第3講　生命活動的主要承擔者-蛋白質(zhì)

第3講PART03考點互動探究│教師備用習題生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì)考試說明蛋白質(zhì)的結(jié)構和功能(Ⅱ)。考點互動探究知識梳理1.組成蛋白質(zhì)的氨基酸及其種類圖1-3-1考點一蛋白質(zhì)的結(jié)構和功能C、H、O、N氨基羧基同一個碳原子上非必需必需考點互動探究2.多肽與蛋白質(zhì)的結(jié)構及其多樣性圖1-3-2(1)元素組成(主要):a

。

(2)基本單位:b

。

(3)①過程有水產(chǎn)生的原因是

。(4)肽鍵可表示為

。直鏈多肽中b的數(shù)目與c的數(shù)目的關系是

。

(5)d表示的是

。

C、H、O、N氨基酸氨基酸脫水縮合形成多肽—NH—CO—直鏈多肽中肽鍵的數(shù)目=氨基酸的數(shù)目-肽鏈的數(shù)目功能多樣性3.蛋白質(zhì)的功能將下列實例與相應的蛋白質(zhì)功能連接起來(連線)。實例功能①肌肉、毛發(fā)等 (a)免疫功能②血紅蛋白 (b)調(diào)節(jié)作用③抗體 (c)催化作用④胰島素 (d)運輸作用⑤唾液淀粉酶 (e)細胞和生物體的結(jié)構蛋白

考點互動探究[答案]①-(e)

②-(d)

③-(a)

④-(b)

⑤-(c)理性思維1.[歸納與概括]

頭發(fā)和肌肉的主要成分均為蛋白質(zhì),但功能相差極大,從氨基酸角度分析,原因是什么?

2.[模型與建模]

請用集合圖的形式表示蛋白質(zhì)、酶、激素、抗體、載體之間的關系。考點互動探究[答案]1.組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序不同。2.科學探究

在“探究添加皮革蛋白粉的飼料對動物生長發(fā)育的影響”的實驗中,應當選擇

的大鼠若干,隨機均分為A、B兩組,分籠飼養(yǎng);其中A組大鼠每天都飼喂適量普通飼料,B組大鼠每天飼喂

。

考點互動探究[答案]身體健康、發(fā)育正常、體重相同等量的添加皮革蛋白粉的飼料1.蛋白質(zhì)的結(jié)構層次及其多樣性圖1-3-3考點互動探究

核心講解

(1)氨基酸的脫水縮合①過程:一個氨基酸分子中的氨基(—NH2)和另一個氨基酸分子中的羧基(—COOH)相連接,同時脫去一分子水。②二肽形成示例,如圖1-3-3所示。③肽鍵:連接兩個氨基酸分子的化學鍵可表示為—CO—NH—?？键c互動探究

(2)蛋白質(zhì)的結(jié)構層次圖1-3-4①肽的名稱確定:一條多肽鏈由幾個氨基酸分子構成就稱為幾肽。考點互動探究

②H2O中各元素的來源:H來自—COOH和—NH2,O來自—COOH。③一條肽鏈上氨基數(shù)或羧基數(shù)的確定: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(或羧基)在R基上。

考點互動探究

易錯警示(1)煮熟的食物易被人體消化,是因為高溫破壞了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構,肽鏈變得松散,易被蛋白酶分解。(2)高溫、過酸、過堿、重金屬鹽,都會使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構發(fā)生不可逆的變化,但低溫不會。(3)酒精、加熱、紫外線方法消毒、殺菌的原理是使細菌和病毒的蛋白質(zhì)變性。

考點互動探究

2.蛋白質(zhì)的結(jié)構多樣性決定其功能多樣性圖1-3-5

考點互動探究

易錯警示與蛋白質(zhì)有關問題的分析(1)導致蛋白質(zhì)結(jié)構多樣性的原因有四個,并非同時具備才能確定兩個蛋白質(zhì)分子結(jié)構不同,而是只要具備其中的一點,這兩個蛋白質(zhì)分子的結(jié)構就不同。(2)由于基因的選擇性表達,同一生物的不同細胞中的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量會出現(xiàn)差異。(3)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)酶是RNA;激素中,有些是蛋白質(zhì),例如胰島素,有些不是蛋白質(zhì),例如性激素?？键c互動探究

