第3讲　生命活动的主要承担者——蛋白质
备考·最新考纲
蛋白质的结构和功能(Ⅱ)
考点一　组成蛋白质的氨基酸及其种类(5年6考)
[自主梳理]
1.观察下列几种氨基酸的结构
(1)写出图中结构的名称
a. ；b. 。
氨基
羧基
(2)通过比较图中三种氨基酸,写出氨基酸的结构通式 。
(3)氨基酸的不同取决于 的不同，图中三种氨基酸的R基依
次为 、 和 。
R基
—H
一个 “－NH2”
一个 “ —COOH”
连接在同一个碳原子上
－CH3
2.氨基酸的种类：约 种
20
必需
非必需
巧记“8种必需氨基酸”
甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)
注：评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量。
3.氨基酸缩合与相关计算
(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－ ；
②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－ 。(不考虑形成二硫键)
肽链数
脱去水分子数×18
m－n
m－n
am－18(m－n)
n
n
注：氨基酸平均分子质量为a。
(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数×1。
②游离氨基或羧基数目＝肽链数×1＋ 。
(3)利用原子守恒法计算肽链中的原子数
①N原子数＝肽键数＋肽链数＋ ＝各氨基酸中N原子总数。
②O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋ ＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数。
R基中含有的氨基或羧基数
R基上的N原子数
R基上的O原子数
[深度思考]
在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌的过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的哪个部位？

提示　35S存在于氨基酸的R基上，题图中①处是R基，②处是肽键，③处连接的是肽键或羧基，④处连接的是碳原子，故35S存在于①部位。
[跟进题组]
题组一　氨基酸的种类、结构特点及相关判断
1.下列关于氨基酸的叙述中，正确的是(　　)
A.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
B.生物体内组成蛋白质的氨基酸中，不同氨基酸之间的差异是由R基引起的
C.生物体内组成蛋白质的氨基酸均可以在人体细胞中合成
D.细胞中氨基酸种类和数目相同的蛋白质是同一种蛋白质
解析　不同的氨基酸之间的脱水缩合方式相同，A错误。各种氨基酸之间的区别在于R基的不同，B正确。非必需氨基酸可以在人体内合成，但必需氨基酸不能在人体内合成，只能从外界摄取，C错误。蛋白质的种类不仅与氨基酸的种类和数目有关，还与氨基酸的排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及蛋白质的空间结构有关，所以氨基酸数目和种类相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质，D错误。
答案　B
2.下图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是(　　)
A.结构④在生物体内约有20种
B.氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自于②和③
C.结构④中含有的氨基或羧基一般不参与脱水缩合
D.生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n种密码子
解析　①为氨基，③为羧基，④为侧链基团(R基)。构成人体氨基酸的种类约有20种，而不是R基的种类约有20种，A错误；脱水缩合形成水，水中氢来自①③，B错误；生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n个密码子而不是需要n种密码子，D错误。
答案　C
解答本类题目的关键是熟记氨基酸的结构通式如下图所示

找出氨基酸的共同体，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。
题组二　与氨基酸组成相关的计算
3.已知丙氨酸的R基为—CH3，则丙氨酸的分子式为(　　)
A.C3H6O3N B.C5H7O2N
C.C3H6O2N2 D.C3H7O2N
解析　依据氨基酸通式及R基为—CH3，可还原出丙氨酸的结构

式应为 ，由此可知丙氨酸的分子式为C3H7O2N。

答案　D
4.如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个
“—SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两个相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为(　　)
