資源簡介

2.4 蛋白質是生命活動的主要承擔者（2）
1.舉例說明氨基酸脫水縮合生成多肽鏈的過程。
2.運用科學思維，能夠對多肽形成過程中相關物質或結構進行數量上的推理。
3.從蛋白質的組成和結構闡明蛋白質結構多樣性的原因。
4.理解蛋白質功能多樣性的原因，關注蛋白質與人類健康。
知識點01 氨基酸之間的脫水縮合過程
1.氨基酸脫水縮合指一個氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個氨基酸分子的羧基(—COOH)相連接，同時脫去一分子水的過程。
（1）氨基酸之間的相互連接：下圖是兩個氨基酸結合過程示意圖。
圖中的X表示羥基（—OH），Y表示氫（—H），Z代表水（H2O），W表示的結構稱為肽鍵，上圖所示的結合方式稱為脫水縮合。由兩個氨基酸縮合而成的化合物，叫作二肽；由多個氨基酸縮合而成的，含有多個肽鍵的化合物，叫作多肽。多肽通常呈鏈狀結構，叫作肽鏈。
【特別提醒】
①氨基酸脫水縮合脫去的水中，氫來自一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基，氧來自羧基。
②肽鍵是連接2個氨基酸的化學鍵，寫作“—”不能寫為“—CO—NH—”。
③脫水縮合后原來的氨基和羧基不能再稱為“氨基和羧基”
④“幾肽”的命名與氨基酸數一致，不一定是“肽鍵數+1”。
知識點02 蛋白質的結構及其多樣性
由于組成蛋白質的氨基酸數目可能成千上萬，氨基酸形成肽鏈時，不同種類氨基酸的排列順序千變萬化，因此，由21種氨基酸所形成的多肽幾乎是無數的。由于氨基酸之間能夠形成氫鍵等，從而使得肽鏈能盤曲、折疊，形成具有一定空間結構的蛋白質分子。許多蛋白質分子都含有兩條或多條肽鏈，它們通過一定的化學鍵相互結合在一起。肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別，因此，蛋白質分子的結構極其多樣，這就是細胞中蛋白質種類繁多的原因。
【歸納總結】蛋白質結構的多樣性的原因可概括為：
①氨基酸種類不同，構成的肽鏈不同。
②氨基酸數目不同，構成的肽鏈不同。
③氨基酸排列順序不同，構成的肽鏈不同。
④蛋白質空間結構不同，構成的蛋白質不同。
知識點03 蛋白質結構的改變
1.每一種蛋白質分子都有與它所承擔功能相適應的獨特結構，如果氨基酸序列改變或蛋白質的空間結構改變，就可能會影響其功能。
2.蛋白質變性是指蛋白質在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間結構被破壞，從而導致其理化性質 的改變和生物活性喪失的現象。
3.雞蛋、肉類煮熟易消化，原因是高溫使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
4.加酒精、加熱、加酸等引起細菌和病毒的蛋白質變性，可以達到消毒、滅菌的作用。
【視野拓展】低溫導致的蛋白質原有的活性降低，但是蛋白質的結構和功能沒有變化，在恢復溫度后還有原來的生物學活性，一般用于酶、疫苗等的保存。物理、化學和生物學的作用導致的蛋白質的空間結構破壞是不可逆的，一旦破壞就無法修復，蛋白質的生物學活性就徹底喪失了，就是變性了，此法一般用于消毒。蛋白質變性只破壞空間結構，其一級結構（氨基酸的排列）沒有破壞。
考法01 辨析氨基酸脫水縮合的過程
1.氨基酸的脫水縮合在細胞的核糖體上進行。
2.氨基酸的脫水縮合發生在一個氨基酸的羧基和相鄰氨基酸的氨基之間。
3.縮合產生的水中的氫來源于—NH2和—COOH，氧來源于—COOH。
4.氨基酸之間每脫去一分子水，就形成一個肽鍵，肽鍵數＝脫去的水分子數。
5.參與脫水縮合的分別是兩個氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基。一般而言，R基中的氨基和羧基不參與脫水縮合。
【典例1】兩個氨基酸縮合成二肽并生成水，這個水分子中的氫原子來自氨基酸的（　　）
A．氨基 B．羧基 C．R基 D．氨基和羧基
【答案】D
【解析】脫水縮合是指一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基相連接，同時脫出一分子水，所以脫去的水分子中的氫原子來自氨基和羧基，而氧來自于羧基，D正確。
考法02 辨析氨基酸種類與形成肽的種類
假若有A、B、C三種氨基酸，在以下兩種條件下形成二肽和三肽的種類各是多少？
①由1個A氨基酸、1個B氨基酸、1個C氨基酸形成肽的情況。
A、B、C三個氨基酸形成二肽的情況是：3×2=6；形成三肽的情況是：3×2×1=6
②由A、B、C三種氨基酸，在每種氨基酸足夠多的情況下形成肽的情況。
A、B、C三種氨基酸（每種氨基酸足夠多）形成二肽的情況是：32=9；形成三肽的情況是：33=27
【典例2】某同學現有代表四種氨基酸的卡片A、B、C、D各一個，通過模擬氨基酸縮合形成肽鏈的過程。下列敘述錯誤的是（ ）
A.能組成二肽12種 B.能組成三肽24種 C.能組成四肽48種 D.能解釋多肽具有多樣性
【答案】C
【解析】由A、B、C、D各一個，可組成二肽4×3=12種；可組成三肽4×3×2=24種；可組成四肽4×3×2×1=24種；能解釋多肽具有多樣性。
