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第3讲生命活动的主要承担者蛋白质考试说明 蛋白质的结构和功能()。考点一蛋白质的结构和功能1.组成蛋白质的氨基酸及其种类图1-3-12.多肽与蛋白质的结构及其多样性图1-3-2(1)元素组成(主要):a。(2)基本单位:b。(3)过程有水产生的原因是。(4)肽键可表示为。直链多肽中b的数目与c的数目的关系是。(5)d表示的是。3.蛋白质的功能将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来(连线)。实例功能肌肉、毛发等(a)免疫功能血红蛋白(b)调节作用抗体 (c)催化作用胰岛素 (d)运输作用唾液淀粉酶 (e)细胞和生物体的结构蛋白理性思维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。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。1.蛋白质的结构层次及其多样性图1-3-3(1)氨基酸的脱水缩合过程:一个氨基酸分子中的氨基(NH2)和另一个氨基酸分子中的羧基(COOH)相连接,同时脱去一分子水。二肽形成示例,如图1-3-3所示。肽键:连接两个氨基酸分子的化学键可表示为CONH。(2)蛋白质的结构层次图1-3-4肽的名称确定:一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽。H2O中各元素的来源:H来自COOH和NH2,O来自COOH。一条肽链上氨基数或羧基数的确定:一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,分别位于肽链的两端;其余的氨基(或羧基)在R基上。易错警示(1)煮熟的食物易被人体消化,是因为高温破坏了蛋白质的空间结构,肽链变得松散,易被蛋白酶分解。(2)高温、过酸、过碱、重金属盐,都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化,但低温不会。(3)酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。2.蛋白质的结构多样性决定其功能多样性图1-3-5易错警示与蛋白质有关问题的分析(1)导致蛋白质结构多样性的原因有四个,并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同,而是只要具备其中的一点,这两个蛋白质分子的结构就不同。(2)由于基因的选择性表达,同一生物的不同细胞中的蛋白质种类和数量会出现差异。(3)绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA;激素中,有些是蛋白质,例如胰岛素,有些不是蛋白质,例如性激素。角度1考查氨基酸种类及结构特点1.图1-3-6是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式,据图分析,下列叙述不正确的是() 甲 乙丙图1-3-6A.图中三种氨基酸的R基依次是H、CH3、CH2OHB.将这三种氨基酸(足量)置于适宜条件下,经脱水缩合形成的三肽化合物最多有27种C.甲是最简单的氨基酸D.含有一个氨基和一个羧基的化合物都是组成蛋白质的氨基酸技法提炼“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸角度2考查蛋白质结构及多样性 2.蛋白质的结构和功能是多种多样的,下列有关叙述中,不正确的是()A.蛋白质功能的多样性是由蛋白质结构的多样性决定的B.蛋白质的结构多样性与组成蛋白质的氨基酸数目、种类、排列顺序的不同有关C.低温和高温都可能使蛋白质功能发生不可逆转的改变D.蛋白质是生命活动的主要承担者3.2017辽宁大连模拟 图1-3-7是某一多肽链的分子结构式,据图分析,下列叙述错误的是()图1-3-7A.是氨基,是羧基 B.该肽链中只有一个肽键,是C.该肽链中的R基有 D.该多肽形成时失去了两分子水易错提醒蛋白质结构的3点提醒(1)不要将氨基写为NH2或NH3;不要将羧基写为或COOH;也不要将肽键写为CONH或。(2)氨基酸数目氨基酸种类:组成蛋白质分子的氨基酸数目可能成百上千,但构成生物体蛋白质的氨基酸种类约有20种。(3)多肽蛋白质:在核糖体上经脱水缩合形成的多肽往往没有生物活性,由一条或多条肽链通过一定化学键(如二硫键等)盘曲、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质才能行使特定功能。