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蛋白质是生命现象的重要物质基础，是构成一切细胞和组织结构最重要的组成部分，对生物体而言，蛋白质的生老病死至关重要.科学家们关于蛋白质是怎样诞生的研究成果很多，迄今为止至少已有5次诺贝尔奖授予了从事这方面研究的科学家.然而却很少有研究人员对蛋白质的降解问题感兴趣.2004年诺贝尔化学奖授予了以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿芙拉姆· 赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们突破性的发现——泛素蛋调节的蛋白质降解，此项重要成果发现了一种蛋白质“死亡”的重要机理，对人类疾病尤其是癌症的治疗有着非常深远的意义.
人类的很多疾病都是由于泛素调节的蛋白质的降解过程不正常导致的，一种称为泛素的多肽如同一种“标志”，如果蛋白质被贴上这样的“标志”，它就会迅速地坏死、降解并运送到细胞内的“垃圾处理厂”.这一突破性的发现，使人们能在分子水平上理解细胞是怎样控制生物体内的一系列重要的生化过程，例如DNA的修复、基因复制等.
蛋白质的基本结构单元是氨基酸，生物体内也存在着各种各样的蛋白质.不同的蛋白质结构不同，功能也不同.通常认为蛋白质得到合成要比蛋白质的降解复杂得多，然而在上个世纪50年代，科学家的研究表明事情并不如想象中的那样简单，同样的蛋白质，在细胞外降解不需要能量，而在细胞内降解却需要能量.这成为很长时间内困惑科学家的一个谜，不过恰恰是这一难题为后来的诺贝尔化学奖奠定了基础.阿龙·切哈诺沃、阿芙拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯三人进行了一系列的研究，终于揭开了这一谜底.
原来生物体内存在着两类蛋白质的降解过程，一种是不需要能量的，例如發生在消化道中的降解，这一过程只需要蛋白质降解酶参与;另一种则需要能量，它是一种高效率、目标性很强的降解过程.
阿芙拉姆· 赫什科获得博士学位后，就开始致力于需要能量的降解过程的研究.1977年转向网状细胞的提取，由于提取过程中有大量的血红蛋白，实验过程进行得不是很顺利.阿龙 · 切哈诺沃和阿芙拉姆· 赫什科试图用色谱除去血红蛋白时，发现这一提取过程可以分为两个阶段，并发现如果很好地协调这两个阶段，需要能量的蛋白质降解过程就开始了.1987年，他们报道了其中一个阶段的活性成分是相对分子质量为9000的一种热稳定性的多肽，这种多肽后来被证明是泛素.这三位科学家进一步发现了这种蛋白质降解过程的机理，泛素在需要能量的蛋白质降解过程中扮演着重要的角色，对细胞有普遍意义.
泛素调节的蛋白质降解过程在生物体中非常重要，细胞中合成的蛋白质质量有高有低，经过它的严格把关，通常有30%新合成的蛋白质不能通过细胞内“严格的质量检查”而被分解.如果泛素调节的的蛋白质降解过程出现异常，会使生物体出现一系列问题.
科学家不断发现和研究与泛素调节的蛋白质降解过程相关的细胞新功能，这些研究对进一步揭示生物的奥秘，以及探索一些疾病的发生机理和治疗手段具有重要的意义.“泛素调节的蛋白质降解”方面的理论，将有助于攻克子宫颈癌、遗传病囊肿纤维症、骨髓癌等疑难疾病，这主要是通过泛素调节的蛋白质降解过程来分解病变的蛋白质.囊肿纤维症是白种人常见的致死性疾病，为常染色体隐性遗传.该病是由于跨膜转导因子基因突变，导致上皮细胞氯离子通道异常，肺、肝、胰、肠等多种器官功能损害.如果能将有缺陷的致病基因在泛素调节下降解，囊肿纤维症病患者就有治愈的希望.
生物化学的最终目标是剖析生命体的微观结构、体内生物化学反应机制，以及复制生命器官等，故生物化学、生命化学等领域是化学科学的热门前沿之一.
例1 （2017江苏卷）下列关于肽和蛋白质的叙述正确的是（ ）.
A. α-鹅膏鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键
B. 蛋白质变性是由2条或2条以上多肽链构成的
C. 蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的
D. 蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应.
解析 本题主要考查蛋白质的相关知识，目的在于考查同学们对蛋白质的结构、蛋白质变性的实质以及蛋白质的鉴定等相关知识的理解与运用能力.
因为环状八肽分子中含有8个肽键，则选项A正确;因为蛋白质是由1条或多条多肽链构成的大分子物质，则选项B错误;由于蛋白质变性是由于蛋白质的空间结构发生了改变，变性过程中，肽键不发生断裂，变性后的蛋白质可以与双缩脲试剂发生反应，则选项C、D错误.应选A.
