高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者精练

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第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者知识点一　蛋白质功能1．蛋白质是细胞内的重要物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能是相适应的。下列关于蛋白质类物质与其功能的对应，正确的是(　　)A．胰岛素与调节     B．抗体与催化C．胃蛋白酶与运输     D．血红蛋白与免疫答案　A解析　胰岛素的化学本质是蛋白质，具有降低血糖浓度的作用，体现了蛋白质的调节(信息传递)功能，A正确；抗体的化学本质是蛋白质，具有抵御外来细菌、病毒等的侵害的作用，体现了蛋白质的免疫功能，B错误；胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，可催化蛋白质的水解，体现了蛋白质的催化功能，C错误；血红蛋白的化学本质是蛋白质，具有运输氧气的功能，体现了蛋白质的运输功能，D错误。2．下列关于蛋白质的相关叙述不合理的是(　　)A．蛋白质是细胞的基本组成成分，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质B．生物界的蛋白质种类多达1010～1012种C．蛋白质的功能多样与它多种多样的结构有关D．蛋白质是细胞中的遗传物质答案　D解析　细胞中的遗传物质是DNA，不是蛋白质。知识点二　蛋白质的基本组成单位——氨基酸3．下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是(　　)答案　D解析　由组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可知，每种氨基酸分子至少含有一个氨基(—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，题中只有D结构式能正确表示构成蛋白质的氨基酸分子。A结构式只有氨基，没有羧基；B结构式只有羧基，没有氨基；C结构式中的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上。4．已知谷氨酸的分子式是C5H9NO4，那么该氨基酸的R基是(　　)A．—C2H4NO2     B．—C3H5O2C．—C4H6O2     D．—C4H5O2答案　B解析　氨基酸的结构通式是：。根据氨基酸的结构通式可以看出，氨基酸的分子式是RC2H4O2N，已知谷氨酸的分子式是C5H9O4N，减去C2H4O2N，所以R基团是—C3H5O2，综上所述，B符合题意。5．下列关于人体内氨基酸的相关叙述错误的是(　　)A．人体内的氨基酸根据是否能自身合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸B．人体中有13种非必需氨基酸C．必需氨基酸可以被肠道吸收，非必需氨基酸不可以被肠道吸收D．经常食用奶制品、肉类、蛋类和大豆制品，一般不会缺乏必需氨基酸答案　C解析　必需氨基酸和非必需氨基酸都可以被肠道吸收，C错误。6．下列相关叙述中正确的是(　　)A．构成氨基酸的元素只有C、H、O、N 4种B．只要含氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸C．R基中可以有氨基或羧基D．组成人体蛋白质的氨基酸有20种答案　C解析　组成氨基酸的基本元素包括C、H、O、N，少数氨基酸还含有S，A错误；氨基酸的结构特点是至少含有一个氨基和一个羧基，而且要连接在同一个碳原子上，所以含有氨基和羧基的化合物不一定是构成蛋白质的氨基酸，B错误；组成人体蛋白质的氨基酸有21种，D错误。知识点三　蛋白质的结构及其多样性[题型一　蛋白质的形成过程]7．蛋白质是由氨基酸通过肽键形成的大分子化合物，一个氨基酸分子中的氨基和另一个氨基酸分子中的羧基脱去一个水分子缩合形成肽键。蛋白质分子结构示意图如图所示：其中用虚线框出的甲、乙、丙的名称依次为(　　)A．氨基、肽键、羧基    B．羧基、肽键、氨基C．肽键、氨基、羧基    D．氨基、羧基、肽键答案　A8．下列是两种氨基酸的结构，它们在形成二肽时，最可能缩合的基团是(　　)答案　C解析　氨基酸脱水缩合发生在一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基间，③和⑥是R基上的羧基和氨基，不参与脱水缩合，所以C符合题意。