考法03 辨析氨基酸脫水縮合形成蛋白質的相關計算
1.已知形成某蛋白質的氨基酸個數為m，肽鏈數為n，氨基酸的平均相對分子量為a，則該蛋白質：
肽鍵數 m－n
脫去的水分子數 m－n
平均分子量 am－18（m－n）
氨基數 ≥n
羧基數 ≥n
N原子數 ≥m
O原子數 ≥m＋n
2.環肽的脫水數目和氨基酸數目相等。
3.二硫鍵“—S—S—”是由兩個“—SH”脫下2個H形成的，計算分子量時需要考慮。
【典例3】某蛋白質由4條肽鏈構成，含有65個氨基酸，則該蛋白質至少含有的氨基數、肽鍵數分別是（　　）
A．65、 61 B．4、 61 C．61、 61 D．4、 65
【答案】B
【解析】蛋白質分子至少含有的氨基數或羧基數，應該看肽鏈的條數，有幾條肽鏈，則至少含有幾個氨基或幾個羧基，該蛋白質由4條肽鏈構成，則至少含有4個氨基；肽鍵數目=氨基酸個數-肽鏈條數=65-4=61，B正確。
考法04 蛋白質多樣性的原因
蛋白質結構的多樣性的原因可概括為：
①氨基酸種類不同，構成的肽鏈不同。
②氨基酸數目不同，構成的肽鏈不同。
③氨基酸排列順序不同，構成的肽鏈不同。
④蛋白質空間結構不同，構成的蛋白質不同。
【典例4】下列關于蛋白質結構多樣性的原因的敘述，錯誤的是（ ）
A．氨基酸的種類和數量不同 B．氨基酸的排列順序不同
C．肽鍵的結構不同 D．肽鏈的數目不同
【答案】C
【解析】蛋白質的結構的多樣性與氨基酸的數目、不同種類氨基酸排列順序及肽鏈的數目和空間結構均有關，不同蛋白質中氨基酸之間的肽鍵相同，與蛋白質多樣性無關。C符合題意。
考法05 蛋白質的變性與水解
1.蛋白質變性是其特定的空間結構被破壞，從而導致其理化性質 的改變和生物活性喪失的現象。肽鍵并沒有斷裂，遇雙縮脲試劑還會出現紫色反應。
2.蛋白質水解是肽鍵斷裂的過程，是蛋白質變成多肽或氨基酸的過程；水解與脫水縮合過程相反。
【典例5】有關蛋白質結構與功能的敘述，錯誤的是（ ）
A.蛋白質的生物活性與蛋白質的空間結構有關
B.變性蛋白質也能與雙縮脲試劑發生反應
C.細胞內蛋白質發生水解時，通常需要另一種蛋白質的參與
D.血紅蛋白中不同肽鏈之間通過肽鍵連接
【答案】D
【解析】蛋白質的生物活性與蛋白質的空間結構有關，蛋白質的空間結構發生改變時其生物活性也發生改變，A正確；熱變性后的蛋白質肽鍵仍然存在，能與雙縮脲試劑發生反應呈現紫色，B正確；細胞內蛋白質發生水解時需要蛋白酶催化，而蛋白酶的化學本質是蛋白質，C正確；血紅蛋白中不同肽鏈之間通過二硫鍵連接，每條肽鏈中相鄰氨基酸通過肽鍵連接，D錯誤。
題組A 基礎過關練
1.形成蛋白質結構的層次從簡到繁依次是（ ）
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脫水縮合 ④多肽 ⑤具有一定空間結構
A．②→①→③→④→⑤ B．②→①→③→⑤→④
C．②→①→⑤→③→④ D．①→②→③→④→⑤
1.【答案】A
【解析】蛋白質的基本單位是氨基酸，氨基酸由C、H、O、N等元素組成；氨基酸經過脫水縮合形成多肽；一條或幾條多肽鏈連接在一起，形成一定的空間結構，構成蛋白質。 所以形成蛋白質分子結構的層次，從小到大依次是②→①→③→④→⑤，A正確。
2．下圖是某一多肽鏈的分子結構式，其中表示肽鍵的是（ ）
A．① B．③ C．⑥ D．④
2.【答案】D
【解析】肽鍵是相鄰兩個氨基酸之間脫水縮合而成的化學鍵，可用圖中的④表示。D符合題意。
3．某蛋白質分子由64個氨基酸分子組成，其合成過程中共脫去63個水分子，則該蛋白質分子的肽鍵個數是（ ）
A．65 B．64 C．63 D．62
3.【答案】C
【解析】氨基酸脫水縮合過程中，脫去的水分子數=形成的肽鍵個數=氨基酸數目-肽鏈條數，即每形成1個肽鍵就脫去一分子水，故該蛋白質肽鍵的數目為63個，C正確。
4．在下列物質中，若將其中能構成人體蛋白質的氨基酸通過脫水縮合而形成蛋白質分子，則此蛋白質分子中所含有的羧基、氨基和肽鍵的數目依次是（ ）
①②③④⑤⑥
A．3、3、2 B．4、3、3 C．3、2、4 D．2、2、2
4.【答案】C
【解析】據此可知①②③④⑥都是構成人體的氨基酸。③④的R基上都各含有1個羧基，③有1個氨基。5個氨基酸脫水縮合形成4個肽鍵，每個蛋白質分子游離端有1個氨基和1個羧基，所以羧基、氨基、肽鍵的數目一次為3、2、4。
5．某昆蟲受到外界環境刺激時會產生大量某種具有抗菌活性的多肽。如圖為該多肽的結構簡式，下列有關敘述正確的是（　　）
A．該多肽屬于四肽化合物，含有4個肽鍵
B．該多肽水解后可產生5種氨基酸
C．該多肽含有1個游離的氨基和1個游離的羧基
D．改變該多肽的氨基酸排列順序，可能會導致其喪失抗菌活性
5.【答案】D
【解析】分析題圖可知，該化合物含有4個肽鍵，是由5個氨基酸形成的五肽化合物，A錯誤；組成該多肽的5個氨基酸中，兩個氨基酸的R基（－H）相同，因此該多肽水解后可得到4種氨基酸，B錯誤；5個氨基酸的R基上都沒有氨基，有一個氨基酸的R基上含有1個羧基，因此該多肽共有1個游離的氨基和2個游離的羧基，C錯誤；如果其氨基酸排列順序改變，會導致該多肽鏈形成的空間結構發生改變，可能會導致其喪失抗菌活性，D正確。
