高考一轮苏教版生物 必修1 第1单元 第3讲 蛋白质的结构和功能.docx

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高考一轮苏教版生物必修1第1单元第3讲蛋白质的结构和功能

第3讲　蛋白质的结构和功能

考点一|蛋白质的结构和功能

1．氨基酸及其种类

（1）写出图中结构名称

a．氨基；c.羧基。

（2）通过比较图中两种氨基酸，写出氨基酸的结构通式：

。

（3）不同的氨基酸取决于R基的不同，图中两种氨基酸的R基分别是b、d（填字母）。

（4）规律总结氨基酸结构特点

2．蛋白质的结构及其多样性

（1）二肽的形成

①过程①名称：

脱水缩合；场所：

核糖体。

②物质②：

二肽。

③结构③：

肽键，其结构简式为：

—CO—NH—。

④多个氨基酸发生该反应，产物名称为多肽。

（2）蛋白质的结构层次

氨基酸

多肽

蛋白质

（3）蛋白质分子多样性的原因

①氨基酸

②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。

3．蛋白质的功能（连线）

实例　　　　　　　　蛋白质功能

①肌肉、毛发等a．免疫功能

②绝大多数酶b．信息传递和调节

③血红蛋白c．催化作用

④胰岛素d．运输功能

⑤抗体e．构成生物体

【提示】　①－e　②－c　③－d　④－b　⑤－a

1．判断氨基酸的说法的正误。

（1）组成生物体蛋白质的氨基酸约20种，有些氨基酸在人体细胞中不能合成。

（√）

（2）分子式中只要有氨基和羧基，就可以判断为构成生物体的氨基酸。

（×）

【提示】　构成生物体的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

（3）氨基酸中R基不同，决定了氨基酸的空间结构不同。

（×）

【提示】　氨基酸是组成蛋白质的单体，无空间结构差异。

（4）组成氨基酸的元素只有C、H、O、N四种。

（×）

【提示】　主要由C、H、O、N组成，有的还有P、S等。

2．判断关于蛋白质知识说法的正误。

（1）高尔基体是肽链合成和加工的场所。

（×）

【提示】　肽链合成的场所是核糖体。

（2）血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。

（×）

【提示】　血红蛋白的不同肽链之间的化学键不是肽键，而是其他的化学键。

（3）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。

（×）

【提示】　蛋白质的空间结构破坏，其特定功能会改变。

（4）由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白酶结构中至少含有129个氨基和129个羧基。

（×）

【提示】　至少含有1个氨基和1个羧基。

3．填充关于蛋白质分子的概念图。

（1）A代表的元素是C、H、O、N；

（2）B的种类约20种，人体可自身合成的B称作非必需氨基酸；

（3）图中C的名称为肽键，可写作—CO—NH—，图中①过程称为脱水缩合，发生场所为核糖体。

1．氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系

2．蛋白质的结构多样性和功能多样性

视角1组成蛋白质氨基酸的结构分析与判断

1．（2017·邯郸模拟）层粘连蛋白是一种大型的糖蛋白，由一条重链（α）和两条轻链（β1、β2）经二硫键交联而成，外形呈十字形。

若将层粘连蛋白彻底水解，不可能产生的物质是（　　）

A.

D　[层粘连蛋白是糖蛋白，所以彻底水解产物有糖类和氨基酸，可能获得葡萄糖，A正确；B项和C项均为组成蛋白质的氨基酸，可能获得，B、C正确；D项结构不符合氨基酸的结构特点，即都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，D错误。

]

2．（2017·西双版纳模拟）已知某种氨基酸的R基是—CH2—CH2—NH2，在一个该氨基酸分子中，含有的C和N的原子数之比为（　　）

A．2∶2　　　　　　　　　B．4∶2

C．3∶2D．3∶1

B　[氨基酸的结构通式为

，其分子式为C2H4O2NR，代入R基可知该氨基酸的分子式为C4H10O2N2，故C∶N＝4∶2。

]