角度3结合生活实践综合考查蛋白质的功能4.2015福建卷 人体内含有多种多样的蛋白质,每种蛋白质()A.都含有20种氨基酸B.都是在细胞内发挥作用C.都具有一定的空间结构D.都能催化生物化学反应5.2018成都七中模拟 HSP是机体细胞受高温刺激后合成的一类热休克蛋白。该蛋白可发挥如图1-3-8所示的作用,以保护机体细胞不受破坏。图中HSP所起的作用是()图1-3-8A. 促进肽键的形成 B. 抑制氨基酸脱水缩合C. 促使肽链形成空间结构 D. 维持蛋白质结构稳定性题后归纳各类蛋白质的功能名称分布功能大多数酶细胞内外催化作用载体蛋白细胞膜运输某些物质如离子、氨基酸等通道蛋白细胞膜水、K+、Na+等的运输通道某些激素(如生长激素、胰岛素)内环境中调节生命活动抗体内环境中免疫作用血红蛋白红细胞内主要是运输O2和部分CO2糖蛋白细胞膜表面保护、润滑、识别等作用结构蛋白细胞膜、肌细胞等构成细胞和生物体的成分考点二蛋白质的相关计算1.蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算(1)至少含有的游离氨基数或羧基数=肽链数。(2)游离氨基数或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基数或羧基数。2.蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子数的关系(1)肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数。(2)蛋白质相对分子质量=氨基酸数氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数18。肽链数氨基酸数肽键数脱去的水分子数多肽链相对分子质量氨基数羧基数1条mm-1m-1ma-18(m-1)至少1个至少1个n条mm-nm-nma-18(m-n)至少n个至少n个注:氨基酸的平均相对分子质量为a。3.与蛋白质中的氮原子数、氧原子数相关的计算(1)由于R基上的碳原子数不好确定,且氢原子数较多,因此以氮原子数或氧原子数为突破口,计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。(2)氮原子数=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子总数。(3)氧原子数=肽键数+2肽链数+R基上的氧原子数=各氨基酸中氧原子总数-脱去的水分子数。角度1直链肽的相关计算1.2017浙江温州质检 图1-3-9如图1-3-9所示,甲、乙为组成生物体的相关化合物,乙为一个由、三条多肽链形成的蛋白质分子,共含271个氨基酸,图中每条虚线表示由两个巯基(SH)脱氢形成一个二硫键(SS)。下列相关叙述错误的是()A.甲为组成乙的基本单位,且乙中含有20种不同的甲B.由不同的甲形成乙后,相对分子质量比原来少了4832C.甲形成乙的场所在细胞质、线粒体、叶绿体中均存在D.如果甲中的R为C3H5O2,则由两分子甲形成的化合物中含有16个H归纳提炼分析“碳骨架”,确定氨基酸的种类和数目的策略当题目中给出肽链的结构简式时,首先找出“中心碳原子”和“CONH”交替连接构成的“基本骨架”,然后在肽键中间“断开”,即可数出氨基酸的个数,通过比较R基的种类数可得出氨基酸的种类数。角度2环状肽的相关计算2.2017江苏卷 下列关于肽和蛋白质的叙述,正确的是()A.-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题后拓展(1)环状肽的结构与计算环状肽如图1-3-10所示:图1-3-10根据图示可知,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数(由于环状肽首尾氨基酸彼此相连,故形成一个环状肽时,比形成一条直链肽要多脱去一个水分子)。(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,要考虑脱去的氢的质量,每形成一个二硫键,脱去2个H。角度3利用原子守恒法进行蛋白质的计算3.有一条多肽链,分子式为CxHyOpNqS,将它彻底水解后,只得到如图1-3-11所示的四种氨基酸。