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第3講　生命活動的承擔者——蛋白質 李仕才 考綱要求 全國卷五年考情 蛋白質的結構和功能(Ⅱ) 2015卷ⅠT5 考點一| 蛋白質的結構和功能 (對應學生用書第11頁) [識記—基礎梳理] 1．氨基酸及其種類 (1)寫出圖中結構名稱 a．氨基；c.羧基。 (2)通過比較圖中兩種氨基酸，寫出氨基酸的結構通式： (3)不同的氨基酸取決于R基的不同，圖中兩種氨基酸的R基分別是b、d(填字母)。 (4)歸納總結氨基酸的結構特點 2．蛋白質的結構及其多樣性 (1)二肽的形成 a．過程①名稱：脫水縮合；場所：核糖體。 b．物質②：二肽。 c．結構③：肽鍵，其結構簡式為：—CO—NH—。 d．多個氨基酸發(fā)生該反應，產(chǎn)物名稱為多肽。 (2)蛋白質的結構層次 氨基酸多肽蛋白質。 (3)蛋白質分子多樣性的原因 ①氨基酸 ②多肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別。 3．蛋白質的功能(連線) 　　　　　　　　　 ①肌肉、毛發(fā)等 a．免疫功能 ②絕大多數(shù)酶 b．信息傳遞和調節(jié) ③血紅蛋白 c．催化作用 ④胰島素 d．運輸功能 ⑤抗體 e．構成細胞和生物體 【提示】?、伲璭　②－c?、郏璬　④－b?、荩璦 [教材邊角知識]　必修1　P23“與生活的聯(lián)系”,在雞蛋清中加入食鹽會出現(xiàn)白色絮狀物，高溫加熱后雞蛋清會呈現(xiàn)白色固態(tài)狀，導致蛋白質出現(xiàn)這兩種情況的原理相同嗎？說明理由。 【提示】　不同。在食鹽作用下析出蛋白質，蛋白質本身的結構沒有改變，仍維持原有的生物活性；高溫加熱后蛋白質的空間結構發(fā)生了改變，喪失了原有的生物活性。 1．判斷正誤 (1)具有氨基和羧基的化合物，都是構成蛋白質的氨基酸。() 【提示】　構成蛋白質的氨基酸都有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。 (2)生物體內組成蛋白質的氨基酸中，不同氨基酸之間的差異是由R基引起的。 (√) (3)生物體內組成蛋白質的氨基酸中，有些氨基酸不能在人體細胞中合成。(√) (4)血紅蛋白中不同肽鏈之間通過肽鍵連接。() 【提示】　血紅蛋白的不同肽鏈之間的化學鍵不是肽鍵，而是其他的化學鍵。 (5)蛋白質在核糖體上合成后已具有正常生理功能。() 【提示】　多數(shù)蛋白質在核糖體上合成后需加工才具有正常生理功能。 (6)蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開時，其特定功能并未發(fā)生改變。() 【提示】　蛋白質的空間結構破壞，其特定功能會改變。 2．據(jù)圖思考 (1)A代表的元素是________。 (2)圖中B的名稱是________，其種類約________種，人體可自身合成的B稱作______________。 (3)圖中C的名稱為________，可寫作________，圖中①過程稱為________，發(fā)生場所為________。 【提示】　(1)C、H、O、N等　(2)氨基酸　20　非必需氨基酸　(3)肽鍵　—CO—NH—　脫水縮合　核糖體 [理解—深化探究] 1．下圖為無活性的胰島素原加工為有活性的胰島素的過程，據(jù)圖填寫相關內容。 (1)切除C肽過程中要切開2個肽鍵，該加工過程發(fā)生在高爾基體(細胞器)中，由蛋白酶完成。 (2)有活性的胰島素至少含有2個氨基，2個羧基，含有49個肽鍵。 2．請用集合圖的形式表示蛋白質、酶、激素、抗體、載體之間的關系。 【提示】　 3．