高考生物一轮复习 第一单元 第2讲 蛋白质的结构与功能.docx

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高考生物一轮复习第一单元第2讲蛋白质的结构与功能

第2讲　蛋白质的结构与功能

[考纲要求]　蛋白质的结构和功能（Ⅱ）。

考点一　蛋白质的结构与功能[重要程度：

★★★☆☆]

1．蛋白质的基本组成单位——氨基酸

（1）种类：

生物体中组成蛋白质的氨基酸大约有20种。

（2）通式：

（3）特点

①数量关系：

至少有一个氨基和一个羧基。

②位置关系：

都有一个—NH2和一个—COOH

连接在同一个碳原子上。

2．蛋白质的结构层次

氨基酸多肽

―→蛋白质

3．蛋白质分子结构和功能的多样性

1．蛋白质的基本单位——氨基酸

如图是四种化合物的结构式，据图回答：

（1）图中丙不是构成蛋白质的氨基酸。

（2）构成蛋白质的氨基酸分子的基本元素是：

C、H、O、N。

（3）上述构成蛋白质的氨基酸的R基依次是：

—H、—CH3、—CH2—COOH。

（4）写出构成蛋白质的氨基酸的分子通式：

C2H4O2NR。

2．蛋白质的结构及其多样性

观察下图，回答问题：

（1）相邻氨基酸的连接过程称之为脱水缩合，形成的化学键称之为肽键，其结构式表示为—CO—NH—或—NH—CO—。

（2）H2O中的H来自于—COOH和—NH2，O来自于—COOH。

（3）多肽的命名方法

一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽（三个或三个以上的也可称为多肽），如：

由六个氨基酸分子构成一条肽链，则其名称是六肽，也可称为多肽。

（4）如果合成的蛋白质是唾液淀粉酶，需要参与的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。

（5）据图分析蛋白质功能多样性的形成原因

易错警示　蛋白质结构与功能的3个易错点

（1）导致蛋白质结构多样性有四个原因，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，这两个蛋白质的分子结构就不同。

（2）由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量会出现差异。

（3）在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经内质网和高尔基体加工后，才能形成具有一定结构和功能的蛋白质。

判断下列关于蛋白质结构与功能的叙述：

（1）各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基的不同（√）

（2）评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量（√）

（3）组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合（2013·江苏，20D）（×）

提示　脱水缩合的方式只有一种。

（4）细胞中氨基酸种类和数目相同的蛋白质是同一种蛋白质（×）

（5）沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂（×）

（6）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（×）

（7）蛋白质大多是由20种氨基酸脱水缩合而成的链状结构（×）

（8）蛋白质在核糖体中合成后已具有正常的功能（×）

（9）细胞内以及细胞间传递信息的物质都是蛋白质（×）

（10）同一生物体的不同细胞中所含的蛋白质不完全相同（√）

用“一、二、三、四、六”巧记蛋白质的结构与功能

“一个通式”指氨基酸的结构通式。

“两个标准”指组成蛋白质的氨基酸必须同时具备的标准有两个：

一是数量标准，二是位置标准。

“三个数量关系”指蛋白质分子合成过程中的3个数量关系：

脱去水分子数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数。

“四个原因”指蛋白质分子结构多样性的原因有四个：

氨基酸的种类不同、氨基酸的数目不同、氨基酸的排列顺序不同、蛋白质的空间结构不同。

“六大功能”指蛋白质分子有6个功能：

催化、防御、调控、运输、运动和结构。

考点二　蛋白质的相关计算[重要程度：

★★☆☆☆]

1．肽键数、脱去水分子数、蛋白质相对分子质量的计算

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

na－18

（n－1）

m

n－m

n－m

至少m个

至少m个

na－

18（n－m）

2．多肽中H、O、N原子数的计算

（1）H原子数＝各氨基酸的H原子数之和－2×脱水数。

（2）O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸的O原子数之和－脱水数。

（3）N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子数之和。

3．多肽种类的计算

假若有A、B和C3种氨基酸，由这3种氨基酸组成多肽的情况可分如下两种情形分析：

（1）A、B、C3种氨基酸，每种氨基酸数都无限的情况下，可形成肽类化合物的种类：

形成三肽的种类：

3×3×3＝33＝27（种）。

形成二肽的种类：

3×3＝32＝9（种）。

（2）A、B、C3种氨基酸，且每种氨基酸只有一个的情况下，可形成肽类化合物的种类：

形成三肽的种类：

3×2×1＝6（种）。

形成二肽的种类：

3×2＝6（种）。

易错警示　关于蛋白质相关计算的4个失分点

（1）若形成的多肽是环状：

氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。

（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，要考虑脱去氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。

