届高考生物一轮复习精品导学案专题13 生命活动的主要承担者蛋白质解析版.docx

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届高考生物一轮复习精品导学案专题13生命活动的主要承担者蛋白质解析版

1．近年高考中，蛋白质的结构和功能、蛋白质的鉴定是高考命题的热点。

在理综高考中蛋白质的结构和功能常与代谢、调节、遗传等知识进行综合考查。

2．对本讲的复习可从以下角度展开：

（1）按照网络图中的元素→氨基酸→多肽→结构→功能的层次依次掌握各部分知识。

（2）联系翻译过程和分泌蛋白的加工理解氨基酸的脱水缩合和蛋白质的空间结构。

（3）通过示意图和模型理解蛋白质结构的多样性，通过调节、免疫、催化、运输等具体实例理解蛋白质功能的多样性。

（4）由蛋白质的多样性联系基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。

一、蛋白质的结构和功能

1.组成蛋白质的氨基酸及其种类

（1）组成元素：

C、H、O、N，有的还含有P、S等。

（2）结构特点

①氨基和羧基的数量：

每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基。

②氨基和羧基的连接位置：

都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

③氨基酸不同的决定因素：

R基的不同。

（3）种类：

约20种。

根据能否在人体内合成

2.蛋白质的结构及其多样性

（1）二肽的形成过程

①过程a名称：

脱水缩合，场所为核糖体。

②物质b名称：

二肽。

③结构c名称：

肽键，其结构简式为：

—NH—CO—（或—CO—NH—）。

④H2O中各元素的来源：

H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。

⑤多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为多肽。

（2）蛋白质的结构层次

氨基酸

多肽

蛋白质

（3）蛋白质分子多样性的原因

①氨基酸

②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。

3.蛋白质的功能（连线）

二、蛋白质的相关计算

利用蛋白质结构图示完成相关计算

肽链数目

氨基酸数目

肽键数目

脱去水

分子数

多肽的相对

分子质量

氨基数目

羧基数目

1条

m

m－1

m－1

ma－18（m－1）

至少1个

至少1个

n条

m

m－n

m－n

ma－18（m－n）

至少n个

至少n个

注：

设氨基酸的平均相对分子质量为a。

高频考点一、蛋白质的结构与功能

例1．如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽（图中箭头表示切点）可转变成一分子的胰岛素（图中数字表示氨基酸序号）。

