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生命活动的主要承担者蛋白质
紧扣教材突破“生命活动的主要承担者——蛋白质”的学习
长沙市田家炳实验中学——李为
必修1整体教学目的是让学生从分子水平认识生命物质基础和结构基础,蛋白质的知识是其中的重点部分。
同学们现在还没有学习有机化学,缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识,而必修一的第二章第2节就要求学习这些知识,为我们学习高中生物设置了第一道关卡,可以丢弃吗?
当然不行,蛋白质的相关内容尤其是蛋白质的结构多样性决定蛋白质功能的多样性,是理解生命多样性的基础,即便是同种生物的我们每一个人体内的蛋白质种类都不尽相同。
因此这节内容的知识,对高中生从分子水平理解细胞的物质基础和结构基础具有举足轻重的地位。
如何突破这道关卡呢?
请按下面的程序进行:
一.理清本节主线
在学习时按照一条主线来进行,即组成元素(C、H、O、N)→基本单位(氨基酸)→肽链→蛋白质分子,再由结构到功能循序渐进,从而逐步理解掌握。
二.掌握氨基酸特点
组成蛋白质的氨基酸大约有二十种。
各种氨基酸分子在结构上却具有共同的特点,每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
例:
已知某氨基酸的R基是-C3H5O2,则该氨基酸中所含的C、O数目分别是多少?
这类题目只要了解氨基酸的结构通式是
,只用将-R换成-C3H5O2,然后数一数就可以了。
三.正确识别肽键
肽键的结构为:
—CO—NH—,不论如何变形,大部分同学仍能认识,这里需要强调的是肽键是蛋白质分子中用来连接两个氨基酸的化学键,如果在某物质中该结构连接的不是两个氨基酸,则不能称其为肽键。
例如
其中①、②为肽键,③则不是。
四、判断氨基、羧基数目
例如:
一条肽链由298个氨基酸组成,则其中含有的—NH2和-COOH数目至少分别是多少?
分析:
象这类题目我们只能保证在肽链的两端一定会有一个(—NH2)和一个(-COOH),至于每个氨基酸的(-R)上是否还有—NH2和-COOH,则不得而知,这就是至少的情况,因此答案应为1、1。
又如:
一分子的人体某种免疫球蛋白包含764个氨基酸,由4条链组成,则该蛋白质分子中每条肽链上至少含有的1个—NH2和1个-COOH,整个蛋白质分子中一共至少是4个氨基、4个羧基。
由此可见,蛋白质分子由几条肽链构成则构成它的分子中就至少含有几个氨基和几个羧基。
五.氨基酸、肽链、肽键三者数目关系的计算
氨基酸、肽链、肽键三者数目关系的计算记住下面两个算式即可:
(1)肽键数=失水数=氨基酸数-肽链数;
(2)蛋白质分子量=氨基酸数×氨基酸平均分子量-18×失水数。
也可以参照下表:
氨基酸数
肽键数
脱去水分子数
氨基数
羧基数
一条肽链
n
n-1
n-1
至少1个
至少1个
m条肽链
n
n-m
n-m
至少m个
至少m个
如何理解由n个氨基酸形成由m条链构成的蛋白质分子要脱去n-m分子的水、形成n-m个肽键呢?
将n个氨基酸分成m份,第1条肽链上的氨基酸数为n1,第2条肽链上的氨基酸数为n2,第3条肽链上的氨基酸数为n3,依次类推,第m条肽链上的氨基酸数为nm,则第1条肽链上的脱水数为n1-1,第,2条肽链上的脱水数为n2-1,第3条肽链上的脱水数为n3-1,依次类推,第m条肽链上的氨基酸数为nm-1,形成一分子这种蛋白质共脱水数为n1-1+n2-1+n3-1+……+nm-1,而n1+n2+n3+……+nm=n,m个1相加等于m,所以化简后为n-m。
六.蛋白质的结构具有多样性的原因:
(1)氨基酸的数目不同:
一般蛋白质都含有20种氨基酸,但每种氨基酸的数目是不一样的。
(2)氨基酸的排列顺序千变万化:
当n个(多数)氨基酸脱水缩合形成多肽时,n个氨基酸的排列方式就有n!
种,所以能形成n!