6.．吃煮熟的雞蛋更容易消化吸收，原因是加熱過程中使其蛋白質變性失活，這是由于高溫破壞了蛋白質的（ ）
A．肽鍵 B．肽鏈 C．空間結構 D．氨基酸
6.【答案】C
【解析】高溫會破壞蛋白質分子的空間結構，使蛋白質發生變性。該過程中高溫使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，肽鍵沒有斷裂，C正確。
7．下列選項中，不能使蛋白質變性的是（　　）
A．高溫 B．強酸 C．低溫 D．重金屬
7.【答案】C
【解析】能使蛋白質變性的化學方法有加強酸、強堿、重金屬鹽、尿素、丙酮等，能使蛋白質變性的物理方法有加熱(高溫)、紫外線及X射線照射、超聲波、劇烈振蕩或攪拌等。高溫、強酸、重金屬都會使蛋白質變性，低溫不會使蛋白質變性，C正確。
8．蛋白質是生命活動的主要承擔者，下列敘述正確的是（ ）
A．氨基酸僅通過脫水縮合的方式就可以形成蛋白質
B．蛋白質徹底水解的產物是氨基酸
C．高溫、過酸、過堿使蛋白質變性其破壞了蛋白質的空間結構和肽鍵
D．蛋白質具有運輸、免疫、遺傳、調節等各種功能
8.【答案】B
【解析】氨基酸通過脫水縮合的方式形成多肽鏈，多肽鏈通過盤曲折疊形成具有一定空間結構的蛋白質，A錯誤；蛋白質徹底水解的產物是氨基酸，B正確；高溫、過酸、過堿使蛋白質變性其破壞了蛋白質的空間結構，而肽鍵并沒有破壞，C錯誤；蛋白質具有運輸、免疫、調節等各種功能，但不具有遺傳的功能，D錯誤。
題組B 能力提升練
9.下列有關如圖所示多肽的敘述中，正確的是(　　)
A．由5個氨基酸縮合而成
B．有游離的氨基和羧基各1個
C．有4種不同的側鏈基團
D．形成過程中失去了3分子水
9.【答案】D
【解析】分析圖解可知，圖中多肽有三個肽鍵(—CO—NH—)，即含有4個氨基酸，A錯誤；圖中多肽有兩個游離的羧基和一個游離的氨基，B錯誤；圖中氨基酸的R基團分別為：—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH，—CH3，即表示有3種不同的側鏈基團，C錯誤；四個氨基酸脫水縮合過程中要失去3分子的水，D正確。
10.下圖表示胰島素分子中一條多肽鏈，其中有3個甘氨酸(R基：—H)分別位于第8、20、23位。下列敘述正確的是(　　)
A.該多肽含有一個游離的羧基，位于第1位
B.用特殊水解酶除去3個甘氨酸，形成的產物比原多肽多5個氧原子
C.用特殊水解酶除去3個甘氨酸，形成的產物中有4條多肽
D.該多肽釋放到細胞外需要經過兩種細胞器的加工
10.【答案】D
【解析】圖示為一條多肽鏈，該多肽至少含有一個羧基(位于第1位或第30位)和一個氨基(位于第30位或第1位)A錯誤；用特殊水解酶選擇性除去圖中的3個甘氨酸，要斷裂6個肽鍵，需要6分子水，因此形成的產物比原多肽多6個氧原子，B錯誤；用特殊水解酶選擇性除去圖中的3個甘氨酸，形成的產物中是3條多肽、1個二肽、3個甘氨酸，C錯誤；胰島素的化學本質是分泌蛋白，需經過內質網和高爾基體兩種細胞器的加工，D正確。
11.某蛋白質由3條多肽鏈、N個氨基酸組成，下列關于該蛋白質說法正確的是(　　)
A．形成該蛋白質時產生了N個水分子
B．該蛋白質中至少含有N個肽鍵
C．該蛋白質中至少含有3個游離的羧基
D．合成該蛋白質至少需要21種氨基酸
11.【答案】C
【解析】由N個N個氨基酸組成的含3條多肽鏈的蛋白質形成時應縮去水分子（N－3）個，形成（N－3）個肽鍵，A、B不正確；每條肽鏈至少含有1個游離氨基和1個游離羧基，由3條多肽鏈組成的蛋白質至少含有3個游離的羧基，C正確；構成生物體的蛋白質有21種，但每種蛋白質的只有其中的部分氨基酸，一般沒有21種，D不正確。
12．現有100個氨基酸共含有116個羧基和106個氨基，這些氨基酸縮合成6條多肽鏈時共含有游離—NH2個數是(　　)
A．6　　　　B．12　　　　C．22　　　　D．100
12.【答案】B
【解析】氨基酸縮合形成多肽和蛋白質后，所形成的多肽和蛋白質中游離氨基或羧基的數目等于至少有的氨基或羧基數（肽鏈數）+R基中的氨基或羧基數。因為100個氨基酸共含有106個氨基，說明R基中有氨基6個，因此，些氨基酸縮合成6條多肽鏈時共含有游離—NH2個數是（6+6）=12個。
13．某蛋白質的結構示圖所示，其中—S—S—表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。若該蛋白質由m個氨基酸構成，則每摩爾該蛋白質在形成時生成的水分子摩爾數和減少的相對分子質量分別為(　　)
A．m個　18 m
B．(m－4)個　18(m－4)
C．(m－3)個　18(m－3)＋4
D．(m－2)個　18(m－2)＋4
13.【答案】D
【解析】分析題圖可知，該蛋白質由一個環狀肽鏈和2個鏈狀肽鏈通過二硫鍵連接而成，假設環狀肽鏈中氨基酸的個數是X個，則兩條鏈狀肽鏈的氨基酸個數是（m-X），因此氨基酸經過脫水縮合反應生成的水分子數是[（m-X）-2]+X=m-2；由題意可知，一個二硫鍵形成時脫去了2個H，該蛋白質中含有2個二硫鍵，共脫去了4個H，因此氨基酸經過脫水縮合反應產生的蛋白質的相對分子量減少18（m-2）+4。
