高中生物生物必修一生命活动的主要承担者――蛋白质

一、氨基酸及其种类[判断正误]1．在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。(√)2．人体必需的氨基酸称为必需氨基酸，共8种。(×)3．每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上(×)4．各种氨基酸都共有的结构是(√)5．各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同(√)二、蛋白质的结构及其多样性[填空]1．脱水缩合2．蛋白质的结构层次3．蛋白质多样性的原因(1)氨基酸角度：组成蛋白质的氨基酸的、数目和不同。(2)多肽角度：肽链的千差万别。种类排列顺序空间结构三、蛋白质的功能[连线]1．氨基酸的元素组成：C、H、O、N，有的还含S、P等。2．氨基酸的结构分析(1)结构通式的不同表达形式：(2)结构特点特点分析举例至少有一个—NH2和一个—COOH，R基中也可能含有—NH2和—COOHR基中含—COOH：R基中含—NH2：都有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上反例：非生物体内氨基酸3.种类约20种人体必需氨基酸：人体不能合成，必须从外界获取，成人有8种非必需氨基酸：可在人体内转化合成，成人有12种1．判断组成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，下列不属于构成蛋白质的氨基酸：①NH2—CH2—CH2OH⇒缺乏羧基(—COOH)(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，如下不属于构成蛋白质的氨基酸：氨基与羧基未连接在同一个碳原子上2．八种必需氨基酸的识记规律一．(异亮氨酸)家．(甲硫氨酸)来．(赖氨酸)写．(缬氨酸)两．(亮氨酸)三．(色氨酸)本．(苯丙氨酸)书．(苏氨酸)1．甘氨酸(C2H5O2N)和X氨基酸反应生成二肽的分子式为C7H12O5N2，则X氨基酸是()解析：两分子氨基酸脱水缩合时脱去一分子的H2O，则形成的二肽中的各原子数为两个氨基酸的原子数之和，只是H或O的总数要减去脱掉的水中的H或O的数目。甘氨酸(C2H5O2N)和X氨基酸反应生成二肽的分子式为C7H12O5N2，则X氨基酸中的C原子数为：7－2＝5；H原子数为：12＋2－5＝9；O原子数为：5＋1－2＝4；N原子数为：2－1＝1，所以符合要求的选项是A。答案：A2．关于生物体内氨基酸的叙述正确的是()A．氨基酸是蛋白质分子的单体，由氨基和羧基组成B．组成蛋白质的氨基酸共有的结构是C．每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素D．组成人体的氨基酸都能在人体内合成解析：氨基酸由氨基、羧基、R基等组成，有的氨基酸分子中还含有S、P等元素。必需氨基酸在人体内无法合成。答案：B1．氨基酸的脱水缩合(1)场所：核糖体。(2)过程分析①脱水缩合产生的H2O中的H来自于—COOH和—NH2，而氧则只来自于—COOH。②一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，并分别位于肽链的两端。③R基中的—NH2或—COOH不参与肽键的形成，故多余的—NH2或—COOH位于R基中。2．蛋白质结构多样性和功能多样性的关系1．多肽(蛋白质)的结构分析(1)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数(2)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数(3)N原子数＝各氨基酸中N的总数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数(4)O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数(5)肽键数＝脱水数＝氨基酸数－肽链数＝水解需水数2．脱水缩合过程的相关计算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：形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1n－1n－1至少1个至少1个na－18(n－1)mn－mn－m至少m个至少m个na－18(n－m)3．氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系DNA(基因)――→转录mRNA――→翻译蛋白质碱基数∶碱基数∶氨基酸数6∶3∶1由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。[特别提醒]①若n个氨基酸形成一环状多肽，则：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数(n)②在多肽相对分子质量计算时，还要考虑一些其他化学变化过程，如二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个—H，故相对分子质量减少2。3．(2011·广州模拟)蛋白质是细胞内最重要的生命物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能是相适应的。下列有关蛋白质类物质与其功能对应正确的是()A．胰岛素与调节B．干扰素与催化C．DNA连接酶与DNA复制D．载体蛋白与免疫解析：胰岛素是激素，对生命活动起调节作用；干扰素属于淋巴因子，有免疫作用；DNA连接酶是基因工程的工具酶之一，把DNA的长链连接起来，而DNA复制用到的是DNA聚合酶，把脱氧核苷酸连接成长链；载体蛋白起运输作用。答案：A4．(2011·南京二模)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：据此判断，下列有关叙述错误的是()A．1个C22H34O13N6分子水解后可以产生3个谷氨酸B．合成1个C22H34O13N6分子同时将产生5个水分子C．1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和3个游离的羧基D．