种多肽。
(3)肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万别:
蛋白质的空间结构是指蛋白质分子中原子和基团在空间的排列分布和肽链的走向。
例构成朊病毒的蛋白质其氨基酸种类、数目、排列顺序与牛、羊、人等哺乳动物体内某种正常蛋白的都一样,唯一不同的就是肽链形成蛋白质的空间结构不同,结果一种是致病的病原体,一种是正常蛋白。
七.自然界常见蛋白质的成分
1.大部分酶:
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物,除少数的酶是RNA外,绝大多数的酶是蛋白质。
2.部分激素:
如胰岛素、生长激素,其成分为蛋白质。
3.载体:
位于细胞膜上,在物质运输过程中起作用,其成分为蛋白质。
4.抗体:
指机体受抗原刺激后产生的,并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
主要分布于血清中,也分布于组织液等细胞外液中。
5.抗毒素:
属于抗体,成分为蛋白质。
一般指用外毒素给动物注射后,在其血清中产生的能特异性中和外毒素毒性的成分。
6.凝集素:
属于抗体,成分为蛋白质。
指用细菌给动物注射后,在其血清中产生的能使细菌发生特异性凝集的成分。
另外,人体红细胞膜上存在不同的凝集原,血清中则含有相应种类的凝集素。
7.部分抗原:
引起机体产生抗体的物质叫抗原,某些抗原成分是蛋白质。
如红细胞携带的凝集原、决定病毒抗原特异性的衣壳,其成分都是蛋白质。
8.神经递质的受体:
突触后膜上存在的一些特殊蛋白质,能与一定的递质发生特异性的结合,从而改变突触后膜对离子的通透性,激起突触后膜神经元产生神经冲动或发生抑制。
9.朊病毒:
近年来发现的,其成分为蛋白质,可导致疯牛病等。
10.糖被:
位于细胞膜的外表面,由蛋白质和多糖组成,有保护、润滑、识别等作用。
11.单细胞蛋白:
指通过发酵获得的大量微生物菌体。
可用作饲料、食品添加剂、蛋白食品等。
12.丙种球蛋白:
属于被动免疫生物制品。
13.细胞色素C:
是动、植物细胞线粒体中普遍存在的一种呼吸色素,由一条大约含有110个氨基酸的多肽链组成。
14.血浆中的纤维蛋白原和凝血酶原:
均为蛋白质。
在凝血酶原激活物的作用下,凝血酶原转变成凝血酶,在凝血酶的作用下纤维蛋白原转变成不溶性纤维蛋白,起到止血和凝血作用。
15.血红蛋白:
存在于红细胞中的含Fe2+的蛋白质。
其特性是在氧浓度高的地方与氧结合,在氧浓度低的地方与氧分离。
16.肌红蛋白:
存在于肌细胞中,为肌细胞储存氧气的蛋白质。
17.干扰素:
由多种细胞产生的具有广泛的抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用的可溶性糖蛋白。
正常情况下组织或血清中不含干扰素,只有在某些特定因素的作用下,才能使细胞产生干扰素。
18.动物细胞间质:
主要含有胶原蛋白等成分,在进行动物细胞培养时,用胰蛋白酶处理才能获得单个细胞。
19.含蛋白质成分的实验材料:
黄豆研磨液、豆浆、蛋清、蛋白胨、牛肉膏等。
《生命活动的主要承担者—蛋白质》演练与评估
基础题
一.选择题
1.生物体的基本组成物质中,作为生命活动主要承担者的是 ()
A.无机盐B.水C.蛋白质 D.核酸
2.占肝细胞干重
50%以上的有机物是( )
A.水 B.蛋白质 C.脂质 D.核酸
3.关于氨基酸种类的叙述,最正确的是()
A.氨基酸的种类约20种B.生物体内氨基酸约有20种
C.构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种D.每种蛋白质的氨基酸约有20种
4.对构成蛋白质的氨基酸结构的描述,不正确的是()
A.20种氨基酸的不同在于R基不同
B.每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基
C.在氨基酸中,都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上
D.两个氨基酸经过脱水缩合氨基或羧基的数目增加
5.下列分子中,与构成生物体的蛋白质的氨基酸分子式不相符的是()
A.B.H2N—CH2—CH2—COOH
C.D.