14.肉毒梭菌是致死性最高的病原體之一。肉毒梭菌的致病性在于其產生的神經麻痹毒素，即肉毒類毒素。它是由兩條鏈盤曲折疊而成的一種生物大分子。下面是肉毒類毒素的局部結構簡式，請據此選出正確的一項（ ）
A．高溫使肉毒類毒素的肽鍵斷裂從而失活
B．一分子肉毒類毒素至少含有1個氨基和1個羧基
C．肽鍵形成時脫去的氧元素來自于基本單位的R基
D．肉毒類毒素是在細胞中由氨基酸經過脫水縮合而成
14.【答案】D
【解析】高溫使肉毒類毒素空間結構改變而變性，其肽鍵并未斷裂，A錯誤；一分子肉毒類毒素由兩條鏈盤曲折疊而成，至少含有2個氨基和2個羧基，B錯誤；肽鍵形成時脫去的氧元素來自于基本單位的羧基，C錯誤；肉毒類毒素是大分子蛋白質，其基本單位是氨基酸，是在細胞中由氨基酸經過脫水縮合而成，D正確。
15.肌紅蛋白是哺乳動物肌肉中儲氧的蛋白質，潛水哺乳類（如鯨和海豚）肌肉中肌紅蛋白含量十分豐富，以致它們的肌肉呈棕紅色。肌紅蛋白由一條肽鏈盤繞一個血紅素輔基形成，血紅素輔基和肽鏈間不發生脫水縮合，下圖甲為血紅素輔基結構。
（1）構成肌紅蛋白的元素中，不是所有蛋白質都含有的是___________。肌紅蛋白肽鏈的基本組成單位的結構簡式是____________。
（2）肌紅蛋白的肽鏈由153個氨基酸脫水縮合形成，結合血紅素的結構，請推測一個肌紅蛋白中至少含有____________個肽鍵，____________個游離的羧基。
（3）血紅蛋白與肌紅蛋白不同，由四條肽鏈組成，每條鏈都含有一個血紅素輔基，兩種蛋白質分子中氨基酸的數目、種類和排列順序不同，但它們的主要功能卻具有相似性，試分析原因：_____________。
（4）若組成肌紅蛋白的肽鏈含有5個丙氨酸（分子式為C3H7O2N），分別位于第26、71、72、99、153位（見圖乙）。某種肽酶專門水解丙氨酸羧基端的肽鍵，則該肽酶完全作用于肽鏈后的產物有______________種，這些產物中的所有多肽鏈之和與原肽鏈相比，氧原子數目_____________（填“增加”或“減少”或“不變”）
15.【答案】（1）Fe
（2）152 3
（3）兩者的空間結構相似
（4）5 增加
【解析】（1）分析題圖可知，構成肌紅蛋白的元素有C、H、O、N、Fe中，其中不是所有蛋白質都含有的元素是Fe。肌紅蛋白肽鏈的基本組成單位是氨基酸，其結構簡式是。
（2）已知肌紅蛋白由一條肽鏈盤繞一個血紅素輔基形成，血紅素的結構中不含肽鍵有2個羧基，且血紅素輔基和肽鏈間不發生脫水縮合，肌紅蛋白的肽鏈由153個氨基酸脫水縮合形成，可知一個肌紅蛋白中至少含有153-1=152個肽鍵，又因一條肽鏈的一端至少有1個游離的羧基，故肌紅蛋白中至少有1+2=3個游離的羧基。
（3）、蛋白質具有多樣性的原因是：氨基酸的種類、數目和排列順序不同，多肽鏈的條數不同，蛋白質的空間結構不同。血紅蛋白與肌紅蛋白中氨基酸的數目、種類和排列順序不同，但它們的主要功能卻具有相似性，原因可能是兩者的空間結構相似。
（4）已知肌紅蛋白的肽鏈由153個氨基酸脫水縮合形成，若組成肌紅蛋白的肽鏈含有5個丙氨酸（分子式為C3H7O2N），分別位于第26、71、72、99、153位。某種肽酶專門水解丙氨酸羧基端的肽鍵，則該肽酶完全作用于肽鏈后的產物有一個二十六肽、一個四十五肽、一個丙氨酸、一個二十七肽、一個五十四肽，共5種；形成這些產物需要破壞4個肽鍵，需要4分子水，形成4個多肽，1個丙氨酸，故這些產物中的所有多肽鏈之和與原肽鏈相比，氧原子數目增加。
16.某細菌能產生一種環狀毒性肽，其分子式是C55H68O18N10，將它徹底水解后只能得到下列四種氨基酸，分別是甘氨酸C2H5NO2，丙氨酸C3H7NO2，苯丙氨酸C9H11NO2，谷氨酸C5H9NO4，其結構式如圖所示，請據圖回答下列問題：
（1）該多肽是______肽化合物，連接相鄰兩個氨基酸之間化學鍵是______，氨基酸脫水縮合形成該化合物的過程中，相對分子質量減少了______。
（2）該多肽徹底水解需______個水分子參與，水解后可得到______個甘氨酸，______個丙氨酸，______個谷氨酸和3個苯丙氨酸。
（3）蛋白質分子結構復雜，經加熱、X射線、強酸、強堿、重金屬鹽等的作用，引起蛋白質的變性，其原因主要是_______________________________________，在變性后的蛋白質可用__________試劑鑒定，顏色將變為______。
16.【答案】（1）十 肽鍵 180
（2）10 1 2 4
（3）蛋白質空間結構發生變化 雙縮脲試劑 紫色
【解析】（1）四種氨基酸分子中都只含有一個N原子，因此根據N原子的數目可知該多肽鏈是由10個氨基酸脫水縮合形成的十肽化合物；連接相鄰兩個氨基酸之間的化學鍵是肽鍵、其結構式是—CO—NH—；該多肽為環狀肽，其合成過程中脫去的水分子數=氨基酸數=10個，因此相對分子質量減少了180。
（2）由第（1）題可知這條環狀多肽由10個氨基酸分子脫水縮合形成，則脫去的水分子數目=氨基酸數=10個，因此該多肽水解時也需要10個水分子．四個氨基酸分子中只有谷氨酸含有2個羧基，假設谷氨酸分子數為M，則多肽鏈中的氧原子數目=（10-M）×2+4M-10=18，計算可知M=4個；設該多肽中含有甘氨酸、丙氨酸分別為x、y個，根據該多肽中含有的氨基酸數、C原子守恒則有：
