新教材高考生物一轮复习第一单元走近细胞及组成细胞的分子3生命活动的主要承担者__蛋白质学案必修1

生命活动的主要承担者——蛋白质

考点一　蛋白质的结构和功能及其多样性

任务驱动　探究突破

任务1　对组成蛋白质的氨基酸的判断

1．下列属于组成蛋白质的氨基酸的是________(填序号)。

①NH2—CH2—COOH　②NH2—CH2—CH2OH

2．分析氨基酸结构并回答问题

(1)比较上述三种氨基酸，写出氨基酸共有的结构____________________。

(2)氨基酸理化性质的不同取决于________的不同，图中三种氨基酸的R基依次是__________、____________、______________。

(3)从氨基和羧基的数量和位置上分析、归纳、总结组成蛋白质的氨基酸的特点。

①数量上：________________________________________________________________________。

②位置上：________________________________________________________________________。

3．据图示判断位置

在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的________部位。

方法技巧

“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸

任务2　研析深化教材，析因推理归纳，提升学科素养

科学思维

1．[归纳与概括]头发和肌肉的主要成分均为蛋白质，但功能相差极大，从氨基酸的角度分析，原因是什么？

2．[模型与建模]请用集合图的形式表示蛋白质、酶、激素、抗体、载体之间的关系。

社会责任

长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因：　

科学探究

在“探究添加皮革蛋白粉的饲料对动物生长发育的影响”的实验中，应当选择__________________的大鼠若干，随机均分为A、B两组，分笼饲养；其中A组大鼠每天都饲喂适量普通饲料，B组大鼠每天饲喂________________。

考向分类　对点落实

　组成蛋白质的氨基酸相关知识考查

1．真题重组，判断正误。

(1)氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基。(　　)

(2)人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质都含有21种氨基酸。(　　)

(3)不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同。(　　)

(4)组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合。(　　)

(5)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。(　　)

(6)有些氨基酸不能在人体细胞中合成。(　　)

(7)相对分子质量最大的氨基酸是甘氨酸。(　　)

(8)氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键。(　　)

(9)不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。(　　)

2．[经典模拟]下列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能在人体内合成

　蛋白质结构、功能多样性分析

3．[2021·黑龙江大庆高三考试题]下列有关肽键的叙述，错误的是(　　)

A．蛋白质中的肽键数等于或小于脱水缩合过程中的氨基酸数

B．含两个或两个以上肽键的物质都可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应

C．核糖体上可形成肽键，溶酶体内可发生肽键的水解

D．肽键的元素组成为C、H、O、N，其牢固程度与碳碳双键紧密相关

4．[2021·安阳模拟]朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc，它们的比较如下表：

由此可以推测这两种蛋白质表现出不同性质的原因是(　　)

A．溶解度不同  B．氨基酸的种类不同

C．空间结构不同  D．氨基酸的数量不同

5．(多选)G蛋白偶联受体(GPCRs)是一大类膜蛋白受体的统称。气味分子可与GPCRs结合进而在大脑皮层产生嗅觉，多种激素可与相应GPCRs结合进而发挥作用。下列相关叙述，正确的是(　　)

A．GPCRs可与双缩脲试剂发生紫色反应

B．通过GPCRs的作用，可实现细胞间的信息交流

C．细胞中合成GPCRs需经过转录、翻译等过程

D．GPCRs可接受多种形式的信号，故没有特异性

　蛋白质结构和功能的综合考查

6．[2021·湖南省宜昌高三考试]近年来的研究初步表明，β－AP(β－淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病理特征。β－AP是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP形成β－AP的过程如图所示。根据上述信息所作的推论，错误的是(　　)

A．用双缩脲试剂检测β－AP，会产生紫色反应

B．β－AP分子中至少含有39个肽键

C．β－AP的作用效果可能是引起大脑功能异常

D．β－分泌酶在此过程中体现了某些蛋白质具有催化作用

7．(多选)我国科学家首创利用某种动物组织中提取的胶原蛋白制成了可被人体吸收的手术缝合线。下列关于该胶原蛋白说法，正确的是(　　)

A．胶原蛋白属于生物大分子，能与斐林试剂发生反应

B．tRNA、mRNA和rRNA均参与胶原蛋白的生物合成

C．该胶原蛋白可制作手术缝合线与其空间结构有关

D．人体吸收该手术缝合线与体内的蛋白酶有关

[题后归纳]