角度1考查氨基酸種類及結(jié)構特點1.圖1-3-6是三種組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構式,據(jù)圖分析,下列敘述不正確的是(

)

甲

乙丙圖1-3-6考點互動探究命題角度A.圖中三種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OHB.將這三種氨基酸(足量)置于適宜條件下,經(jīng)脫水縮合形成的三肽化合物最多有27種C.甲是最簡單的氨基酸D.含有一個氨基和一個羧基的化合物都是組成蛋白質(zhì)的氨基酸考點互動探究[答案]D考點互動探究[解析]構成蛋白質(zhì)的氨基酸至少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個碳原子上。氨基酸的不同取決于R基的不同,甲、乙、丙的R基依次為—H、—CH3、—CH2OH,所以甲是最簡單的氨基酸,這三種氨基酸(足量)脫水縮合形成的三肽有33=27(種)。技法提煉

“兩看法”判斷組成蛋白質(zhì)的氨基酸

考點互動探究角度2考查蛋白質(zhì)結(jié)構及多樣性

2.蛋白質(zhì)的結(jié)構和功能是多種多樣的,下列有關敘述中,不正確的是 (

)A.蛋白質(zhì)功能的多樣性是由蛋白質(zhì)結(jié)構的多樣性決定的B.蛋白質(zhì)的結(jié)構多樣性與組成蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目、種類、排列順序的不同有關C.低溫和高溫都可能使蛋白質(zhì)功能發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變D.蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者考點互動探究[答案]C[解析]蛋白質(zhì)結(jié)構多樣性決定其功能多樣性,A正確;蛋白質(zhì)的結(jié)構多樣性與構成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)目、排列順序和肽鏈形成的空間結(jié)構有關,B正確;高溫會改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構,從而導致蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變,但是在低溫下蛋白質(zhì)角度2考查蛋白質(zhì)結(jié)構及多樣性

2.蛋白質(zhì)的結(jié)構和功能是多種多樣的,下列有關敘述中,不正確的是 (

)A.蛋白質(zhì)功能的多樣性是由蛋白質(zhì)結(jié)構的多樣性決定的B.蛋白質(zhì)的結(jié)構多樣性與組成蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目、種類、排列順序的不同有關C.低溫和高溫都可能使蛋白質(zhì)功能發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變D.蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者考點互動探究受到抑制,其空間結(jié)構沒有發(fā)生改變,可以逆轉(zhuǎn),C錯誤;蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者和體現(xiàn)者,D正確。3.[2017·遼寧大連模擬]

圖1-3-7是某一多肽鏈的分子結(jié)構式,據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是 (

)A.①是氨基,⑤是羧基

B.該肽鏈中只有一個肽鍵,是④C.該肽鏈中的R基有②③⑥

D.該多肽形成時失去了兩分子水考點互動探究[答案]B[解析]分析題圖可知,①為氨基,⑤為羧基,A正確;該多肽鏈中共有2個肽鍵,B錯誤;該肽鏈中的R基有3個,為題圖中②③⑥,C正確;該多肽鏈中有2個肽鍵,形成時失去兩分子水,D正確。圖1-3-7易錯提醒蛋白質(zhì)結(jié)構的3點提醒(1)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)氨基酸數(shù)目≠氨基酸種類:組成蛋白質(zhì)分子的氨基酸數(shù)目可能成百上千,但構成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸種類約有20種。(3)多肽≠蛋白質(zhì):在核糖體上經(jīng)脫水縮合形成的多肽往往沒有生物活性,由一條或多條肽鏈通過一定化學鍵(如二硫鍵等)盤曲、折疊形成具有復雜空間結(jié)構的蛋白質(zhì)才能行使特定功能。