①x+y+3=10-4 ②2x+3y+9×3+20=55
以上①②聯立解得x=1個、y=2個，即該多肽中含有甘氨酸1個、丙氨酸2個、苯丙氨酸3個、谷氨酸4個。
（3）蛋白質分子結構復雜，經加熱、X射線、強酸、強堿、重金屬鹽等的作用，引起蛋白質的變性，其原因主要是蛋白質空間結構發生變化。變性后的蛋白質仍然含有肽鍵，因此可以用雙縮脲試劑進行鑒定，顏色出現紫色變化。
題組C 培優拔尖練
17.現有氨基酸800個，其中氨基總數為810個，羧基總數為808個，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質共有肽鍵、氨基和羧基的數目依次分別為（ ）
A．798、2和2 B．798、12和10 C．799、1和1 D．799、11和9
17.【答案】B
【解析】氨基酸數-肽鏈數=肽鍵數=脫去的水分子數。所以共有798個肽鍵。每個氨基酸上至少有一個氨基和一個羧基，故R基上有10個氨基和8個羧基。每條肽鏈上至少有一個氨基和一個羧基。所以氨基和羧基的數目分別是：12和10。
18．（2018·江蘇卷）哺乳動物的催產素具有催產和排乳的作用，加壓素具有升高血壓和減少排尿的作用。兩者結構簡式如下圖，各氨基酸殘基用3個字母縮寫表示。下列敘述正確的是（ ）
A.兩種激素都是由八肽環和三肽側鏈構成的多肽類化合物
B.氨基酸之間脫水縮合形成的水分子中氫全部來自氨基
C.肽鏈中游離氨基的數目與參與構成肽鏈的氨基酸種類無關
D.兩種激素間因2個氨基酸種類不同導致生理功能不同
18．【答案】D
【解析】據圖分析，催產素和加壓素都是由9個氨基酸組成的多肽，且都含有一個由6個氨基酸組成的環狀結構，兩種物質的不同點在于環狀和鏈狀結構中各有一個氨基酸的種類不同。根據以上分析可知，兩種激素都是由六環肽和三肽側鏈構成的多肽化合物，A錯誤；氨基酸之間脫水縮合形成的水分子中的氫分別來自于一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基，B錯誤；肽鏈中游離的氨基酸數目與參與構成肽鏈的氨基酸的種類有關，C錯誤；根據以上分析可知，兩種激素在兩個氨基酸種類上不同，進而導致兩者的功能不同，D正確。
19.（2017·江蘇卷）下列關于肽和蛋白質的敘述，正確的是
A.琢鄄鵝膏蕈堿是一種環狀八肽，分子中含有8個肽鍵
B.蛋白質是由2條或2條以上多肽鏈構成的
C.蛋白質變性是由于肽鍵的斷裂造成的
D.變性蛋白質不能與雙縮脲試劑發生反應
19.【答案】A
【解析】環狀八肽由8個氨基酸脫水縮合形成，肽鍵數與氨基酸數相等，都是8個，A正確；蛋白質具有多樣性，可能由1條多肽鏈構成，也可能由2條或2條以上多肽鏈構成，B錯誤；蛋白質變性是指蛋白質的空間結構被破壞，肽鍵沒有斷裂，C錯誤；變性蛋白質含有肽鍵，可與雙縮脲試劑發生紫色反應，D錯誤。
20.（2020·吉林東北師大附中高二期末）蛋白水解酶分內切酶和外切酶2種，外切酶專門作用于肽鏈末端的肽鍵，內切酶則作用于肽鏈內部特定區域，若蛋白酶1作用于苯丙氨酸（C9H11NO2）兩側的肽鍵，蛋白酶2作用于賴氨酸（C6H14N2O2）氨基端的肽鍵，某四十九肽經酶1和酶2作用后的情況如圖。
（1）若用蛋白外切酶處理該多肽，則會得到______個氨基酸。
（2）短肽A、B、C比四十九肽的氧原子數少______個。
（3）該四十九肽只有第______號位為賴氨酸，而苯丙氨酸存在于第______號位上。
（4）酶1分解后的短肽中游離的氨基比酶2分解后的短肽多______個。
（5）該四十九肽中氮原子的個數至少是______個。
20.【答案】（1）49 （2）1 （3）22、23、49 17、31、32 （4）4 （5）52
【解析】（1）外切酶專門作用于肽鏈末端的肽鍵，若該四十九肽用蛋白外切酶處理，可得到49個氨基酸。
（2）短肽A、B、C的形成過程中共去掉第17、31和32位苯丙氨酸（C9H11NO2）3個，此過程共需要斷裂5個肽鍵（分別位于16和17號、17和18號、30和31號、31位和32號、32位和33號）、消耗5個水分子，每個苯丙氨酸含有2個氧原子、每個水分子含有1個氧原子，所以短肽A、B、C比該四十九肽的氧原子數少2×3-5=1個。短肽A、B、C比四十九肽的氧原子數少1個。
（3）蛋白酶1作用于苯丙氨酸（C9H11NO2）兩側的肽鍵，酶1作用后得到短肽A、B、C，缺少的17、31、32號位氨基酸為苯丙氨酸。蛋白酶2作用于賴氨酸（C6H14N2O2）氨基端的肽鍵，酶2作用后得到短肽D、E，缺少的22、23、49號位氨基酸為賴氨酸。
（4）酶1分解后為三條肽鏈，并且含有3個賴氨酸，賴氨酸的R基上含有一個氨基，故水解產物短肽中含有氨基的數目為3+3=6個，酶2水解產物有2條肽鏈，含有2個游離的氨基，酶1分解后的短肽中游離的氨基比酶2分解后的短肽的氨基多4個。
（5）1個賴氨酸含有2個氮原子，該四十九肽中氮原子的個數至少46+3×2=52個。
目標導航
分層提分
知識精講
能力拓展
