生命活动的主要承担者——蛋白质
考点一、氨基酸的结构
一、考点概述：
1.氨基酸的结构主要包括以下内容：
①氨基酸的种类、分类。氨基酸种类不同的分类依据
②氨基酸的结构特点、氨基酸的结构通式及其结构通式的书写。
2.在高考试题中，主要以选择题的形式出现。
二、具体考点分析：
三、典例精析：
1．在下列物质中，有的属于构成人体蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中构成人体蛋白质的氨基酸缩合成多肽，则此多肽中含有的氨基、羧基、肽键的数目依次是 ( )
①NH2CH2COOH
②NH2CH2CH2OH
③NH2CHCOOHCH2COOH
④NH2CHNH2CH2COOH
⑤NH2CHCOOH(CH2)3NH2
A．3、3、2 B．4、3、3 C．2、2、2 D．3、4、2
答案：C
解析： 解答本题时，要根据氨基酸的结构通式把属于构成人体的氨基酸挑选出来。由于②号没有羧基，④号氨基和羧基没有同时连在同一个碳原子上，所以它们不是组成人体蛋白质的氨基酸。①③⑤是构成蛋白质的氨基酸，它们脱水缩合后形成三肽，由于③号氨基酸R基上有1个羧基，⑤号氨基酸R基上有1个氨基，因此三肽中有氨基2个，羧基2个，肽键2个。
2．丙氨酸的R基为—CH3，谷氨酸的R基为—C3H5O2，它们缩合形成的二肽分子中，C、H、O的原子比例为( )
A．7∶16∶6 B．7∶14∶5
C．8∶12∶5 D．8∶14∶5
答案:D
解析:先根据R基推导出两种氨基酸的结构简式或分子式，再根据脱水缩合的原理计算原子数。注意，计算H原子数、O原子数时，应减去脱去水分子中的原子数。丙氨酸的结构简式是 ，谷氨酸的结构简式是 。当
缩合成二肽时需脱去一分子水。故缩合成的二肽分子中，C原子数为3＋5＝8，H原子数为7＋9－2＝14，O原子数为2＋4－1＝5。
3．(2012·烟台学段测试)2008年8月底，在市场上出售的某些品牌的婴幼儿奶粉及液态奶中被检测出三聚氰胺，这是一些不法商家为了提高奶粉及液态奶中的含氮量而添加的，一般说来，每100克蛋白质平均含氮为16克，这些氮主要存在于蛋白质的( )
A．—CO—NH— B．游离的氨基
C．游离的羧基 D．R基
答案:A
解析：每个肽键都含有一个N原子，故蛋白质的N主要分布在肽键中。另外，每条肽链至少含有一个游离的氨基，少数氨基酸的R基上也含有N原子。
考点二、蛋白质的结构与功能多样性
一、考点概述：
1. 蛋白质的结构与功能多样性主要包括以下内容：
①蛋白质的四级结构及几者之间的关系。
②蛋白质的结构多样性和功能多样性及二者之间的关系。
2.在高考试题中，主要以选择题的形式出现。
二、考点分析：
1．蛋白质的结构形成：氨基酸多肽(肽链)蛋白质
(1)一条肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端，其余的氨基和羧基位于R基中。
(2)H2O中的H来自—COOH中的H和—NH2中的H，而O则只来自于—COOH中的O。
2.氨基、羧基及肽键的书写
正确
错误(举例)
氨基
—NH2
NH2或—NH3
羧基
—COOH
COOH
肽键
—CO—NH—
CO—NH
含5个肽键
六肽
五肽
3.蛋白质和多肽的区别与联系
蛋白质
多肽
有无空间结构
有
无
多样性原因
四个方面
只有三个方面，无空间结构差异
联系
蛋白质可由一条或几条肽链形成
提醒
翻译的直接产物——多肽，不叫蛋白质，必须经内质网和高尔基体再加工后，形成一定的空间结构才叫蛋白质
4.蛋白质的结构多样性和功能多样性
三、典例精析：
1．(2011·北京理综，4)胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述中，正确的是 ( )
A．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链
B．沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂
C．胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关
D．核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素
答案：D
解析：胰岛素基因包括两条DNA单链，在合成蛋白质的过程中是以其中一条链为模板进行转录、翻译并合成蛋白质的，并不是两条DNA单链分别编码A、B两条肽链，故A选项错误。沸水浴加热会使胰岛素的空间结构遭到破坏，发生不可逆的变化，使其失活，加热一般不能使肽键断裂，故B选项错误。胰岛素的功能既与氨基酸的种类、数量、排列顺序有关，也与肽链的空间结构有关，故C选项错误。核糖体合成的多肽链经过内质网、高尔基体内某些蛋白酶的作用形成一定的空间结构才能形成胰岛素，故D选项正确。