分析推算可知,水解得到的氨基酸个数为()半胱氨酸丙氨酸赖氨酸 苯丙氨酸图1-3-11A.q+1 B.p-1C.q-2 D.p+1历年真题明考向1.2017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2.2016江苏卷 蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是()A.细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质B.氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中,氢来自于氨基和羧基C.细胞内蛋白质发生水解时,通常需要另一种蛋白质的参与D.蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关,而且也与功能基团相关3.2014上海卷 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CH2CH2COOH),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4.2012海南卷 关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述,错误的是()A.分子量最大的氨基酸是甘氨酸B.有些氨基酸不能在人体细胞中合成 C.氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键D.不同氨基酸之间的差异是由R基引起的 5.2012上海卷 生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键,导致()A.蛋白质分解为多肽链B.多肽链分解为若干短肽C.多肽链分解为氨基酸D.氨基酸分解为氨基和碳链化合物第3讲生命活动的主要承担者蛋白质考点一【知识梳理】1.C、H、O、N氨基羧基同一个碳原子上非必需必需2.(1)C、H、O、N(2)氨基酸(3)氨基酸脱水缩合形成多肽(4)NHCO直链多肽中肽键的数目=氨基酸的数目-肽链的数目(5)功能多样性3.-(e)-(d)-(a)-(b)-(c)理性思维1.组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同。2. 科学探究身体健康、发育正常、体重相同等量的添加皮革蛋白粉的饲料【命题角度】1.D解析 构成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。氨基酸的不同取决于R基的不同,甲、乙、丙的R基依次为H、CH3、CH2OH,所以甲是最简单的氨基酸,这三种氨基酸(足量)脱水缩合形成的三肽有33=27(种)。2.C解析 蛋白质结构多样性决定其功能多样性,A正确;蛋白质的结构多样性与构成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序和肽链形成的空间结构有关,B正确;高温会改变蛋白质的空间结构,从而导致蛋白质发生不可逆转的改变,但是在低温下蛋白质功能受到抑制,其空间结构没有发生改变,可以逆转,C错误;蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者,D正确。3.B解析 分析题图可知,为氨基,为羧基,A正确;该多肽链中共有2个肽键,B错误;该肽链中的R基有3个,为题图中,C正确;该多肽链中有2个肽键,形成时失去两分子水,D正确。4.C解析 本题考查蛋白质的组成、结构及功能的相关知识。分析题意可知,组成蛋白质的氨基酸有20种,但并不是每种蛋白质都含有20种氨基酸,A项错误。蛋白质并不是都在细胞内发挥作用,如唾液淀粉酶在细胞外可以发挥作用,B项错误。蛋白质都具有一定的空间结构,C项正确。蛋白质并不都能催化生物化学反应,蛋白质中的酶(如唾液淀粉酶)有催化生物化学反应的功能,而蛋白质中的激素(如胰岛素)只具有调节生命活动的功能,D项错误。5.C解析 分析题图可知,HSP能促进多肽链转变成蛋白质,即促使肽链形成空间结构,C项正确,A、B、D三项均错误。 考点二【命题角度】1.A解析 题图中甲为氨基酸通式,乙为蛋白质,构成蛋白质的氨基酸约有20种,但具体到某一种蛋白质可能会出现少于20种的情况,A错误;依题意可知,该蛋白质在形成时,共脱去(271-3)个水分子,形成4个二硫键共脱去8个氢,因此减少的相对分子质量为18(271-3)+24=4832,B正确;核糖体在细胞质、线粒体、叶绿体中均存在,C正确;如果甲中的R为C3H5O2,则甲的分子式为C5H9O4N,两分子甲脱水缩合形成的二肽共有H个数为92-12=16,D正确。