分層提分2.4 蛋白質是生命活動的主要承擔者（2）
1.舉例說明氨基酸脫水縮合生成多肽鏈的過程。
2.運用科學思維，能夠對多肽形成過程中相關物質或結構進行數量上的推理。
3.從蛋白質的組成和結構闡明蛋白質結構多樣性的原因。
4.理解蛋白質功能多樣性的原因，關注蛋白質與人類健康。
知識點01 氨基酸之間的脫水縮合過程
1.氨基酸脫水縮合指一個氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個氨基酸分子的羧基(—COOH)相連接，同時脫去一分子水的過程。
（1）氨基酸之間的相互連接：下圖是兩個氨基酸結合過程示意圖。
圖中的X表示羥基（—OH），Y表示氫（—H），Z代表水（H2O），W表示的結構稱為肽鍵，上圖所示的結合方式稱為脫水縮合。由兩個氨基酸縮合而成的化合物，叫作二肽；由多個氨基酸縮合而成的，含有多個肽鍵的化合物，叫作多肽。多肽通常呈鏈狀結構，叫作肽鏈。
【特別提醒】
①氨基酸脫水縮合脫去的水中，氫來自一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基，氧來自羧基。
②肽鍵是連接2個氨基酸的化學鍵，寫作“—”不能寫為“—CO—NH—”。
③脫水縮合后原來的氨基和羧基不能再稱為“氨基和羧基”
④“幾肽”的命名與氨基酸數一致，不一定是“肽鍵數+1”。
知識點02 蛋白質的結構及其多樣性
由于組成蛋白質的氨基酸數目可能成千上萬，氨基酸形成肽鏈時，不同種類氨基酸的排列順序千變萬化，因此，由21種氨基酸所形成的多肽幾乎是無數的。由于氨基酸之間能夠形成氫鍵等，從而使得肽鏈能盤曲、折疊，形成具有一定空間結構的蛋白質分子。許多蛋白質分子都含有兩條或多條肽鏈，它們通過一定的化學鍵相互結合在一起。肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別，因此，蛋白質分子的結構極其多樣，這就是細胞中蛋白質種類繁多的原因。
【歸納總結】蛋白質結構的多樣性的原因可概括為：
①氨基酸種類不同，構成的肽鏈不同。
②氨基酸數目不同，構成的肽鏈不同。
③氨基酸排列順序不同，構成的肽鏈不同。
④蛋白質空間結構不同，構成的蛋白質不同。
知識點03 蛋白質結構的改變
1.每一種蛋白質分子都有與它所承擔功能相適應的獨特結構，如果氨基酸序列改變或蛋白質的空間結構改變，就可能會影響其功能。
2.蛋白質變性是指蛋白質在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間結構被破壞，從而導致其理化性質 的改變和生物活性喪失的現象。
3.雞蛋、肉類煮熟易消化，原因是高溫使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
4.加酒精、加熱、加酸等引起細菌和病毒的蛋白質變性，可以達到消毒、滅菌的作用。
【視野拓展】低溫導致的蛋白質原有的活性降低，但是蛋白質的結構和功能沒有變化，在恢復溫度后還有原來的生物學活性，一般用于酶、疫苗等的保存。物理、化學和生物學的作用導致的蛋白質的空間結構破壞是不可逆的，一旦破壞就無法修復，蛋白質的生物學活性就徹底喪失了，就是變性了，此法一般用于消毒。蛋白質變性只破壞空間結構，其一級結構（氨基酸的排列）沒有破壞。
考法01 辨析氨基酸脫水縮合的過程
1.氨基酸的脫水縮合在細胞的核糖體上進行。
2.氨基酸的脫水縮合發生在一個氨基酸的羧基和相鄰氨基酸的氨基之間。
3.縮合產生的水中的氫來源于—NH2和—COOH，氧來源于—COOH。
4.氨基酸之間每脫去一分子水，就形成一個肽鍵，肽鍵數＝脫去的水分子數。
5.參與脫水縮合的分別是兩個氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基。一般而言，R基中的氨基和羧基不參與脫水縮合。
【典例1】兩個氨基酸縮合成二肽并生成水，這個水分子中的氫原子來自氨基酸的（　　）
A．氨基 B．羧基 C．R基 D．氨基和羧基
【答案】D
【解析】脫水縮合是指一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基相連接，同時脫出一分子水，所以脫去的水分子中的氫原子來自氨基和羧基，而氧來自于羧基，D正確。
考法02 辨析氨基酸種類與形成肽的種類
假若有A、B、C三種氨基酸，在以下兩種條件下形成二肽和三肽的種類各是多少？
①由1個A氨基酸、1個B氨基酸、1個C氨基酸形成肽的情況。
A、B、C三個氨基酸形成二肽的情況是：3×2=6；形成三肽的情況是：3×2×1=6
②由A、B、C三種氨基酸，在每種氨基酸足夠多的情況下形成肽的情況。
A、B、C三種氨基酸（每種氨基酸足夠多）形成二肽的情況是：32=9；形成三肽的情況是：33=27
【典例2】某同學現有代表四種氨基酸的卡片A、B、C、D各一個，通過模擬氨基酸縮合形成肽鏈的過程。下列敘述錯誤的是（ ）
A.能組成二肽12種 B.能組成三肽24種 C.能組成四肽48種 D.能解釋多肽具有多樣性
【答案】C
【解析】由A、B、C、D各一個，可組成二肽4×3=12種；可組成三肽4×3×2=24種；可組成四肽4×3×2×1=24種；能解釋多肽具有多樣性。