從三個角度分析蛋白質多樣性的原因 分析角度 蛋白質多樣性的原因 蛋白質本身 氨基酸的數(shù)量、種類、排列順序及多肽鏈盤曲折疊形成的空間結構→結構多樣性→功能多樣性 遺傳物質 千變萬化的堿基對排列順序→遺傳信息的多樣性→蛋白質的多樣性 生物進化 千變萬化的環(huán)境條件→通過自然選擇保留適應環(huán)境的個體及個體內的蛋白質→個體的多樣性和蛋白質的多樣性 4．同一生物的不同細胞中蛋白質的種類和數(shù)量有差異，原因是基因的選擇性表達。 [運用—考向對練] 考向1　考查氨基酸和蛋白質的結構 1．(2018衡陽模擬)關于生物體內氨基酸的敘述，正確的是(　　) A．氨基酸是蛋白質分子的單體，由氨基和羧基組成 B．組成蛋白質的氨基酸共有的結構是 C．每個氨基酸分子都只含有C、H、O、N四種元素 D．組成人體的氨基酸都在人體內合成 B　[氨基酸至少含有一個氨基和一個羧基，并且都有一個氨基和一個羧基連在同一碳原子上，A項錯誤，B項正確；每個氨基酸的基本組成元素是C、H、O、N，氨基酸中的R基可能含有其他元素，C項錯誤；必需氨基酸不能在人體內合成，D項錯誤。] 2．(2018梅州檢測)下列關于蛋白質的說法中，不正確的是(　　) 【導學號：67110009】 A．蛋白質的合成離不開mRNA、tRNA和rRNA B．蛋白質均由20種氨基酸組成，必定含有C、H、O、N等元素 C．蛋白質的結構可以直接影響性狀 D．蛋白質中氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序都可以影響蛋白質的結構 B　[蛋白質合成過程中，需mRNA作為模板，tRNA轉運氨基酸，rRNA參與構成核糖體(蛋白質的合成場所)，A正確；每種蛋白質都含有C、H、O、N作基本元素，但每種蛋白質不一定都由20種氨基酸組成，B項錯誤；蛋白質是生命活動的體現(xiàn)者，蛋白質的結構可直接影響性狀，C正確；蛋白質中氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序都可以影響蛋白質的結構，D正確。] 1．避免書寫錯誤：不要將氨基寫為NH2或—NH3；不要將羧基寫為或COOH；也不要將肽鍵寫為CO—NH或。 2．多肽≠蛋白質：在核糖體上合成的是多肽，而不是蛋白質，多肽必須經(jīng)過加工后，才能形成具有一定空間結構和特定功能的蛋白質。 3．高溫影響蛋白質：高溫使蛋白質變性的原因不是破壞了氨基酸之間的肽鍵，而是破壞了肽鏈盤曲折疊形成的空間結構。 考向2　考查蛋白質的結構和功能 3．(2018東城區(qū)期末)人體內含有多種多樣的蛋白質，每種蛋白質(　　) A．都是由20種氨基酸組成的 B．都含有結構式為(—NH—CO—)的肽鍵 C．都要由細胞核內的DNA控制合成 D．都能調節(jié)細胞和生物體的生命活動 B　[人體內含有多種多樣的蛋白質，每種蛋白質最多由20種氨基酸組成，A錯誤；蛋白質是由氨基酸在核糖體中通過脫水縮合形成的，該過程會形成肽鍵，其結構式是—CO—NH—，B正確；人體細胞線粒體中的DNA也能控制蛋白質的合成，C錯誤；人體內蛋白質類的激素起調節(jié)作用，而絕大多數(shù)酶是蛋白質(如淀粉酶)，起催化作用，D錯誤。] 4．(2018湖北模擬)下列有關人體中蛋白質的敘述，不正確的是(　　) A．血漿中蛋白質的含量會影響血漿滲透壓大小 B．細胞膜上存在著起信息傳遞作用的蛋白質 C．細胞中蛋白質和脂肪的合成需要供給氮源 D．細胞中蛋白質種類存在著差異原因是細胞中RNA不同 C　[血漿滲透壓的大小主要與無機鹽、蛋白質的含量有關，A正確；細胞膜上存在著起信息傳遞作用的蛋白質，如糖蛋白，B正確；脂肪的組成元素只有C、H、O，不含N元素，因此其合成不需要供給氮源，C錯誤；由于基因的選擇性表達，同一個體不同細胞中蛋白質種類存在著差異，即細胞中蛋白質種類存在著差異的原因是細胞中RNA不同，D正確。] 