2019版高考生物一輪復習 第1單元 走近細胞與細胞的分子組成 第3講 生命活動的主要承擔者——蛋白質學案 蘇教版.doc

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第3講　生命活動的主要承擔者——蛋白質 考試說明 蛋白質的結構和功能(Ⅱ)。 ??考點一　蛋白質的結構和功能?? 1.組成蛋白質的氨基酸及其種類 圖1-3-1 2.多肽與蛋白質的結構及其多樣性 圖1-3-2 (1)元素組成(主要):a　　　　　　　。 (2)基本單位:b　　　　。 (3)①過程有水產生的原因是　。 (4)肽鍵可表示為　　　　　　　　　　。直鏈多肽中b的數目與c的數目的關系是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)d表示的是　　　　　　　。 3.蛋白質的功能 將下列實例與相應的蛋白質功能連接起來(連線)。 　　實例　　　　　　　　　功能 ①肌肉、毛發(fā)等 (a)免疫功能 ②血紅蛋白 (b)調節(jié)作用 ③抗體 (c)催化作用 ④胰島素 (d)運輸作用 ⑤唾液淀粉酶 (e)細胞和生物體的結構蛋白 理性思維 1.[歸納與概括] 頭發(fā)和肌肉的主要成分均為蛋白質,但功能相差極大,從氨基酸角度分析,原因是什么? 2.[模型與建模] 請用集合圖的形式表示蛋白質、酶、激素、抗體、載體之間的關系。 科學探究 在“探究添加皮革蛋白粉的飼料對動物生長發(fā)育的影響”的實驗中,應當選擇　　　　　　　　　　　　　的大鼠若干,隨機均分為A、B兩組,分籠飼養(yǎng);其中A組大鼠每天都飼喂適量普通飼料,B組大鼠每天飼喂　。 1.蛋白質的結構層次及其多樣性 圖1-3-3 (1)氨基酸的脫水縮合 ①過程:一個氨基酸分子中的氨基(—NH2)和另一個氨基酸分子中的羧基(—COOH)相連接,同時脫去一分子水。 ②二肽形成示例,如圖1-3-3所示。 ③肽鍵:連接兩個氨基酸分子的化學鍵可表示為—CO—NH—。 (2)蛋白質的結構層次 圖1-3-4 ①肽的名稱確定:一條多肽鏈由幾個氨基酸分子構成就稱為幾肽。 ②H2O中各元素的來源:H來自—COOH和—NH2,O來自—COOH。 ③一條肽鏈上氨基數或羧基數的確定:一條肽鏈上至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基,分別位于肽鏈的兩端;其余的氨基(或羧基)在R基上。 易錯警示 (1)煮熟的食物易被人體消化,是因為高溫破壞了蛋白質的空間結構,肽鏈變得松散,易被蛋白酶分解。 (2)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。 (3)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。 2.蛋白質的結構多樣性決定其功能多樣性 圖1-3-5 易錯警示　與蛋白質有關問題的分析 (1)導致蛋白質結構多樣性的原因有四個,并非同時具備才能確定兩個蛋白質分子結構不同,而是只要具備其中的一點,這 兩個蛋白質分子的結構就不同。 (2)由于基因的選擇性表達,同一生物的不同細胞中的蛋白質種類和數量會出現差異。 (3)絕大多數酶是蛋白質,少數酶是RNA;激素中,有些是蛋白質,例如胰島素,有些不是蛋白質,例如性激素。 角度1　考查氨基酸種類及結構特點 1.圖1-3-6是三種組成蛋白質的氨基酸的結構式,據圖分析,下列敘述不正確的是 (　　) 　 　　 甲　　　　　 　　乙　　　　　　　　　　丙 圖1-3-6 A.