　　　　　“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸

视角2蛋白质的结构和功能的考查

3．下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法正确的是（　　）

A．蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关

B．已知某化合物具有催化功能，可以推断此物质为蛋白质

C．有些蛋白质具有防御功能，如抗体；有些蛋白质具有传递信息的功能，如受体。

抗体与受体都具有专一性

D．蛋白质空间结构改变，不会影响其生物活性

C　[蛋白质多样性与肽链的空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关；具有催化功能的是酶，绝大多数酶是蛋白质，少部分是RNA；蛋白质具有防御、信息传递等功能，而抗体只能与特异性抗原相结合，受体只能与特定的信号分子结合，它们都具有专一性；蛋白质空间结构改变会影响其生物活性。

]

4．如图所示，物质A是在胰岛B细胞中合成的，且与血糖调节有关。

物质B是一种淋巴因子，可干扰病毒DNA在宿主细胞中的复制。

物质C由浆细胞合成并分泌，且具有免疫作用。

物质D由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。

下列有关说法正确的是（　　）

A．A、B、C、D四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、生长素

B．物质A、B、C、D结构多样性的直接原因是a的种类、数量和排列顺序不同

C．与A、B、C、D四种物质的合成、分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体

D．高温和低温均能破坏物质A的空间结构，使其调节血糖的能力丧失

C　[A、B、C、D四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、生长激素，均属于分泌蛋白，其合成和分泌与核糖体、内质网、高尔基体、线粒体有关。

物质A、B、C、D结构多样性的直接原因是氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构的不同。

高温能破坏胰岛素的空间结构，使其功能丧失，低温下胰岛素的空间结构稳定。

]

几种常见蛋白的分布和功能

名称

分布

功能

绝大多数酶

细胞内或细胞外

降低化学反应的活化能（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

运输水、K＋、Na＋等

糖蛋白

细胞膜表面

保护、润滑、识别等

核孔复合体

核膜

核质之间物质交换、信息交流

某些激素（如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等）

内环境中

传递信息、调节生命活动

抗体

内环境中

消灭抗原

血红蛋白

红细胞内

主要运输氧气和部分二氧化碳

结构蛋白

细胞内

细胞的组成成分

考点二|蛋白质的合成及相关计算

1．氨基酸脱水缩合的过程

2．过程分析

（1）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；其余的氨基和羧基在R基上。

（2）H2O中的H来自于—COOH和—NH2，而O则只来自于—COOH。

（3）参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。

判断有关蛋白质合成的说法的正误。

（1）由n个氨基酸经脱水缩合形成的化合物称为n肽或多肽。

（×）

【提示】　当n≥3时才称为多肽。

（2）氨基酸脱水缩合形成肽键时脱去的水分子中的氧原子来自氨基和羧基。

（×）

【提示】　水中的氧原子来自羧基。

（3）蛋白质中氮原子数目与肽键数目相等。

（×）

【提示】　N原子数目＝肽键数＋R基中N原子数＋n，n表示蛋白质中的肽链数。

（4）甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则该甜味肽一定含有两个肽键。

（×）

【提示】　从分子式中可以看出甜味肽是一种二肽，链状二肽只含有一个肽键。

1．蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去水分子数的关系

（1）肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数。

（2）蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×各氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。

2．蛋白质中游离氨基或羧基数的计算

（1）至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。

（2）游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数＝各氨基酸中氨基或羧基的总数－肽键数。

3．蛋白质中各原子数的计算

（1）碳原子数＝氨基酸数×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－脱去水分子数×2。

（3）氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去水分子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数。

（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。

4．假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链

形成

肽链数

形成肽

键数

脱去水

分子数

氨基

数目

羧基

数目

多肽相对

分子质量

1

n－1

n－1

至少

1个

至少

1个

an－18（n－1）

m

n－m

n－m

至少

m个

至少

m个

an－18（n－m）

视角1氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的计算

1．免疫球蛋白IgG的结构示意图如图，其中－S－S－表示连接两条相邻肽链的二硫键。

若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键（　　）

A．m个　　　　　　　　　B．（m＋1）个

C．（m－2）个D．（m－4）个

D　[由题图可知，该免疫球蛋白IgG由m个氨基酸经脱水缩合形成的4条肽链构成，故脱去水分子数目为（m－4）个，肽键数与脱去水分子数相同，也为（m－4）个。

]

2．如图为某蛋白质的结构示意图，其中“－S－S－”为由两个“－SH”（硫基）构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。