名稱 分布 功能 絕大多數(shù)酶 細胞內或細胞外 降低化學反應的 活化能(催化作用) 載體蛋白 細胞膜 運輸某些物質如離 子、氨基酸等 通道蛋白 細胞膜 運輸水、K＋、Na＋等 糖蛋白 細胞膜表面 保護、潤滑、識別等 核孔復合體 核膜 核質之間物質 交換、信息交流 某些激素(如生長激 素、促甲狀腺激素、胰 島素、胰高血糖素等) 內環(huán)境中 傳遞信息、調 節(jié)生命活動 抗體 內環(huán)境中 消滅抗原 血紅蛋白 紅細胞內 主要運輸氧氣和 部分二氧化碳 結構蛋白 細胞內 細胞的組成成分 考點二| 蛋白質的相關計算 (對應學生用書第13頁) [識記—基礎梳理] 1．氨基酸脫水縮合的過程 2．過程分析 (1)一條肽鏈上至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端；其余的氨基和羧基在R基上。 (2)H2O中的H來自于—COOH和—NH2，而O則只來自于—COOH。 (3)參與脫水縮合的分別是兩個氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。 [理解—深化探究] 1．蛋白質相對分子質量、氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)和脫去水分子數(shù)的關系 (1)肽鍵數(shù)＝脫去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)。 (2)蛋白質相對分子質量＝氨基酸數(shù)各氨基酸平均相對分子質量－脫去水分子數(shù)18。 2．蛋白質中游離氨基或羧基數(shù)的計算 (1)至少含有的游離氨基或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)。 (2)游離氨基或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基中含有的氨基或羧基數(shù)＝各氨基酸中氨基或羧基的總數(shù)－肽鍵數(shù)。 3．蛋白質中各原子數(shù)的計算 (1)碳原子數(shù)＝氨基酸數(shù)2＋R基上的碳原子數(shù)。 (2)氫原子數(shù)＝各氨基酸中氫原子的總數(shù)－脫去水分子數(shù)2。 (3)氧原子數(shù)＝各氨基酸中氧原子的總數(shù)－脫去水分子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋2肽鏈數(shù)＋R基上的氧原子數(shù)。 (4)氮原子數(shù)＝肽鏈數(shù)＋肽鍵數(shù)＋R基上的氮原子數(shù)＝各氨基酸中氮原子的總數(shù)。 4．假設氨基酸的平均相對分子質量為a，由n個氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈 形成 肽鏈數(shù) 形成肽 鍵數(shù) 脫去水 分子數(shù) 氨基 數(shù)目 羧基 數(shù)目 多肽相對 分子質量 1 n－1 n－1 至少1個 至少1個 an－18(n－1) m n－m n－m 至少m個 至少m個 an－18(n－m) [運用—考向對練] 考向　考查蛋白質的結構的相關計算 1．某蛋白質由m條肽鏈、n個氨基酸組成。該蛋白質至少含有—COOH、—NH2、氧原子的個數(shù)分別為(　　) A．m、m、n－m　　 B．m、n、n－2m C．m、m、n＋m D．m、m、n＋2m C　[因每條肽鏈至少含有1個游離的—COOH和1個游離的—NH2，故該蛋白質至少含有m個—COOH、m個—NH2；因該蛋白質由m條肽鏈、n個氨基酸組成，故其至少含有(n－m)個肽鍵；因1個肽鍵中含有一個氧原子，且該蛋白質中至少含有m個游離的—COOH，故該蛋白質至少含有(n－m)1＋2m＝n－m＋2m＝n＋m個氧原子。] 2．