圖中三種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH B.將這三種氨基酸(足量)置于適宜條件下,經脫水縮合形成的三肽化合物最多有27種 C.甲是最簡單的氨基酸 D.含有一個氨基和一個羧基的化合物都是組成蛋白質的氨基酸 技法提煉　“兩看法”判斷組成蛋白質的氨基酸 角度2　考查蛋白質結構及多樣性 2.蛋白質的結構和功能是多種多樣的,下列有關敘述中,不正確的是 (　　) A.蛋白質功能的多樣性是由蛋白質結構的多樣性決定的 B.蛋白質的結構多樣性與組成蛋白質的氨基酸數目、種類、排列順序的不同有關 C.低溫和高溫都可能使蛋白質功能發(fā)生不可逆轉的改變 D.蛋白質是生命活動的主要承擔者 3.[2017遼寧大連模擬] 圖1-3-7是某一多肽鏈的分子結構式,據圖分析,下列敘述錯誤的是 (　　) 圖1-3-7 A.①是氨基,⑤是羧基 B.該肽鏈中只有一個肽鍵,是④ C.該肽鏈中的R基有②③⑥ D.該多肽形成時失去了兩分子水 易錯提醒　蛋白質結構的3點提醒 (1)不要將氨基寫為NH2或—NH3;不要將羧基寫為或COOH;也不要將肽鍵寫為CO—NH或。 (2)氨基酸數目≠氨基酸種類:組成蛋白質分子的氨基酸數目可能成百上千,但構成生物體蛋白質的氨基酸種類約有20種。 (3)多肽≠蛋白質:在核糖體上經脫水縮合形成的多肽往往沒有生物活性,由一條或多條肽鏈通過一定化學鍵(如二硫鍵等)盤曲、折疊形成具有復雜空間結構的蛋白質才能行使特定功能。 角度3　結合生活實踐綜合考查蛋白質的功能 4.[2015福建卷] 人體內含有多種多樣的蛋白質,每種蛋白質 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.都含有20種氨基酸 B.都是在細胞內發(fā)揮作用 C.都具有一定的空間結構 D.都能催化生物化學反應 5.[2018成都七中模擬] HSP是機體細胞受高溫刺激后合成的一類熱休克蛋白。該蛋白可發(fā)揮如圖1-3-8所示的作用,以保護機體細胞不受破壞。圖中HSP所起的作用是 (　　) 圖1-3-8 A. 促進肽鍵的形成 B. 抑制氨基酸脫水縮合 C. 促使肽鏈形成空間結構 D. 維持蛋白質結構穩(wěn)定性 題后歸納　各類蛋白質的功能 名稱 分布 功能 大多數酶 細胞內外 催化作用 載體蛋白 細胞膜 　運輸某些物質如離子、氨基酸等 通道蛋白 細胞膜 水、K+、Na+等的運輸通道 某些激素 (如生長激 素、胰島素) 內環(huán)境中 調節(jié)生命活動 抗體 內環(huán)境中 免疫作用 血紅蛋白 紅細胞內 主要是運輸O2和部分CO2 糖蛋白 細胞膜表面 保護、潤滑、識別等作用 結構蛋白 細胞膜、肌細胞等 構成細胞和生物體的成分 ??考點二　蛋白質的相關計算?? 1.蛋白質中游離氨基數或羧基數的計算 (1)至少含有的游離氨基數或羧基數=肽鏈數。 (2)游離氨基數或羧基數=肽鏈數+R基中含有的氨基數或羧基數。 2.蛋白質相對分子質量、氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數和脫去的水分子數的關系 (1)肽鍵數=脫去的水分子數=氨基酸數-肽鏈數。 (2)蛋白質相對分子質量=氨基酸數氨基酸平均相對分子質量-脫去的水分子數18。 肽鏈 數 氨基 酸數 肽鍵 數 脫去的 水分子數 多肽鏈相對 分子質量 氨基 數 羧基 數 1條 m m-1 m-1 ma- 18(m-1) 至少 1個 至少 1個 n條 m m-n m-n ma- 18(m-n) 至少 n個 至少 n個 注:氨基酸的平均相對分子質量為a。 