备考2024届高考生物一轮复习讲义第一章细胞的概述与分子组成课时3蛋白质和核酸考点1蛋白质的结构和功能

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考点1 蛋白质的结构和功能
1.蛋白质的功能
2.蛋白质的结构
（1）组成蛋白质的氨基酸
（2）蛋白质的形成及其多样性
①二肽的形成
②蛋白质的结构层次
③蛋白质种类多样性的原因
提醒一条肽链含有的游离氨基（或羧基）至少是1个，位于肽链的一端，其余的位于R基上。
教材补遗（1）[必修1 P30“与社会的联系”]组成人体蛋白质的必需氨基酸有8种，巧记为甲（甲硫氨酸）来（赖氨酸）写（缬氨酸）一（异亮氨酸）本（苯丙氨酸）亮（亮氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）。
（2）[必修1 P30图2－11]胰岛素由两条肽链构成，这两条肽链通过二硫键（—S—S—）相互结合在一起，其中共含有3个二硫键。
（3）[必修1 P30正文]血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含4条多肽链。
基础自测
1.所有氨基酸中一定含有C、H、O、N、S五种元素。（× ）
2.具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。（× ）
3.组成人体蛋白质的21种氨基酸之间的区别在于R基的不同。（ √ ）
4.组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。（× ）
5.脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽。（× ）
6.蛋白质的功能由氨基酸的空间结构和种类决定。（× ）
7.胰岛素中不同肽链之间通过肽键连接。（× ）
8.氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构。（ √ ）
9.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变。（× ）
情境应用
1.某种脑啡肽具有镇痛作用，可以作为药物来使用，其结构式如下：
（1）这种脑啡肽是 五 肽。
（2）若组成脑啡肽的氨基酸顺序发生了改变，它还会具有脑啡肽的功能吗？ 不会 （填“会”或“不会”），为什么？
提示 氨基酸的排列顺序影响脑啡肽的结构，结构决定功能，若氨基酸排列顺序变了，新的物质就不具有脑啡肽的镇痛功能。
2.鸡蛋营养丰富，含有人体所需要的必需氨基酸，是食物中最理想的优质蛋白质，请回答下列有关鸡蛋的问题。
（1）熟鸡蛋中的蛋白质 能 （填“能”或“不能”）用双缩脲试剂检测，原因是蛋白质变性后虽然空间结构改变，但没有破坏氨基酸之间的 肽键 。
（2）据悉，一篇有关“熟蛋返生孵小鸡”的论文引发了人们的广泛关注，你认为是否科学？ 否 （填“是”或“否”），为什么？
提示 高温破坏蛋白质的空间结构，使蛋白质变性，且该过程是不可逆的。
研透高考 明确方向
命题点1 蛋白质的功能分析
1.[2021辽宁]蛋白质是生命活动的主要承担者。下列有关叙述错误的是（ D ）
A.叶绿体中存在催化ATP合成的蛋白质
B.胰岛B细胞能分泌调节血糖的蛋白质
C.唾液腺细胞能分泌水解淀粉的蛋白质
D.线粒体膜上存在运输葡萄糖的蛋白质
解析 叶绿体中催化ATP合成的酶是ATP合成酶，ATP合成酶的化学本质是蛋白质，A正确；胰岛B细胞能分泌胰岛素，使血糖浓度降低，胰岛素的化学本质是蛋白质，B正确；唾液腺细胞能分泌唾液淀粉酶，使淀粉水解，唾液淀粉酶的化学本质为蛋白质，C正确；葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解，线粒体膜上不存在运输葡萄糖的蛋白质，D错误。
2.如图所示的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种蛋白质，下列叙述正确的是（ D ）
A.①一定发生在细胞内 B.②必须依赖ATP
C.③只能位于细胞膜上 D.Q中可能含有S
解析 图中Q物质具有多种功能，①过程中L与Q结合后L可变成其他物质，这里的Q物质可能是具有催化作用的酶，消化酶催化的水解反应发生在消化道（细胞外），A错误；②过程的Q可能是起运输作用的转运蛋白，转运蛋白参与的协助扩散不需要消耗ATP，B错误；③过程中的L与Q结合后，L被消灭，这里的Q可能是起免疫作用的抗体，抗体存在于内环境中，C错误；Q是蛋白质，蛋白质中可能含有S，D正确。
思维提升
运用归纳与概括总结常考的蛋白质的分布与功能
命题点2 蛋白质的形成和结构分析
3.[2022湖南]胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列叙述正确的是（ C ）
A.胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中
B.皮肤表面涂抹的胶原蛋白可被直接吸收
C.胶原蛋白的形成与内质网和高尔基体有关
D.胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高
解析 胶原蛋白的氮元素主要存在于中，A错误；胶原蛋白是大分子物质，其不能被皮肤直接吸收，B错误；胶原蛋白属于分泌蛋白，其形成与内质网和高尔基体有关，C正确；据题意只知胶原蛋白的非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，无法比较二者营养价值的高低，D错误。
命题变式
[设问拓展型]下列有关胶原蛋白的叙述，错误的是（ C ）
A.该蛋白的合成场所是核糖体
B.人体能合成组成该蛋白的部分氨基酸
C.未经折叠的该蛋白具有生物学功能
D.在合成该蛋白时产生的水分子中的氢来自氨基和羧基
解析 该胶原蛋白含有部分非必需氨基酸，非必需氨基酸是人体细胞能合成的，B正确；未经折叠的该蛋白不具有生物学功能，C错误；合成胶原蛋白时发生脱水缩合，相邻的两个氨基酸之间脱去一分子水形成肽键，其中水分子中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基，D正确。
4.[2023海南]科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕，使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白，该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述，正确的是（ B ）
A.该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同