考點互動探究角度3結(jié)合生活實踐綜合考查蛋白質(zhì)的功能4.[2015·福建卷]

人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì),每種蛋白質(zhì)(

)

A.都含有20種氨基酸

B.都是在細胞內(nèi)發(fā)揮作用C.都具有一定的空間結(jié)構

D.都能催化生物化學反應考點互動探究[解析]本題考查蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構及功能的相關知識。分析題意可知,組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種,但并不是每種蛋白質(zhì)都含有20種氨基酸,A項錯誤。蛋白質(zhì)并不是都在細胞內(nèi)發(fā)揮作用,如[答案]C角度3結(jié)合生活實踐綜合考查蛋白質(zhì)的功能4.[2015·福建卷]

人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì),每種蛋白質(zhì)(

)

A.都含有20種氨基酸

B.都是在細胞內(nèi)發(fā)揮作用C.都具有一定的空間結(jié)構

D.都能催化生物化學反應考點互動探究唾液淀粉酶在細胞外可以發(fā)揮作用,B項錯誤。蛋白質(zhì)都具有一定的空間結(jié)構,C項正確。蛋白質(zhì)并不都能催化生物化學反應,蛋白質(zhì)中的酶(如唾液淀粉酶)有催化生物化學反應的功能,而蛋白質(zhì)中的激素(如胰島素)只具有調(diào)節(jié)生命活動的功能,D項錯誤。5.[2018·成都七中模擬]HSP是機體細胞受高溫刺激后合成的一類熱休克蛋白。該蛋白可發(fā)揮如圖1-3-8所示的作用,以保護機體細胞不受破壞。圖中HSP所起的作用是 (

)促進肽鍵的形成 B.抑制氨基酸脫水縮合C.促使肽鏈形成空間結(jié)構 D.維持蛋白質(zhì)結(jié)構穩(wěn)定性考點互動探究[解析]分析題圖可知,HSP能促進多肽鏈轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì),即促使肽鏈形成空間結(jié)構,C項正確,A、B、D三項均錯誤。[答案]C圖1-3-8題后歸納各類蛋白質(zhì)的功能考點互動探究名稱分布功能大多數(shù)酶細胞內(nèi)外催化作用載體蛋白細胞膜運輸某些物質(zhì)如離子、氨基酸等通道蛋白細胞膜水、K+、Na+等的運輸通道考點互動探究名稱分布功能某些激素(如生長激素、胰島素)內(nèi)環(huán)境中調(diào)節(jié)生命活動抗體內(nèi)環(huán)境中免疫作用血紅蛋白紅細胞內(nèi)主要是運輸O2和部分CO2糖蛋白細胞膜表面保護、潤滑、識別等作用結(jié)構蛋白細胞膜、肌細胞等構成細胞和生物體的成分1.蛋白質(zhì)中游離氨基數(shù)或羧基數(shù)的計算(1)至少含有的游離氨基數(shù)或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)。(2)游離氨基數(shù)或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基中含有的氨基數(shù)或羧基數(shù)。2.蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量、氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)和脫去的水分子數(shù)的關系(1)肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)。(2)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)×氨基酸平均相對分子質(zhì)量-脫去的水分子數(shù)×18?？键c互動探究

核心講解考點二蛋白質(zhì)的相關計算注:氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a。考點互動探究

肽鏈數(shù)氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)脫去的水分子數(shù)多肽鏈相對分子質(zhì)量氨基數(shù)羧基數(shù)1條mm-1m-1ma-18(m-1)至少1個至少1個n條mm-nm-nma-18(m-n)至少n個至少n個3.與蛋白質(zhì)中的氮原子數(shù)、氧原子數(shù)相關的計算(1)由于R基上的碳原子數(shù)不好確定,且氫原子數(shù)較多,因此以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)為突破口,計算氨基酸的分子式或氨基酸個數(shù)最為簡便。(2)氮原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的氮原子數(shù)=各氨基酸中氮原子總數(shù)。(3)氧原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基上的氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子總數(shù)-脫去的水分子數(shù)?？键c互動探究