如右圖所示是由n個氨基酸組成的某蛋白質的結構圖，其中二硫鍵“—S—S—”是一種連接蛋白質中兩條肽鏈之間的化學鍵(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)。下列說法正確的是(　　) A．該蛋白質至少含有n－2個氧原子 B．合成該蛋白質時生成n－2個水分子 C．該蛋白質至少含有n＋2個羧基 D．該蛋白質的水解產(chǎn)物增加2n－4個氫原子 B　[n個氨基酸至少含有的氧原子數(shù)為2n，n個氨基酸形成題圖所示的蛋白質過程中脫掉的水分子數(shù)為n－2，對應脫掉的氧原子數(shù)為n－2，則該蛋白質至少含有氧原子數(shù)為2n－(n－2)＝n＋2，A項錯誤，B項正確。一條肽鏈中至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基，所以該蛋白質至少含有兩個羧基，C項錯誤。該蛋白質水解時需消耗(n－2)分子的水，破壞2個二硫鍵需要4個氫，所以該蛋白質的水解產(chǎn)物增加了2(n－2)＋4＝2n(個)氫原子，D項錯誤。] 1．組成蛋白質的基本元素是C、H、O、N，R基中還可能含有S，肽鏈折疊時，—SH與—SH可形成—S—S—(二硫鍵)，并因此脫掉2個H原子，計算時應考慮由此帶來的變化。 2．環(huán)狀肽：肽鍵數(shù)＝氨基酸數(shù)＝脫去的水分子數(shù)(題中沒有提示，不考慮環(huán)狀肽)。 真題驗收| 感悟高考　淬煉考能 (對應學生用書第13頁) 1．(2017海南高考)有關蛋白質結構與功能的敘述，錯誤的是(　　) A．蛋白質的生物活性與蛋白質的空間結構有關 B．數(shù)量相同的5種氨基酸可以組成不同的多肽鏈 C．將抗體溶于NaCl溶液中會造成其生物活性的喪失 D．氨基酸序列相同的多肽鏈可折疊成不同的空間結構 C　[蛋白質種類多樣性取決于構成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和肽鏈條數(shù)以及蛋白質的空間結構；蛋白質的生物活性與蛋白質的空間結構有關，蛋白質的空間結構發(fā)生改變時其生物活性也發(fā)生改變，A正確；數(shù)量相同的5種氨基酸種類可能不同，排列順序也可能不同，因此可以組成不同的多肽鏈，B正確；抗體化學本質是免疫球蛋白，蛋白質遇強酸、強堿、高溫會變性失活，而NaCl溶液顯中性，C錯誤；氨基酸序列相同的多肽鏈折疊方式可不同，形成的蛋白質空間結構不同，D正確。] 2．(2017江蘇高考)下列關于肽和蛋白質的敘述，正確的是(　　) 【導學號：67110010】 A．α鵝膏蕈堿是一種環(huán)狀八肽，分子中含有8個肽鍵 B．蛋白質是由2條或2條以上多肽鏈構成的 C．蛋白質變性是由于肽鍵的斷裂造成的 D．變性蛋白質不能與雙縮脲試劑發(fā)生反應 A　[環(huán)狀八肽的分子中含有8個肽鍵，A正確；蛋白質是由肽鏈盤曲折疊形成的，可能只由1條肽鏈構成，也可能由多條肽鏈構成，B錯誤；蛋白質變性是由空間結構發(fā)生改變造成的，肽鍵并沒有斷裂，變性蛋白質仍有肽鍵，可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，C、D錯誤。] 3．(2015全國卷Ⅰ)人或動物PrP基因編碼一種蛋白(PrPc)，該蛋白無致病性。PrPc的空間結構改變后成為PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以誘導更多的PrPc轉變?yōu)镻rPsc，實現(xiàn)朊粒的增殖，可以引起瘋牛病。據(jù)此判斷，下列敘述正確的是(　　) A．朊粒侵入機體后可整合到宿主的基因組中 B．朊粒的增殖方式與肺炎雙球菌的增殖方式相同 C．蛋白質空間結構的改變可以使其功能發(fā)生變化 D．PrPc轉變?yōu)镻rPsc的過程屬于遺傳信息的翻譯過程 C　[首先要理解PrPc與PrPsc的關系：PrPc本身無致病性，但其空間結構改變后，就成為具有致病性的PrPsc。