3.與蛋白質中的氮原子數、氧原子數相關的計算 (1)由于R基上的碳原子數不好確定,且氫原子數較多,因此以氮原子數或氧原子數為突破口,計算氨基酸的分子式或氨基酸個數最為簡便。 (2)氮原子數=肽鍵數+肽鏈數+R基上的氮原子數=各氨基酸中氮原子總數。 (3)氧原子數=肽鍵數+2肽鏈數+R基上的氧原子數=各氨基酸中氧原子總數-脫去的水分子數。 角度1　直鏈肽的相關計算 1.[2017浙江溫州質檢] 圖1-3-9 如圖1-3-9所示,甲、乙為組成生物體的相關化合物,乙為一個由α、β、γ三條多肽鏈形成的蛋白質分子,共含271個氨基酸,圖中每條虛線表示由兩個巰基(—SH)脫氫形成一個二硫鍵(—S—S—)。下列相關敘述錯誤的是 (　　) A.甲為組成乙的基本單位,且乙中含有20種不同的甲 B.由不同的甲形成乙后,相對分子質量比原來少了4832 C.甲形成乙的場所在細胞質、線粒體、葉綠體中均存在 D.如果甲中的R為C3H5O2,則由兩分子甲形成的化合物中含有16個H 歸納提煉　分析“碳骨架”,確定氨基酸的種類和數目的策略 當題目中給出肽鏈的結構簡式時,首先找出“中心碳原子”和“—CO—NH—”交替連接構成的“基本骨架”,然后在肽鍵中間“斷開”,即可數出氨基酸的個數,通過比較R基的種類數可得出氨基酸的種類數。 角度2　環(huán)狀肽的相關計算 2.[2017江蘇卷] 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 題后拓展 (1)環(huán)狀肽的結構與計算 環(huán)狀肽如圖1-3-10所示: 圖1-3-10 根據圖示可知,肽鍵數=脫去的水分子數=氨基酸數(由于環(huán)狀肽首尾氨基酸彼此相連,故形成一個環(huán)狀肽時,比形成一條直鏈肽要多脫去一個水分子)。 (2)在蛋白質相對分子質量的計算中,若通過圖示或其他形式告知蛋白質中含有二硫鍵時,要考慮脫去的氫的質量,每形成一個二硫鍵,脫去2個H。 角度3　利用原子守恒法進行蛋白質的計算 3.有一條多肽鏈,分子式為CxHyOpNqS,將它徹底水解后,只得到如圖1-3-11所示的四種氨基酸。分析推算可知,水解得到的氨基酸個數為 (　　) 半胱氨酸　　　　　　　　丙氨酸 賴氨酸　　　　　　　 　苯丙氨酸 圖1-3-11 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.q+1 B.p-1 C.q-2 D.p+1 ??歷年真題明考向?? 1.[2017海南卷] 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 2.[2016江蘇卷] 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,而且也與功能基團相關 3.[2014上海卷] 一條由39個氨基酸形成的環(huán)狀多肽,其中有4個谷氨酸(R基為—CH2—CH2—COOH),則該多肽 (　　) A.有38個肽鍵 B.可能沒有游離氨基 C.至少有5個游離羧基 D.至多有36種氨基酸 4.[2012海南卷] 關于生物體內組成蛋白質的氨基酸的敘述,錯誤的是 (　　) A.分子量最大的氨基酸是甘氨酸 B.有些氨基酸不能在人體細胞中合成 C.氨基酸分子之間通過脫水縮合形成肽鍵 D.不同氨基酸之間的差異是由R基引起的 5.[2012上海卷] 生物體中的某種肽酶可水解肽鏈末端的肽鍵,導致 (　　) A.蛋白質分解為多肽鏈 B.多肽鏈分解為若干短肽 C.多肽鏈分解為氨基酸 D.