在细胞中合成1个C22H34O13N6分子至少需要基因中36个碱基解析：构成该多肽的3种氨基酸都只含有1个氨基，从其分子式中共有6个N原子可知，该多肽是6个氨基酸脱水缩合产生5个水分子后形成的。6个氨基酸羧基的氧原子有12个，脱水后剩7个，而该多肽分子中共有13个氧原子，则其余6个氧原子来自3个谷氨酸R基中的3个羧基。由于该多肽有6个氨基酸，其中3个是谷氨酸，故1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和4个游离的羧基。该多肽为六肽，合成中至少需要基因中36个碱基。答案：C命题角度——蛋白质的结构与功能1．从近几年生物试题看，有关蛋白质的结构与功能一直是高考命题的热点，题目多以选择题形式考查。除上海高考题外，其他地区试题较少涉及蛋白质的有关计算。2．结合蛋白质的合成、蛋白质结构多样性及具体蛋白质类物质的功能是近几年各地试题命题的新动向。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[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、淋巴因子、抗体和生长激素。物质A与胰高血糖素之间具有拮抗作用。[答案]B本讲实验——生物实验中对照实验的类型1．相关概念对照组通常指在自然状态下或已知影响因素所造成的结果的一组实验；而实验组通常指某种自变量的改变对实验结果的影响未知，需要人为探索的一组实验。对照组能帮助人们排除无关变量所造成的实验误差，与实验组对照有助于得出真实可信的结果或结论。2．对照类型(1)空白对照。设置两组实验，其中施加实验变量(要研究的因素)处理的为实验组，常态或未施加实验变量(要研究的因素)处理的为对照组。自变量为实验变量的有无。一般验证性实验采用空白对照。(2)相互对照。设置三组以上的实验，每一组既作为实验组，同时又是其他组的对照。自变量为实验变量的不同量度(或类别)。一般探究“××最适(佳)条件”的实验采用相互对照。(3)自身对照。实验组、对照组在同一实验对象上进行，即实验处理前的为对照组，处理后的为实验组，自变量为实验变量的处理与否，如“植物细胞质壁分离与复原”实验。(4)条件对照。增设了与实验变量无关的一组实验。常结合空白对照进行，具有反证或加强作用。在不同的实验中，即使相同的实验设计，对照类型也可能不同。例：以R、S两种肺炎双球菌为实验模型，可以设计如下实验：A．(S型细菌的DNA＋DNA酶)＋基本培养基，接种R型细菌B．S型细菌的DNA＋基本培养基，接种R型细菌C．S型细菌的蛋白质＋基本培养基，接种R型细菌D．S型细菌的多糖＋基本培养基，接种R型细菌若为“验证DNA是肺炎双球菌的遗传物质”，则A为实验组，B为空白对照组，C、D为条件对照组。若为“探究肺炎双球菌的遗传物质”，则B、C、D为相互对照组，A为条件对照组。加热会使蛋白质变性，在变性过程中肽键是否因此而断裂呢？请设计一个证明“蛋白质在加热变性后肽键没有完全断裂”的实验。材料、用具：0.01g·mL－1的CuSO4的溶液、0.1g·mL－1的NaOH溶液、蛋清、清水、酒精灯、试管、滴管等必备用品。实验原理：_________________________________________________________________________________________。方法步骤：_________________________________________________________________________________________。预期结果：______________________________________。实验结论：______________________________________。[解析]肽键的存在是蛋白质能够与双缩脲试剂产生紫色反应的原因，故可利用此特点，对问题进行实验探究。为了使结论可信，可设置空白对照，对照组为未经加热的蛋白质，实验组为加热后的蛋白质。实验的自变量为“是否加热”，因变量是“是否发生紫色反应”。[答案]实验原理：蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，是因为蛋白质中含有肽键。将加热变性的蛋白质与双缩脲试剂混合，如果也能发生紫色反应，则证明蛋白质在加热变性后肽键没有完全断裂步骤：(1)取2支试管，编号1、2；(2)向两支试管中分别加入2mL稀释的蛋清液，并将1号试管中的蛋清液加热煮沸3～5min；(3)向两支试管中，分别加入1mL0.1g/mL的NaOH溶液，振荡试管；(4)然后分别向两支试管中缓慢滴入4滴0.01g/mL的CuSO4溶液，振荡试管，观察实验现象结果：1号、2号试管中均出现紫色反应结论：蛋白质在加热变性后肽键没有完全断裂1．(2010·宁夏高考)水中氧含量随水温的升高而下降。生活在寒温带湖泊中的某动物，其血液中的血红蛋白含量与其生活的水温有关。右图中能正确表示一定温度范围内该动物血液中血红蛋白含量随水温变化趋势的曲线是()A．甲B．乙C．丙D．丁解析：血红蛋白的功能是运输氧气，随着水温的升高，水中氧的含量下降，机体会通过反馈调节增加血红蛋白的含量，来满足机体对氧的需求。答案：A2．(2010·江苏高考改编)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质，下列叙述正确的是()A．该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基B．该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应C．该蛋白酶中含有128个肽键D．用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好解析：该蛋白酶分子含有几条肽链，就至少有几个羧基和几个氨基；蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应；酶具有专一性，蛋白酶催化水解蛋白质，水解油渍应用脂肪酶。由于不确定该蛋白酶中含有多少条肽链，故不能确定含有128个肽键。答案：B3．(2009·天津高考)下列过程中，涉及肽键数量变化的是()A．洋葱根尖细胞染色体的复制B．用纤维素酶处理植物细胞C．小肠上皮细胞吸收氨基酸D．蛋清中加入NaCl使蛋白质析出解析：在蛋白质形成过程中氨基酸的脱水缩合形成肽键，所以涉及蛋白质的合成就应涉及肽键数量变化。洋葱根尖细胞染色体复制时包含DNA复制和有关蛋白质的合成。纤维素酶处理植物细胞的目的是分解细胞壁；