人教版高三生物大一轮总复习第3讲生命活动的承担者蛋白质.docx
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人教版高三生物大一轮总复习第3讲生命活动的承担者蛋白质
考点一 蛋白质的结构和功能
1.氨基酸及其种类
2.多肽的形成过程
(1)过程①:
名称为脱水缩合,场所为核糖体。
(2)物质②:
名称为二肽。
(3)结构③:
名称为肽键,其结构简式为—NH—CO—或—CO—NH—。
(4)H2O中各元素的来源:
H来自相邻氨基酸的—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。
(6)一条肽链上氨基数或羧基数的确定:
一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,分别位于肽链的两端;其余的氨基(或羧基)在R基上。
3.蛋白质的结构层次
氨基酸
多肽
蛋白质
4.蛋白质分子多样性的原因
(2)肽链的数目、盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
5.蛋白质的功能
(必修1P23“与生活的联系”)在鸡蛋清中加入食盐会出现白色絮状物,高温加热后鸡蛋清会呈现白色固态状,导致蛋白质出现这两种情况的原理相同吗?
说明理由。
提示:
不同。
在食盐作用下析出蛋白质,蛋白质本身的结构没有改变,仍维持原有的生物活性;高温加热后蛋白质的空间结构发生了改变,丧失了原有的生物活性。
1.结构特点
(1)氨基酸的结构通式:
(2)结构通式分析:
①数量:
至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),“至少”的原因是在R基中也可能含有氨基和羧基。
例如:
②位置:
必须有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连在同一个碳原子上。
例如:
(3)R基分析:
①R基的判断:
排除法,即找出氨基酸的共同体(连接在同一碳原子上的—NH2、—COOH和—H),剩下的部分即为R基。
②R基的意义:
决定氨基酸的种类和理化性质。
2.依据氨基酸的结构通式的两种计算
(1)依据:
氨基酸的结构通式可以简写为R—C2H4O2N,氨基酸分子式中各原子数等于R基中各原子数分别加上结构通式中C、H、O、N原子数。
(2)两种计算类型:
①已知氨基酸分子式,推测R基的组成:
如果氨基酸分子式为C6H14O2N2,则R基为—C4H10N。
②已知R基,写出氨基酸的分子式:
丙氨酸的R基为—CH3,则丙氨酸的分子式为C3H7O2N。
【误区警示】
(1)氨基、羧基书写误区:
不要将氨基错写为NH2或—NH3;不要将羧基误写为
或COOH,其中的一个短线代表一个化学键,不能省略。
(2)氨基酸数目≠氨基酸种类:
蛋白质分子含有多个氨基酸,构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。
1.(2016·江苏高考)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
解答本题需要注意两点:
(1)氨基酸脱水缩合的结果与蛋白质水解的条件。
(2)蛋白质的结构决定蛋白质的功能。
【解析】 本题主要考查氨基酸的运输与脱水缩合、蛋白质的水解与性质。
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项错误。
氨基酸之间脱水缩合生成的水分子中的氢来自氨基和羧基,氧来自羧基,B项正确。
细胞内蛋白质水解时需要蛋白酶催化,蛋白酶属于蛋白质,C项正确。
蛋白质的基本性质与碳骨架有关,也与功能基团相关,D项正确。
【答案】 A
高考母题变式
变式1 蛋白质的结构
构成蛋白质的单体是氨基酸,单体之间通过脱水缩合形成多肽,蛋白质的基本骨架是碳链。
变式2 蛋白质的功能
研究发现某些蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序相差很大,但功能有类似之处,这可能是由蛋白质的空间结构决定的。
2.(2018·衡阳模拟)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
【解析】 蛋白质分子的单体是氨基酸,含有氨基和羧基,但并不只由这两个基团组成,还含有其他结构,如—H、R基等;氨基酸的结构通式为
,不同的氨基酸R基不同,因此共有的结构为
;甲硫氨酸中含有C、H、O、N、S五种元素;必需氨基酸不能在人体内合成。
【答案】 B
3.(2018·邯郸模拟)层粘连蛋白是一种大型的糖蛋白。
若将层粘连蛋白彻底水解,不可能产生的物质是( )
解答本题的关键是:
(1)注意题干信息:
层粘连蛋白是“糖蛋白”。
(2)能够识别组成生物体蛋白质的氨基酸。
【解析】 糖蛋白含有多糖和蛋白质。
多糖的基本组成单位是葡萄糖,A项正确;蛋白质的基本组成单位是氨基酸,该类氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基且连在同一个碳原子上,B、C项正确,D项错误。
【答案】 D
【解题归纳】
判断有机酸是否为构成蛋白质的氨基酸的两个要素
第一要素:
看数量——找出有机酸含有几个氨基和几个羧基。
构成蛋白质的氨基酸分子中,至少含有一个氨基和一个羧基。
第二要素:
看位置——找出有机酸中是否有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
只有同时具备以上两个条件的有机酸才属于构成蛋白质的氨基酸。
考点二 蛋白质合成的有关计算
1.利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律
(1)氨基数和羧基数。
①氨基数=肽链数+R基中的氨基数。
②羧基数=肽链数+R基中的羧基数。
(2)肽键数、脱去水分子数和蛋白质相对分子质量。
假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽:
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来理解(
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。
【误区警示】
(1)计算多肽的相对分子质量时,除了考虑水分的减少外,还要考虑其他化学变化过程,如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时,要再减去2(即两个氢原子),若无特殊说明,不考虑二硫键。
(2)若为环状多肽,则可将相对分子质量计算公式na-18(n-m)中的肽链数(m)视为零,再进行相关计算。
(3)多肽≠蛋白质:
在核糖体上合成的是多肽,而不是蛋白质,多肽必须经过加工后,才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。
(4)高温影响蛋白质:
高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键,而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构。
4.现有氨基酸800个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为( )
A.798、2和2B.798、12和10
C.799、1和1D.799、11和9
