01 第1讲 生命活动的主要承担者——蛋白质-备战2022年高考生物二轮复习三板斧之三——生物计算
展开必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示
必会知识一 氨基酸的结构及其种类
1.氮基酸的结构
(1)氨基酸是组成蛋白质的基本单位,在生物体内约有20种,主要由C、H、O、N四种元素组成,有的还含有P、S等。
(2)结构通式:
2.氨基酸的种类
组成蛋白质的氨基酸约有20种,分为必需氨基酸和非必需氮基酸
(1)必需氨基酸:人体细胞不能合成,必须从外界环境中直接获取的氨基酸,共有8种(婴儿有9种),它们是:甲(甲硫氨酸)缬(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)来(赖氨酸)。(婴儿还有组氨酸)。
(2)非必需氮基酸:人体细胞能够合成的氨基酸,共有12种(婴儿11种)。
必会知识二 蛋白质的结构及功能
1.氨基酸脱水缩合形成肽链
一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氮基(—NH2)相连接,同时脱去一分子水,这种结合方式叫作脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键(—NH—CO—)叫作肽键。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物叫作二肽。
氨基酸脱水缩合过程中脱下的水,其中的氧来自—COOH,其中的氢一个来自—COOH,另一个氢来自—NH2。
一条肽链上至少有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH,并分别位于肽链的两端。
2.蛋白质的结构层次
已知生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种,如果某蛋白质由10个氨基酸组成,那么最多能形成2010种。
3.蛋白质多样性的原因
蛋白质结构具有多样性的主要原因应从氨基酸和肽链两个角度进行分析:
(1)如图中甲、乙、丙分别说明蛋白质具有多样性的原因是氨基酸的数目、种类、排列顺序不同。
(2)图丁说明蛋白质具有多样性的原因是肽链的盘曲、折叠方式,及其形成的空间结构不同。
4.蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。其功能多样性表现如下:
(1)结构蛋白:许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,如肌动蛋白、肌球蛋白。
(2)催化作用:有些蛋白质能催化细胞内的化学反应,如绝大多数酶。
(3)运输功能:有些蛋白质具有运输的功能,如红细胞中的血红蛋白等。
(4)调节功能:有些蛋白质起信息传递作用,能够调节机体的生命活动,如胰岛素、生长素等是调节生物体生命活动的蛋白质类激素。
(5)免疫功能:参与机体的防御,如动物和人休的抗体能清除入侵的抗原物质。
必会知识三 蛋白质合成过程及相关计算
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-肽链数;
(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-脱去水分子数×18(不考虑形成二硫键)。若蛋白质中含有二硫键(—S—S—)时,要考虑脱去氢的质量,每形成1个二硫键,脱去2个H。
(3)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条肽链或环状多肽:
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+R基中含有的氨基或羧基数=各氨基酸中氨基或羧基总数-肽键数。
3.利用原子守恒法计算肽链中的原子数
(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。
(3)氢原子数=各氨基酸中氢原子的总数-2×脱去的水分子数。
必备技能 典例精讲模型秒杀巧思妙解
必备技能一 蛋白质中氨基酸缩合与游离氨基或羧基数目的计算
[例1]如图表示一个由153个氨基酸残基构成的蛋白质分子。下列叙述错误的是( )
[例2]有关图示中蛋白质的叙述,正确的是( )
[例3]某蛋白质的相对分子质量为e,该蛋白质由m条肽链组成,含有n个肽键。据此分析,下列说法正确的是( )
A.组成该蛋白质肽链中的不同氨基酸之间的连接方式不相同
B.组成该蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为(e+18n)/m+n
C.彻底水解该蛋白质分子需要消耗m+n个水分子
D.该蛋白质分子的特异性完全取决于氨基酸的种类、数目和排列顺序
[例4]下图是某蛋白质分子的结构示意图,图中“▲、★、■、●”表示不同种类的氨基酸,其中A链由21个氨基酸组成,B链由19个氨基酸组成,图中“—S—S—”(二硫键)是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列叙述中错误的是( )
D.形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了684
必备技能二 由N和O原子守恒突破蛋白质中的计算
[例5]经分析某条多肽链中有O原子p个,N原子q个,它彻底水解后,只得到下列四种氨基酸。分析推算可知,1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为( )
A.p-q B.q-p C.p-q+1 D.q-p+1
[例6]一条由15个氨基酸组成的多肽链,分子式为C74H113N19O26S.这条多肽链经水解后的产物中有5种氨基酸:半胱氨酸(C3H7NO2S)、丙氨酸(C3H7NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、赖氨酸(C6H14N2O2)、苯丙氨酸(C9H11NO2)。则水解产物中丙氨酸个数分别是( )