下列分析正确的是（）

A.胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水

B.胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基

C.沸水浴时肽键断裂导致了胰岛素的生物活性丧失

D.理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能

【答案】D

【变式探究】关于生物体内氨基酸的叙述，正确的是（）

A.氨基酸是蛋白质分子的单体，由氨基和羧基组成

B.组成蛋白质的氨基酸共有的结构是

C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素

D.组成人体的氨基酸都在人体内合成

【答案】B

高频考点二、考查蛋白质的计算

1．氨基酸数、肽链数、失去水分子数与肽键数的关系

（1）形成一条肽链时：

肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－1

（2）形成n条肽链时：

肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－n

（3）形成环状多肽的肽键

环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，由图示可知：

肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。

2．氨基、羧基、原子个数与肽链、肽键的关系

（1）氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数

（2）羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数

（3）N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N的总数

（4）O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱水数

3．氨基酸平均相对分子质量与蛋白质相对分子质量关系

蛋白质相对分子质量＝氨基酸相对分子质量×氨基酸数目－失去水分子数×水的相对分子质量

4．氨基酸与相应DNA、RNA片段中碱基数目之间的关系

DNA（基因）转录信使RNA翻译蛋白质（性状）

碱基数6∶碱基数3∶氨基酸数1

例2、下列有关图中所示多肽的叙述中，正确的是（）

A.由5个氨基酸缩合而成

B.有游离的氨基和羧基各1个

C.有4种不同的侧链基团

D.该多肽在形成过程中失去了3分子水

【答案】D

【解析】图示多肽中共有3个肽键，形成过程中失去3分子水；由4个氨基酸缩合而成，但R基只有3种，游离的氨基为1个、羧基为2个。

【变式探究】如图所示的某条多肽链中有3个甘氨酸（分别位于第8、20、23位）参与其组成。

下列叙述正确的是（）

A．此多肽至少含有N和O各30个

B．形成此多肽时，参与脱水缩合的氨基酸相对分子总量减少了540

C．用特殊水解酶选择性除去3个甘氨酸，形成的产物中有4条多肽链

D．组成此多肽的氨基酸种类，数目和排列顺序都不变，也可构成多种蛋白质分子

【答案】D

高频考点三、氨基酸脱水缩合的有关计算

1．原子守恒法——多肽中各原子数的计算

在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。

在脱水缩合形成多肽时，要失去部分H、O原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。

其相关数量关系如下：

（1）氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数＝肽键数＋2＋R基团上氧原子数。

（2）氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。

（3）根据N、O原子数计算肽链中R基团上含有氨基（如赖氨酸）、含有羧基（如天冬氨酸）的氨基酸个数。

根据N原子数计算R基团上含氨基的氨基酸，根据O原子数计算R基团上含羧基的氨基酸个数。

R基团上含有氨基的氨基酸数＝N原子数－肽键数－1

R基团上含有羧基的氨基酸数＝

例3、某50肽中有丙氨酸（R基为—CH3）4个，现脱掉其中的丙氨酸（相应位置如图所示），得到4条多肽链和5个氨基酸（脱下的氨基酸均以游离态正常存在）。

下列有关叙述错误的是（）

A.该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子

B.若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列

C.若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4个H2O

D.新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基

【答案】C

【解析】据图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，即有8分子水参与，故该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子，A项正确；得到的5个氨基酸，其中有4个是丙氨酸，故这5个氨基酸缩合成5肽，可有5种不同的氨基酸序列，B项正确；若这4条多肽链重新连接成一条长链，则需要形成3个肽键，脱去3分子水，C项错误；每条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基，D项正确。

2．排列组合法——多肽种类的计算

多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。

对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。

可以借助下面的示意图（▭代表要安放的氨基酸的位置）。

（1）假若有n种氨基酸形成一个三肽，那么形成三肽的种类：

n

n

n

即n3种。

（2）假若n种氨基酸形成一个m肽，则形成的多肽种类：

nm种。

（3）假若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类：

n

n－1

n－2

即n×（n－1）×（n－2）种。

例4、现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3类氨基酸的三肽种类分别最多有（）

A．9种，9种B．6种，3种

C．18种，6种D．27种，6种

【答案】D

3．比例关系法——蛋白质合成过程中碱基数目的计算

基因表达中，DNA中碱基排列顺序转录为mRNA中碱基排列顺序，进而翻译为蛋白质中氨基酸的排列顺序。

其数量关系如下：

由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA（基因）上的6个碱基。

例5、某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是（）

A．75对碱基B．78对碱基

C．90对碱基D．93对碱基

【解析】设多肽是由m个氨基酸构成的，蛋白质的相对分子质量＝110m－18（m－1）＝2778，则m等于30。

那么控制该多肽的密码子有31（终止密码子不编码氨基酸），则控制该多肽合成的基因至少有93对碱基。

【答案】D

1.（2019•江苏卷.4）蛋白质是决定生物体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，氢来自于氨基和羧基

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

【答案】A

【解析】细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质，细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是tRNA，A错误；氨基酸之间脱去的水分子中的氢来自氨基和羧基，氧来自羧基，B正确；细胞内蛋白质水解时需蛋白酶催化，蛋白酶属于蛋白质，C正确；蛋白质的基本性质与碳骨架有关，也与功能基团有关，D正确。

2.【2019广东卷.2】关于人胰岛素的叙述，正确的是（）

①以碳链为基本骨架②与双缩脲试剂反应呈蓝色

③促进肝糖原分解④由胰岛B细胞合成、分泌

A①③B①④C②③D③④

【答案】B

3.【2019海南卷.11】关于蛋白质的叙述，错误的是（）

A．rRNA能参与蛋白质的生物合成B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分

C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用

【答案】D

【解析】rRNA是核糖体的组成成分，核糖体是蛋白质合成的场所，A正确；DNA和蛋白质是染色体的组成成分，B正确；人体血浆中含有浆细胞分泌的抗体，抗体属于蛋白质，C正确；核糖体上合成的蛋白质可通过核孔进入细胞核，在细胞核中发挥作用，D错误。