9．能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组顺序是(　　)①氨基酸　②C、H、O、N等元素　③氨基酸分子脱水缩合形成多肽　④肽链由于氨基酸分子之间形成的氢键等盘曲折叠　⑤形成一定的空间结构A．①③④②⑤    B．②①④③⑤C．②①③⑤④    D．②①③④⑤答案　D解析　组成氨基酸的元素包括C、H、O、N等，氨基酸通过脱水缩合形成多肽链，多肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质，D正确。[题型二　蛋白质结构多样性]10．人体的肌肉主要由蛋白质构成，但平滑肌和骨骼肌的功能不同，其直接原因是(　　)A．两者属于不同系统B．两者所含蛋白质分子的结构不同C．两者细胞的形状不同D．两者在人体内的位置分布不同答案　B解析　蛋白质具有与其功能相适应的独特结构，平滑肌和骨骼肌的功能不同，是因为构成二者的蛋白质分子结构不同，B正确。11．生长激素和胰岛素都是人体内对生命活动起着重要调节作用的激素，但是功能不同，与此无关的是(　　)A．氨基酸的数目、种类和排列顺序B．构成蛋白质肽链的数目C．构成蛋白质的空间结构D．组成氨基的元素种类答案　D解析　每一种蛋白质都有与其功能相适应的独特结构，生长激素和胰岛素功能不同，是由于二者的结构不同。造成结构多样性的原因：氨基酸的数目、种类和排列顺序不同，构成蛋白质肽链的数目不同，构成蛋白质的空间结构不同等，而组成氨基的化学元素的种类是相同的，故选D。[题型三　结构与功能相适应]12．血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的，含有4条多肽链的蛋白质，是红细胞中运输氧气的物质，下列说法不正确的是(　　)A．血红蛋白最少含有4个游离的氨基，含有570个肽键B．血红蛋白的空间结构与红细胞的形状没有直接关系C．血红蛋白574个氨基酸中有一个发生改变，可能会影响到红细胞的形状D．红细胞运输氧气的功能与血红蛋白的复杂空间结构相适应答案　B解析　血红蛋白含有4条多肽链，因此至少含有4个游离的氨基，血红蛋白中共有574－4＝570(个)肽键，A正确；血红蛋白的空间结构决定了由它参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状，B错误；血红蛋白574个氨基酸中有一个发生改变，可能会影响红细胞的形状，如镰状红细胞的形成，C正确。知识点四　与蛋白质有关的计算13．下列有关图示多肽的叙述，正确的是(　　)A．由5个氨基酸缩合而成B．形成过程中失去了3分子水C．有4种不同的侧链基团D．游离的氨基和羧基各1个答案　B解析　分析题图可知，图中多肽有三个肽键，即含有4个氨基酸，A错误；4个氨基酸在脱水缩合过程中共失去3分子的水，B正确；图中氨基酸的R基分别为：—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，即表示有3种不同的侧链基团，C错误；图中多肽有两个游离的羧基和一个游离的氨基，D错误。14．测得某蛋白质由2条肽链组成，共含有51个氨基酸。已知氨基酸的平均相对分子质量为128，则该蛋白质的相对分子质量约为(　　)A．6528    B．5646    C．5628    D．5238答案　B解析　根据蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量－失去水分子数×水的相对分子质量，而失去水分子数＝氨基酸数－肽链数，故该蛋白质的相对分子质量约为128×51－(51－2)×18＝5646，B正确。15．根据如图化合物的结构分析回答：(1)构成该化合物的氨基酸种类有________种。(2)该化合物由________个氨基酸失去________个水分子而形成，这种反应叫做________。(3)该化合物称为________，含________个肽键。(4)如果图中氨基酸顺序改变，其相应功能是否发生改变？________。为什么？____________________________________________________。答案　(1)3　(2)4　3　脱水缩合(3)四肽　3　(4)改变　氨基酸顺序改变，形成的蛋白质空间结构改变，蛋白质功能改变解析　(1)图中化合物由4个氨基酸构成，R基分别为—H、—H、、—CH2—COOH，即有3种氨基酸。(2)该化合物由4个氨基酸失去3个水分子而形成，这种反应叫作脱水缩合。(3)该化合物称为四肽，共含有3个肽键。(4)蛋白质的功能与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关，因此如果图中氨基酸顺序改变，其相应功能也会发生改变。