考法03 辨析氨基酸脫水縮合形成蛋白質的相關計算
1.已知形成某蛋白質的氨基酸個數為m，肽鏈數為n，氨基酸的平均相對分子量為a，則該蛋白質：
肽鍵數 m－n
脫去的水分子數 m－n
平均分子量 am－18（m－n）
氨基數 ≥n
羧基數 ≥n
N原子數 ≥m
O原子數 ≥m＋n
2.環肽的脫水數目和氨基酸數目相等。
3.二硫鍵“—S—S—”是由兩個“—SH”脫下2個H形成的，計算分子量時需要考慮。
【典例3】某蛋白質由4條肽鏈構成，含有65個氨基酸，則該蛋白質至少含有的氨基數、肽鍵數分別是（　　）
A．65、 61 B．4、 61 C．61、 61 D．4、 65
【答案】B
【解析】蛋白質分子至少含有的氨基數或羧基數，應該看肽鏈的條數，有幾條肽鏈，則至少含有幾個氨基或幾個羧基，該蛋白質由4條肽鏈構成，則至少含有4個氨基；肽鍵數目=氨基酸個數-肽鏈條數=65-4=61，B正確。
考法04 蛋白質多樣性的原因
蛋白質結構的多樣性的原因可概括為：
①氨基酸種類不同，構成的肽鏈不同。
②氨基酸數目不同，構成的肽鏈不同。
③氨基酸排列順序不同，構成的肽鏈不同。
④蛋白質空間結構不同，構成的蛋白質不同。
【典例4】下列關于蛋白質結構多樣性的原因的敘述，錯誤的是（ ）
A．氨基酸的種類和數量不同 B．氨基酸的排列順序不同
C．肽鍵的結構不同 D．肽鏈的數目不同
【答案】C
【解析】蛋白質的結構的多樣性與氨基酸的數目、不同種類氨基酸排列順序及肽鏈的數目和空間結構均有關，不同蛋白質中氨基酸之間的肽鍵相同，與蛋白質多樣性無關。C符合題意。
考法05 蛋白質的變性與水解
1.蛋白質變性是其特定的空間結構被破壞，從而導致其理化性質 的改變和生物活性喪失的現象。肽鍵并沒有斷裂，遇雙縮脲試劑還會出現紫色反應。
2.蛋白質水解是肽鍵斷裂的過程，是蛋白質變成多肽或氨基酸的過程；水解與脫水縮合過程相反。
【典例5】有關蛋白質結構與功能的敘述，錯誤的是（ ）
A.蛋白質的生物活性與蛋白質的空間結構有關
B.變性蛋白質也能與雙縮脲試劑發生反應
C.細胞內蛋白質發生水解時，通常需要另一種蛋白質的參與
D.血紅蛋白中不同肽鏈之間通過肽鍵連接
【答案】D
【解析】蛋白質的生物活性與蛋白質的空間結構有關，蛋白質的空間結構發生改變時其生物活性也發生改變，A正確；熱變性后的蛋白質肽鍵仍然存在，能與雙縮脲試劑發生反應呈現紫色，B正確；細胞內蛋白質發生水解時需要蛋白酶催化，而蛋白酶的化學本質是蛋白質，C正確；血紅蛋白中不同肽鏈之間通過二硫鍵連接，每條肽鏈中相鄰氨基酸通過肽鍵連接，D錯誤。
題組A 基礎過關練
1.形成蛋白質結構的層次從簡到繁依次是（ ）
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脫水縮合 ④多肽 ⑤具有一定空間結構
A．②→①→③→④→⑤ B．②→①→③→⑤→④
C．②→①→⑤→③→④ D．①→②→③→④→⑤
2．下圖是某一多肽鏈的分子結構式，其中表示肽鍵的是（ ）
A．① B．③ C．⑥ D．④
3．某蛋白質分子由64個氨基酸分子組成，其合成過程中共脫去63個水分子，則該蛋白質分子的肽鍵個數是（ ）
A．65 B．64 C．63 D．62
4．在下列物質中，若將其中能構成人體蛋白質的氨基酸通過脫水縮合而形成蛋白質分子，則此蛋白質分子中所含有的羧基、氨基和肽鍵的數目依次是（ ）
①②③④⑤⑥
A．3、3、2 B．4、3、3 C．3、2、4 D．2、2、2
5．某昆蟲受到外界環境刺激時會產生大量某種具有抗菌活性的多肽。如圖為該多肽的結構簡式，下列有關敘述正確的是（　　）
A．該多肽屬于四肽化合物，含有4個肽鍵
B．該多肽水解后可產生5種氨基酸
C．該多肽含有1個游離的氨基和1個游離的羧基
D．改變該多肽的氨基酸排列順序，可能會導致其喪失抗菌活性
6.吃煮熟的雞蛋更容易消化吸收，原因是加熱過程中使其蛋白質變性失活，這是由于高溫破壞了蛋白質的（ ）
A．肽鍵 B．肽鏈 C．空間結構 D．氨基酸
7．下列選項中，不能使蛋白質變性的是（　　）
A．高溫 B．強酸 C．低溫 D．重金屬
8．蛋白質是生命活動的主要承擔者，下列敘述正確的是（ ）
A．氨基酸僅通過脫水縮合的方式就可以形成蛋白質
B．蛋白質徹底水解的產物是氨基酸
C．高溫、過酸、過堿使蛋白質變性其破壞了蛋白質的空間結構和肽鍵
D．蛋白質具有運輸、免疫、遺傳、調節等各種功能
題組B 能力提升練
9.下列有關如圖所示多肽的敘述中，正確的是(　　)
A．由5個氨基酸縮合而成
B．有游離的氨基和羧基各1個
C．有4種不同的側鏈基團
D．形成過程中失去了3分子水
10.下圖表示胰島素分子中一條多肽鏈，其中有3個甘氨酸(R基：—H)分別位于第8、20、23位。下列敘述正確的是(　　)
A.該多肽含有一個游離的羧基，位于第1位
B.用特殊水解酶除去3個甘氨酸，形成的產物比原多肽多5個氧原子
C.用特殊水解酶除去3個甘氨酸，形成的產物中有4條多肽
D.該多肽釋放到細胞外需要經過兩種細胞器的加工
11.某蛋白質由3條多肽鏈、N個氨基酸組成，下列關于該蛋白質說法正確的是(　　)
A．形成該蛋白質時產生了N個水分子
B．該蛋白質中至少含有N個肽鍵