（3）计算O和H的数量变化时，不要漏掉增加H2O中的O、H数值。

（4）关于蛋白质的计算中，要特别注意题中设问的是“氨基酸的数量”还是“氨基酸的种类”。

1．如图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由两个“—SH”（巯基）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,18m

B．（m－4），18（m－4）

C．（m－3），18（m－3）＋4

D．（m－2），18（m－2）＋4

答案　D

解析　图中有三条肽链，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。

2．全世界每年有成百上千人由于误吃毒蘑菇而死亡，鹅膏蕈碱就是一种毒蘑菇的毒素，它是一种环状八肽。

若以20种氨基酸的平均相对分子质量为128来计算，则鹅膏蕈碱的相对分子质量大约是（　　）

A．1024B．898C．880D．862

答案　C

解析　鹅膏蕈碱是一种环状八肽，在形成时比同氨基酸数的链状肽多脱掉一分子水。

其相对分子质量＝8×128－8×18＝880。

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．组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别是蛋白质结构多样性的直接原因。

4．蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，具有催化、运输、运动、结构、防御、调控等许多功能。

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和体

现者。

5．高温使蛋白质发生变性的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散、易被蛋白酶水解。

高考模拟　提能训练

高考题组

1．（2013·江苏卷，20）下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是（　　）

A．不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同

B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能

C．组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合

D．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合

答案　D

解析　各种酶的结构不同，但其功能都是具有催化作用，B正确；任意两个氨基酸之间的脱水缩合方式是相同的，都是氨基中的氢与羧基中的羟基结合成水，D错误。

2．（2012·海南卷，2）下列关于蛋白质的叙述，错误的是（　　）

A．有些蛋白质是染色体的组成成分

B．酶在催化反应前后，其分子结构不变

C．食盐作用下析出的蛋白质发生了变性

D．蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应

答案　C

解析　染色体的组成成分主要是蛋白质和DNA。

酶是生物催化剂，反应前后其分子结构不变。

蛋白质遇高温、重金属盐变性，盐析出的蛋白质没有变性。

双缩脲试剂可与蛋白质发生显色反应生成紫色络合物。

3．（2009·上海卷，15）某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。

该蛋白质至少有氧原子的个数是（　　）

A．n－mB．n－2m

C．n＋mD．n＋2m

答案　C

解析　该蛋白质中含有肽键数为（n－m）个，每个肽键（CONH）含有一个氧原子；m条肽链至少含有m个游离的羧基（COOH），因此，该蛋白质中至少含有的氧原子的个数为n－m＋2m＝n＋m。

模拟题组

4．关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是（　　）

A．相对分子质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

答案　A

解析　根据教材中列举的几种氨基酸的结构示意图可知，甘氨酸的相对分子质量最小，A项错误；有些氨基酸人体能够合成，称为非必需氨基酸，有些氨基酸人体不能合成，只能从食物中摄取，称为必需氨基酸，如赖氨酸，B正确；氨基酸通过脱水缩合形成肽键，进而形成蛋白质，C项正确；根据氨基酸的结构通式，氨基酸之间的根本差异是R基的不同，D项正确。