A.m，18m B.(m－4)，18(m－4)
C.(m－3)，18(m－3)＋4 D.(m－2)，18(m－2)＋4
解析　图中有三条肽链，中间一条为环状，故失去水分子数为氨基酸数－肽链数，即(m－2)，由于有2个二硫键，而形成一个二硫键失去2个“H”，故减少的相对分子质量为18(m－2)＋4。
答案　D
特别提醒　(1)有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(—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)若涉及环状多肽，则在链状肽基础上，每多形成1个环肽，将多产生1个肽键，如m个氨基酸形成n条链，其中有z条环肽，则肽键数为(m－n)＋z。
考点二　蛋白质的结构和功能(5年6考)
[自主梳理]
1.蛋白质的结构及其多样性
(1)氨基酸的脱水缩合
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 。
氨基(—NH2)
羧基(—COOH)
一分子水
②二肽形成示例
核糖体
肽键
③肽键：连接两个氨基酸分子的化学键可表示为 。
—CO—NH—
H2O
(2)蛋白质的结构层次
①肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为 肽。
②H2O中H与O的来源：每形成一个肽键脱去一分子水，其中的H分别来自 ，O来自 。
③一条肽链上氨基数或羧基数的确定：一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的 ；其余的氨基(或羧基)在 上。
几
氨基和羧基
羧基
两端
R基
(3)蛋白质分子多样性的原因
①氨基酸
a. 不同
b. 成百上千
c. 千变万化
种类
数目
排列顺序
空间结构千差万别
②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的 。
2.蛋白质的功能(连线)
巧记蛋白质形成的“四个一”
1.如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，请填出相关内容。
(1)A代表的元素是 。
(2)图中B的名称是 ，其种类约 种，人体可自身合成的B称作 。
(3)图中C的名称为 ，可写作 ，图中①过程称为 ，发生场所为 。
C、H、O、N
氨基酸
20
非必需氨基酸
肽键
—CO—NH—
脱水缩合
核糖体
(4)下列①～④中不属于植物体内蛋白质功能的是 。
①构成细胞膜的主要成分
②催化细胞内的化学反应
③作为生长素，促进细胞伸长生长
④协助矿质元素进入根细胞
③
2.如图为酶、激素、抗体、载体蛋白等与蛋白质、脂质的关
系概念图
(1)请依次写出a～f对应的物质____________。
(2)图示f中位于“蛋白质”圈外的物质是什么？
提示　(1)a～f依次为脂质、激素、抗体、蛋白质、载体蛋白、酶。
(2)有极少数的酶为RNA。
1.高考重组　判断正误
(1)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接(2014·江苏卷，1C)( )
(2)高尔基体是肽链合成和加工的场所(2013·安徽，1B)( )
(3)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质(2013·天津，1C)( )
(4)蛋白质是生物体主要的能源物质(2013·江苏，1B)( )
(5)生物体内组成蛋白质的氨基酸中，不同氨基酸之间的差异是由R基引起的(2012·海南，1D)( )
×
×
√
×
√
以上内容主要源于教材P21～23关于蛋白质的合成、多样性及功能的内容，把握氨基酸的种类、特性；氨基酸如何形成蛋白质及蛋白质重要功能举例是解答本类题目的关键。
2.(教材P24、T2改编)层粘连蛋白由一条重链(α)和两条轻链(β1、β2)经二硫键交联而成，外形呈十字形。若将层粘连蛋白彻底水解，不可能产生的物质是(　　)
解析　蛋白质水解产物应为氨基酸，A～D中，D不是构成蛋白质的氨基酸(因其—NH2和—COOH并未连接于同一个“C”上)。
答案　D
[跟进题组]
题组一　以脱水缩合为基础考查蛋白质的结构及相关计算
1.下图是某多肽的结构式，下列说法正确的是(　　)
A.该多肽具有三个氨基和三个羧基
B.该多肽具有三个肽键，所以该物质属于三肽
C.该多肽中的R基有②、④、⑥、⑧、⑨
D.将该多肽水解成氨基酸需要三个水分子
解析　从图中可以看出，该多肽具有两个氨基和三个羧基，A错误。图中③、⑤、⑦是肽键，具有三个肽键的多肽是由四个氨基酸脱水缩合而成的，所以该多肽属于四肽，B错误。该多肽中的R基有②、④、⑥、⑧，C错误。由于该多肽具有三个肽键，所以水解成氨基酸需要三个水分子，D正确。
答案　D
2.某链状多肽由39个氨基酸脱水缩合而成，其中含有3个丙氨酸，现用专一性的水解酶去掉全部丙氨酸，得到游离丙氨酸和几条短肽的混合水解产物(如图)，下列有关该过程的叙述错误的是(　　)
A.该过程肽键数目减少5个
B.水解产物的相对分子质量比原多肽增加90
C.水解产物至少含有6个氨基
D.产物中短肽氧原子数目总和比原多肽增加7个
