第2节　生命活动的主要承担者
——蛋白质
一、氨基酸及其种类
1.结构
(1)写出图中结构名称:
①a._____;②b、d:____;③c:_____
氨基
R基
羧基
(2)比较图中两种氨基酸,写出氨基酸分子的结构通式:

(3)氨基酸的结构特点:
①数量关系:至少都含有______________和_______________。
②位置关系:都有___________________连接在_____________上。
③各种氨基酸的区别在于____的不同。
一个氨基(-NH2)
一个羧基(-COOH)
一个氨基和一个羧基
同一个碳原子
R基
2.种类
(1)划分依据:人体细胞_________。
___________：只能从外界环境中直接获取
(2)种类 非必需氨基酸：可在人体合成，也可从外界
环境中获取
能否合成
必需氨基酸
二、蛋白质的结构及其多样性
1.蛋白质的结构层次
羟基(—COOH)
氨基（—NH2）
一分子水
肽键
—NH—CO—
多个氨基酸
两个氨基酸
链状结构
空间结构
2.脱水缩合的过程
3.蛋白质多样性的原因
氨基酸的_____不同
(1)氨基酸方面 每种氨基酸的_____成百上千
不同种类氨基酸的_________千变万化
(2)肽链方面:肽链的盘曲、折叠方式及其形成的_________千差万别。
空间结构
种类
数目
排列顺序
三、蛋白质的功能
【思考辨析】
1.判断正误
(1)人体需要的氨基酸称为必需氨基酸。( )
【分析】必需氨基酸是在人体内不能合成,必须从食物中获得
的氨基酸。
(2)各种氨基酸共有的结构是: 。( )
(3)二肽是由2个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物,含有2个肽
键。( )
【分析】二肽中只含有1个肽键。
×
√
×
(4)氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋
白质。( )
【分析】若空间结构不同,则也不是同一种蛋白质。
×
2.问题思考
(1)根据氨基酸的结构通式,分析组成氨基酸的元素主要有哪些。
提示：C、H、O、N。
(2)在组成氨基酸的元素中,形成蛋白质时哪些元素的数量不会发生变化?
提示：C、N。
一、氨基酸的结构
1.结构通式的分析
2.结构特点
【学而后思】
(1)若一个氨基酸中含有两个—COOH(或两个—NH2),它们都位于哪些部位?
提示：一个与氨基(或羧基)连在同一个C原子上,另一个位于R基中。
(2)不同氨基酸的理化性质不同,如溶解性和酸碱度。请分析氨基酸理化性质不同的原因。
提示：R基不同。
【典例训练1】下列物质中,属于构成人体蛋白质的氨基酸的是
　 (　　)
①H2N－CH2－COOH
②H2N－CH2－CH2OH
③

④

⑤

A.①③⑤　　B.①②③　　C.②③④　　D.③④⑤
【解题关键】解答本题的关键是判断每种化合物是否至少有一个—NH2和一个—COOH,且是否有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。
【解析】选A。构成人体蛋白质的氨基酸至少有一个—NH2和一个—COOH,并且都有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。②中没有—COOH,④中—NH2和—COOH没有连在同一个碳原子上,因此②和④不是构成人体蛋白质的氨基酸,而①③⑤符合构成人体蛋白质的条件。
【互动探究】
(1)由③和⑤脱水缩合形成的化合物中含有几个—NH2和几个
—COOH?
提示：2个—NH2和2个—COOH。
(2)分别写出①和③的R基。
提示：—H、—CH2—COOH。
【方法规律】判断组成生物体内蛋白质的氨基酸的方法
(1)从数量上看,至少有一个—NH2和一个—COOH。如下不属于
构成生物体蛋白质的氨基酸:
①H2N—CH2—CH2OH⇒缺少—COOH
②HOOC—CH2—CH2—COOH⇒缺少—NH2
(2)从位置上看,必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳
原子上。
如下不属于构成生物体蛋白质的氨基酸:
⇒氨基与羧基未连在同一个碳原子上。
二、氨基酸脱水缩合过程分析
1.过程图示分析
(1)参与脱水缩合的部位:一个氨基酸氨基中的—H和另一个氨基酸羧基中的—OH。
(2)H2O中H和O的来源:H既来自于氨基又来自于羧基,O只来自于羧基。
(3)—NH2和—COOH的数量和位置:一条肽链中至少含有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH,分别位于肽链的两端,其余的—NH2和—COOH位于R基中。
(4)肽键的正确书写方式:
－CO－NH－或 。
2.氨基酸形成蛋白质的相关数量计算规律
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条肽链或m条肽链:
【警示钟】
多肽相对分子质量有时不是na-18(n-m),因为多条肽链之间可能存在二硫键,在每形成1个二硫键时脱去了2个H。
【学而后思】
(1)在氨基酸脱水缩合过程中,多肽中N原子数与各氨基酸中N原子总数相等吗?