5．下列多肽片段充分水解后，产生的氨基酸有（　　）

A．2种B．3种C．4种D．5种

答案　B

解析　该多肽片段中有四个—NH—CO—，故有5个氨基酸。

但氨基酸中共有—CH3、—H和—CH2CH3三种R基，因此该多肽片段充分水解后，产生的氨基酸有3种。

6．从某种真核细胞中提取大量的核糖体，放入含下列几种物质（其中N已被15N标记）的培养液中，假设培养液中含有核糖体完成其功能所需要的一切物质和条件。

请回答：

（1）实验中，核糖体的功能就是把上述物质中的[　]__________通过__________方式合成多肽（蛋白质）。

（[　]内填序号）

（2）实验中所用的培养液相当于细胞内的__________。

（3）实验中，检测到某一多肽含200个15N，则该多肽链最多有__________个肽键。

（4）如果得到的一条肽链长度不变，组成它的氨基酸的种类和数目也不变，改变其中的__________，就可以改变其性质。

（5）实验得到的多肽可用__________试剂鉴定，呈现__________色，其原因是该化合物中所含有的________与该试剂发生了颜色反应。

答案　

（1）①③⑤　氨基酸　脱水缩合　

（2）细胞质基质　（3）199　（4）氨基酸的排列顺序和肽链的空间结构

（5）双缩脲　紫　肽键

解析　构成蛋白质的氨基酸的特点是同时有1个氨基和1个羧基连在同一个碳原子上，只有①③⑤才是合成蛋白质的氨基酸，氨基酸在细胞质中的核糖体上通过脱水缩合方式合成蛋白质。

一条多肽链中至少含有1个氨基，若某一多肽含200个15N，则该多肽最多有199个肽键。

蛋白质的多样性是由氨基酸的种类、数目和排列顺序及肽链的空间结构决定的。

多肽可以由双缩脲试剂鉴定，呈现紫色反应，其原因是该化合物所含有的肽键与该试剂发生了颜色反应。

1．在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图中的（　　）

A．①B．②C．③D．④

答案　A

解析　35S存在于氨基酸的R基上，题图中①处连接R基，②处是肽键，③处连接的是肽键或羧基，④处连接的是碳原子。

2．下列有关氨基酸或蛋白质的叙述，正确的是（　　）

A．蛋白质分子都是由多条多肽链构成的

B．蛋白质是组成叶绿体、高尔基体、核糖体等具膜结构的重要成分

C．某种肽酶可水解肽链末端的肽键，将多肽链分解为若干短肽

D．同种生物经分化形成的不同细胞内的蛋白质的种类和功能不同

答案　D

解析　蛋白质分子可由一条或多条多肽链构成；核糖体没有生物膜；某种肽酶水解的是肽链末端的肽键，可将多肽链分解为若干氨基酸，而不是短肽；同种生物经分化形成的不同细胞中，基因表达的情况不完全相同，因此不同细胞中蛋白质的种类和功能不同。

3．有关蛋白质中肽键的叙述，错误的是（　　）

A．核糖体是合成肽键的场所

B．蛋白质中N元素主要存在于肽键中

C．肽键的结构式可表示为NH—CO

D．双缩脲试剂可与肽键作用生成紫色物质

答案　C

解析　肽键的结构式正确的写法为“—NH—CO—”。

4．如图表示某细胞中一条肽链的结构简式，R1、R2和R3是3个不同的化学基团。

下列有关分析不正确的是（　　）

A．该肽链中的肽键数是2

B．该肽链是由3个氨基酸脱去3分子水缩合形成的

C．合成该肽链的细胞器是核糖体

D．该化合物能与双缩脲试剂发生紫色反应

答案　B

解析　图中所示的化合物为三肽，含有2个肽键，是由3个氨基酸脱去2分子水形成的，合成场所是核糖体，A、C正确，B错误；含有肽键的化合物均能与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。

