【生物】2020届 一轮复习 人教版 生命活动的主要承担者——蛋白质 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 生命活动的主要承担者——蛋白质 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 生命活动的主要承担者——蛋白质 学案 考纲要求 蛋白质的结构和功能(Ⅱ)。‎ 考点一　蛋白质的结构层次和功能 ‎1.　巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能 ‎ ‎2.　判断组成蛋白质的氨基酸的方法 ‎ ‎3.　与蛋白质有关的3个易误点 ‎ ‎(1)导致蛋白质结构多样性的原因有四个，并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中的一点，这两个蛋白质分子的结构就不同。‎ ‎(2)由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质的种类和数量会出现差异。‎ ‎(3)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。‎ ‎1．(2019·山西四校联考)下列关于人体氨基酸的叙述，正确的是(　B　)‎ A．氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位 B．不同氨基酸的R基一定不同 C．酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因 D．非必需氨基酸的合成与基因的功能无关 解析：氨基酸是胰岛素等蛋白质或多肽类激素分子的基本单位，A错误；氨基酸的种类取决于R基的种类，B正确；人患白化病的根本原因是体内控制酪氨酸酶的基因异常，不能把酪氨酸转变为黑色素，C错误；非必需氨基酸在体内的合成需要酶的催化，这些酶的化学本质是蛋白质，而基因能控制蛋白质的合成，D错误。‎ ‎2．(2019·镇江模拟)组成蛋白质的氨基酸中有两种氨基酸含有S元素，已知某一蛋白质分子中含有一个S原子。则下列说法错误的是(　B　)‎ A．该蛋白质分子除了含有S元素外，还含有C、H、O、N B．该蛋白质分子完全水解后最多可以得到20种氨基酸 C．该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成 D．该蛋白质分子中有“N—C—C—N—C—C—…”的重复结构 解析：C、H、O、N是组成蛋白质的基本元素；生物体内组成蛋白质的氨基酸约有20种，其中有两种氨基酸含有S元素，而该蛋白质分子中只含有一个S原子，说明该蛋白质只有一种含S的氨基酸，故组成该蛋白质的氨基酸最多有19种；根据题干信息不能确定该蛋白质所含的肽链数，故该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成；根据氨基酸的结构和脱水缩合的过程可知，蛋白质分子中含有“N—C—C—N—C—C—…”的重复结构。‎ ‎3．(2019·安庆联考)如图是人体细胞内氨基酸的转化过程，据图分析，下列说法正确的是(　C　)‎ A．苏氨酸是人体的非必需氨基酸 B．图中显示的是一种正反馈机制 C．细胞内过多的L异亮氨酸可改变苏氨酸脱氨酶的空间结构 D．苏氨酸可与双缩脲试剂发生紫色反应 解析：‎ 苏氨酸在人体内不能合成，是人体的必需氨基酸，A错误；苏氨酸脱氨酶的终产物L异亮氨酸对苏氨酸脱氨酶有抑制作用，这是一种负反馈机制，B错误；由题图知，L异亮氨酸对苏氨酸脱氨酶有变构抑制作用，细胞内过多的L异亮氨酸可改变苏氨酸脱氨酶的空间结构，进而抑制其活性，C正确；苏氨酸中没有肽键，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。‎ 考点二　蛋白质的相关计算 ‎1.　利用蛋白质的结构图解掌握相应的计算规律 ‎ 掌握氨基酸的结构通式及肽链的基本结构是解答蛋白质类计算题的基础。我们可以认为“C”与“—CO—NH—”交替连接构成肽链的“基本骨架”，在“C”上连接着“R基”和“H”，在肽链的两端是游离的“—NH2”和“—COOH”，如图所示。‎ 结合示意图，可以得出如下规律：‎ ‎(1)脱水缩合时脱去的水分子数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数。‎ ‎(2)蛋白质中游离氨(羧)基数＝肽链数＋R基上的氨(羧)基数＝各氨基酸中氨(羧)基的总数－肽键数。‎ ‎(3)蛋白质中至少含有游离的氨(羧)基数＝肽链数。‎ ‎(4)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸总相对分子质量(氨基酸个数×氨基酸的平均相对分子质量)－失去水的相对分子质量(18×脱去的水的分子数)。‎ 归纳如下(不考虑形成二硫键)‎ 肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 多肽链相 对分子量 氨基 数目 羧基 数目 ‎1条 m m－1‎ m－1‎ am－18(m－1)‎ 至少 ‎1个 至少 ‎1个 n条 m m－n m－n am－18(m－n)‎ 至少 n个 至少 n个 注：氨基酸平均相对分子质量为a。‎ 注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(—S—S—)时，要再减去脱去的氢原子数，形成一个二硫键，蛋白质的相对分子质量减少2，若无特殊说明，不考虑二硫键。‎ ‎(5)若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。‎ ‎2.　利用原子守恒法进行蛋白质计算 ‎ 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。氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氧原子和氢原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。‎ ‎(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＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数＝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。‎ ‎(5)由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数、氧原子数或硫原子数等为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。‎ ‎3.　