16．用氨基酸自动分析仪测得几种多肽化合物的氨基酸数目如表所示：(1)表中①②③的氨基酸数目虽相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的____________________________不同。(2)⑥的生理功能说明蛋白质具有________作用；⑦的生理功能说明蛋白质具有________作用；⑧的生理功能说明蛋白质具有________作用。(3)组成上述8种化合物的所有氨基酸所共有的结构通式是______________。(4)该实例说明蛋白质的结构具有________，这种特点决定了蛋白质的______________________。答案　(1)氨基酸的种类、排列顺序和肽链的空间结构(2)调节　免疫　运输　(3) (4)多样性　功能多样性解析　(1)分析表格信息可知，①②③的氨基酸数目虽相同，但是氨基酸的种类、排列顺序和肽链的空间结构不同，进而导致三种多肽化合物的功能不同。(2)⑥胰岛素具有调节血糖浓度的功能，说明蛋白质具有调节机体生命活动的功能；⑦是免疫球蛋白，体现了蛋白质的免疫功能；⑧是血红蛋白，具有运输氧气的功能，体现了蛋白质的运输功能。(3)氨基酸的结构通式是。(4)该实例说明蛋白质结构具有多样性，蛋白质的结构与其功能相适应，所以蛋白质也具有功能多样性。　易错题型　蛋白质结构特点17．下列有关氨基酸、多肽链和蛋白质的叙述正确的是(　　)A．都只有C、H、O、N四种元素B．遇双缩脲试剂都显紫色C．都具有空间结构D．通常都含有羧基答案　D解析　氨基酸、多肽链和蛋白质均含有C、H、O、N四种元素，有的还含有S等元素，A错误；多肽链和蛋白质中均含有肽键，可与双缩脲试剂作用产生紫色反应，而氨基酸不含肽键，不能与双缩脲试剂作用产生紫色反应，B错误；蛋白质具有一定空间结构，而氨基酸不具有空间结构，C错误；每个氨基酸至少含有1个羧基，每条多肽链至少含有1个羧基，蛋白质由肽链组成，也含有羧基，D正确。 一、单项选择题1．如图表示生物体内的三个生理过程(a、b、c)，在这三个过程中，Y代表的物质可能分别为(　　)A．激素、抗体、转运蛋白     B．抗体、转运蛋白、酶C．维生素、转运蛋白、抗体     D．转运蛋白、抗体、酶答案　D解析　蛋白质是生命活动的主要承担者，有的蛋白质是细胞结构的重要组成成分；有的蛋白质具有催化功能，如大多数酶的本质是蛋白质；有的蛋白质具有调节机体生命活动的功能，如胰岛素；有的蛋白质具有运输功能，如转运蛋白；有的蛋白质具有免疫功能，如抗体。分析题图可知，X与Y结合，X进入细胞，说明X可能是被运输的物质，Y可能是转运蛋白；X与Y结合后，X被清除，说明X可能是抗原，Y可能是抗体；X与Y结合后，X转变成其他物质，说明X可能是反应物，Y可能是酶。2．下列关于组成蛋白质的氨基酸的说法中，错误的是(　　)A．生物体内最简单的氨基酸R基为—HB．至少有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上C.氨基酸分子的R基是决定氨基酸种类的基团D．人体细胞只能合成必需氨基酸答案　D解析　人体内不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸为必需氨基酸，D错误。3．人体内有多种多样的蛋白质，下列关于蛋白质的叙述，错误的是(　　)A．都是由氨基酸脱水缩合而成的B．都含有肽键C．都能催化生物化学反应D．蛋白质的生物活性与其空间结构有关答案　C解析　蛋白质是由氨基酸脱水缩合而成的，一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间通过脱水缩合反应形成肽键，A、B正确；肽链往往盘曲、折叠形成一定的空间结构后才具有生物活性，若特定的空间结构遭到破坏，则其功能也会受到影响或者丧失，D正确；酶能够催化细胞内的化学反应，但并不是所有蛋白质都具有催化功能，C错误。4．下列有关蛋白质的说法错误的是(　　)A．蛋白质不需要消化就能被人体吸收和利用B．组成人体的蛋白质的氨基酸中有13种非必需氨基酸C．生物界的蛋白质种类非常多D．蛋白质参与组成细胞和生物体的各种结构，执行多种多样的功能答案　A解析　蛋白质需要消化成氨基酸才能被人体吸收和利用，A错误。5．下列关于蛋白质结构和功能的叙述中，错误的是(　　)A．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B．不同种类的蛋白质不仅氨基酸的数量和排列顺序不同，且各自具有独特的空间结构C．