C．該蛋白質中至少含有3個游離的羧基
D．合成該蛋白質至少需要21種氨基酸
12．現有100個氨基酸共含有116個羧基和106個氨基，這些氨基酸縮合成6條多肽鏈時共含有游離—NH2個數是(　　)
A．6　　　　B．12　　　　C．22　　　　D．100
13．某蛋白質的結構示圖所示，其中—S—S—表示連接兩條相鄰肽鏈的二硫鍵。若該蛋白質由m個氨基酸構成，則每摩爾該蛋白質在形成時生成的水分子摩爾數和減少的相對分子質量分別為(　　)
A．m個　18 m
B．(m－4)個　18(m－4)
C．(m－3)個　18(m－3)＋4
D．(m－2)個　18(m－2)＋4
14.肉毒梭菌是致死性最高的病原體之一。肉毒梭菌的致病性在于其產生的神經麻痹毒素，即肉毒類毒素。它是由兩條鏈盤曲折疊而成的一種生物大分子。下面是肉毒類毒素的局部結構簡式，請據此選出正確的一項（ ）
A．高溫使肉毒類毒素的肽鍵斷裂從而失活
B．一分子肉毒類毒素至少含有1個氨基和1個羧基
C．肽鍵形成時脫去的氧元素來自于基本單位的R基
D．肉毒類毒素是在細胞中由氨基酸經過脫水縮合而成
15.肌紅蛋白是哺乳動物肌肉中儲氧的蛋白質，潛水哺乳類（如鯨和海豚）肌肉中肌紅蛋白含量十分豐富，以致它們的肌肉呈棕紅色。肌紅蛋白由一條肽鏈盤繞一個血紅素輔基形成，血紅素輔基和肽鏈間不發生脫水縮合，下圖甲為血紅素輔基結構。
（1）構成肌紅蛋白的元素中，不是所有蛋白質都含有的是___________。肌紅蛋白肽鏈的基本組成單位的結構簡式是____________。
（2）肌紅蛋白的肽鏈由153個氨基酸脫水縮合形成，結合血紅素的結構，請推測一個肌紅蛋白中至少含有____________個肽鍵，____________個游離的羧基。
（3）血紅蛋白與肌紅蛋白不同，由四條肽鏈組成，每條鏈都含有一個血紅素輔基，兩種蛋白質分子中氨基酸的數目、種類和排列順序不同，但它們的主要功能卻具有相似性，試分析原因：_____________。
（4）若組成肌紅蛋白的肽鏈含有5個丙氨酸（分子式為C3H7O2N），分別位于第26、71、72、99、153位（見圖乙）。某種肽酶專門水解丙氨酸羧基端的肽鍵，則該肽酶完全作用于肽鏈后的產物有______________種，這些產物中的所有多肽鏈之和與原肽鏈相比，氧原子數目_____________（填“增加”或“減少”或“不變”）
16.某細菌能產生一種環狀毒性肽，其分子式是C55H68O18N10，將它徹底水解后只能得到下列四種氨基酸，分別是甘氨酸C2H5NO2，丙氨酸C3H7NO2，苯丙氨酸C9H11NO2，谷氨酸C5H9NO4，其結構式如圖所示，請據圖回答下列問題：
（1）該多肽是______肽化合物，連接相鄰兩個氨基酸之間化學鍵是______，氨基酸脫水縮合形成該化合物的過程中，相對分子質量減少了______。
（2）該多肽徹底水解需______個水分子參與，水解后可得到______個甘氨酸，______個丙氨酸，______個谷氨酸和3個苯丙氨酸。
（3）蛋白質分子結構復雜，經加熱、X射線、強酸、強堿、重金屬鹽等的作用，引起蛋白質的變性，其原因主要是_______________________________________，在變性后的蛋白質可用__________試劑鑒定，顏色將變為______。
題組C 培優拔尖練
17.現有氨基酸800個，其中氨基總數為810個，羧基總數為808個，則由這些氨基酸合成的含有2條肽鏈的蛋白質共有肽鍵、氨基和羧基的數目依次分別為（ ）
A．798、2和2 B．798、12和10 C．799、1和1 D．799、11和9
18．（2018·江蘇卷）哺乳動物的催產素具有催產和排乳的作用，加壓素具有升高血壓和減少排尿的作用。兩者結構簡式如下圖，各氨基酸殘基用3個字母縮寫表示。下列敘述正確的是（ ）
A.兩種激素都是由八肽環和三肽側鏈構成的多肽類化合物
B.氨基酸之間脫水縮合形成的水分子中氫全部來自氨基
C.肽鏈中游離氨基的數目與參與構成肽鏈的氨基酸種類無關
D.兩種激素間因2個氨基酸種類不同導致生理功能不同
19.（2017·江蘇卷）下列關于肽和蛋白質的敘述，正確的是
A.琢鄄鵝膏蕈堿是一種環狀八肽，分子中含有8個肽鍵
B.蛋白質是由2條或2條以上多肽鏈構成的
C.蛋白質變性是由于肽鍵的斷裂造成的
D.變性蛋白質不能與雙縮脲試劑發生反應
20.（2020·吉林東北師大附中高二期末）蛋白水解酶分內切酶和外切酶2種，外切酶專門作用于肽鏈末端的肽鍵，內切酶則作用于肽鏈內部特定區域，若蛋白酶1作用于苯丙氨酸（C9H11NO2）兩側的肽鍵，蛋白酶2作用于賴氨酸（C6H14N2O2）氨基端的肽鍵，某四十九肽經酶1和酶2作用后的情況如圖。
（1）若用蛋白外切酶處理該多肽，則會得到______個氨基酸。
（2）短肽A、B、C比四十九肽的氧原子數少______個。
（3）該四十九肽只有第______號位為賴氨酸，而苯丙氨酸存在于第______號位上。
（4）酶1分解后的短肽中游離的氨基比酶2分解后的短肽多______個。
（5）該四十九肽中氮原子的個數至少是______個。
目標導航
分層提分
知識精講
能力拓展
分層提分

展開更多......

收起↑