探究氨基酸排列与多肽种类的计算 ‎ 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)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律。(以20种氨基酸形成四肽化合物为例)‎ ‎(1)若每种氨基酸数目无限，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2、3、4号也是如此，即20×20×20×20＝204种)。‎ ‎(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20×19×18×17)种[即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择……即(20×19×18×17)种]。‎ ‎4.　基因表达过程中，氨基酸数与相应的碱基(核苷) (酸)数目的对应关系 ‎5.　环状肽的结构与计算 ‎ 环状肽如图所示：‎ ‎(1)根据图示可知，肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数(由于环状肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环状肽时，比形成一条直链肽要多脱去一个水分子)。‎ ‎(2)在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱去的氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。‎ ‎1．下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式，据图分析下列叙述不正确的是(　D　)‎ A．以上三种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH B．将这三种氨基酸(足量)置于适宜条件下，经脱水缩合形成的三肽化合物最多有27种 C．甲是最简单的氨基酸 D．含有一个氨基和一个羧基的化合物都是组成蛋白质的氨基酸 解析：构成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，D错误；氨基酸的不同取决于R基的不同，甲、乙、丙的R基依次为—H、—CH3、—CH2OH，所以甲是最简单的氨基酸，这三种氨基酸(足量)脱水缩合形成的三肽最多有33＝27(种)，A、B、C正确。‎ ‎2．(2019·郑州检测)N个氨基酸组成了M个多肽，其中有Z个是环状肽，据此分析下列叙述错误的是(　D　)‎ A．M个多肽一定含有的元素是C、H、O、N，还可能含有S B．M个多肽至少含有的游离氨基数和游离羧基数均为M－Z C．将这M个多肽完全水解为氨基酸，至少需要N－M＋Z个水分子 D．这M个多肽至少含有N－M＋Z个O原子 解析：氨基酸由C、H、O、N四种基本元素组成，有些氨基酸还含有S元素，A项正确；每条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，环状肽除R基外不含游离的氨基和游离的羧基，M个多肽至少含有(M－Z)个游离的氨基或游离的羧基，B项正确；每打开一个肽键需要一分子水，该M个多肽中肽键的数目为N－M＋Z，C项正确；每个肽键中含有一个O原子，每条链状肽末端的羧基含有两个O原子，则M个多肽中至少含有的O原子数目为(N－M＋Z)＋2(M－Z)＝N＋M－Z，D项错误。‎ ‎3．(2019·临沂模拟)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—CH2—CH2—COOH)，则该多肽(　B　)‎ 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 解析：一条由39个氨基酸形成的环状多肽有39个肽键，A错误；谷氨酸R基上没有游离氨基，也不知其他氨基酸中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1个游离羧基，且该多肽为环状，则至少有4个游离羧基，C错误；组成蛋白质的氨基酸一般为20种，D错误。‎ ‎4.如图表示一个由153个氨基酸残基构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是(　B　)‎ A．该分子中含有152个肽键 B．参与构成该分子的氨基酸中至少有1个氨基酸含2个羧基，1个氨基酸含2个氨基 C．该分子中有1个氨基酸残基含硫 D．该分子彻底水解将产生153种氨基酸 解析：图示蛋白质分子由1条肽链构成，多肽链的两个氨基酸R基上的—NH2和—COOH脱水缩合形成一个肽键，故该蛋白质共153个肽键，A错误；该蛋白质含有的1个二硫键，是2个—SH脱氢形成的，故该分子中有2个氨基酸残基含硫，C错误；该分子彻底水解最多产生20种氨基酸，D错误。‎ ‎5．(2019·沈阳育才二模)下表中列举了几种彼此功能不同的多肽化合物，有关描述错误的是(　D　)‎ 多肽化合物 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ ‎⑦‎ ‎⑧‎ ‎⑨‎ ‎⑩‎ 氨基酸数 ‎9‎ ‎9‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎13‎ ‎22‎ ‎223‎ ‎51‎ ‎660‎ ‎524‎ A.多肽化合物①②③功能不同的原因有氨基酸的种类、排列顺序不同等 B．若多肽化合物⑧由一条α链和一条β链组成，则⑧中含有的肽键数为49‎ C．多肽化合物⑦⑨⑩中常见的氨基酸种类最多为20种 D．表中数据表明，蛋白质的功能具有多样性，这些功能决定蛋白质的空间结构 解析：组成多肽化合物①②③的氨基酸数相同，功能不同的原因有氨基酸的种类、排列顺序不同等，A正确；若多肽化合物⑧由一条α链和一条β链组成，则⑧中含有的肽键数为51－2＝49个，B正确；多肽化合物⑦⑨⑩中常见的氨基酸种类最多为20种，C正确；表中数据表明，多肽和蛋白质的结构具有多样性，其功能取决于特定的空间结构，D错误。‎ ‎6．如图为由30个氨基酸组成的多肽链，经加工，第1位甲硫氨酸被切除，第16与17位氨基酸之间的肽键被切断并生成两条多肽链，两条多肽链通过二硫键相连。有关此过程的说法错误的是(　A　)‎ A．加工过程中，氧原子数目增加1个 B．经加工，比原多肽链增加了1个氨基和1个羧基 C．此加工过程是在内质网中进行的 D．此多肽链的合成过程生成了29个水分子、加工过程消耗了2个水分子 解析：加工过程减少了1个肽键(含1个氧)，另1个肽键(含1个氧)被水解，生成1个羧基(含2个氧)和1个氨基，所以氧原子数没变；此多肽链的合成过程生成了29个肽键，形成29个水分子，加工过程水解了2个肽键，消耗了2个水分子。‎ ‎1．