每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构D．氨基酸的数目、种类、排列顺序、空间结构以及氨基酸连接方式不同决定蛋白质的多样性答案　D解析　蛋白质的多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构有关，D错误。6．一条由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种氨基酸答案　B解析　根据题干信息可知该多肽含有39个氨基酸，且是环状的，所以有39个肽键，A错误；由于该多肽是环状的，所以在不考虑R基上氨基的前提下，该多肽可能没有游离氨基，B正确；由于该多肽是环状的，有4个谷氨酸(R基为—CH2—CH2—COOH)，在不考虑其他氨基酸的R基的前提下，该多肽至少有4个游离羧基，C错误；根据题干信息无法判断有多少种氨基酸参与构成该环状肽，但是人体中组成蛋白质的氨基酸有21种，D错误。7．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胰岛素生物活性的丧失D．理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛素的含量答案　D解析　从图中可以看出，保留的肽链中含有51(即30＋21)个氨基酸，所以肽键的数目＝51－2＝49(个)，A错误；胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，B错误；沸水浴时破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键，C错误；因为合成一个胰岛素分子就要切去一段C肽，所以可以通过测定C肽的含量间接反映胰岛素的含量，D正确。二、不定项选择题8．下图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是(　　)A．结构④在人体内有21种B．氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自于②和③C．结构④中含有的氨基或羧基参与脱水缩合D．生物体内n个氨基酸形成的多肽链就有蛋白质的生理功能答案　A解析　①为氨基，③为羧基，④为侧链基团(R基)，决定氨基酸种类，在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，A正确；氨基酸脱水缩合形成水，水中氢来自①③，B错误；R基中的氨基或羧基一般不参与脱水缩合，C错误；生物体内n个氨基酸形成的多肽链还需要加工，形成一定的空间结构后才具有蛋白质的生理功能，D错误。9．尿中是否含有蛋白质常用加热法来检验。下图为蛋白质加热过程中的变化，据此判断，下列有关叙述正确的是(　　)A．沸水浴加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展并断裂B．变性后的蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应C．蛋白质加热过程中，氨基酸的排列顺序不会发生改变D．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能会发生改变答案　BCD解析　沸水浴加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展，但没有断裂，A错误；变性后的蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应，B正确；蛋白质加热过程中，氨基酸的排列顺序不会发生改变，C正确；蛋白质的结构与功能相适应，蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能发生了改变，D正确。10．如图表示某种蛋白质中相关基团或氨基酸的数目，下列相关叙述正确的是(　　)A．该蛋白质中含有2条肽链B．该蛋白质中共有124个肽键C．该蛋白质的R基上共含17个氨基D．形成该蛋白质时共脱掉125个水分子答案　AB解析　据图可知，该蛋白质的羧基总数为17个，R基上的羧基数目为15个，则肽链末端游离的羧基数目为17－15＝2(个)，进而确定含有两条肽链，A正确；该蛋白质共有126－2＝124(个)肽键，形成该蛋白质时共脱掉124个水分子，B正确，D错误；氨基总数为17，则R基上的氨基数为17－2＝15(个)，C错误。11．X个氨基酸合成的蛋白质结构如图所示(内含环肽)，其中—S—S—表示连接两条相邻多肽的二硫键(每个二硫键由两个—SH脱去2个H形成)。下列叙述中正确的是(　　)A．