【解析】 氨基酸800个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则游离的氨基为810-800=10个,游离的羧基为808-800=8个。
这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键为800-2=798个,所以总的氨基数目为10+2=12个,总的羧基数目为8+2=10个。
【答案】 B
5.下图为胰岛素的分子示意图,其甲、乙两条链是由一个基因编码的。
下列有关胰岛素的叙述,正确的是( )
A.胰岛素基因的两条DNA单链分别编码甲、乙两条肽链
B.胰岛素分子中至少含有51个氧原子
C.胰岛素的功能取决于氨基酸的序列,与空间结构无关
D.核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素
【解析】 一个基因控制合成一种蛋白质时只以其中的一条链为模板,故胰岛素的两条肽链是以胰岛素基因的一条链为模板合成的;胰岛素分子中含有49个肽键,2条肽链,至少含有氧原子数为49+2×2=53;胰岛素的功能取决于其分子结构,胰岛素的结构除与氨基酸序列有关外,还与其空间结构有关;核糖体合成的一条肽链需在蛋白酶的作用下水解为两条不同的多肽链,再经加工形成胰岛素。
【答案】 D
6.(2018·江西四市联考)经测定,某多肽链分子式是C21HxOyN4S2,其中含有一个二硫键(—S—S—)。
已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的:
苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。
下列有关该多肽的叙述,正确的是( )
A.该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸
B.该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5
C.该多肽形成过程中至少需要4种tRNA
D.该多肽在核糖体上形成,形成过程中相对分子质量减少了56
【解析】 根据该多肽链中N的数目=氨基端(1个)+肽键中的N+R基中的N(五种氨基酸中都没有)可推出,肽键中的N为3个,该多肽链由4个氨基酸组成;半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸的碳原子之和为3+4+3+6=16,与题目中该多肽链的分子式不符。
根据该多肽链中碳原子和硫原子的数目,可确定组成该多肽链的氨基酸应该为一个苯丙氨酸(C9H11O2N)、一个亮氨酸(C6H13O2N)、两个半胱氨酸(C3H7O2NS);该多肽中H原子数为11+7+13+7-3×2-2=30,O原子数为2+2+2+2-3×1=5。
该多肽由3种氨基酸组成,其形成过程中至少需要3种tRNA。
该多肽在核糖体上形成,形成过程中相对分子质量减少18×3(形成肽键时脱水)+2(形成一个二硫键脱下2个H)=56。
【答案】 D
【解题归纳】
利用原子守恒法计算肽链中的原子数
(1)基本原理。
①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。
②氨基酸在脱水缩合形成多肽时,要失去部分水分子,但是碳原子、氮原子的数目不会减少。
(2)常用公式。
①碳原子数=氨基酸分子数×2+R基上的碳原子数;
②氢原子数=各氨基酸中氢原子的总数-脱去的水分子数×2;
③氧原子数=各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分子数;
④氮原子数=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子的总数。
[构建知识网络]
[必背答题语句]
1.写出氨基酸的结构通式:
。
2.组成蛋白质的氨基酸的共同特点是:
每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基,且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
3.脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接,同时脱去一分子水的过程。
4.氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键,由肽键连接氨基酸分子形成肽链,肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
5.蛋白质多样性的直接原因是:
组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
6.蛋白质的功能是:
蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,具有催化、运输、免疫、信息传递等功能。
练真题[感悟高考 展示规律]
1.(2017·江苏单科)下列关于肽和蛋白质的叙述,正确的是( )
A.α鹅膏蕈碱是一种环状八肽,分子中含有8个肽键
B.蛋白质是由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.变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
解析:
本题重点考查肽和蛋白质的结构特点。
环状八肽分子中含有8个肽键,A正确;蛋白质并不都是由2条或2条以上多肽链构成的,B错误;蛋白质变性只是其空间结构的改变,而不是肽键的断裂,引起蛋白质变性的因素通常是高温、过酸、过碱和重金属等,C错误;变性蛋白质仍然存在肽链及肽键,故还可以与双缩脲试剂发生反应,D错误。
答案:
A
2.(2015·福建理综)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
解析:
组成人体蛋白质的氨基酸约有20种,但并不是每种蛋白质都含有20种氨基酸;有些蛋白质可以在细胞外发挥作用,如消化酶;每种蛋白质均有其独特的空间结构;蛋白质的功能具有多样性,如有些蛋白质具有催化作用,有些蛋白质具有免疫、运输或调节作用。
答案:
C
3.(2015·海南单科)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
解析:
本题主要考查蛋白质的相关内容。
rRNA是核糖体的重要组成成分,而核糖体是合成蛋白质的场所,A正确;染色体主要由DNA和蛋白质组成,B正确;浆细胞分泌的抗体主要分布在血浆中,C正确;细胞核中进行DNA复制、转录等过程所需的酶由核糖体合成,D错误。
答案:
D
4.(2013·江苏单科)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
5.(2012·上海卷)生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键,导致( )
A.蛋白质分解为多肽链
B.多肽链分解为若干短肽
C.多肽链分解为氨基酸
D.氨基酸分解为氨基和碳链化合物
解析:
本题考查酶的专一性、多样性的相关知识。
肽酶可水解肽链末端的肽键,最终将多肽链分解为氨基酸。
答案:
C
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- 人教版高三 生物 一轮 复习 生命 活动 承担 蛋白质