2020年高考生物一輪復習 第1單元 走近細胞及細胞有分子組成 第3講 生命活動的主要承擔者——蛋白質學案（含解析）（必修1）.doc

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第3講　生命活動的主要承擔者——蛋白質 [考綱明細]　蛋白質的結構和功能(Ⅱ) 考點1　蛋白質的組成、結構和功能 1．組成蛋白質的氨基酸及其種類 深挖教材 氨基酸中的氨基和羧基位于氨基酸的什么位置？ 提示　氨基酸中都會有一個氨基和一個羧基位于中心碳原子上，在氨基酸的R基上也可能存在氨基和羧基。 2．氨基酸脫水縮合形成蛋白質的過程 (1)脫水縮合概念：一個氨基酸分子的氨基和另一個氨基酸分子的羧基相連接，同時脫去一分子水的過程。 (2)二肽的形成過程 a．過程①名稱：脫水縮合；場所：核糖體。 b．物質②：二肽。 c．結構③：肽鍵，其結構簡式為：—NH—CO—。 d．H2O中H的來源：一個來自氨基，一個來自羧基； O來源：羧基。 e．肽以氨基酸的個數命名，三個或三個以上氨基酸縮合后的化合物又可稱為多肽。 深挖教材 (1)肽鏈中氨基或羧基位于何處？ 提示　肽鏈中氨基或羧基位于肽鏈的一端和R基上。 (2)若R基中含有氨基或羧基，在脫水縮合反應中，R基中的氨基或羧基是否參與了反應？ 提示　在形成肽鏈時R基中氨基或羧基一般不參與脫水縮合，參與脫水縮合反應的氨基或羧基位于中心碳原子上。在蛋白質空間結構形成過程中，可能會發(fā)生R基中氨基和羧基的脫水縮合。 3．蛋白質結構和功能多樣性 (1)蛋白質結構層次 氨基酸多肽(肽鏈)蛋白質。 (2)蛋白質分子多樣性的原因 ②肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別。 (3)蛋白質的功能(連線) ①細胞的結構物質　a．血紅蛋白 ②催化作用 b．絕大多數酶 ③運輸功能 c．肌肉、頭發(fā)中的蛋白質 ④信息傳遞和調節(jié)作用 d．胰島素 ⑤免疫功能 e．抗體 答案?、佟猚?、凇猙?、邸猘?、堋猟?、荨猠 深挖教材 (1)蛋白質變性后，其所含肽鍵是否斷裂？ 提示　蛋白質變性后，其空間結構破壞但肽鍵并未斷裂。 (2)蛋白質在核糖體上合成后就能行使正常的生理功能嗎？ 提示　核糖體合成的蛋白質不具有復雜的空間結構，嚴格地說只是多肽，只有經盤曲、折疊形成空間結構后才能行使正常的生理功能。 1．(必修1 P21與生活的聯系)人體細胞不能合成的，必須從外界環(huán)境中直接獲取的氨基酸稱為必需氨基酸，共8種，嬰兒比成人多的一種氨基酸為組氨酸。因此，評價蛋白質營養(yǎng)價值時，格外注重必需氨基酸的種類和含量。例如，谷類蛋白質，尤其是玉米的蛋白質中缺乏的氨基酸是賴氨酸，因此以玉米為主食的人群，特別是兒童應額外補充賴氨酸。經常食用奶制品、肉類、蛋類和大豆制品，一般不會缺乏必需氨基酸。 2．(必修1 P22思考與討論)人體中的蛋白質和食物中的蛋白質不一樣，原因人體不能直接吸收食物中的蛋白質，而是將其消化分解成氨基酸后再吸收，雖然構成蛋白質的氨基酸是一樣的，但構成蛋白質時氨基酸的種類、連接順序、每種氨基酸的數量以及形成的空間結構都是不一樣的。 3．(必修1 P23與生活的聯系)雞蛋清中加食鹽析出白色絮狀物(蛋白質)，兌水稀釋后，絮狀物消失，上述過程中說明蛋白質結構沒有發(fā)生變化。吃熟雞蛋容易消化的原因是高溫使蛋白質變性，蛋白質空間結構變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。 4．(必修1 P24科學史話)①一個由20種，500個氨基酸組成的蛋白質，它的氨基酸的排列順序就可能有20500種。 ②1965年，我國科學家終于完成了結晶牛胰島素的全部合成，且與天然胰島素具有一樣的生物活性。 (必修1 P24拓展題改編)人的神經細胞和肌肉細胞含量最多的有機物都是蛋白質，但二者功能完全不同，從組成二者的蛋白質來考慮，其原因不包含(　　) A．氨基酸數目不同 B．氨基酸種類不同 C．氨基酸排列順序不同 D．由細胞中的遺傳信息決定 答案　D 題組　氨基酸的種類與結構 1．下圖是四種構成蛋白質的氨基酸的結構式，有關敘述錯誤的是(　　) A．構成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N B．上述四種氨基酸的R基依次是—H、—CH2OH、—CH3、—CH2—COOH C．R基中可以有氨基或羧基 D．含有氨基和羧基的化合物都是構成生物體蛋白質的氨基酸 答案　D 解析　含有氨基和羧基的化合物并不一定都是構成蛋白質的氨基酸，只有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上的化合物才是構成蛋白質的氨基酸。 2. 下圖為氨基酸分子的結構通式，下列敘述正確的是(　　) A．結構④在生物體內約有20種 B．氨基酸脫水縮合產生水，水中的氫來自于②和③ C．結構④中含有的氨基或羧基全部都參與脫水縮合 D．生物體內n個氨基酸形成一條多肽鏈需要n種密碼子 答案　A 解析?、贋榘被?，③為羧基，④為側鏈基團(R基)。構成生物體氨基酸的種類約有20種，A正確；氨基酸脫水縮合形成水，水中氫來自①③，B錯誤；R基中的氨基或羧基一般不參與脫水縮合，C錯誤；生物體內n個氨基酸形成一條多肽鏈需要n個密碼子而不是需要n種密碼子，D錯誤。 技法提升 判斷組成蛋白質的氨基酸的方法 題組　蛋白質的結構 3．(2019大連三中模擬)如圖是某一多肽鏈的分子結構式，據圖分析，下列敘述錯誤的是(　　) A．①是氨基，⑤是羧基 B．該多肽鏈中只有一個肽鍵，是④ C．該多肽鏈中的R基有②③⑥ D．該多肽鏈形成時失去兩分子水 答案　B 解析　分析題圖，圖中①為氨基，⑤為羧基，A正確；該多肽鏈中共有2個肽鍵，B錯誤；該多肽鏈中的R基有3個，為圖中的②③⑥，C正確；該多肽鏈中有2個肽鍵，形成時失去兩分子水，D正確。 4．如圖是某蛋白質分子的結構示意圖，圖中“▲、★、■、●”等表示不同種類的氨基酸，圖中A鏈由21個氨基酸組成，B鏈由19個氨基酸組成，圖中“—S—S—”是在蛋白質加工過程中由兩個“—SH”脫去兩個“H”形成的。下列有關敘述錯誤的是(　　) A．蛋白質多樣性的原因之一是氨基酸的排列順序 B．該蛋白質分子中至少含有兩個羧基 C．圖中肽鏈上“—”代表的化學鍵是在高爾基體中形成的 D．若高溫使圖中的“—S—S—”斷裂，則該蛋白質分子的功能喪失 答案　C 解析　蛋白質分子的多樣性取決于氨基酸的種類、數目、排列順序和肽鏈的空間結構，A正確；該蛋白質分子含有兩條肽鏈(A鏈、B鏈)，一條肽鏈至少含有一個羧基，B正確；肽鏈內部的肽鍵是在核糖體上進行翻譯的過程中形成的，C錯誤；高溫使該蛋白質分子中的二硫鍵斷裂，進而使其空間結構破壞，蛋白質分子的功能喪失，D正確。 5．(2019安陽模擬)朊病毒蛋白(PrP)有兩種構象：一種是PrPc，一種是PrPsc，它們的比較如表： 由此可以推測這兩種蛋白質表現出不同性質的原因是(　　) A．溶解度不同 B．氨基酸的種類不同 C．空間結構不同 D．氨基酸的數量不同 答案　C 解析　由表中信息可知，兩種蛋白質的肽鏈中氨基酸排列順序相同，由此可確定兩種蛋白質的空間結構不同是它們表現出不同性質的原因。 題后歸納 (1)氨基結構簡式：—NH2；羧基結構簡式：—COOH；肽鍵結構簡式：—NH—CO—。 (2)高溫破壞肽鏈盤曲、折疊形成的空間結構，沒有破壞氨基酸之間的肽鍵，所以蛋白質變性后仍可采用雙縮脲試劑檢測。 (3)高溫、過酸、過堿、重金屬鹽，都會使蛋白質的空間結構發(fā)生不可逆的變化，但低溫不會。 (4)酒精、加熱、紫外線方法消毒、殺菌的原理是使細菌和病毒的蛋白質變性。 