6.下列有关肽键写法中,不正确的是()
7.在成年人体内能合成但在婴儿体内不能合成的氨基酸的种数和名称为()
A.一种;组氨酸B.二种;组氨酸、赖氨酸
C.一种;甘氨酸D.二种;甘氨酸、丙氨酸
8.有些氨基酸因缺乏合成的中间产物而无法在人体细胞内合成,这类氨基酸称为必需氨基酸。
下列各项中,属于必需氨基酸的是()
A.谷氨酸 B.赖氨酸 C.丙氨酸 D.天冬氨酸
9.下列各项与蛋白质的作用无关的是()
A.催化与调节B.运动C.运送物质D.储存遗传信息
10.人体的肌肉主要是由蛋白质构成的,但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同,这是因为( )
A.肌细胞形状不同B.在人体的分布位置不同
C.支配其运动的神经不同D.构成肌细胞的蛋白质分子结构不同
11.血红蛋白中不含的化学元素是()
A.CB.NC.MgD.Fe
12.生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。
人们区别不同种类氨基酸的依据是()
A.肽键位置的不同 B.所含氨基的多少不同
C.所含羧基的数目不同 D.R基团的不同
13.如果一个氨基酸分子中含有2个氨基,其中一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,那么,另一个氨基的位置是()
A.和氨基端相连B.和羧基端相连
C.和氢相连 D.在R基上
14.关于氨基酸形成肽键的叙述中,正确的是()
A. 一个氨基酸分子的羧基与它的氨基缩合成肽键
B. 一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸分子的氨基缩合成肽键
C. 一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸分子的羧基缩合成肽键
D. 一个氨基酸分子的羧基与另一个氨基酸分子的羧基缩合成肽键
15.必需氨基酸和非必需氨基酸的区分原则是()
A.食品中含量的多少B.人体能否自身合成
C.能否被消化酶消化
D.是否易被人体吸收8.已知20种氨基酸的平均相对分子质量是
16.生物体内的酶能催化一系列的化学反
应,肌肉收缩可引起人体运动,抗体可使
人具有免疫功能等等.这些事例说明()
A.没有氨基酸就不能形成蛋白质来B.蛋白质具有多种多样的结构
C.蛋白质的活性受温度的影响D.不同的蛋白质具有不同的功能
17.鸡蛋煮熟后,蛋白质变性失活.这是由于高温破坏了蛋白质的()
A.肽键 B.肽链 C.空间结构 D.氨基酸
18.人体肌肉,头发中的蛋白质属于()
A.结构蛋白B.载体蛋白C.
酶蛋白D.抗体蛋白
19.两种氨基酸(如下列结构式)在形成二肽化合物时,最可能缩合的基团是( )
A.①③B.②⑥C.②④D.③④
20.下列各项与蛋白质分子结构多样性无关的是( )
A.氨基酸的数目、种类和排列顺序
B.构成蛋白质分子的多肽链的数目
C.构成蛋白质分子的多肽链的空间结构
D.每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基
21.下列物质中一定含有肽键的是( )
①胰岛素 ②雄激素 ③酶 ④Na+载体
A.①②B.②③C.①④D.①③④
22.肌动蛋白和血红蛋白都是蛋白质,但它们的功能不同,其原因最可能是()
A.它们的相对分子质量不同
B.它们的分布部位不同
C.它们所含的氨基酸种类、数量、排列顺序及空间结构不同
D.它们的组成元素不同
23.下列关于蛋白质的叙述错误的是()
A.各种蛋白质的基本组成单位都是氨基酸B.一切生命活动都离不开蛋白质
C.蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质D.组成每种蛋白质的氨基酸都有20种
24.下列物质中属于蛋白质的是()
A.二肽化合物B.呈直线形的多肽链
C.具有一定空间结构的多肽链
D.由两个以上的氨基酸分子组成的化合物
25.蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质分子()
A.包含的氨基酸多B.能水解成氨基酸
C.空间结构更复杂D.相对分子质量大
26.鸡蛋煮熟后,蛋白质变性失活,这是由于高温破坏了蛋白质的()
A.肽键B.肽链C.空间结构D.氨基酸
27.同一草场上的牛和羊吃了同样的草,可牛肉和羊肉的口味却有差异,这是由于()
A.同种植物对不同生物的影响不同B.牛和羊的消化功能强弱有差异
C.牛和羊的蛋白质结构有差异D.牛和羊的亲缘关系比较远
28.下列叙述中,能高度概括出蛋白质功能的是哪一项()
A、细胞和生物体的重要结构物质B、调节细胞和生物体代谢的重要物质
C、生命活动的主要体现者D、收缩、运动、免疫等功能活动的物质基础
29.形成蛋白质结构的层次从小到大依次是:
①氨基酸②C、H、O、N等元素③氨基酸脱水缩合④一条或几条多肽链连接在一起⑤多肽⑥蛋白质()
A.②→①→③→④→⑤→⑥ B.②→①→③→⑤→④→⑥
C.②→①→⑥→⑤→③→④D.①→②→③→④→⑤→⑥