4.【2019福建卷.1】人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质（）

A.都含有20种氨基酸B.都是在细胞内发挥作用

C.都具有一定的空间结构D.都能催化生物化学反应

【答案】C

【解析】人体中蛋白质不是每种都含有20种氨基酸，例如胰岛素含有16种51个氨基酸，A错误。

分泌蛋白例如消化酶、抗体、蛋白质类的激素均在细胞外发挥作用，B错误。

只有酶起催化作用，但不是所有的蛋白质都属于酶，蛋白质在人体中结构多样性决定了其功能的多样性，人体中蛋白质具有运输、催化、免疫、调节等多种功能，D错误。

蛋白质分子由多肽链组成，肽链的折叠、盘曲或者糖基化等过程使得蛋白质都具有一定的空间结构，C正确。

5.【2019四川卷﹒5】人体感染链球菌等细菌后可致急性肾小球肾炎，患者体内存在抗原－抗体复合物，并出现蛋白尿。

下列叙述正确的是（）

A．用双缩脲试剂检测蛋白尿，需水浴加热方可呈现出紫色

B．患者血浆蛋白减少使血浆渗透压升高，可出现组织水肿

C．链球菌的抗原由核糖体合成并经高尔基体运输至细胞膜

D．内环境中形成的抗原－抗体复合物可被吞噬细胞吞噬消化

【答案】D

6.【2019课标I卷.5】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PrPBc（朊粒），就具有了致病性。

PrPBc可以诱导更多PrPc的转变为PrPBc，实现朊粒的增——可以引起疯牛病.据此判——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PrPBc的过程属于遗传信息的翻译过程

【答案】C

【解析】朊粒的化学本质为蛋白质，是PrPc（一种无毒蛋白）空间结构改变而成，结构改变，功能改变，进入机体后不能整合到宿主细胞基因组中；A错误。

肺炎双球菌为细菌，其增殖方式为二分裂；而朊粒的增殖方式为PrPBc可以诱导更多PrPc的转变为PrPBc；B错误。

由题干中“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PrPBc（朊粒），就具有了致病性”可推知蛋白质空间结构的改变可改变其功能；C正确。

PrPc转变为PrPBc的过程为蛋白质到蛋白质的过程，属于蛋白质结构的改变；D错误。

7.【2019·上海卷】一条由39个氨基酸形成的环状多肽，其中有4个谷氨酸（R基为一CH2一CH2一COOH），则该多肽

A．有38个肽键B．可能没有游离氨基

C．至少有5个游离羧基D．至多有36种氨基酸

【答案】B

【解析】一条由39个氨基酸形成的环状多肽，应用39个肽键，A错误；因为谷氨酸的R基上没有游离氨基，又不知其他的R基的情况，则可能没有游离氨基，B正确；由于谷氨酸的R基上有4个游离羟基，则至少有4个游离羧基，C错误；由于组成蛋白质的氨基酸一般为20种，所以D错误。

8.【2019·江苏卷】下列关于细胞中化合物及其化学键的叙述，正确的是

A.tRNA分子中含有一定数量的氢键

B.每个ADP分子中含有两个高能磷酸键

C.血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接

D.DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接

【答案】A

9.【2019·江苏高考】下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是（）

A.不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同

B.有些结构不同的蛋白质具有相似的功能

C.组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合

D.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合

【解析】本题考查蛋白质分子结构与功能的相关知识。

不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同；组成蛋白质的氨基酸可有不同的排序，但脱水缩合的方式只有一种；结构不同的蛋白质可能具有相似的功能。

【答案】D

10.【2019·上海高考】某蛋白质由124个氨基酸组成，其中有8个—SH，在肽链形成空间结构（如下图）时，生成4个二硫键（—S—S—），若氨基酸平均分子量为125，则该蛋白质的分子量约为（）