角度1直鏈肽的相關計算1.[2017·浙江溫州質(zhì)檢]如圖1-3-9所示,甲、乙為組成生物體的相關化合物,乙為一個由α、β、γ三條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)分子,共含271個氨基酸,圖中每條虛線表示由兩個巰基(—SH)脫氫形成一個二硫鍵(—S—S—)。下列相關敘述錯誤的是(

)圖1-3-9考點互動探究

命題角度A.甲為組成乙的基本單位,且乙中含有20種不同的甲B.由不同的甲形成乙后,相對分子質(zhì)量比原來少了4832C.甲形成乙的場所在細胞質(zhì)、線粒體、葉綠體中均存在D.如果甲中的R為C3H5O2,則由兩分子甲形成的化合物中含有16個H考點互動探究

命題度考點互動探究[解析]題圖中甲為氨基酸通式,乙為蛋白質(zhì),構成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種,但具體到某一種蛋白質(zhì)可能會出現(xiàn)少于20種的情況,A錯誤;依題意可知,該蛋白質(zhì)在形成時,共脫去(271-3)個水分子,形成4個二硫鍵共脫去8個氫,因此減少的相對分子質(zhì)量為18×(271-3)+2×4=4832,B正確;核糖體在細胞質(zhì)、線粒體、葉綠體中均存在,C正確;如果甲中的R為C3H5O2,則甲的分子式為C5H9O4N,兩分子甲脫水縮合形成的二肽共有H個數(shù)為9×2-1×2=16,D正確。[答案]A歸納提煉分析“碳骨架”,確定氨基酸的種類和數(shù)目的策略當題目中給出肽鏈的結(jié)構簡式時,首先找出“中心碳原子”和“—CO—NH—”交替連接構成的“基本骨架”,然后在肽鍵中間“斷開”,即可數(shù)出氨基酸的個數(shù),通過比較R基的種類數(shù)可得出氨基酸的種類數(shù)。考點互動探究

2.[2017·江蘇卷]

下列關于肽和蛋白質(zhì)的敘述,正確的是(

)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(zhì)是由2條或2條以上多肽鏈構成的C.蛋白質(zhì)變性是由于肽鍵的斷裂造成的D.變性蛋白質(zhì)不能與雙縮脲試劑發(fā)生反應考點互動探究[答案]A[解析]環(huán)狀肽分子中肽鍵數(shù)與氨基酸數(shù)一致,A項正確。蛋白質(zhì)可由1條多肽鏈構成,B項錯誤。蛋白質(zhì)變性是其特定的空間構象改變,肽鍵沒有斷裂,仍能與雙縮脲試劑發(fā)生反應,C、D項錯誤。題后拓展(1)環(huán)狀肽的結(jié)構與計算環(huán)狀肽如圖1-3-10所示:圖1-3-10根據(jù)圖示可知,肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)(由于環(huán)狀肽首尾氨基酸彼此相連,故形成一個環(huán)狀肽時,比形成一條直鏈肽要多脫去一個水分子)。(2)在蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算中,若通過圖示或其他形式告知蛋白質(zhì)中含有二硫鍵時,要考慮脫去的氫的質(zhì)量,每形成一個二硫鍵,脫去2個H?？键c互動探究

角度3利用原子守恒法進行蛋白質(zhì)的計算3.有一條多肽鏈,分子式為CxHyOpNqS,將它徹底水解后,只得到如圖1-3-11所示的四種氨基酸。分析推算可知,水解得到的氨基酸個數(shù)為 (

)

半胱氨酸丙氨酸

賴氨酸

苯丙氨酸圖1-3-11

A.q+1 B.p-1 C.q-2 D.p+1考點互動探究考點互動探究[答案]B[解析]由題意可知,只有賴氨酸的R基上有氨基,多肽鏈分子式中的氮原子應是肽鍵中的氮原子數(shù)+游離的氨基中的氮原子數(shù),因不知道賴氨酸有幾個,故無法利用氮原子數(shù)來計算,氧原子數(shù)是肽鍵中的氧原子數(shù)+游離羧基中的氧原子數(shù),而題圖中的氨基酸R基都沒有羧基,故肽鍵數(shù)是(p-2),氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)=(p-2)+1=p-1?？键c互動探究1.[2017·海南卷]