若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为（　　）

A.m,18mB．（m－4），18（m－4）

C.（m－3），18（m－3）＋4D.（m－2），18（m－2）＋4

D　[图中有3条肽链，中间一条为环状，故失去水分子数为氨基酸数－肽链数，即（m－2），由于有2个二硫键，而形成一个二硫键失去2个“H”，故减少的相对分子质量为18（m－2）＋4。

]

1．形成环肽时

（1）肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数。

（2）环状肽中主链上无游离的氨基和羧基，即氨基或羧基数＝R基中氨基或羧基数目。

2．在计算蛋白质相对分子质量时，还要考虑是否存在特殊的变化，如二硫键（—S—S—）的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，相对分子质量减少2。

视角2蛋白质被水解破坏后的相关计算

3．胰腺合成的胰蛋白酶原进入小肠后，在肠激酶作用下形成有活性的胰蛋白酶，该激活过程如图所示（图中数据表示氨基酸位置），下列分析不正确的是（　　）

A．胰蛋白酶原是一条由229个氨基酸组成的多肽

B．胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6个肽键

C．肠激酶激活胰蛋白酶的过程可避免胰蛋白酶破坏自身细胞

D．激活过程是在内质网和高尔基体中进行

D　[胰蛋白酶原含有229个氨基酸，共228个肽键，胰蛋白酶含有223个氨基酸，222个肽键，因此胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6个肽键。

该激活过程是在小肠腔内进行的，不需要内质网和高尔基体的参与，D错误。

]

4．下图表示胰岛素分子中一条多肽链，其中有3个甘氨酸（R基：

—H）分别位于第8、20、23位。

下列叙述正确的是（　　）

A．该多肽含有一个游离的羧基，位于第1位

B．用特殊水解酶除去3个甘氨酸，形成的短肽比原多肽多5个氧原子

C．用特殊水解酶除去3个甘氨酸，形成的产物中有4条多肽

D．该多肽释放到细胞外需要经过两种细胞器的加工

D　[本题考查多肽和氨基酸的结构、分泌蛋白的合成和分泌，意在考查考生在理解和分析推理方面的能力，难度较大。

该多肽至少含有一个游离的羧基，位于第30位（多肽一般从N端开始给氨基酸编号）；除去3个甘氨酸后，形成的短肽中氧原子的数目不变化；除去3个甘氨酸后，形成的肽有4种，分别是一分子二肽、两分子七肽、一分子十一肽，七肽和十一肽是多肽，二肽不是多肽；该多肽释放到细胞外之前，需要通过内质网和高尔基体的加工。

]

真题验收|感悟高考　淬炼考能

1．（2016·江苏高考）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

A　[细胞膜上运载氨基酸的载体是蛋白质，但细胞质基质中负责转运氨基酸的是tRNA，tRNA属于核酸，A选项错误；氨基酸脱水缩合生成的H2O中，氢分别来自于氨基和羧基，B选项正确；细胞内蛋白质的水解通常需要蛋白酶的催化，而蛋白酶的化学本质是蛋白质，C选项正确；蛋白质的结构决定其功能，蛋白质的结构与碳骨架和功能基团都有关，D选项正确。

]

2．（2015·海南高考）关于蛋白质的叙述，错误的是（　　）

A．rRNA能参与蛋白质的生物合成

B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分

C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质

D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用

D　[rRNA是核糖体的组成成分，核糖体是蛋白质合成的场所，A正确；DNA和蛋白质是染色体的组成成分，B正确；人体血浆中含有浆细胞分泌的抗体，抗体属于蛋白质，C正确；核糖体上合成的蛋白质可通过核孔进入细胞核，在细胞核中发挥作用，D错误。

]

3．（2015·福建高考）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

C　[A项，组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，但并不是所有蛋白质都同时含有20种氨基酸，很多蛋白质只含有几种氨基酸。

B项，有的蛋白质在细胞内发挥作用，如呼吸酶；有的在细胞外发挥作用，如消化酶、抗体等。

C项，蛋白质都承担着一定的功能，而蛋白质的功能取决于其空间结构。

D项，蛋白质种类多种多样，每种蛋白质都有各自的功能。

催化生物化学反应只是某些蛋白质（酶）的功能。

蛋白质还具有免疫作用、调节作用、运输作用、构成细胞成分等功能。

]