氨基酸的结构、性质 ‎(1)组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。‎ ‎(2)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。‎ ‎2．蛋白质的结构、功能 ‎(1)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。‎ ‎(2)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是蛋白质结构多样性的直接原因。‎ ‎(3)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、信息传递等许多功能。一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。‎ ‎ ‎ 导致蛋白质结构多样性的原因有四个，并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中的一点，这两个蛋白质分子的结构就不同。‎ ‎ 多肽≠蛋白质 多肽是在核糖体上，以mRNA为模板，由氨基酸脱水缩合形成的。多肽经进一步加工才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质，如核糖体上合成的胰岛素原不具有生物活性，经内质网、高尔基体加工后才能成为具有生物活性的蛋白质。‎ ‎ ‎ 加热导致蛋白质变性的原因是加热破坏了蛋白质的空间结构，从而导致其变性失活，并未导致肽键的断裂。可导致蛋白质变性的因素还有强酸、强碱和重金属等。‎ ‎ ‎ 高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会；酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。‎ ‎1．(2018·全国卷Ⅱ)下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是(　C　)‎ A．浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原 B．肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程 C．蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参与O2运输 D．细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分 解析：‎ 抗原能和特异性抗体相结合，病毒、细菌等病原体表面的蛋白质等物质，都可以作为引起免疫反应的抗原，可见，浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原，A正确；肌肉细胞中的某些蛋白质(如肌动蛋白等)参与肌肉收缩的过程，B正确；蛋白质结合Fe2＋形成的血红蛋白参与O2的运输，C错误；染色体是细胞核的结构之一，染色体主要由DNA和蛋白质组成，D正确。‎ ‎2．(2018·江苏卷)哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如下图，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是(　D　)‎ A．两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物 B．氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基 C．肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关 D．两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同 解析：由题图可知，两种激素都是由六环肽和三肽侧链构成的多肽化合物，A错误；氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢分别来自于一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，B错误；肽链中游离的氨基酸数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关，C错误；根据以上分析可知，两种激素在两个氨基酸种类上不同，进而导致两者的功能不同，D正确。‎ ‎3．(2017·海南卷)有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是(　C　)‎ A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关 B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链 C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失 D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构 解析：蛋白质的功能主要取决于组成其的氨基酸数目、种类、排列顺序及形成其的空间结构，A正确；数量相同的5种氨基酸可以有多种组合方式且形成长度不同的多肽链，B正确；在质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)中，抗体将保持其活性，C错误；蛋白质的空间结构受其所处环境中的温度、pH等环境理化因素影响，D正确。‎ ‎4．(2017·江苏卷)下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是(　A　)‎ 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：环状八肽的分子中含有8个肽键，A正确；蛋白质是由肽链盘曲折叠构成的，也可能只有1条肽链，B错误；蛋白质变性是由空间结构发生改变造成的，肽键并没有断裂，变性蛋白质仍有肽键，仍可与双缩脲试剂发生反应，C、D错误。‎ ‎5．(2016·江苏卷)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　)‎ 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，而且也与功能基团相关 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；氨基酸之间脱水缩合生成H2O，H2O中氢来自氨基和羧基，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。‎