提示：相等,因为在脱水缩合过程中,N原子没有失去,只是参与了肽键的形成。
(2)若n个氨基酸形成一条环状肽,其含有多少个肽键?产生多少个水分子?
提示：n个;n个。
命题角度1 蛋白质相关计算
【典例训练2】(2013·余姚高一检测)现有氨基酸800个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目分别为(　　)
A.798、2和2 B.798、12和10
C.799、1和1 D.799、11和9
【解题关键】解答本题的关键是确定肽键数、氨基数、羧基数与氨基酸数的关系。
【解析】选B。肽键数=氨基酸数-肽链数=800-2=798个,蛋白质的氨基数=氨基总数-肽键数=810-798=12个,蛋白质的羧基数=羧基总数-肽键数=808-798=10个。
命题角度2 蛋白质结构分析
【典例训练3】据下图所示的化合物的结构简式,回答下列问题:
(1)该化合物由　　　　种氨基酸构成,各个氨基酸的区别就在于侧链基团的不同,图中表示侧链基团的编号是　　　　。
(2)该化合物称为　　　　,形成该化合物的生物化学反应叫做　　　　　　　,在该过程中,相对分子质量减少了　　　。
(3)该化合物中有　　　　个肽键,编号是　　　　。肽键的化学式是　　　　　　。
【解题关键】解答本题的关键是依据氨基酸的通式,找出脱水缩合形成的肽键,来判断出氨基酸的个数以及不同氨基酸的R基组成,进而判断氨基酸的种类。
【解析】(1)(3)通过图中的c、e可以判断出该图示中有2个肽键,由3个氨基酸构成,通过这3个氨基酸的R基b、d、g判断这是3种不同的氨基酸;(2)由3个氨基酸组成的多肽,称为三肽;它们是通过脱水缩合形成的,脱去了2分子水,相对分子质量减少了36。
答案：(1)3　b、d、g　(2)三肽　脱水缩合　36
(3)2　c、e　—CO—NH—
【变式备选1】某条多肽链中共有肽键151个,则此分子中—NH2和—COOH的数目至少是　(　　)
A.152　152 B.151　151 C.1　1 D.2　2
【解析】选C。每两个相邻的氨基酸之间会形成1个肽键。因此,在肽链的两端一定是氨基(—NH2)和羧基(—COOH),如果构成多肽的每个氨基酸分子的R基上都没有氨基(—NH2)和羧基
(—COOH),这时该多肽所含的氨基(—NH2)和羧基(—COOH)数最少,数目为1个。
三、蛋白质的结构多样性与功能多样性
1.蛋白质多样性的原因分析
2.蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
【学而后思】
(1)若有A、B、C 3种氨基酸,在数量足够多的情况下,能形成多少种三肽化合物?在每种氨基酸只有1个的情况下,能形成多少种三肽化合物?
