蛋白质是生物体内一类重要的高分子化合物,是生命活动的承担者和体现者。有关蛋白质的知识也是高考命题的重要知识点。在高中课本中有许多章节都讲述了有关蛋白质的知识,复习时我们可以将蛋白质列为一个小专题进行复习,本文将有关蛋白质的知识总结如下:
一:“一个通式、两个标准、三个数量关系、四个原因、五大功能”
(1)一个通式:是指组成蛋白质的基本单位氨基酸;氨基酸的通式只有1个,即
(2)两个标准:是指判断组成蛋白质的氨基酸必须同时具备的标准有2个:一是数量标准,即每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH);二是位置标准,即都是一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(3)三个数量关系:是指蛋白质分子合成过程中的3个数量关系(氨基酸数、肽键数或脱水分子数、肽链数),它们的关系为:当m个氨基酸缩合成一条肽链时,脱水分子数为(m-1),形成(m-1)个肽键,即脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-1;当m个氨基酸形成n条肽链时,肽键数=脱水分子数=m-n。
(4)四个原因:是指蛋白质分子结构多样性的原因有4个:
①组成蛋白质的氨基酸分子的种类不同;
②组成蛋白质的氨基酸分子的数量成百上千;
③组成蛋白质的氨基酸分子的排列次序变化多端;
④蛋白质分子的空间结构不同。
(5)五大功能:是指蛋白质分子主要有5大功能(由分子结构的多样性决定):
①有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质,如人和动物的肌肉主要是蛋白质;
②有些蛋白质有催化作用,如参与生物体各种生命活动的绝大多数酶;
③有些蛋白质有运输作用,如细胞膜上的载体、红细胞中的血红蛋白;
④有些蛋白质有调节作用,如胰岛素和生长激素都是蛋白质,能够调节人体的新陈代谢和生长发育;
⑤有些蛋白质有免疫(包括细胞识别)作用,如动物和人体的抗体能清除外来蛋白质对身体生理功能的干扰,起着免疫作用。
二、高中生物教材中常见的蛋白质的性质归纳
(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,绝大多数的酶是蛋白质。
(2) 胰岛素、生长激素—高中生物中最常见的激素。
(3) 载体—位于细胞膜上,在物质的运输过程中起作用。
(4) 抗体—指机体受到抗原刺激后由奖细胞产生的,并且能与抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
(5) 抗毒素—属于抗体。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。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份。另外,人体红细胞膜上存在不同凝集原,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的蛋白质,能与一定的递质发生特异性的结合,激起突触后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,起到止血和凝血的作用。
(15)血红蛋白—存在于红细胞中的含Fe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)细胞骨架—是细胞内由微管、微丝和中等纤维构成的蛋白质纤维网架系统。不仅在维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用,而且与细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关。
(18)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。
(19)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。
(20)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。
三、有关蛋白质的计算:
(1)蛋白质类物质形成过程中肽键、水分子计算 由氨基酸分子脱水缩合可知,蛋白质形成过程中每形成一个肽键,同时失去一分子水,即形成的肽键数=失去水分子数。计算方法为:若有n个氨基酸分子构成有m条肽链的蛋白质,则形成的肽键数=失去水分子数=n—m。
(2)形成的蛋白质分子的相对分子质量 假定每个氨基酸的相对分子质量为a,一个由 n个氨基酸分子构成有m条肽链的蛋白质,其相对分子质量=(所有氨基酸分子的相对分子质量的总和)—(失去的水分子的相对分子质量总和)=na— (n—m)×18。这里要注意的是,我们有时还要考虑一些其他化学变化过程,如二硫键(—S—S—)形成等。
(3)氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系如下:
DNA(基因) 信使RNA 蛋白质
碱基数6 : 碱基数3 : 氨基酸数1
其中,对真核生物而言,上式中的DNA片段相当于基因结构中的外显子。
(4)氨基酸的排列与多肽的种类,假若有A、B、 C三种氨基酸,由这三种氨基酸组成多肽的情况可分如下两种情形分析;
①A、B、C三种氨基酸,每种氨基酸数无限的情况下,可形成肽类化合物的种类:
形成三肽的种类:3×3×3==27种
形成二肽的种类:3×3==9种
②A、B、C三种氨基酸,且每种氨基酸只有一个的情况下,可形成肽类化合物的种类:
形成三肽的种类:3×2×1=6种
四、有关蛋白质的合成和运输
1.核糖体的结构和存在部位如何与其功能相适应?
在原核细胞和真核细胞中都有将氨基酸合成蛋白质的细胞器——核糖体。核糖体由RNA和蛋白质组成,结构上又包括大亚基和小亚基。核糖体的小亚基主要用来识别RNA的起始密码子AUG并与之结合,即启动肽链合成。大亚基中的酶能催化肽链的合成。
真核细胞的核糖体,有的游离在细胞质基质中(游离核糖休),有的附着在内质网上(附着核糖体)。游离核糖体合成的蛋白质多半是分布在细胞质基质或是供细胞本身生长所需要的蛋白质,此外还合成某些特殊蛋白质,如红细胞的血红蛋白。附着核糖体合成的蛋白质还要经过内质网、高尔基体的加工修饰,再由高尔基体分选后以膜泡的形式运送到相应的部位(如膜蛋白和分泌蛋白),原核细胞中的核糖体游离在原生质中。
2.蛋白质合成后,为什么还要进行修饰加工?内质网、高尔基体在此过程中起哪些作用?
在核糖体上合成的多肽链仅仅是蛋白质的初级形式,是无活性的,还不能作为真正成熟的有功能的蛋白质,必须经过必要的修饰与加工,来调节和维持蛋白质的活性,才能使其真正成熟,以体现它的功能。
在核糖体上合成的多肽链进入内质网腔后会被切除多余部分,并被进行加工,如糖基化、羟基化、酰基化和二硫键的形成等。糖基化是内质网中最常见的多肽链加工方式。多肽链在内质网腔中还要进行折叠,不能正确折叠的多肽链一般不能进入高尔基体。当多肽链被输送到高尔基体腔后,在内质网腔中加在多肽链上的糖链,还要再进行一系列复杂的加工。分泌蛋白和大多数细胞膜的膜蛋白都是由附着在内质网上的核糖体合成的,经过内质网、高尔基体的修饰加工,成为成熟的蛋白质,最后通过高尔基体的分选机制,以膜泡的形式分别被运送到细胞膜或分泌到细胞膜以外。
3.如何理解"蛋白质是生命活动的主要承担者"?
通过对"细胞的化学成分"和"蛋白质功能"等相关知识的学习,我们认识到:蛋白质是细胞和生物体的重要组成部分,是一类重要的生物大分子,在生物的各项生命活动中起着不可替代的非常重要的作用:调节功能、结构功能、运输功能、运动功能、免疫功能、信息传递功能等等.可以说,没有蛋白质就没有生命现象,蛋白质是生命活动的主要承担者。