朊粒是蛋白質，所以不會整合到宿主的基因組中，A項錯誤。朊粒屬于有毒的蛋白質，它是基因表達出的PrPc經(jīng)誘導后改變相關結構形成的。肺炎雙球菌的增殖方式為二分裂，B項錯誤。蛋白質的功能取決于其空間結構，蛋白質的空間結構改變會引起其功能發(fā)生改變，C項正確。翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質的過程。由題意可知，PrPc轉變?yōu)镻rPsc是已有的蛋白質空間結構改變的過程，不屬于遺傳信息的翻譯過程，D項錯誤。] 4．(2016江蘇高考)蛋白質是決定生物體結構和功能的重要物質。下列相關敘述錯誤的是(　　) A．細胞膜、細胞質基質中負責轉運氨基酸的載體都是蛋白質 B．氨基酸之間脫水縮合生成的H2O中，氫來自于氨基和羧基 C．細胞內蛋白質發(fā)生水解時，通常需要另一種蛋白質的參與 D．蛋白質的基本性質不僅與碳骨架有關，而且也與功能基團相關 A　[細胞膜上運載氨基酸的載體是蛋白質，但細胞質基質中負責轉運氨基酸的是tRNA，tRNA屬于核酸，A選項錯誤；氨基酸脫水縮合生成的H2O中，氫分別來自于氨基和羧基，B選項正確；細胞內蛋白質的水解通常需要蛋白酶的催化，而蛋白酶的化學本質是蛋白質，C選項正確；蛋白質的結構決定其功能，蛋白質的結構與碳骨架和功能基團都有關，D選項正確。] 5．(2015福建高考)人體內含有多種多樣的蛋白質，每種蛋白質(　　) A．都含有20種氨基酸 B．都是在細胞內發(fā)揮作用 C．都具有一定的空間結構 D．都能催化生物化學反應 C　[A項，組成生物體蛋白質的氨基酸約有20種，但并不是所有蛋白質都同時含有20種氨基酸，很多蛋白質只含有幾種氨基酸。B項，有的蛋白質在細胞內發(fā)揮作用，如呼吸酶；有的在細胞外發(fā)揮作用，如消化酶、抗體等。C項，蛋白質都承擔著一定的功能，而蛋白質的功能取決于其空間結構。D項，蛋白質種類多種多樣，每種蛋白質都有各自的功能。催化生物化學反應只是某些蛋白質(酶)的功能。蛋白質還具有免疫作用、調節(jié)作用、運輸作用、構成細胞成分等功能。] 6．(2015海南高考)關于蛋白質的敘述，錯誤的是 (　　) A．rRNA能參與蛋白質的生物合成 B．DNA和蛋白質是染色體的組成成分 C．人體血漿中含有漿細胞分泌的蛋白質 D．核糖體上合成的蛋白質不能在細胞核中發(fā)揮作用 D　[rRNA是核糖體的組成成分，核糖體是蛋白質合成的場所，A正確；DNA和蛋白質是染色體的組成成分，B正確；人體血漿中含有漿細胞分泌的抗體，抗體屬于蛋白質，C正確；核糖體上合成的蛋白質可通過核孔進入細胞核，在細胞核中發(fā)揮作用，D錯誤。] 1．組成生物體蛋白質的氨基酸分子至少都含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)，并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。 2．脫水縮合是一個氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時脫去一分子水的過程。 3．氨基酸分子以脫水縮合的方式形成肽鍵，由肽鍵連接氨基酸分子形成肽鏈，肽鏈盤曲、折疊形成具有一定空間結構的蛋白質分子。 4．組成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同，肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別是蛋白質結構多樣性的直接原因。 5．蛋白質是構成細胞和生物體結構的重要物質，具有催化、運輸、免疫、信息傳遞等許多功能。一切生命活動都離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的主要承擔者和體現(xiàn)者。