4．（2010·全国课标）水中氧含量随水温的升高而下降。

生活在寒温带湖泊中的某动物，其血液中的血红蛋白含量与其生活的水温有关。

如图中能正确表示一定温度范围内该动物血液中血红蛋白含量随水温变化趋势的曲线是（　　）

A．甲　　　B.乙　　　　

C．丙　　　D.丁

A　[水中氧含量随水温升高而下降，而血液中血红蛋白的功能是运输氧气，机体要维持正常生命活动的氧供应，在一定温度范围内该动物血液中血红蛋白含量会随水温升高而增加；超过某一温度时，温度升高，血红蛋白不再增加。

所以甲、乙、丙、丁四条曲线，只有甲曲线符合题意。

]

1．组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基（—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。

2．脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（—NH2）相连接，同时脱去一分子水的过程。

3．蛋白质是由许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键，再由肽键彼此相连而成。

4．组成肽链的氨基酸在种类、数目、排列顺序上的不同，以及构成蛋白质的肽链在数目和空间结构上的不同，决定蛋白质的种类多种多样。

5．蛋白质参与组成细胞和生物体的各种结构，并执行各种特定的生理功能，如催化、运输、运动、结构、防御、调控等。

6．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。

专项突破不同有机物的分子构成比较与功能辨析

1．细胞内有机分子的元素组成、单体构成与合成场所

种类

元素组成

构成单体

合成场所

多糖

仅含C、H、O

葡萄糖

内质网、高尔基体（纤维素）

脂质

脂肪和固醇：

C、H、O；磷脂：

C、H、O、N、P

脂肪由甘油和脂肪酸组成

内质网

蛋白质

C、H、O、N可能含S、P等

氨基酸

核糖体

核酸

C、H、O、N、P

DNA：

脱氧核苷酸；

RNA：

核糖核苷酸

细胞核

2.根据“元素组成＋功能”→推断有机物种类

　如图是组成生物体的部分大分子化合物与组成它们的化学元素的关系图，下列说法正确的是（　　）

A．A、B、C、D、E共有的化学元素是：

C、H、O、N

B．F1、F2、F3……Fn说明蛋白质的结构具有多样性

C．①②⑤分别指：

糖原、淀粉、蛋白质

D．③和④的单体是核苷酸

【思路点拨】

【答案】　D

[跟踪练习]

1．下图中①②③④表示不同化学元素所组成的化合物，以下说法不正确的是（　　）

A．若图中①为某种多聚体的单体，则①最可能是氨基酸

B．若②大量存在于皮下和内脏器官周围等部位，则②是脂肪

C．若③为多聚体，且能贮存生物的遗传信息，则③是染色体

D．若④主要在人体肝脏和肌肉内合成，则④最可能是糖原

C　[组成细胞的各种化合物中，糖类和脂肪的组成元素是C、H、O，蛋白质的组成元素是C、H、O、N，核酸的组成元素是C、H、O、N、P。

若③为某种生物大分子，则③为DNA或RNA。

主要在人体肝脏和肌肉内合成的物质是糖原。

]

2．下图表示细胞内某些有机物的元素组成和功能关系，其中A、B代表元素，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是生物大分子，图中X、Y、Z、P分别为构成生物大分子的基本单位，请回答下列问题：

（1）图中X是______，Ⅰ在小麦种子中主要是指________________________________________________________________________。

（2）图中Z是____________，使用甲基绿、吡罗红混合染液染色，可使Ⅲ呈现________色。

（3）填写出由P形成Ⅳ的结构层次__________________________________________________________________。

（4）Ⅱ和Ⅳ两者都有多样性，两者多样性的关系是前者________后者。

（5）构成细胞的化合物中，随着年龄增长明显减少的主要是______________。

【解析】　根据图中的提示条件可知，Ⅰ为多糖，Ⅱ为DNA，Ⅲ为RNA，Ⅳ为蛋白质，X为葡萄糖，Y为脱氧核苷酸，Z为核糖核苷酸，P为氨基酸。

DNA的多样性决定蛋白质的多样性。

【答案】　

（1）葡萄糖　淀粉　

（2）核糖核苷酸　红

（3）P（氨基酸）→多肽→蛋白质　（4）决定　（5）水