B.该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成
C.该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
D.高温可改变该蛋白的化学组成，从而改变其韧性
解析 该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的基本组成单位都是氨基酸，A错误；氨基酸之间可通过脱水缩合形成肽键，肽链由氨基酸通过肽键连接而成，B正确；蛋白质彻底水解的产物为氨基酸，氨基酸中无肽键，其不能与双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；高温可破坏蛋白质的空间结构，一般不改变其化学组成，D错误。
命题点3 氨基酸形成蛋白质过程中的有关计算
5.如图为牛胰岛素（由51个氨基酸构成）结构模式图，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（ C ）
A.牛胰岛素为五十一肽，其中含有50个肽键
B.牛胰岛素中至少有4个游离的氨基和4个游离的羧基
C.氨基酸脱水缩合形成牛胰岛素时，水中的氧来自羧基
D.牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882
解析 牛胰岛素含51个氨基酸，由两条肽链组成，含有的肽键为51－2＝49（个），A错误；牛胰岛素中至少含2个游离的氨基和2个游离的羧基，B错误；氨基酸脱水缩合是—NH2和—COOH发生反应，水中的氧来自—COOH，C正确；牛胰岛素形成时，51个氨基酸脱水缩合的同时还形成了3个—S—S—，减少了6个H，故减少的相对分子质量为49×18＋6＝888，D错误。
6.我国合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物脑啡肽，它的结构简式如图甲所示；图乙表示某三十九肽去掉其中的某种氨基酸后得到4条长短不等的多肽。下列说法错误的是（ C ）
A.图甲化合物叫五肽，该化合物完全水解可形成4种氨基酸
B.某条多肽链的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，组成该多肽的氨基酸是30个（不考虑二硫键）
C.图乙中，三十九肽被水解后肽键减少8个，这些肽链和三十九肽相比，氨基一定增加3个
D.若图乙所示物质是抗体，说明蛋白质具有免疫功能；若为蛋白质类激素，说明蛋白质具有调节功能
解析 分析图甲可知，该化合物由5个氨基酸脱水缩合形成，叫五肽，有4种不同的R基，完全水解可形成4种氨基酸，A正确。设组成该多肽的氨基酸数为x，则110x－（x－1）×18＝2778，求得x等于30，B正确。由图乙可知，被除去氨基酸的位置是8、18、27、39位，因此去掉4个氨基酸得到4条长短不等的多肽需要水解7个肽键，即肽键减少7个；三十九肽至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，四条短肽至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基，但由于不能确定脱去的氨基酸的R基中是否含有氨基，所以氨基不一定增加3个，C错误。当图乙所示物质是抗体时，能与抗原结合发挥免疫功能；当图乙所示物质是蛋白质类激素时，能与靶细胞结合发挥调节功能，D正确。
通性通法
1.表格法分析蛋白质合成过程中的相关数量计算（设氨基酸的平均相对分子质量为a）。
注意：（1）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。（2）若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为0，再进行相关计算。（3）求氨基数或羧基数时，要看清题意，是至少还是全部，若求全部的氨基数或羧基数，不要忘记R基上的。
2.利用原子守恒法计算肽链中的原子数
在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有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，要失去部分氢原子、氧原子，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碳原子数＝氨基酸的分子数×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.蛋白质水解的有关计算
①若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键。
②每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成；
2.概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子；
3.细胞的组成元素以碳链为骨架形成复杂的生物大分子
蛋白质的结构和功能
2023：江苏T3、海南T2、湖北T2、浙江6月T1；
2022：湖南T1、浙江1月T8、辽宁T9A；
2021：湖南T5、辽宁T1、重庆T3、海南T13；
2020：全国ⅠT1C、全国ⅢT5D；
2019：海南T1AB
1.生命观念——结构与功能观：从结构与功能相适应的角度解释蛋白质、核酸的结构与功能相适应。
2.科学思维——归纳与概括：辨析蛋白质与核酸之间的区别与联系
核酸的组成、结构和功能
2022：广东T7；
2021：江苏T1；
2020：北京T2；
2019：江苏T1、海南T1CD
生物大分子以碳链为基本骨架
2023：全国乙T1；
2021：全国甲T1；
2020：天津T2、江苏T2
命题分析预测
1.高考对本部分的考查主要在蛋白质、核酸的结构和功能，以及二者之间的联系等方面，常以选择题形式呈现，或以非选择题的形式与基因的转录和翻译等知识点相联系进行综合考查。
2.预计2025年高考仍会延续这种考查模式，或以实验，或结合情境信息，将其结构、功能与其他知识相结合进行跨章节综合考查
一级结构
二级结构
三级结构
四级结构
氨基酸序列（氨基酸种类、数目、排列顺序）
在特定区域通过氢键等进行有规律地盘曲或折叠
借助氢键、离子键、二硫键等进行盘绕、折叠，形成较复杂结构
具有两条或两条以上独立三级结构的多肽链通过某些化学键相互组合，形成非常复杂的空间结构
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
游离氨
基数目
游离羧
基数目
1
m
m－1
m－1
ma－18×（m－1）
至少1个
至少1个
n
m
m－n
m－n
ma－18×（m－n）
至少n个
至少n个