2．如图所示，物质A是在胰岛B细胞中合成的，且与血糖调节有关。物质B是一种淋巴因子，可干扰病毒DNA在宿主细胞中的复制。物质C由浆细胞合成并分泌，且具有免疫作用。物质D由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。下列有关说法正确的是
( )
A．物质A、B、C、D的结构多样性只与a有关
B．与A、B、C、D四种物质合成、分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
C．A、B、C、D四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、抗利尿激素
D．物质A与胰高血糖素具有协同作用，物质B、C均在特异性免疫中发挥作用，物质D的分泌体现了生物膜的流动性
答案：B
解析：蛋白质结构多样性不仅与氨基酸的种类、数目、排列顺序有关，也与蛋白质的空间结构有关。物质A、B、C、D分别是胰岛素、干扰素、抗体和生长激素。物质A与胰高血糖素之间具有拮抗作用。 故B选项正确。
3．(2011·扬州模拟)下列关于蛋白质和氨基酸的叙述，正确的是( )
A．具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的
B．高等动物能合成生命活动所需的20种氨基酸
C．细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质
D．在胚胎发育过程中，基因选择性表达，细胞会产生相应的蛋白质
答案 D
解析:生物酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸；20种氨基酸中的必需氨基酸，生物体不能合成；蛋白质的种类还与氨基酸的排列顺序有关，所以A、B、C都不正确。
4．下列关于人体内蛋白质的叙述中，正确的是( ) A．蛋白质具有多样性，是由于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和空间结构不同 B．指导蛋白质合成的基因中的碱基有C、G、A、T、U C．人体内的酶大部分都是蛋白质，激素不一定是蛋白质 D．蛋白酶也是蛋白质，能通过提高化学反应的活化能，加快酶促反应速度
蛋白质具有多样性，是由于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和多肽链的空间结构不同，而不是氨基酸的空间结构不同，故A错误；基因是具有遗传效应的DNA片段，指导蛋白质合成的基因中的碱基有C、G、A、T，没有U，故B错误；大部分酶是蛋白质，少数酶是RNA，激素不一定是蛋白质，如性激素是固醇类物质，甲状腺激素是氨基酸衍生物，故C正确；酶的作用是降低化学反应的活化能，使反应易于进行，故D错误。
考点三、氨基酸脱水缩合形成蛋白质过程的有关计算
一、考点概述：
1. 蛋白质的结构与功能多样性主要包括以下内容：
①直链肽链中氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系。
蛋白质中游离氨基或羧基数的计算、蛋白质相对分子质量的计算。
②氨基酸与相应DNA、RNA片段中碱基数目之间的关系。
2.在高考试题中，以选择题的或简答题的形式出现。
二、考点分析:
1．直链肽链中氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数
2．蛋白质中游离氨基或羧基数的计算
(1)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数
(2)游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数
3．蛋白质中含有N、O原子数的计算
(1)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数
(2)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数
4．蛋白质相对分子质量的计算
蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸的平均相对分子质量－脱去水分子数×18，注意环状和—S—S—键的特殊情况。
5．氨基酸与相应DNA、RNA片段中碱基数目之间的关系
DNA(基因)mRNA蛋白质(性状)
碱基数6 ∶ 碱基数3∶ 氨基酸数1
三、典例精析：
如图是某蛋白质的肽链结构示意图(图1，其中数字为氨基酸序号)及部分肽链的放大图(图2)。请据图判断，下列叙述中正确的是 ( )
A．该蛋白质中含有1条肽链，124个肽键