題組　蛋白質功能 6．(2019甘肅平涼模擬)下列有關生物體內特殊蛋白質的敘述，正確的是(　　) A．細胞膜上的載體蛋白對某些物質出入細胞具有運輸作用 B．抗體主要分布在血清中，其化學本質為糖蛋白 C．酶的化學本質是蛋白質，只對細胞內的化學反應具有催化作用 D．突觸后膜上的蛋白質受體能夠識別神經遞質，識別后即被降解，不再識別其他神經遞質 答案　A 解析　細胞膜上的載體蛋白對以協(xié)助擴散或主動運輸方式出入細胞的某些物質具有運輸作用，A正確；抗體主要分布在血清中，其化學本質為球蛋白，不是糖蛋白，B錯誤；酶中絕大多數是蛋白質，少數是RNA，既可以在細胞內起催化作用，也可以在細胞外起催化作用，C錯誤；突觸后膜上的蛋白質受體可以多次識別神經遞質，神經遞質與受體結合發(fā)揮作用后即被降解，不能再被受體識別，D錯誤。 7．(2018全國卷Ⅱ)下列關于人體中蛋白質功能的敘述，錯誤的是(　　) A．漿細胞產生的抗體可結合相應的病毒抗原 B．肌細胞中的某些蛋白質參與肌肉收縮的過程 C．蛋白質結合Mg2＋形成的血紅蛋白參與O2運輸 D．細胞核中某些蛋白質是染色體的重要組成成分 答案　C 解析　抗體可以與相應的抗原結合，進行體液免疫，A正確；肌肉細胞中的某些蛋白質(如肌動蛋白等)參與肌肉收縮的過程，B正確；蛋白質結合Fe2＋形成的血紅蛋白參與O2的運輸，C錯誤；染色體是細胞核的結構之一，染色體主要由DNA和蛋白質組成，D正確。 題后歸納 幾種常見蛋白質的分布和功能 考點2　蛋白質的相關計算 1．蛋白質相對分子質量、氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數和失去水分子數的關系 (1)肽鍵數＝失去水分子數＝氨基酸數－肽鏈數； (2)蛋白質相對分子質量＝氨基酸數目氨基酸平均相對分子質量－脫去水分子數18。(不考慮形成二硫鍵) 注：氨基酸平均相對分子質量為a。 [特別提醒]　(1)有時還要考慮其他化學變化過程，如肽鏈上出現二硫鍵(—S—S—)時，要再減去脫去的氫原子數，形成一個二硫鍵，蛋白質的相對分子質量減少2，若無特殊說明，不考慮二硫鍵。 (2)若為環(huán)狀多肽，則可將公式中的肽鏈數視為零，再進行相關計算。即肽鍵數＝失去水分子數＝氨基酸數。 2．蛋白質中游離氨基或羧基數目的計算 (1)至少含有的游離氨基或羧基數＝肽鏈數1。 (2)游離氨基或羧基數目＝肽鏈數1＋R基中含有的氨基數或羧基數。 3．利用原子守恒法進行蛋白質計算 氨基酸在脫水縮合形成多肽時，要失去部分氧原子和氫原子，但是碳原子、氮原子的數目不會減少。 (1)氫原子數＝各氨基酸中氫原子的總數－脫去的水分子數2。 (2)氧原子數＝肽鍵數＋2肽鏈數＋R基上的氧原子數＝各氨基酸中氧原子的總數－脫去的水分子數。 (3)氮原子數＝肽鍵數＋肽鏈數＋R基上的氮原子數＝各氨基酸中氮原子的總數。 4．多肽多樣性的計算 以20種氨基酸形成四肽化合物為例 (1)若每種氨基酸數目無限，可形成肽類化合物的種類有204種(即1號位置安放氨基酸的情況有20種，2、3、4號也是如此，即20202020＝204種)。 (2)若每種氨基酸只有一個，可形成肽類化合物的種類有(20191817)種[即1號位置安放氨基酸的情況有20種，2號位置安放的氨基酸只能在剩余的19種中選擇……即(20191817)種]。 5．結合基因表達進行蛋白質計算 DNA中堿基排列順序轉錄為mRNA中堿基排列順序，進而翻譯為蛋白質中氨基酸的排列順序。其數量關系圖解如下： 1．如圖是某蛋白質分子(假設形成該蛋白質的多肽由40個氨基酸組成)形成示意圖，A鏈由21個氨基酸組成，B鏈由19個氨基酸組成，圖中“—S—S—”是在蛋白質加工過程中由兩個“—SH”脫下2個H形成的。下列有關敘述中，正確的是(　　) A．