5．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B细胞的分泌功能

答案　D

解析　从图中可以看出，保留的肽链中含有51（30＋21）个氨基酸，所以肽键的数目＝51－2＝49（个），A错。

胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，也可能含有更多的氨基和羧基（存在于R基上），B错。

沸水浴时破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键，C错。

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B细胞的分泌功能。

6．肉毒杆菌是一种致命病菌，在繁殖过程中分泌毒素。

军事上常将这种毒素用于生化武

器。

人们食入和吸收这种毒素后，神经系统将遭到破坏。

该毒素是由两个亚单位（每个亚单位为一条肽链盘曲折叠而成）组成的一种生物大分子。

下面是肉毒类毒素的局部结构式，据此判断下列说法中正确的是（　　）

A．组成肉毒素的元素一定只有C、H、O、N

B．图中该片段由5种氨基酸组成，有4个肽键

C．一分子肉毒类毒素至少含有1个氨基和2个羧基

D．高温下可使肉毒类毒素失活，主要原因是肽键发生断裂

答案　B

解析　从局部结构式可判断，肉毒素有C、H、O、N四种元素，但在其他部分的侧链可能含有S等元素，A项错误；图中所示片段有4个肽键，且由5种氨基酸脱水缩合而成，B项正确；题干表明，该物质由两条肽链构成，已知侧链上有1个羧基，且每一条肽链至少在首端和末端分别含有一个氨基和一个羧基，故该物质应至少含有2个氨基和3个羧基，C项错误；高温破坏蛋白质的空间结构，使其丧失活性，其肽键需要在蛋白酶（或肽酶）的作用下发生断裂，D项错误。

7．如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。

下列叙述正确的是（　　）

A．该分子中含有198个肽键

B．这200个氨基酸中至少有200个氨基

C．合成该蛋白质时相对分子质量减少了3582

D．该蛋白质中至少含有3个游离的氨基

答案　C

解析　由图可知，该蛋白质分子由两条肽链组成，两条肽链间还有一个肽键，所以该分子含有的肽键数为200－2＋1＝199（个），A错误；由图可知，第70个氨基酸的R基中有一个氨基，所以这200个氨基酸中至少有201个氨基，B错误；合成该蛋白质时减少的相对分子质量为199×18＝3582，C正确；该蛋白质分子有两条肽链，所以至少有两个游离的氨基，D错误。

8．某直链多肽的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生下列3种氨基酸，相关叙述正确的是（　　）

A．合成1分子该物质将产生6个水分子

B．在细胞中合成该物质时只需要3种tRNA

C．该多肽分子含一个游离氨基和一个游离羧基

D．每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸

答案　D

解析　分析结构简式可知，三种氨基酸都只含有一个氨基，因此该多肽含有6个氨基酸，合成1分子该物质将产生5个水分子；合成此多肽时需要几种tRNA是由mRNA上有几种密码子决定的，如果只有3种密码子，则只需要3种tRNA，如果有3种以上密码子，则需要3种以上tRNA；通过计算可知，该多肽由2个甘氨酸、1个丙氨酸和3个谷氨酸经脱水缩合形成，因此该多肽含有4个游离的羧基和1个游离的氨基。

9．亮氨酸的R基为—C4H9，缬氨酸的R基为—C3H7，它们缩合形成的二肽分子中，C、H原子个数的比为（　　）

A．11∶24B．9∶18

C．11∶22D．10∶22

答案　C

解析　氨基酸通式可以用C2H4O2N—R表示，而脱水缩合过程中，失去了一分子的水，所以C原子的个数是11，H原子的个数是22，所以C项正确。

10．有关图中蛋白质的叙述，正确的是（　　）

A．形成该蛋白质时共脱掉126个水分子

B．该蛋白质含有两条肽链

C．该蛋白质的R基中共含17个氨基

D．该蛋白质共有111个肽键

答案　B

解析　蛋白质中游离的羧基数＝肽链数＋R基上羧基数，同理，游离的氨基数＝肽链数＋R基上氨基数。

结合坐标图可知，该蛋白质含有两条肽链，124个肽键，R基中共含15个氨基，形成该蛋白质过程中共脱掉124个水分子。

11．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是（　　）

A．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NS

B．分子式为C63H105O45N17S2的多肽化合物中，最多含有的肽键数目是16个

C．两个氨基酸脱水缩合过程中失去的H2O中的氢来源于氨基和羧基中的氢

D．10个氨基酸构成的多肽有9个—CO—NH—，称为九肽

答案　D

解析　A项中，20种氨基酸的共有部分为

，其中有2个C、2个O、4个H、1个N，故加上—CH2—CH2—S—CH3（含3个C、7个H、1个S），共有C：

5个、H：

11个、O：

2个、S：

1个，即为C5H11O2NS。

B项中，因C63H105O45N17S2中有17个N，如果R基不含N，则有氨基酸17个，若17个氨基酸形成1条肽链则肽键最多为17－1＝16个。

C项中，据缩合方式

可得出结论。

D项中，多肽是以氨基酸数目而非肽键数目命名的。

12．某50肽中有2个丙氨酸（NH2CHCH3COOH），现脱掉其中的丙氨酸（相应位置如图）得到几种不同的有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在。