A.13278B.13286

C.13294D.15500

【解析】124个氨基酸的相对分子质量是124×125，脱去了123个水分子其相对分子质量是18×123,8个—SH形成4个二硫键脱去8个H原子，所以其相对分子质量是124×125－18×123－8＝13278。

【答案】A

1.亮氨酸的R基为—C4H9，缬氨酸的R基为—C3H7，它们缩合形成的二肽分子中，C、H原子个数的比为（）

A.11∶24B.9∶18

C.11∶22D.10∶22

【答案】C

2.下列物质中，能在游离的核糖体上合成的是（）

①性激素②抗体③血红蛋白④唾液淀粉酶⑤酪氨酸酶⑥DNA聚合酶

A.①③④B.③⑤⑥C.②④⑥D.①②⑤

【答案】B

【解析】游离核糖体上合成的是胞内蛋白，③血红蛋白、⑤酪氨酸酶和⑥DNA聚合酶都是胞内蛋白。

3.下列有关蛋白质的说法，正确的是（）

A.蛋白质不参与生物膜系统的构成

B.抗体蛋白在细胞内液和细胞外液中都起作用

C.人体蛋白类激素都可以起到信息分子的作用

D.蛋白质进出细胞需要载体蛋白的参与

【答案】C

【解析】生物膜流动镶嵌模型中蛋白质分子有的覆盖在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，A错误；抗体作为分泌蛋白，在细胞外液中起作用，B错误；人体蛋白类激素都可以起到信息分子的作用，激素具有调节生命活动的功能，C正确；蛋白质是生物大分子，以胞吞、胞吐的形式进出细胞不需要载体蛋白，D错误。

4.下列有关氨基酸、多肽链和蛋白质的叙述，正确的是（）

A.都只含有C、H、O、N四种元素

B.遇双缩脲试剂都显紫色

C.都通过主动运输进入细胞

D.通常都含有羧基

【答案】D

5.HSP是机体细胞受高温刺激后合成出的一类热休克蛋白。

该蛋白可发挥如图所示的作用，以保护机体细胞不受破坏。

图中HSP所起的作用是（）

A.促进肽键的形成

B.抑制氨基酸脱水缩合

C.促使肽链形成空间结构

D.维持蛋白质结构稳定性

【答案】C

【解析】从图中可以看出，HSP与多肽链结合后，多肽链变成具有一定空间结构的蛋白质。

6.人体成熟红细胞含有的蛋白质不具有的功能是（）

A.参与氧气的运输B.作为识别信号的物质

C.催化细胞的有氧呼吸D.运载葡萄糖进入细胞内

【答案】C

【解析】人体成熟的红细胞中除含有血红蛋白外，还有催化细胞呼吸的酶，细胞膜上还具有糖蛋白和载体蛋白。

A项，血红蛋白的主要作用是运输氧气；B项，细胞膜上的糖蛋白可以识别信号分子，完成信息传递；C项，由于红细胞中没有线粒体，所以不能进行有氧呼吸，红细胞中的呼吸酶属于催化无氧呼吸的酶；D项，葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，需要载体蛋白。

7.如图所示，物质甲是在胰岛B细胞中合成的，物质乙是一种淋巴因子，物质丙由浆细胞合成分泌；物质丁由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。

则下列说法正确的是（）

A.物质甲、乙、丙、丁的结构多样性只与a有关

B.控制甲、乙、丙、丁合成的物质是核糖核酸

C.物质甲、丁分别为胰岛素、抗利尿激素

D.物质乙、丙均在特异性免疫中发挥作用

【答案】D

8.有关生物体内蛋白质的叙述，正确的是（）

A.不同氨基酸之间的差异是由DNA决定的

B.蛋白质中N原子数目与肽键数目相等

C.在m个氨基酸参与合成的n条肽链中，至少含有m＋n个氧原子

D.氨基酸之间的脱水缩合作用发生在核糖体、内质网和高尔基体等细胞器中

【答案】C

【解析】不同氨基酸的差异在于R基，A项错误；蛋白质中N原子数目＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数目，B项错误；在m个氨基酸合成的n条肽链中，至少含有的氧原子数目＝肽键数＋2×肽链数＝m－n＋2n＝m＋n，C项正确；氨基酸之间的脱水缩合只能发生在核糖体上，D项错误。