30.生物体的蛋白质千差万别,其原因不可能是()
A.组成肽键的化学元素不同B.组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同
C.氨基酸排列顺序不同D.蛋白质的空间结构不同
31.某物质的结构通式如下面结构所示,请回答下面的问题。
(1)此类物质通称为,它是构成的基本单位。
(2)生物体中此类物质约有种,决定其种类不同的是通式中的。
若此物质中含有两个氨基(或两个羧基),其中必有一个位于。
(3)当它与另一个同类分子结合成为化合物的方式称为,形成的化学键叫做,可表示为,反应后的产
物叫。
32.根据下图所示化合物的结构简式,回答:
NH2—CH—CO—NH—CH—CO—NH—CH—CH2—CH—CH2OH
⑴该化合物分子中有___个肽键,由____个氨基酸缩合脱去____个水分子,形成的化合物是____肽。
⑵该化合物含有________个羧基和________个氨基,R基依次为 。
33.完成下列有关蛋白质分子的概念图:
能力提升
1.丙氨酸的R基为-CH3,在该氨基酸分子中含有的C、H、O、N原子数分别为()
A.3、8、4、1B.4、7、4、1C.3、7、2、1D.3、7、3、2
2.谷胱甘肽(分子式C10H17O6N3S)是存在于动植物和微生物细胞中的一种重要三肽,它是由谷氨酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸缩合而成的,而半胱氨酸可能的分子简式为( )
A.C3H3NB.C3H5ONS
C.C3H7O2NSD.C3H3O2NS
3.由丙氨酸、甘氨酸和亮氨酸组成的链状三肽,最多有()种
A.6种B.5种C.4种D.27种
4.2004年诺贝尔化学奖授予了以色列科学家阿龙·切哈诺夫、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯,以表彰他们发现了泛素在细胞内的蛋白质降解过程中的重要作用及机理。
已知泛素是一种由76个基本单位组成的热稳定蛋白。
下列有关泛素的叙述中正确的是()
A.组成泛素的基本单位是葡萄糖B.泛素可与双缩脲试剂反应,溶液成紫色
C.泛素在经高温处理后一定仍能保持活性D.泛素在细胞内始终不会被分解
5.两个氨基酸缩合形成二肽,并生成一分子水,这一分子水中的氢来自于()
A.氨基 B.羧基
C.氨基和羧基D.连在同一个碳原子上的氢
6.艾滋病研究者发现,有1%~2%的HIV感染者并不发病,其原因是他们在感染HIV之前,体内存在三种名叫“阿尔法——防御素”的小分子蛋白质,以下对“阿尔法——防御素”的推测中不正确的是()
A.一定含有N元素B.一定都含有20种氨基酸
C.高温能破坏其结构D.人工合成后可用于防治艾滋病
7.某一条多肽链中共有肽键151个,则此分子中分别含有—NH2和—COOH的数目至少为()
A.152、152B.151、151C.1、1D.2、2
8.人体免疫球蛋白中,LgG由4条肽链构成,共有764个氨基酸,则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是()
A.764和764B.760和760C.762和762D.4和4
9.现有1000个氨基酸,共有氨基1050个,羧基1020个,由它们合成的六条肽链中,游离的氨基和羧基数目分别为()
A.1044、1014B.56、26C.6、6D.1、1
10.下列哪种蛋白质中,含有100个肽键的是( )
A.蛋白质中只含一条由100个氨基酸组成的多肽链
B.蛋白质中含两条各由51个氨基酸组成的多肽链
C.蛋白质中含三条各由34个氨基酸组成的多肽链
D.蛋白质中含四条各由27个氨基酸组成的多肽链
11.某多肽链为199肽,其分子式为CxHyNAOBS2(A>199,B>200),并且由下列5种氨基酸组成,那么该多肽彻底水解后会得到赖氨酸、天冬氨酸各多少个 ()
A.A-199,(B-200)/2 B.A-200,B-200
C.A-199,(B-199)/2 D.A-200,(B-200)/2
12.分析多肽E和多肽F(均由一条肽链组成)得到以下结果:
(单位:
个)
元素或基团
C
H
O
N
-NH2
-COOH
多肽E
201
348
62
53
3
2
多肽F
182
294
55
54
6
1
那么请你推算这两种多肽中氨基酸的数目最可能是()
选项
A
B
C
D
多肽E
199
340
58
51
多肽F
181
281
53
49
13.免疫球蛋白IgG的结构示意图如下。
其中—s—s表示连接两条相邻肽链的二硫链。
若该lgG由m个氨基酸构成,则该lgG有肽键数( )
A.m个
B.(m+1)个
C.(m—2)个
D.(m—4)个
14.下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式,据图分析下列叙述不正确的是()
A.以上这三种氨基酸的R基依次是一H、一CH3、一CH2OH
B.将这三种氨基酸(足量)置于适宜条件下,经脱水缩合可形成三肽化合物最多有27种
C.甲是最简单的氨基酸