該蛋白質若是分泌蛋白，其加工過程在核糖體、內質網、高爾基體上進行 B．該蛋白質分子中至少含有2個游離的羧基 C．形成該蛋白質分子時脫去了41個水分子 D．在形成該蛋白質的過程中，相對分子質量減少了684 答案　B 解析　分泌蛋白的加工過程在內質網和高爾基體上進行，核糖體為其合成場所，A錯誤；該蛋白質由兩條肽鏈組成，因此至少含有2個游離的氨基和羧基，B正確；脫去的水分子數＝氨基酸數－肽鏈數＝(21＋19)－2＝38，C錯誤；相對分子質量減少量＝脫去水的相對分子質量＋二硫鍵數2＝3818＋6＝690，D錯誤。 2．有一條多肽鏈，分子式為CxHyOpNqS，將它徹底水解后，只得到下列4種氨基酸。分析推算可知，水解得到的氨基酸個數為(　　) A．q＋1 B．p－1 C．q－2 D．p＋1 答案　B 解析　計算氨基酸的個數常以氮原子數或氧原子數的計算為突破口。本題的4種氨基酸中，賴氨酸的R基中有氨基(1個N)，因不知道賴氨酸的個數，所以無法依據公式“氮原子數＝肽鏈數＋肽鍵數＋R基上的氮原子數＝各氨基酸中氮原子的總數”來計算氨基酸個數?？梢罁把踉訑担礁靼被嶂醒踉拥目倲担撊サ乃肿訑怠边M行計算，設氨基酸個數為m，R基中不含氧原子時，每個氨基酸中含2個氧原子，則有p＝2m－(m－1)，從而解得m＝p－1。 3．現有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3種氨基酸，它們能形成的三肽種類以及包含3種氨基酸的三肽種類分別最多有(　　) A．9種，9種 B．6種，3種 C．18種，6種 D．27種，6種 答案　D 解析　足量的3種氨基酸構成的三肽有33＝27種。對于包含3種氨基酸的三肽種類的理解，可借用示意圖“□—□—□”來分析，即第一個位置的氨基酸有3種情況，第二個位置只能從另2種氨基酸中任選1種，第三個位置只能安放剩余的1種，即321＝6種。 4．氨基酸的平均相對分子質量為120，如有一個2條鏈的多肽，相對分子質量為12276，合成這個多肽的氨基酸的數目和指導它合成的DNA分子中的最少脫氧核苷酸數目依次為(　　) A．144,864 B．144,432 C．120,720 D．120,360 答案　C 解析　在多肽合成時，氨基酸數－肽鏈條數＝肽鍵數＝脫去的水分子數。氨基酸數120－(氨基酸數－2)18＝12276，可求得氨基酸數＝120；在DNA指導蛋白質合成時，DNA分子中脫氧核苷酸數目(最少)∶氨基酸數＝6(最少)∶1，所以DNA分子中脫氧核苷酸數目至少為1206＝720。 高考熱點突破 1．(2018江蘇高考)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(huán)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 答案　D 解析　兩種激素都是由九個氨基酸分子脫水縮合形成的鏈狀肽，A錯誤；氨基酸之間脫水縮合形成的水分子中的氫來自氨基和羧基，B錯誤；肽鏈中游離的氨基包括肽鏈末端的氨基和R基中的氨基，故肽鏈中游離氨基的數目與參與構成肽鏈的氨基酸種類有關，C錯誤；兩種激素結構相似，僅兩種氨基酸的種類不同，所以氨基酸的種類不同導致兩種激素功能不同，D正確。 2．(2017海南高考)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．數量相同的5種氨基酸可以組成不同的多肽鏈 C．將抗體溶于NaCl溶液中會造成其生物活性的喪失 D．氨基酸序列相同的多肽鏈可折疊成不同的空間結構 答案　C 解析　蛋白質的功能主要取決于組成其的氨基酸數目、種類、排列順序及形成其的空間結構，A正確；數量相同的5種氨基酸可以有多種組合方式且形成長度不同的多肽鏈，B正確；將抗體溶于NaCl溶液中會出現鹽析現象，但其生物活性沒有喪失，C錯誤；氨基酸序列相同的多肽鏈可盤曲、折疊形成不同的空間結構，D正確。 