2.A解析 环状肽分子中肽键数与氨基酸数一致,A项正确。蛋白质可由1条多肽链构成,B项错误。蛋白质变性是其特定的空间构象改变,肽键没有断裂,仍能与双缩脲试剂发生反应,C、D项错误。3.B解析 由题意可知,只有赖氨酸的R基上有氨基,多肽链分子式中的氮原子应是肽键中的氮原子数+游离的氨基中的氮原子数,因不知道赖氨酸有几个,故无法利用氮原子数来计算,氧原子数是肽键中的氧原子数+游离羧基中的氧原子数,而题图中的氨基酸R基都没有羧基,故肽键数是(p-2),氨基酸数=肽键数+肽链数=(p-2)+1=p-1。历年真题明考向1.C解析 蛋白质的空间结构决定了它的理化性质以及生物活性,A项正确。数量、种类相同的氨基酸排列顺序不同,形成的肽链不同,B项正确。蛋白质在NaCl溶液中结构不变,生物活性不变,C项错误。氨基酸序列相同的多肽链折叠方式不同,会形成不同的空间结构, D项正确。2.A解析 本题考查蛋白质的结构、种类和功能。细胞膜上转运氨基酸的载体是蛋白质,但细胞质基质中转运氨基酸的是tRNA,A项错误。氨基酸之间脱水缩合形成的H2O中,氧都来自羧基,但氢一个来自氨基,一个来自羧基,B项正确。蛋白质水解需要水解酶,水解酶的化学本质是蛋白质,C项正确。蛋白质的功能取决于它的结构及成分,尤其是功能基团,D项正确。3.B解析 一条由39个氨基酸形成的环状多肽,应有39个肽键。因为谷氨酸的R基上没有游离氨基,又不知其他的氨基酸上R基的情况,故该多肽可能没有游离氨基。由于该多肽中含有4个谷氨酸,故至少有4个游离羧基。组成生物体蛋白质的氨基酸共有20种,故该多肽至多有20种氨基酸。4.A解析 甘氨酸是分子量最小的氨基酸,A错误;氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸,必需氨基酸只能从食物中获取,人体内不能合成,B正确;氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键,C正确;R基的不同决定了氨基酸之间的差异,D正确。5.C解析 酶具有专一性,蛋白酶将蛋白质水解成多肽,根据题干信息,可知某种肽酶使肽链末端的肽键水解,这样会得到一个氨基酸和一条肽链,这时肽链又出现新的末端肽键,再被水解,直到把多肽链全水解为氨基酸。1.2017云南昆明一中模拟 蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的大分子化合物,是细胞生命活动的主要承担者。下列有关叙述正确的是()A. 亮氨酸是相对分子质量最小的氨基酸B. 细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质C. 真核细胞内遗传信息的传递都必须有蛋白质的参与D. 真核细胞合成蛋白质都必须有内质网和高尔基体的参与解析 C甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸,A项错误;细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是tRNA,不是蛋白质,B项错误;真核细胞内遗传信息的传递包括DNA的复制、转录和翻译,DNA的复制和转录需要酶的参与,这些酶的本质为蛋白质,翻译需要核糖体的参与,核糖体的成分为rRNA和蛋白质,C项正确;有些胞内蛋白的合成不需要内质网和高尔基体的参与,D项错误。2.某蛋白质分子含有N条肽链,已知它由M个氨基酸组成,则此蛋白质中至少含有的氧原子数与氮原子数共有()A.(M+N)个 B.(2M-N)个C.(2N+M)个 D.(2M+N)个解析 D某蛋白质分子含有N条肽链,已知它由M个氨基酸组成。(1)该蛋白质分子中至少含有的氧原子数为肽键数+2肽链数=(M-N)+2N=M+N(个)。(2)该蛋白质分子中至少含有的氮原子数为肽键数+肽链数=(M-N)+N=M(个)。因此,此蛋白质中至少含有的氧原子数与氮原子数共有2M+N(个)。3.有关下图中蛋白质的叙述,正确的是()A.含有2条肽链 B.共有126个肽键C.R基中共含17个氨基 D.形成该蛋白质时共脱掉125个水分子解析 A蛋白质中的羧基总数=R基上羧基数+肽链一端游离的羧基数,由此可知该蛋白质含有17-15=2(条)肽链;该蛋白质合成时脱下的水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数=126-2=124;R基上的氨基数=氨基总数-肽链数=17-2=15。
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