1．几种常见蛋白质的分布和功能

2.酶、激素、抗体、载体蛋白、维生素等与蛋白质、脂质的关系概念图

考点二　蛋白质合成过程的相关计算

任务驱动　探究突破

任务1　参考下列结构图完成相关计算

注：设氨基酸的平均相对分子质量为a。

总结：

(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系：

①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－________。

②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。

(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算：

①至少含有的游离氨基或羧基数＝________数。

②游离氨基或羧基数目＝________数＋R基中含有的氨基或羧基数。

任务2　有关蛋白质中原子数、多肽种类的计算

1．原子数的计算

(1)一个氨基酸中的各原子的数目计算

①C原子数＝R基团中的C原子数＋______。

②H原子数＝R基团中的H原子数＋______。

③O原子数＝R基团中的O原子数＋______。

④N原子数＝R基团中的N原子数＋______。

(2)蛋白质中各原子数的计算

①C原子数＝(肽链数＋肽键数)×2＋______上的C原子数。

②H原子数＝(氨基酸分子个数＋肽链数)×2＋______上的H原子数＝各氨基酸中H原子的总数－脱去的水分子数×______。

③O原子数＝肽链数×______＋肽键数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子的总数－____________。

④N原子数＝肽链数＋________＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子的总数。

2．有关多肽种类的计算

假设有n(0<n≤21)种、m个氨基酸，任意排列构成多肽(这里m≤n)：

(1)若每种氨基酸数目无限(允许重复)的情况下，可形成肽类化合物的种类：有nm种。

(2)若每种氨基酸只有一个(不允许重复)的情况下，可形成肽类化合物的种类：有n×(n－1)×(n－2)…×(n－m＋2)×(n－m＋1)＝A种。

任务3　蛋白质中氨基酸数目与核酸中碱基数的计算

(1)DNA基因的碱基数(至少)mRNA的碱基数(至少)氨基酸的数目＝________。

(2)肽键数(得失水数)＋肽链数＝________＝基因(DNA)碱基数/6(至少)＝mRNA碱基数/3(至少)。

易错警示

关于蛋白质相关计算的4个失分点

(1)若形成的多肽是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。

(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，要考虑脱去氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。

(3)计算O和H的数量变化时，不要漏掉增加H2O中的O、H数值。

(4)关于蛋白质的计算中，要特别注意题中设问的是“氨基酸的数量”还是“氨基酸的种类”。

考向分类　对点落实

　多肽形成过程中的有关数量计算

1．[经典模拟]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

2．[经典高考]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(　　)

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

3．[经典高考]某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是(　　)

A．n－m  B．n－2m

C．n＋m  D．n＋2m

　利用原子守恒法完成蛋白质的计算

4．[2021·南郑中学高三月考]一条多肽链，其化学式为CxHyOpNqS，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸，分析推算可知，水解得到的氨基酸个数为(　　)

A．p－1   B．q＋1

C．q－1   D.p＋1

[网络建构提升]

[长句应答必备]

1．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。

2．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。

3．不同生物所含蛋白质不同的根本原因是DNA(基因或遗传信息)的不同。

[示例]

1．细胞内核糖体上合成的多肽能不能直接行使正常的生理功能？为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

2．研究发现某些蛋白质的氨基酸组成种类相同、数目相同，但功能不同，其原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[等级选考研考向]

1．[2018·江苏卷，5]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(　　)

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

2．[2017·海南卷]有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是(　　)

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

3．[2017·江苏卷]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

[国考真题研规律]

1．[2018·全国卷Ⅱ，1]下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是(　　)

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

2．[2018·全国卷Ⅲ，30节选]回答下列与蛋白质相关的问题：

(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是________。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在________这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如________________(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)

(2)通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和________________结构，某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

课堂互动探究案3

高效课堂　师生互动提考能

考点一

【任务驱动 　探究突破】

任务1　

1．①③⑥⑦　

2．(1)

(2)R基　—CH(CH3)2　—CH2—CH2—COOH　—(CH2)4—NH2

(3)至少有一个—NH2和一个—COOH　必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上

3．①

任务2　

科学思维

1．答案：组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同。

2．答案：

社会责任

答案：赖氨酸为必需氨基酸，人体不能合成，只能从食物中摄取才能保证正常生命活动，玉米中不含赖氨酸，因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。

科学探究

答案：身体健康、发育正常、体重相同　等量的添加皮革蛋白粉的饲料

【考向分类　对点落实】

1．(1)√　(2)×　(3)√　(4)√

(5)×　提示：脱水缩合的方式只有一种。

(6)√

(7)×　提示：甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸。

(8)√　(9)√

2．解析：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．解析：在链状肽中，肽键数＝蛋白质中含有的氨基酸数—肽链数；在环状肽中，肽键数＝蛋白质中含有的氨基酸数，A正确；双缩脲试剂颜色反应是指具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成紫色的络合物，可见，含两个或两个以上肽键的物质都可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，B正确；氨基酸的脱水缩合过程发生在核糖体上，因此核糖体上可形成肽键，溶酶体内含有多种水解酶，可发生肽键的水解，C正确；肽键的元素组成为C、H、O、N，其结构式为—CO—NH—，不含碳碳双键，D错误。