氨基酸分解為氨基和碳鏈化合物 第3講　生命活動的主要承擔者——蛋白質 考點一 【知識梳理】 1.C、H、O、N　　氨基　羧基 同一個碳原子上　非必需　必需 2.(1)C、H、O、N　(2)氨基酸 (3)氨基酸脫水縮合形成多肽 (4)—NH—CO—　直鏈多肽中肽鍵的數目=氨基酸的數目-肽鏈的數目　(5)功能多樣性 3.①-(e)?、?(d)　③-(a)?、?(b)　⑤-(c) 理性思維 1.組成蛋白質的氨基酸的種類、數量和排列順序不同。 2. 科學探究 身體健康、發(fā)育正常、體重相同　等量的添加皮革蛋白粉的飼料 【命題角度】 1.D　[解析] 構成蛋白質的氨基酸至少有一個氨基和一個羧基,并且都有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。氨基酸的不同取決于R基的不同,甲、乙、丙的R基依次為—H、—CH3、—CH2OH,所以甲是最簡單的氨基酸,這三種氨基酸(足量)脫水縮合形成的三肽有33=27(種)。 2.C　[解析] 蛋白質結構多樣性決定其功能多樣性,A正確;蛋白質的結構多樣性與構成蛋白質的氨基酸種類、數目、排列順序和肽鏈形成的空間結構有關,B正確;高溫會改變蛋白質的空間結構,從而導致蛋白質發(fā)生不可逆轉的改變,但是在低溫下蛋白質功能受到抑制,其空間結構沒有發(fā)生改變,可以逆轉,C錯誤;蛋白質是生命活動的主要承擔者和體現者,D正確。 3.B　[解析] 分析題圖可知,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;該肽鏈中的R基有3個,為題圖中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.C　[解析] 本題考查蛋白質的組成、結構及功能的相關知識。分析題意可知,組成蛋白質的氨基酸有20種,但并不是每種蛋白質都含有20種氨基酸,A項錯誤。蛋白質并不是都在細胞內發(fā)揮作用,如唾液淀粉酶在細胞外可以發(fā)揮作用,B項錯誤。蛋白質都具有一定的空間結構,C項正確。蛋白質并不都能催化生物化學反應,蛋白質中的酶(如唾液淀粉酶)有催化生物化學反應的功能,而蛋白質中的激素(如胰島素)只具有調節(jié)生命活動的功能,D項錯誤。 5.C　[解析] 分析題圖可知,HSP能促進多肽鏈轉變成蛋白質,即促使肽鏈形成空間結構,C項正確,A、B、D三項均錯誤。 考點二 【命題角度】 1.A　[解析] 題圖中甲為氨基酸通式,乙為蛋白質,構成蛋白質的氨基酸約有20種,但具體到某一種蛋白質可能會出現少于20種的情況,A錯誤;依題意可知,該蛋白質在形成時,共脫去(271-3)個水分子,形成4個二硫鍵共脫去8個氫,因此減少的相對分子質量為18(271-3)+24=4832,B正確;核糖體在細胞質、線粒體、葉綠體中均存在,C正確;如果甲中的R為C3H5O2,則甲的分子式為C5H9O4N,兩分子甲脫水縮合形成的二肽共有H個數為92-12=16,D正確。 2.A　[解析] 環(huán)狀肽分子中肽鍵數與氨基酸數一致,A項正確。蛋白質可由1條多肽鏈構成,B項錯誤。蛋白質變性是其特定的空間構象改變,肽鍵沒有斷裂,仍能與雙縮脲試劑發(fā)生反應,C、D項錯誤。 3.B　[解析] 由題意可知,只有賴氨酸的R基上有氨基,多肽鏈分子式中的氮原子應是肽鍵中的氮原子數+游離的氨基中的氮原子數,因不知道賴氨酸有幾個,故無法利用氮原子數來計算,氧原子數是肽鍵中的氧原子數+游離羧基中的氧原子數,而題圖中的氨基酸R基都沒有羧基,故肽鍵數是(p-2),氨基酸數=肽鍵數+肽鏈數=(p-2)+1=p-1。 