3．(2017江蘇高考)下列關于肽和蛋白質的敘述，正確的是(　　) A．α－鵝膏蕈堿是一種環(huán)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(fā)生反應 答案　A 解析　環(huán)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(fā)生紫色反應，D錯誤。 4．(2016江蘇高考)蛋白質是決定生物體結構和功能的重要物質。下列相關敘述錯誤的是(　　) A．細胞膜、細胞質基質中負責轉運氨基酸的載體都是蛋白質 B．氨基酸之間脫水縮合生成的H2O中，氫來自于氨基和羧基 C．細胞內蛋白質發(fā)生水解時，通常需要另一種蛋白質的參與 D．蛋白質的基本性質不僅與碳骨架有關，而且也與功能基團有關 答案　A 解析　細胞膜上負責轉運氨基酸的載體是蛋白質，細胞質基質中負責轉運氨基酸的載體是tRNA，A錯誤；氨基酸之間脫去的水分子中氫來自氨基和羧基，氧來自羧基，B正確；細胞內蛋白質水解時需蛋白酶催化，蛋白酶屬于蛋白質，C正確；蛋白質的基本性質與碳骨架有關，也與功能基團有關，D正確。 5．(2018全國卷Ⅲ)回答下列與蛋白質相關的問題： (1)生物體中組成蛋白質的基本單位是____________，在細胞中合成蛋白質時，肽鍵是在______________這一細胞器上形成的。合成的蛋白質中有些是分泌蛋白，如________________(填“胃蛋白酶”“逆轉錄酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白從合成至分泌到細胞外需要經過高爾基體，此過程中高爾基體的功能是________________。 (2)通常，細胞內具有正常生物學功能的蛋白質需要有正確的氨基酸序列和________結構，某些物理或化學因素可以導致蛋白質變性，通常，變性的蛋白質易被蛋白酶水解，原因是______________________________。 (3)如果DNA分子發(fā)生突變，導致編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA序列中一個堿基被另一個堿基替換，但未引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變，其原因可能是____________________。 答案　(1)氨基酸　核糖體　胃蛋白酶　對蛋白質進行加工、分類和包裝 (2)空間　蛋白質變性使肽鍵暴露，暴露的肽鍵易與蛋白酶接觸，使蛋白質降解 (3)遺傳密碼具有簡并性 解析　(1)生物體中組成蛋白質的基本單位是氨基酸；細胞中合成蛋白質時，在核糖體上mRNA的密碼子被翻譯成氨基酸，氨基酸之間脫水縮合形成肽鍵。胃蛋白酶是胞外酶，屬于分泌蛋白，逆轉錄酶和酪氨酸酶屬于胞內酶。分泌蛋白從合成至分泌到細胞外還需要經過內質網加工，再經過高爾基體的進一步加工、分類、包裝，最后形成分泌小泡轉運至細胞膜，通過胞吐的方式分泌出去。 (2)細胞內的蛋白質都有特定的氨基酸數目、種類和排列順序以及由肽鏈盤曲、折疊形成的一定的空間結構；某些物理或化學因素可以使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，肽鍵暴露，易與蛋白酶接觸，使蛋白質易被水解。 (3)編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA序列中一個堿基被另一個堿基替換，改變后的密碼子翻譯的氨基酸還是原來的氨基酸，這是密碼子的簡并性，所以不引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變。