下列关于该过程产生的全部有机物中，有关原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是（　　）

A．肽键数目减少4个

B．氢原子数目增加8个

C．氨基和羧基分别增加4个

D．氧原子数目增加2个

答案　D

解析　据图分析，脱去两个丙氨酸形成三个游离氨基酸，两条肽链，一条由20个氨基酸组成，含19个肽键，另一条由27个氨基酸组成，含有26个肽键。

原有49个肽键，肽键数目减少4个；断4个肽键需要4个H2O分子，所以氢原子数目增加8个，氧原子增加4个；氨基和羧基原各有一个，现各有5个，分别增加4个。

13．某致病细菌分泌的外毒素，无色，细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等症状，以致死亡。

该外毒素为环状肽，其结构简式如图所示：

请据图分析回答：

（1）该化合物中含有游离的__________个氨基，__________个羧基。

（2）该化合物是由________个氨基酸组成的，区别这些氨基酸的种类依靠的是其结构中的__________。

（3）组成该化合物的氨基酸有________种，其中有________个氨基酸的R基相同，这个R基是________________。

（4）该化合物为__________肽化合物，含有______个肽键。

（5）填写虚线框内结构的名称：

A.____________________，B.________________________。

答案　

（1）0　0　

（2）7　R基　（3）5　3　—CH3

（4）环状七　7　（5）肽键　R基

解析　据图分析，该外毒素为环状七肽，具有7个肽键，由5种不同的氨基酸组成，其中有1种氨基酸出现了3次，其R基为—CH3，区别氨基酸的种类依靠的是其结构中的R基。

该化合物没有游离的氨基和羧基。

虚线框内结构A、B的名称依次是肽键和R基。

14．已知20种氨基酸的平均相对分子质量为128。

图1为某蛋白质的肽链结构示意图（其中数字为氨基酸序号），图2为部分肽链放大示意图，请据图回答下列问题：

（1）该化合物由氨基酸脱去____________个水分子形成，这种结合方式叫做

____________，图1所示的蛋白质的相对分子质量为____________。

（2）图2中有________种R基，肽键为________（填序号）；该肽链至少有________个游离的羧基。

（3）假设有一个十肽，分子式为CxHyOzNmSn，组成该多肽的氨基酸只有图2中的几种，则含有①的氨基酸有____________个。

答案　

（1）123　脱水缩合　13652

（2）3　②④⑥　3　（3）m－10

解析　氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质。

该蛋白质由一条多肽链构成，其相对分子质量＝氨基酸的总分子质量－脱去的水的总分子质量－形成二硫键脱去的氢的分子质量＝124×128－（124－1）×18－2×3＝13652。

图2中有4个R基，3种R基，肽键为②④⑥。

图2中的R基含有2个羧基，而构成该蛋白质的多肽链的首或尾含有1个游离的羧基，故该蛋白质至少含有3个游离的羧基。

构成该十肽的氨基酸的R基中只有结构①含有1个N，其他氨基酸的R基中均不含N，那么m－10个N均在①结构中，所以含有①的氨基酸有m－10个。

15．蛋白质的空间结构遭到破坏后，其生物活性就会丧失，这称为蛋白质的变性。

高温、强碱、强酸、重金属等都会使蛋白质变性。

现利用提供的材料用具，请你设计实验，探究乙醇能否使蛋白质变性。

材料用具：

质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液、蒸馏水、质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液、无水乙醇、烧杯、试管、量筒、滴管、温度计、酒精灯。

（1）实验步骤（请填充表格空白处）

步骤

具体操作

A试管

B试管

①

1mL新鲜的淀粉酶溶液

1mL新鲜的淀粉酶溶液

②

5滴蒸馏水

③

2mL可溶性淀粉溶液

2mL可溶性淀粉溶液

④

摇匀后，同时放入适宜温度的温水中维持5min

⑤

配制一定量的斐林试剂

⑥

（2）实验结果预测及结论：

a．______________________________________