歷年真題明考向 1.C　[解析] 蛋白質的空間結構決定了它的理化性質以及生物活性,A項正確。數量、種類相同的氨基酸排列順序不同,形成的肽鏈不同,B項正確。蛋白質在NaCl溶液中結構不變,生物活性不變,C項錯誤。氨基酸序列相同的多肽鏈折疊方式不同,會形成不同的空間結構, D項正確。 2.A　[解析] 本題考查蛋白質的結構、種類和功能。細胞膜上轉運氨基酸的載體是蛋白質,但細胞質基質中轉運氨基酸的是tRNA,A項錯誤。氨基酸之間脫水縮合形成的H2O中,氧都來自羧基,但氫一個來自氨基,一個來自羧基,B項正確。蛋白質水解需要水解酶,水解酶的化學本質是蛋白質,C項正確。蛋白質的功能取決于它的結構及成分,尤其是功能基團,D項正確。 3.B　[解析] 一條由39個氨基酸形成的環(huán)狀多肽,應有39個肽鍵。因為谷氨酸的R基上沒有游離氨基,又不知其他的氨基酸上R基的情況,故該多肽可能沒有游離氨基。由于該多肽中含有4個谷氨酸,故至少有4個游離羧基。組成生物體蛋白質的氨基酸共有20種,故該多肽至多有20種氨基酸。 4.A　[解析] 甘氨酸是分子量最小的氨基酸,A錯誤;氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸,必需氨基酸只能從食物中獲取,人體內不能合成,B正確;氨基酸分子之間通過脫水縮合形成肽鍵,C正確;R基的不同決定了氨基酸之間的差異,D正確。 5.C　[解析] 酶具有專一性,蛋白酶將蛋白質水解成多肽,根據題干信息,可知某種肽酶使肽鏈末端的肽鍵水解,這樣會得到一個氨基酸和一條肽鏈,這時肽鏈又出現新的末端肽鍵,再被水解,直到把多肽鏈全水解為氨基酸。 1.[2017云南昆明一中模擬] 蛋白質是由氨基酸脫水縮合形成的大分子化合物,是細胞生命活動的主要承擔者。下列有關敘述正確的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A. 亮氨酸是相對分子質量最小的氨基酸 B. 細胞膜、細胞質基質中負責轉運氨基酸的載體都是蛋白質 C. 真核細胞內遺傳信息的傳遞都必須有蛋白質的參與 D. 真核細胞合成蛋白質都必須有內質網和高爾基體的參與 [解析] C　甘氨酸是相對分子質量最小的氨基酸,A項錯誤;細胞質基質中負責轉運氨基酸的載體是tRNA,不是蛋白質,B項錯誤;真核細胞內遺傳信息的傳遞包括DNA的復制、轉錄和翻譯,DNA的復制和轉錄需要酶的參與,這些酶的本質為蛋白質,翻譯需要核糖體的參與,核糖體的成分為rRNA和蛋白質,C項正確;有些胞內蛋白的合成不需要內質網和高爾基體的參與,D項錯誤。 2.某蛋白質分子含有N條肽鏈,已知它由M個氨基酸組成,則此蛋白質中至少含有的氧原子數與氮原子數共有 (　　) A.(M+N)個 B.(2M-N)個 C.(2N+M)個 D.(2M+N)個 [解析] D　某蛋白質分子含有N條肽鏈,已知它由M個氨基酸組成。(1)該蛋白質分子中至少含有的氧原子數為肽鍵數+2肽鏈數=(M-N)+2N=M+N(個)。(2)該蛋白質分子中至少含有的氮原子數為肽鍵數+肽鏈數=(M-N)+N=M(個)。因此,此蛋白質中至少含有的氧原子數與氮原子數共有2M+N(個)。 3.有關下圖中蛋白質的敘述,正確的是 (　　) A.含有2條肽鏈 B.共有126個肽鍵 C.R基中共含17個氨基 D.形成該蛋白質時共脫掉125個水分子 [解析] A　蛋白質中的羧基總數=R基上羧基數+肽鏈一端游離的羧基數,由此可知該蛋白質含有17-15=2(條)肽鏈;該蛋白質合成時脫下的水分子數=肽鍵數=氨基酸數-肽鏈數=126-2=124;R基上的氨基數=氨基總數-肽鏈數=17-2=15。