注意：环状多肽与链状多肽的主要区别表现：一条环状多肽中肽键的个数与组成该环状多肽的氨基酸的个数相同，一条链状多肽中肽键的个数比组成该链状多肽的氨基酸的个数少1.
例2 （2015新课标全国卷Ⅰ）人或动物PrP基因编码一种蛋白（PrPc），该蛋白无致病性.PrPc的空间结构改变后成为PrPsc（朊粒），就有了致病性.PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒额增殖，可以引起疯牛病.据此判断，下列叙述正确的是（ ）.
A. 朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B. 朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C. 蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D. PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
解析 据题给信息可知，朊粒是PrP基因所编码的蛋白质空间结构变化后形成的，因此还属于蛋白质，不可能整合到宿主细胞的基因组中，则选项A错误;细菌增殖方式为二分裂，与朊粒不同，则选项B错误;由题给信息可知，PrP基因编码的蛋白质与朊粒之间因空间结构不同而功能不同，则选项C正确;PrPc转变为PrPsc只是蛋白质空间结构发生了改变，则选项D错误.故应选C.
例3 （2016江苏卷）蛋白质是决定生物结构和功能的重要物质.下列相关叙述错误的是（ ）. A. 细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质
B. 氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基
C. 细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与
D. 蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团有关
解析 细胞膜上负责转运氨基酸的是载体蛋白，细胞质基质中负责转运氨基酸的是tRNA，则选项A的叙述是错误的，符合题干要求;氨基酸之间脱水缩合生成H2O，H2O中的氢分别来自氨基和羧基，则选项B的叙述正确，不符合题干要求;细胞内蛋白质在酶的催化作用下水解，而大部分酶的化学本质是蛋白质，故细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与，则选项C的叙述正确，不符合题干要求;蛋白质是生物大分子，其基本骨架是碳链，蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且与功能基团相关，则选项D的叙述正确，不符合题干要求.故应选A.
例4 （2015新课标全国卷Ⅱ）已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成.如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性.回答下列问题：
（1） 从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行改造.
（2） 以P基因合成序列为基础，获得P1基因的途径有修饰基因或合成基因.所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动，即.
（3） 蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过和，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化獲得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定.
解析 （1） 蛋白质的功能由蛋白质的三维结构决定，而蛋白质的三维结构与氨基酸序列有关，因此若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造.故应填：氨基酸序列（或结构）.
（2） P基因与P1基因的根本区别是碱基序列不同，因此可通过对P基因进行修饰获得P1基因，也可以直接合成P1基因.中心法则的内容可通过图1体现：
故应分别填：P;P1;DNA和RNA（或遗传物质）;DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）.
（3） 蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）.故分别应填：设计蛋白质的结构;推测氨基酸序列;功能.
（收稿日期：2018-11-20）
人类的很多疾病都是由于泛素调节的蛋白质的降解过程不正常导致的，一种称为泛素的多肽如同一种“标志”，如果蛋白质被贴上这样的“标志”，它就会迅速地坏死、降解并运送到细胞内的“垃圾处理厂”.这一突破性的发现，使人们能在分子水平上理解细胞是怎样控制生物体内的一系列重要的生化过程，例如DNA的修复、基因复制等.
蛋白质的基本结构单元是氨基酸，生物体内也存在着各种各样的蛋白质.不同的蛋白质结构不同，功能也不同.通常认为蛋白质得到合成要比蛋白质的降解复杂得多，然而在上个世纪50年代，科学家的研究表明事情并不如想象中的那样简单，同样的蛋白质，在细胞外降解不需要能量，而在细胞内降解却需要能量.这成为很长时间内困惑科学家的一个谜，不过恰恰是这一难题为后来的诺贝尔化学奖奠定了基础.阿龙·切哈诺沃、阿芙拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯三人进行了一系列的研究，终于揭开了这一谜底.
原来生物体内存在着两类蛋白质的降解过程，一种是不需要能量的，例如發生在消化道中的降解，这一过程只需要蛋白质降解酶参与;另一种则需要能量，它是一种高效率、目标性很强的降解过程.
阿芙拉姆· 赫什科获得博士学位后，就开始致力于需要能量的降解过程的研究.1977年转向网状细胞的提取，由于提取过程中有大量的血红蛋白，实验过程进行得不是很顺利.阿龙 · 切哈诺沃和阿芙拉姆· 赫什科试图用色谱除去血红蛋白时，发现这一提取过程可以分为两个阶段，并发现如果很好地协调这两个阶段，需要能量的蛋白质降解过程就开始了.1987年，他们报道了其中一个阶段的活性成分是相对分子质量为9000的一种热稳定性的多肽，这种多肽后来被证明是泛素.这三位科学家进一步发现了这种蛋白质降解过程的机理，泛素在需要能量的蛋白质降解过程中扮演着重要的角色，对细胞有普遍意义.