A.1 B.2 C.3 D.以上都不对
[例7]经测定,某多肽分子式是 C21HxOyN4S2,其中含有一个二硫键(—S—S—)。二硫键的形成:—SH + -SH→-S-S-+ 2H。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的:苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O2N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列有关叙述,正确的是( )
A.该多肽形成过程需要 5 个氨基酸参与
B.该多肽中 的 H 原子数和 O 原子数分别是 30 和 8
C.该多肽在核糖体上形成,形成过程中相对分子质量减少了 54
D.该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸
[例8]某十九肽含4个天冬氨酸(C4H7O4N,即),分别位于第7、8、14、19位(见下图)。肽酶E1专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键,肽酶E2专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键,下列相关叙述正确的是( )
A.该十九肽含有的肽键数目为19个
B.该十九肽至少含有6个游离的羧基
C.肽酶E1完全作用后产生的多肽有七肽、六肽、四肽
D.肽酶E2完全作用后的产物中氧原子数目比十九肽多了4个
必刷好题 基础演练能力提升巅峰突破
1.1965年,我国科学家首次人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素,为人类糖尿病的治
D.两条肽链之间通过—S—S—结合在一起,若此连接断裂,胰岛素的功能不会丧失
2.哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用,加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如下图,各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是( )
A.两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物
B.氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基
C.肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关
D.两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同
3.某五十肽中有4个丙氨酸(R基为—CH3),现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态存在)。下列叙述错误的是
C.若将新生成的4条多肽链重新连成一条长链,将脱去4个水分子
D.若将得到的5个氨基酸缩合成一条肽链,则有5种不同的氨基酸序列
4.胰岛素分子含有2条肽链,共51个氨基酸,如图为其中的一条多肽链,该肽链中有3个甘氨酸且分别位于第8、20、23位上。则下列叙述正确的是( )
A.该肽链中含有30个肽键
B.若除去所有甘氨酸形成4条短肽,其中氧原子至少有30个
C.若除去所有甘氨酸,形成的所有短肽比该多肽链多3个游离的羧基
D.将1个胰岛素分子完全水解,共需要消耗29个水分子
5.蛋白水解酶分内切酶和外切酶2种,外切酶专门作用于肽链末端的肽键,内切酶则作用于肽链内部特定区域,若蛋白酶1作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)两侧的肽键,蛋白酶2作用于赖氨酸(C6H14N2O2,R基上有一个氨基)氨基端的肽键,某四十九肽经酶1和酶2作用后的情况如图。下列说法不正确的是( )
A.若用蛋白外切酶处理该多肽,则会得到49个氨基酸
B.短肽A、B、C比四十九肽的氧原子数少1个
C.该四十九肽只有第22、23、49号位为赖氨酸,而苯丙氨酸存在于第17、31、32号位上
D.酶1分解后的短肽中游离的氨基比酶2分解后的短肽多5个
6.下图表示某三十九肽及其水解产生的肽链。下列分析正确的是( )
A.水解后的肽链与三十九肽相比,氨基和羧基均多了4个
B.水解后的肽链与三十九肽相比,少了7个肽键
C.该三十九肽水解过程中消耗的水分子数是3个
D.水解产生的4条肽链在相应酶的作用下可以重新形成三十九肽
形成的多肽
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
1条肽链
n-1
n-1
至少1个
至少1个
na-18(n-1)
m条肽链
n-m
n-m
至少m个
至少m个
na-18(n-m)
环状多肽
n
n
最少为0
最少为0
na-18n
A.该分子中含有153个肽键和1个二硫键
B.参与构成该分子的氨基酸中至少有1个氨基酸含2个羧基,1个氨基酸含2个氨基
C.该分子中至少有2个氨基酸残基含硫
D.如果氨基酸的相对分子质量平均为100,则该蛋白质分子的相对分子质量是12546
A.形成该蛋白质时共脱掉126个水分子
B.该蛋白质含有两条肽链
C.该蛋白质的R基中共含17个氨基
D.该蛋白质共有111个肽键
A.该蛋白质分子的形成要脱去38个水分子
B.该蛋白质分子中至少含有2个游离羧基
C.图中肽链上的“—”代表的化学键是肽键
疗做出了巨大贡献。下列有关说法错误的( )
A.胰岛素分子由C、H、O、N、S五种元素组成
B.胰岛素分子中至少含有2个—NH2和2个—COOH
C.由51个氨基酸合成的胰岛素分子含有49个肽键
A.该五十肽的水解产物比原来增加了8个氧原子
B.新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基
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