有關蛋白質(zhì)結(jié)構與功能的敘述,錯誤的是 (

)

A.蛋白質(zhì)的生物活性與蛋白質(zhì)的空間結(jié)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(jié)構

歷年真題明考向[答案]C[解析]蛋白質(zhì)的空間結(jié)構決定了它的理化性質(zhì)以及生物活性,A項正確。數(shù)量、種類相同的氨基酸排列順序不同,形成的肽鏈不同,B項正確。蛋白質(zhì)在NaCl溶液中結(jié)構不變,生物活性不變,C項錯誤。氨基酸序列相同的多肽鏈折疊方式不同,會形成不同的空間結(jié)構,D項正確?？键c互動探究2.[2016·江蘇卷]

蛋白質(zhì)是決定生物體結(jié)構和功能的重要物質(zhì)。下列相關敘述錯誤的是(

)A.細胞膜、細胞質(zhì)基質(zhì)中負責轉(zhuǎn)運氨基酸的載體都是蛋白質(zhì)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(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生水解時,通常需要另一種蛋白質(zhì)的參與D.蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)不僅與碳骨架有關,而且也與功能基團相關[答案]A[解析]本題考查蛋白質(zhì)的結(jié)構、種類和功能。細胞膜上轉(zhuǎn)運氨基酸的載體是蛋白質(zhì),但細胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)運氨基酸的是tRNA,A項錯誤。氨基酸之間脫水縮合形成的H2O中,氧都來自羧基,但氫一個來自氨基,一考點互動探究2.[2016·江蘇卷]

蛋白質(zhì)是決定生物體結(jié)構和功能的重要物質(zhì)。下列相關敘述錯誤的是(

)A.細胞膜、細胞質(zhì)基質(zhì)中負責轉(zhuǎn)運氨基酸的載體都是蛋白質(zhì)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(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生水解時,通常需要另一種蛋白質(zhì)的參與D.蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)不僅與碳骨架有關,而且也與功能基團相關個來自羧基,B項正確。蛋白質(zhì)水解需要水解酶,水解酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì),C項正確。蛋白質(zhì)的功能取決于它的結(jié)構及成分,尤其是功能基團,D項正確。考點互動探究3.[2014·上海卷]

一條由39個氨基酸形成的環(huán)狀多肽,其中有4個谷氨酸(R基為—CH2—CH2—COOH),則該多肽 (

)A.有38個肽鍵

B.可能沒有游離氨基C.至少有5個游離羧基

D.至多有36種氨基酸[答案]B[解析]一條由39個氨基酸形成的環(huán)狀多肽,應有39個肽鍵。因為谷氨酸的R基上沒有游離氨基,又不知其他的氨基酸上R基的情況,故該多肽可能沒有游離氨基。由于該多肽中含有4個谷氨酸,故至少有4個游離羧基。組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種,故該多肽至多有20種氨基酸?？键c互動探究4.[2012·海南卷]關于生物體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的氨基酸的敘述,錯誤的是(

)A.分子量最大的氨基酸是甘氨酸B.有些氨基酸不能在人體細胞中合成C.氨基酸分子之間通過脫水縮合形成肽鍵D.不同氨基酸之間的差異是由R基引起的[答案]A[解析]甘氨酸是分子量最小的氨基酸,A錯誤;氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸,必需氨基酸只能從食物中獲取,人體內(nèi)不能合成,B正確;氨基酸分子之間通過脫水縮合形成肽鍵,C正確;R基的不同決定了氨基酸之間的差異,D正確?？键c互動探究5.[2012·上海卷]生物體中的某種肽酶可水解肽鏈末端的肽鍵,導致(

)A.蛋白質(zhì)分解為多肽鏈B.多肽鏈分解為若干短肽C.多肽鏈分解為氨基酸