提示：27种,6种。
(2)食用熟鸡蛋比生鸡蛋更易于人体消化吸收,请分析其中的原因。
提示：高温破坏了蛋白质分子的空间结构,容易被蛋白酶水解。
【典例训练4】催产素、血管舒张素都是含有9个氨基酸的多肽,但生理功能不同。主要原因可能是两种多肽的　(　　)
①氨基酸种类不同　　　②氨基酸排列顺序不同
③氨基酸结合方式不同　④在细胞内合成的场所不同
A.①②　　　B.③④　　　C.①③　　　D.②④
【解题关键】明确这两种多肽都是九肽,生理功能不同的原因主要是氨基酸的排列顺序和种类不同,肽链空间结构不同。
【解析】选A。组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的空间结构的不同是造成蛋白质分子多样性的主要原因。虽然催产素、血管舒张素具有相同的氨基酸个数,但是可能由于氨基酸种类、排列顺序及肽链的空间结构不同造成二者结构的差异,进一步导致了二者生理功能的差异,①②正确。氨基酸均通过脱水缩合的方式结合,蛋白质合成的场所都是在核糖体上,③④错误。
【变式备选2】生物体的生命活动离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者。下列属于血红蛋白生理功能的是　(　　)
A.运输氧气
B.调节机体的生命活动
C.构成细胞的重要物质
D.催化细胞内的化学反应
【解析】选A。血红蛋白的主要功能是运输氧气,体现了蛋白质具有运输的功能。
有关蛋白质计算类题目
【案例】一条肽链的分子式为C22H34O13N6,其水解后共产生了下列3种氨基酸。据此回答:
(1)该肽链是由　　　　　　　个氨基酸失去　　　　分子水形成的,其名称是　　　　　　　,这样的反应叫做　　　　。
(2)1个C22H34O13N6分子水解后可以产生　　　　个谷氨酸。
(3)1个C22H34O13N6分子中存在　　　　个游离的氨基和______个游离的羧基。
(4)由上述3种氨基酸(数量不限)形成的三肽共有________种。
【审题——抓准信息·快速推断】
【答题——规范答案·警示失误】
(1)6　5　六肽　脱水缩合
错答：五肽。
错因：没能区分多肽的命名和脱水数目之间的关系,由几个氨基酸脱水缩合而成就叫几肽,若n个氨基酸形成一条肽链,脱水数是(n-1),形成的多肽叫n肽。
(2)3
(3)1　4
(4)27
错答：6种。
错因：误认为构成三肽的3个氨基酸种类各不相同,而没考虑到2种或1种氨基酸也能构成三肽。
1.组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构简式是　(　　)
A.NH—CO　　　　　　　　B.—NH—CO—
C.—NH2—COOH— D.NH2—COOH
【解析】选B。肽键可表示为—NH—CO—或 。
2.下列选项中属于构成生物体蛋白质的氨基酸的是　(　　)
A.
B.
C.
D.
【解析】选C。组成生物体蛋白质的氨基酸必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3.同为组成生物体蛋白质的氨基酸,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R基的不同 B.两者的结构完全不同
C.酪氨酸的氨基多 D.精氨酸的羧基多
【解析】选A。组成蛋白质的氨基酸大约有20种,不同种类的氨基酸分子的差异主要与氨基酸分子中的R基的差异有关。
4.能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组数字是
　 (　　)
①氨基酸　　　　　　　　②C、H、O、N等化学元素
③氨基酸分子相互结合　　④多肽
⑤形成具有一定空间结构的蛋白质分子
A.①②④③⑤ B.②①③⑤④
C.②①④③⑤ D.②①③④⑤
【解析】选D。C、H、O、N等化学元素构成小分子化合物氨基酸,氨基酸通过脱水缩合形成肽链,肽链进一步盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
5.(2013·江阴高一检测)甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3,它的分子式是　(　　)
A.C5H11O2NS　　　　　　　B.C3H7S
C.C4H11O2S D.C5H10O2N
【解析】选A。氨基酸的结构通式为 ,所以甲硫
氨酸的分子式为C5H11O2NS。
6.(2013·邯郸高一检测)唾液中的酶蛋白和肌肉中的肌动蛋白的结构不同的原因是　(　　)
A.所含的氨基酸种类不同
B.所含的氨基酸数目不同
C.所含的氨基酸的排列顺序不同
D.所含的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构都不同
【解析】选D。蛋白质结构的不同是由所含的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同造成的。
7.如图为结晶牛胰岛素的一个模式图,其中A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸,试问:
(1)这51个氨基酸彼此之间结合成结晶牛胰岛素的方式是___
____________________________________________________。
(2)该蛋白质分子中含有肽键　　　　个,写出其中一个肽键的结构简式:___________________________________。
(3)从理论上分析,胰岛素分子至少有　 个—NH2,至少有
_____个—COOH。
【解析】(1)氨基酸之间通过脱水缩合的方式结合形成多肽; (2)结晶牛胰岛素为由51个氨基酸组成的2条肽链,所以其含有的肽键数是51-2=49个;(3)结晶牛胰岛素由2条肽链组成,所以至少含有2个氨基和2个羧基。
答案：(1)脱水缩合　(2)49　—CO—NH—　(3)2　2