解析　由图可以看出，3个丙氨酸的位置分别是10号、19号和39号(末端)，水解下来这3个丙氨酸，肽链减少4个氧原子(39号丙氨酸在肽链末端，含有2个氧原子)，形成的3个短肽中新形成3个羧基末端，增加了3个氧原子，故产物中短肽氧原子数目总和比原多肽少1个，D错误。
答案　D
正确书写氨基、羧基、肽键
(1)肽键的正确书写格式为“—CO—NH—”或“ ”，其中的一个短线代表一个化学键，不能省略。
(2)去掉多肽链中的某个氨基酸：针对处于首、尾的氨基酸，每去掉一个，打开一个肽键，加一分子水，氨基、羧基各增加一个；若为位于中间的氨基酸，则每去掉一个，需打开两个肽键，加两分子水，此时，氨基、羧基分别增加两个。
题组二　蛋白质的功能
3.(2016·河南百校联盟质检)下列选项描述的物质不一定是蛋白质的是(　　)
A.生命活动的主要承担者
B.人体内降低血糖的激素
C.细胞内具有催化功能的物质
D.细胞膜上能转运钾离子的物质
解析　承担生命活动的物质很多，蛋白质是主要的承担者；人体内能降低血糖的激素是胰岛素，其本质为蛋白质；细胞内具有催化功能的物质是酶，而酶的本质是蛋白质或RNA；细胞膜上能转运钾离子的是载体蛋白。
C
4.下面的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质，下列有关Q的叙述，错误的是(　　)
A.Q可能位于细胞膜上 B.Q中可能含有硫元素
C.①不一定发生在细胞内 D.②必须依赖三磷酸腺苷
解析　根据过程①知Q可能是酶，绝大多数酶的本质是蛋白质，可能含有S元素，B正确；过程②说明Q可能是细胞膜上的载体，A正确；过程③说明Q可能是抗体。酶促反应在细胞内外均可发生，如唾液淀粉酶，C正确；物质运输不一定依赖ATP，如协助扩散，D错误。故选D。
答案　D
(1)巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能
(2)几种常考蛋白质的分布和功能
此部分经常借助某些具体的蛋白质从不同角度进行命题，现举例如下：
易错易混　防范清零
[易错清零]
易错点1　氨基酸缩合形成多肽过程中蕴含的计算规律不熟练，尤
其是一些特例(如二硫键、环状肽、最值计算)处理不到位
点拨　(1)若有二硫键形成即由—SH与—SH→—S—S—，则每形成一个二硫键会掉下2个“H”，分子量因此减少2。
(2)若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。
环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基和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，由图示可知：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。
(3)“最值”问题：肽链中游离氨基数(或羧基数)排除R基团后，最少为“肽链数×1”，在肽链合成过程中，由于mRNA中存在终止密码子及基因中存在非编码序列等原因，每形成1个氨基酸，“至少”需要mRNA上3个碱基，DNA上的6个碱基。如下图所示
脱氧核苷酸　　 核糖核苷酸　　 氨基酸
6　 ∶ 　 3　　 ∶　 1
易错点2　混淆蛋白质与多肽，误认为从核糖体中缩合产生的物
质即具“生物活性”
点拨　多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质，如刚从核糖体中合成出的唾液淀粉酶并不具催化功能，只有经过内质网及高尔基体加工后才具有催化功能。
易错点3　不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因
点拨　①不同生物蛋白质不同的根本原因是DNA(基因或遗传信息)的特异性。
②同一生物不同细胞蛋白质不同的直接原因是mRNA不同，根本原因是“基因的选择性表达”。
注　同一生物不同体细胞都是由一个受精卵分裂分化形成的，故其DNA相同。由于基因的选择性表达，不同细胞表达的基因不同，产生的mRNA、蛋白质不同。
易错点4　混淆氨基酸“种类”与“数目”
点拨　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；确认氨基酸种类必须依据R基，凡R基相同时无论数目多少，均应视作“同一种”氨基酸。
[规范答题]
下图所示为某抗毒素分子的结构式，请据图回答。
注　该物质为一环状肽。
1.找错·纠错
①
②
③
⑧
错答(1)序号：________　　正答：________
错答(2)序号：________　　正答：________
错答(3)序号：________　　正答：________
错答(4)序号：________　　正答：
0
0
5
空间结构
2.错因分析
(1)、(2)不能准确定位“环肽”内涵，错误地将环肽视作“肽链”，事实上，环肽中除R基外，主链上无游离的氨基与羧基
(3)混淆氨基酸“种类”与氨基酸“数目”，氨基酸种类取决于R基，本题中该抗毒素分子含7个氨基酸，但其中有3个氨基酸的R基均为—CH3，故氨基酸种类仅为5种。
(4)误认为高温、强酸、强碱等可破坏肽键，事实上一般情况下，破坏肽键的应为蛋白酶或肽酶，高温等破坏的是蛋白质的空间结构，使蛋白质变性，而不是肽键受到破坏。