此蛋白质中至少含2个氨基与2个羧基B．形成二硫键可增加蛋白质结构的稳定性C．此蛋白质中应含有(X－3)个肽键D．蛋白质合成时减少的相对分子质量为(X－2)×18＋4答案　ABD解析　1条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，环肽不考虑，所以此蛋白质中至少含2个氨基与2个羧基，A正确；该蛋白质由2条链状肽链和1条环肽构成，形成二硫键可增加蛋白质结构的稳定性，B正确；该蛋白质含有2条链状肽链和1条环肽，所以蛋白质合成时形成的肽键数目＝氨基酸总数一链状肽链数＝X－2，C错误；蛋白质合成时减少的相对分子质量为失去的水的相对分子质量与脱去H的相对分子质量的和，即(X－2)×18＋4，D正确。三、非选择题12．下图表示有关蛋白质分子的简要概念图，据图回答下列问题：(1)图中A的元素组成为____________，在人体内可以合成的B属于____________，C是________。(2)蛋白质的结构具有多样性，从蛋白质自身分析，原因有氨基酸的______________________不同，以及蛋白质的________千变万化等。(3)若该蛋白质是血红蛋白，说明蛋白质具有________作用；若该蛋白质是酶，说明蛋白质具有________作用。(4)经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的______________，因此可以达到____________的目的，此时的蛋白质用双缩脲试剂检验________(填“能”或“否”)发生紫色反应。答案　(1)C、H、O、N等(缺一不可)　非必需氨基酸　肽键(2)种类、数量和排列顺序　空间结构(3)运输　催化(4)蛋白质变性　消毒和灭菌　能解析　(1)图中的B是蛋白质的基本单位——氨基酸，它的元素组成有C、H、O、N等，氨基酸脱水缩合后形成肽键(C)。(4)蛋白质变性即蛋白质的空间结构发生改变，可以使蛋白质失去活性及原有的功能，但肽键仍旧完好，可以与双缩脲试剂发生紫色反应。　　实验探究13．脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物技术在分子水平上的又一突破。如图为脑啡肽的结构简式，请回答下列问题：(1)该化合物有________个氨基和________个羧基。(2)该化合物是由________个氨基酸失去________分子水而形成的，这种方式叫做________，该化合物叫________肽。在形成时，相对分子质量减少了________。(3)该化合物水解后可产生________种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是________。(4)现有质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、鸡蛋、人的口腔唾液(酶)、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶。请设计实验证明“脑啡肽是多肽”。①实验原理：在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。②方法步骤：_______________________________________________。③预期结果：______________________________________________。④实验结论：________________。答案　(1)1　1(2)5　4　脱水缩合　五　72(3)4　R基不同(4)②取2支试管分别编号A、B，在A中加入2 mL脑啡肽液，在B中加入2 mL蒸馏水；在2支试管中各加入1 mL质量浓度为0.1 g/mL NaOH溶液，振荡；在2支试管中各加入4滴质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液，振荡　③A试管中出现紫色，B试管中不出现紫色　④脑啡肽是一种多肽解析　该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸脱水缩合而成的，在形成多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×18＝72。该多肽中有一个氨基和一个羧基；从结构上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，应为同一种氨基酸，因此脑啡肽水解后产生4种氨基酸。脑啡肽是多肽，能与双缩脲试剂反应产生紫色物质。在设计过程中还应注意空白对照。