B．图2中含有的R基是①②④⑥⑧
C．从图2可推知该肽链含有2个游离的羧基
D．该蛋白质合成的场所是细胞质中的核糖体
答案 D
解析：由图1可知，该蛋白质是由124个氨基酸组成的一条肽链，因此形成的肽键数为123个。图2中含有的R基是②④⑥⑧，①为氨基。该蛋白质由一条肽链构成，结合图2可推知肽链至少含有3个游离的羧基。蛋白质的合成场所为核糖体。故D选项正确。
2．含有215个N原子的200个氨基酸，形成了5个四肽、4个六肽和一个由2条肽链构成的蛋白质分子。这些多肽和蛋白质分子中，共含肽键与氨基数目的最大值分别是( )
答案 C A．189和11 B．200和215 C．189和26 D．200和200
解析：肽键数目＝氨基酸数－肽链数，根据题意可知，这些多肽和蛋白质分子形成的肽链数为5＋4＋2＝11(个)，则形成的肽键数为200－11＝189(条)；游离的氨基数为肽链条数与R基上氨基数之和，由于200个氨基酸含有215个N原子，故R基上可能含有15个氨基，这些多肽和蛋白质分子中氨基的数目最多为11＋15＝26(个)。
3．(2012·泰州质检)某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的分子量约为( )
A.ab－6b＋18n B.ab－6b
C．(b－a)×18 D.ab－(b－n)×18
答案：D
解析：基因控制蛋白质的合成过程中，基因中碱基的数量与氨基酸的数量关系为6∶1，即2b个碱基、b个氨基酸，组成蛋白质的氨基酸有b个，由n条多肽链组成，那么，此蛋白质中有(b－n)个肽键及脱去的水分子数。此蛋白质的分子量为：b×a－(b－n)×18。故选D
4.某蛋白质的结构示意图如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成，则该蛋白质分子在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )
A．m个、18m
B．(m－4)个、18(m－4)
C．(m－3)个、18(m－3)＋4
D．(m－2)个、18(m－2)＋4
答案：D
解析：该蛋白质含有两条链式肽链和一条环式肽链，对于环肽结构来说，失水数等于氨基酸数，因此m个氨基酸在形成这样的蛋白质分子时失去水分子(m－2)个，计算减少的相对分子质量时不能忽略2个二硫键还要失去4个H。
5.如图表示一个由153个氨基酸残基构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是( )
A．该分子中含有152个肽键
B．参与构成该分子的氨基酸中至少有1个氨基酸的R基有氨基和1个氨基酸的R基有羧基
C．该分子中有1个氨基酸残基含硫
D．该分子彻底水解将产生153种氨基酸
答案 B
解析：153个氨基酸脱水缩合形成一条肽链，加上支链形成的肽键，共有肽键153－1＋1＝153个，A错。支链形成一个肽键，表明参与构成该分子的氨基酸中至少有1个氨基酸的R基有氨基和1个氨基酸的R基有羧基，B对。该分子中有1个二硫链，表明该分子中有2个氨基酸残基含硫，C错。构成蛋白质的氨基酸最多有20种，D错。
6．(2012·南京模拟)已知某种动物激素是一种链状“十九肽”，其分子式可表示为CxHyOzNwS(z≥22，w≥20)，经测定，其彻底水解的产物只有以下五种氨基酸：
请回答下列问题：
(1)一个该“十九肽”分子彻底水解后可产生________个赖氨酸，________个天冬氨酸。
(2)写出由天冬氨酸和赖氨酸形成的二肽的化学式：____________________(由天冬氨酸提供羧基)。
(3)该激素从合成到发挥作用，需要______________等细胞器参与。
(4)控制该激素合成的基因上至少有____个嘧啶碱基。
答案 (1)w－19 (z－20)/2
(2)
(3)核糖体、内质网、高尔基体和线粒体 (4)57
解析:(1)分析组成此“十九肽”的氨基酸结构，发现只有赖氨酸含有两个氨基，其余的氨基酸都只含有一个氨基，因此分子式中所有的N原子个数减去氨基酸的个数就是赖氨酸的个数；五种氨基酸中只有天冬氨酸的R基中含有一个羧基，除R基外，多肽链中含有20个氧原子，R基中含有(z－20)个氧原子，天冬氨酸的一个R基中含2个氧原子，因此(z－20)/2即为天冬氨酸的个数。(2)写二肽的化学式时要注意R基中的—NH2和—COOH不参与肽键形成。(3)对于蛋白质来说，核糖体是合成场所，内质网是加工场所，高尔基体与加工分泌有关，线粒体提供能量。(4)转录翻译过程中，基因中碱基个数∶mRNA碱基个数∶氨基酸个数＝6∶3∶1，十九肽共十九个氨基酸，基因中至少有碱基114个，嘧啶个数是碱基数的一半，为57个。
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