9.下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。

下列说法正确的是（）

A.牛胰岛素为51肽，其中含有50个肽键

B.牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH

C.牛胰岛素水解产物含有20种不同的氨基酸

D.牛胰岛素形成时，减少的分子质量为882

【答案】B

10.某五十肽中有丙氨酸（R基为—CH3）2个，现脱掉其中的丙氨酸（相应位置如图）得到几种不同的有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在，下列有关该过程产生的全部有机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是（）

A.肽键数目减少4个

B.氨基和羧基分别增加4个

C.氢原子数目增加8个

D.氧原子数目增加2个

【答案】D

11.从某种真核细胞中提取大量的核糖体，放入含下列几种物质（其中N已被15N标记）的培养液里，假设培养液里含有核糖体完成其功能所需要的一切物质和条件。

请回答下列问题：

①NH2—CH2—COOH

②NH2—CH2—CH2OH

③

④

⑤

（1）实验中，核糖体的功能就是把上述物质中的[]____________（[]内填序号）通过____________方式合成多肽（蛋白质）。

（2）实验中所用的培养液相当于细胞内的____________________________________________。

（3）由①③⑤这3个分子合成的三肽中含有______个氨基和______个羧基。

（4）实验中，检测到某一多肽链含200个15N，则该多肽链最多有______个肽键。

（5）如果得到的一条肽链长度不变，组成它的氨基酸的种类和数目也不变，改变其中的________________________________________________________________________

____________，就可以改变其性质。

（6）实验得到的多肽可用____________试剂鉴定，呈现______色，其原因是该化合物中所含有的__________与该试剂发生了颜色反应。

【答案】

（1）①、③、⑤氨基酸脱水缩合

（2）细胞质基质（3）12（4）199（5）氨基酸的排列顺序和肽链的空间结构（6）双缩脲紫肽键

12.某蛋白质分子由2条肽链组成，共657个氨基酸，如图所示。

请回答下列问题：

（1）该蛋白质分子中至少含有游离的氨基________个，游离的羧基________个。

（2）该蛋白质分子中，共有________个肽键；在该蛋白质分子形成过程中，相对分子质量减少了____________。

（3）假设该蛋白质分子中的一条肽链为178肽，其分子式为CxHyNzOwS（z＞178，w＞179），并且是由下列五种氨基酸组成的：

那么，将该178肽彻底水解后将会得到____________个赖氨酸，________个天冬氨酸（结果可含分子式中的未知数）。

【答案】

（1）22

（2）65511796（3）z－178

13.蛋白质的空间结构遭到破坏后，其生物活性就会丧失，这称为蛋白质的变性。

高温、强碱、强酸、重金属等都会使蛋白质变性。

现利用提供的材料用具，请你设计实验，探究乙醇能否使蛋白质变性。

材料用具：

质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液、蒸馏水、质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液、无水乙醇、烧杯、试管、量筒、滴管、温度计、酒精灯。

（1）实验步骤（请填充表格空白处）

步骤

具体操作

A试管

B试管

①

1mL新鲜的淀粉酶溶液

1mL新鲜的淀粉酶溶液

②

5滴蒸馏水

③

2mL可溶性淀粉溶液

2mL可溶性淀粉溶液

④

摇匀后，同时放入适宜温度的温水中维持5min

⑤

配制一定量的斐林试剂

⑥

（2）实验结果预测及结论：

a.________________________________________________________________________，

说明乙醇能使淀粉酶（蛋白质）变性；

b.________________________________________________________________________，

说明乙醇不能使淀粉酶（蛋白质）变性。

【答案】

（1）②5滴无水乙醇⑥从温水中提取A、B试管，各加入1mL斐林试剂摇匀，放入盛有50～65℃温水的大烧杯中加热约2min，观察试管中出现的颜色变化

（2）a.A试管中出现砖红色沉淀，B试管不出现b.A试管中出现砖红色沉淀，B试管也出现砖红色沉淀