D.从上式可看出,只要含有一个氨基和一个羧基的化合物就是组成蛋白质的氨基酸
15.已知20种氨基酸的平均相对分子质量为a,现有某蛋白质分子由n条肽链组成,相对分子质量为b,求此蛋白质分子中的肽键数( )
A.(b-18n)/(a-18)B.(b-an)/(a-18)
C.[(b-18n)/(a-18)]-1D.(b-n)/a
16.已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128,现有一蛋白质由两条肽链
构成,共有肽键98个,则此蛋白质的相对分子质量最接近于()
A.1280B.12544C.11036D.12288
17.通常情况下,分子式C63H103O45N17S2的多肽化合物中最多含有肽键()
A.63个B.62个C.17个 D.16个
18.朊病毒蛋白(PrP)有两种,一种是PrPC,一种是PrPSc,它们的比较如下表:
PrPC
PrPSc
空间结构
α螺旋为主
β折叠为主
溶解度
高
低
致病性
不致病
致病
肽链氨基酸排列顺序
相同
因此可以推知这两种蛋白质表现出不同性质的原因是()
A.溶解度不同B.氨基酸组成的种类不同
C.空间结构不同D.组成氨基酸的数量不同
19.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基本单位,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
20.2008年8月底,在市场上出售的某些品牌的婴幼儿配方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。
一般来说,每100克蛋白质平均含氮量为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
21.胰岛素是一种蛋白质分子,它含有2条肽链,A链含有21个氨基酸,B链含有30个氨基酸,2条多肽链间通过二硫键连接,右图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图,据此回答:
(1)氨基酸的结构通式可表示为。
(2)胰岛素分子中含有肽键个,肽键可表示为。
(3)从理论上分析,胰岛素分子至少有个—NH2,个
—COOH。
22.利用氨基酸自动分析仪测定几种肽类化合物的氨基酸数目如下数,请根据此表回答问题:
名称
氨基酸数目
①催产素
9
②牛加压素
9
③血管舒张素
9
④平滑肌舒张素
10
⑤猪促黑色素细胞激素
13
⑥人促黑色素细胞激素
22
(1)表中①②③的氨基酸数目虽然相同,但其生理作用彼此不同,造成这种不同的主要原因是。
(2)表中③与④,⑤与⑥虽然功能相似,但各具专一性,主要原因是。
(3)在未知血管舒张素肽的具体结构的情况下,推知这种肽类化合物,这种肽类化合物至少有个氨基和个羧基,这些氨基和羧基位于肽类化合物的哪一位置?
。
23.下列物质中,有的属于构成蛋白质的氨基酸,有的不是。
若将其中的氨基酸缩合成多肽,请回答下列问题:
(1)该肽链由个氨基酸缩合而成,内含个肽键,叫。
(2)该条肽链中R基共有种,④的R基是。
(3)该条肽链中还有个氨基和个羧基。
(4)该肽链的相对分子质量与组成其氨基酸的相对分子质量相比减少了
24.请根据下列材料的实验原理,完成下列证明唾液淀粉酶是蛋白质的实验。
(1)实验材料:
5%的NaOH溶液、3%CuSO4溶液、鸡蛋、人的唾液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管、滴瓶。
(2)实验原理:
鸡蛋的蛋清中含有蛋白质,在碱性环境中,蛋白质与CuSO4,反应产生紫色物质。
如通过实验证明唾液淀粉酶也能发生上述反应,即可证明唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质。
(3)方法步骤和实验结果:
第一步:
制备蛋清液。
取生鸡蛋一个,打破蛋壳(不要破坏蛋黄),取少许蛋清注入烧杯中,加入30mL清水,用玻璃棒搅拌均匀备用。
第二步:
_______________________________________________________________。
第三步:
________________________________________________________________。
实验结果:
________________________________________________________________。
结果分析:
________________________________________________________________。
《生命活动的主要承担者—蛋白质》演练与评估
基础题答案:
1—30.CBCDBDABDDCDDCBDCACDDCDDCCCCBA
31.
(1)氨基酸蛋白质
(2)20R基R基中(3)缩合肽键-NH—CO-(-
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- 生命 活动 主要 承担 蛋白质