答案：D

4．解析：由表中信息可知，两种蛋白质的肽链中氨基酸排列顺序相同，由此可确定两种蛋白质的空间结构不同是它们表现出不同性质的原因。

答案：C

5．解析：GPCRs是受体蛋白，能与双缩脲试剂发生紫色反应，受体在细胞间的信息交流中起作用，蛋白质的合成需经转录、翻译过程。GPCRs是一类膜蛋白受体，激素与相应的GPCRs结合，故GPCRs具有特异性。

答案：ABC

6．解析：β－AP是一种蛋白质，可以与双缩脲试剂发生紫色反应，A正确；由图可知，β－AP分子中氨基酸数目＝635－596＝39，β－AP分子中含有39个氨基酸，其至少含有38个肽键，B错误；β－AP沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病理特征，可见β－AP的作用效果可能是引起大脑功能异常，C正确；APP形成β－AP的过程中需要β－分泌酶和γ－分泌酶的催化作用，β－分泌酶和γ－分泌酶的化学本质是蛋白质，体现了蛋白质的催化作用，D正确。

答案：B

7．解析：胶原蛋白属于生物大分子，能与双缩脲试剂发生反应，A错误；胶原蛋白的合成需要经过翻译过程，该过程中tRNA可转运氨基酸，mRNA作为翻译的模板、rRNA可以参与构成核糖体，B正确；缝合线具有免拆线、无排异的优点，这说明动物与人体的胶原蛋白空间结构相似或相同，C正确；缝合线是一种蛋白质，可被组织中特定的蛋白酶水解为氨基酸后被人体吸收，D正确。

答案：BCD

考点二

【任务驱动 　探究突破】

任务1　1　1　n　n　(1)肽链数　(2)肽链　肽链

任务2　

1．(1)2　4　2　1　(2)R基　R基　2　2　脱去的水分子数　肽键数

任务3　(1)6:3:1　(2)氨基酸数

【考向分类　对点落实】

1．解析：图示多肽中共有3个肽键，其形成过程中失去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。

答案：D

2．解析：一条由39个氨基酸形成的环状多肽，应有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4个谷氨酸的R基上共有4个游离羧基，则至少有4个游离羧基，C错误；组成蛋白质的氨基酸最多约为21种，所以D错误。

答案：B

3．解析：该蛋白质中含有肽键数为(n－m)个，每个肽键(—CO—NH—)含有一个氧原子；m条肽链至少含有m个游离的羧基(—COOH)，因此，该蛋白质中至少含有的氧原子的个数为n－m＋2m＝n＋m。

答案：C

4．解析：据图可知，图示4种氨基酸均只含有1个氨基和1个羧基，氨基酸连接时一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基反应，生成一分子水，多肽中的O原子数目＝氨基酸数目＋1，根据多肽化学式CxHyOpNqS可判断该多肽彻底水解，根据氧原子数可以计算，假设氨基酸个数为m，则p＝m＋1，可得m＝p－1。

答案：A

课堂总结　网络聚焦大概念

网络建构提升

①C、H、O、N

②　③肽键　④功能　⑤免疫　⑥信息传递　⑦种类　⑧排列顺序　⑨空间结构

【示例】

1．不能。核糖体上合成的多肽没有一定的空间结构，因此不具有生理活性

2．组成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同，多肽链的空间结构不同

历届真题　分类集训培素养

等级选考研考向

1．解析：由图解可知，两种激素都是由六肽环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。

答案：D

2．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；将抗体溶于NaCl溶液中会出现盐析现象，但其生物活性没有丧失，C错误；氨基酸序列相同的多肽链可折叠形成不同的空间结构，D正确。

答案：C

3．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，仍可与双缩脲试剂发生反应，C、D错误。

答案：A

国考真题研规律

1．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＋形成的血红蛋白可参与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。

答案：C

2．解析：(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在核糖体上形成的。胃蛋白酶是分泌蛋白，逆转录酶和酪氨酸酶都是细胞内的蛋白质。

(2)具有生物活性的蛋白质都有特定的氨基酸序列和空间结构。变性的蛋白质空间结构被破坏，肽键暴露，暴露的肽键容易与蛋白酶接触，使蛋白质更易降解。

答案：(1)氨基酸　核糖体　胃蛋白酶　(2)空间　蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解