個水分子解題技巧：推理題的答題方法【答案】D【解析】該多肽至少含有一個游離的羧基，但不能確定位于哪一端，A錯誤；除去3個甘氨酸需要加上6個H2O分子，破壞6個肽鍵，形成的產物中氧原子的數目比原多肽多6個氧原子，B錯誤；除去3個甘氨酸后，形成的肽有4種，分別是一分子二肽、兩分子七肽、一分子十一肽，七肽和十一肽是多肽，二肽不是多肽，C錯誤；胰島素分子是由一條長的肽鏈剪切加工形成，就成熟胰島素分子(兩條肽鏈，51個氨基酸)來看至少失去了49個水分子，D正確。審題流程：第一步解讀題干，還原過程。根據題干信息可知，本題考查的是胰島素分子形成過程中的部分變化，涉及了一條肽鏈合成，剪切和加工；合成過程有脫水縮合和水解兩大化學反應；合成時有方向性，上一個氨基酸的羧基與下一個氨基酸的氨基脫水縮合。第二步對接教材，遷移知識。弄清考查的知識點，對應教材中的相關章節。根據題意與教材中第2章第4節“

蛋白質是生命活動的主要承擔者”密切相關：1．蛋白質中肽鍵數及相對分子質量的計算(1)蛋白質中的肽鍵數＝脫去的水分子數＝水解消耗水分子數＝氨基酸分子個數－肽鏈數。(2)蛋白質的相對分子質量＝氨基酸分子個數×氨基酸平均相對分子質量－失水量(18×脫去的水分子數)。(3)假設氨基酸的平均相對分子質量為a，由n個氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈。形成肽鏈數形成肽鍵數脫去水分子數氨基數目羧基數目多肽相對分子質量1n－1n－1至少1個至少1個na－18(n－1)mn－mn－m至少m個至少m個na－18(n－m)2．蛋白質中游離氨基或羧基數目的計算(1)至少含有的游離氨基或羧基數＝肽鏈數。(2)游離氨基或羧基數目＝肽鏈數＋R基中含有的氨基或羧基數。3．利用原子守恒法計算肽鏈中的原子數(1)N原子數＝肽鍵數＋肽鏈數＋R基上的N原子數＝各氨基酸中N原子總數。(2)O原子數＝肽鍵數＋2×肽鏈數＋R基上的O原子數＝各氨基酸中O原子總數－脫去水分子數。第三步各項擊破，正確解答。逐個選項分析，結合教材知識判斷正誤。小練·素養達成1．(2023·四川成都期末)甘氨酸的分子式為C2H5NO2，它往往位于蛋白質內部狹窄的角落處，使蛋白質鏈能在此處纏繞或折疊，在蛋白質形成特定構象中特別重要。這種特點主要取決于甘氨酸 (

)A．含有氨基

B．含有羧基C．R基簡單

D．是必需氨基酸【答案】C【解析】每一個氨基酸都含有相同的氨基和羧基，但是R基不同，所以這種特點主要取決于甘氨酸R基簡單，A、B錯誤，C正確；是否為必需氨基酸與蛋白質的結構特點沒有關系，D錯誤。2．(2023·江西宜春開學考)曾有人形象地稱“一個蛋白一張臉”反映了蛋白質分子結構的多樣性，同時“蛋白質是生命活動的體現者”又反映了蛋白質功能的多樣性。下列關于蛋白質的結構和功能的說法，錯誤的是

(

)A．R基決定了氨基酸的種類和性質，若某氨基酸有元素S則一定在R基中B．高溫使蛋白質的空間結構松散、舒展，其中肽鍵數目一定發生了變化C．蛋白質的生物活性與蛋白質的空間結構有關D．氨基酸序列相同的多肽鏈可折疊成不同的空間結構【答案】B蛋白質結構多樣性與組成蛋白質的氨基酸的種類、數目、排列順序和肽鏈盤曲、折疊方式及其形成的空間結構有關，所以氨基酸序列相同的多肽鏈可折疊成不同的空間結構，D正確。3．能正確表示蛋白質分子由簡到繁的結構層次的一組是 (

)①氨基酸②C、H、O、N等元素③氨基酸分子脫水縮合形成多肽④肽鏈由于氨基酸分子之間形成的氫鍵盤曲折疊⑤形成一定的空間結構A．①③④②⑤ B．②①④③⑤C．②①③⑤④ D．②①③④⑤【答案】D【解析】組成氨基酸的元素包括C、H