泛素调节的蛋白质降解过程在生物体中非常重要，细胞中合成的蛋白质质量有高有低，经过它的严格把关，通常有30%新合成的蛋白质不能通过细胞内“严格的质量检查”而被分解.如果泛素调节的的蛋白质降解过程出现异常，会使生物体出现一系列问题.
科学家不断发现和研究与泛素调节的蛋白质降解过程相关的细胞新功能，这些研究对进一步揭示生物的奥秘，以及探索一些疾病的发生机理和治疗手段具有重要的意义.“泛素调节的蛋白质降解”方面的理论，将有助于攻克子宫颈癌、遗传病囊肿纤维症、骨髓癌等疑难疾病，这主要是通过泛素调节的蛋白质降解过程来分解病变的蛋白质.囊肿纤维症是白种人常见的致死性疾病，为常染色体隐性遗传.该病是由于跨膜转导因子基因突变，导致上皮细胞氯离子通道异常，肺、肝、胰、肠等多种器官功能损害.如果能将有缺陷的致病基因在泛素调节下降解，囊肿纤维症病患者就有治愈的希望.
生物化学的最终目标是剖析生命体的微观结构、体内生物化学反应机制，以及复制生命器官等，故生物化学、生命化学等领域是化学科学的热门前沿之一.
例1 （2017江苏卷）下列关于肽和蛋白质的叙述正确的是（ ）.
A. α-鹅膏鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键
B. 蛋白质变性是由2条或2条以上多肽链构成的
C. 蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的
D. 蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应.
解析 本题主要考查蛋白质的相关知识，目的在于考查同学们对蛋白质的结构、蛋白质变性的实质以及蛋白质的鉴定等相关知识的理解与运用能力.
因为环状八肽分子中含有8个肽键，则选项A正确;因为蛋白质是由1条或多条多肽链构成的大分子物质，则选项B错误;由于蛋白质变性是由于蛋白质的空间结构发生了改变，变性过程中，肽键不发生断裂，变性后的蛋白质可以与双缩脲试剂发生反应，则选项C、D错误.应选A.
注意：环状多肽与链状多肽的主要区别表现：一条环状多肽中肽键的个数与组成该环状多肽的氨基酸的个数相同，一条链状多肽中肽键的个数比组成该链状多肽的氨基酸的个数少1.
例2 （2015新课标全国卷Ⅰ）人或动物PrP基因编码一种蛋白（PrPc），该蛋白无致病性.PrPc的空间结构改变后成为PrPsc（朊粒），就有了致病性.PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒额增殖，可以引起疯牛病.据此判断，下列叙述正确的是（ ）.
A. 朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B. 朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C. 蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D. PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
解析 据题给信息可知，朊粒是PrP基因所编码的蛋白质空间结构变化后形成的，因此还属于蛋白质，不可能整合到宿主细胞的基因组中，则选项A错误;细菌增殖方式为二分裂，与朊粒不同，则选项B错误;由题给信息可知，PrP基因编码的蛋白质与朊粒之间因空间结构不同而功能不同，则选项C正确;PrPc转变为PrPsc只是蛋白质空间结构发生了改变，则选项D错误.故应选C.
例3 （2016江苏卷）蛋白质是决定生物结构和功能的重要物质.下列相关叙述错误的是（ ）. A. 细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质
B. 氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基
C. 细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与
D. 蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团有关
解析 细胞膜上负责转运氨基酸的是载体蛋白，细胞质基质中负责转运氨基酸的是tRNA，则选项A的叙述是错误的，符合题干要求;氨基酸之间脱水缩合生成H2O，H2O中的氢分别来自氨基和羧基，则选项B的叙述正确，不符合题干要求;细胞内蛋白质在酶的催化作用下水解，而大部分酶的化学本质是蛋白质，故细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与，则选项C的叙述正确，不符合题干要求;蛋白质是生物大分子，其基本骨架是碳链，蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且与功能基团相关，则选项D的叙述正确，不符合题干要求.故应选A.
例4 （2015新课标全国卷Ⅱ）已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成.如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性.回答下列问题：
（1） 从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行改造.
（2） 以P基因合成序列为基础，获得P1基因的途径有修饰基因或合成基因.所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动，即.
（3） 蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过和，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化獲得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定.
解析 （1） 蛋白质的功能由蛋白质的三维结构决定，而蛋白质的三维结构与氨基酸序列有关，因此若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造.故应填：氨基酸序列（或结构）.
（2） P基因与P1基因的根本区别是碱基序列不同，因此可通过对P基因进行修饰获得P1基因，也可以直接合成P1基因.中心法则的内容可通过图1体现：
故应分别填：P;P1;DNA和RNA（或遗传物质）;DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）.
（3） 蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）.故分别应填：设计蛋白质的结构;推测氨基酸序列;功能.
（收稿日期：2018-11-20）