2024届高考 一轮复习　人教版 蛋白质是生命活动的主要承担者 学案 （山东、湖南、辽宁版）

第3讲蛋白质是生命活动的主要承担者考点一蛋白质的结构和功能1.组成蛋白质的氨基酸2.蛋白质的合成（1）多肽的形成过程①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。②H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。③一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。（2）蛋白质的结构层次（以血红蛋白为例）3.蛋白质结构多样性与功能多样性1.至少含有一个氨基和一个羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。（必修1P29正文）（×）2.一个氨基酸分子的羧基和同一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫作脱水缩合。（必修1P30正文）（×）3.胰岛素中不同肽链之间通过肽键连接。（必修1P30正文）（×）4.镰状红细胞运输氧的能力下降与细胞结构改变有关，与血红蛋白的氨基酸顺序改变无关。（必修1P32正文）（×）5.高温处理过的蛋白质空间结构被破坏，功能丧失，但仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。（必修1P32与社会的联系）（√）1.（必修1P28图2－8）抗体和头发的主要成分均为蛋白质，但功能却相差极大，请从氨基酸角度分析，原因是组成抗体和头发的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同，蛋白质的空间结构也不同。2.（必修1P32与社会的联系）熟鸡蛋更容易消化的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。3.（必修1P32与社会的联系）蛋白质变性后能（填“能”或“不能”）用双缩脲试剂检测，理由是蛋白质变性后空间结构改变，但没有破坏氨基酸之间的肽键。4.（必修1P32图文2－13）人正常血红蛋白的空间结构呈球状，由它参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状，如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白。这样的血红蛋白可聚合成纤维状，性质也与正常血红蛋白有差异，由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状，运输氧的能力会大大削弱。结合镰状细胞贫血的致病原理说明蛋白质结构与功能的关系。提示：每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 借助组成蛋白质的氨基酸种类与结构，考查理解能力1.（2022·湖南高考）胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列叙述正确的是（）A.胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中B.皮肤表面涂抹的胶原蛋白可被直接吸收C.胶原蛋白的形成与内质网和高尔基体有关D.胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高解析：C氨基酸脱水缩合形成多肽，蛋白质中的氮元素主要在—CO—NH—中，A错误；蛋白质只有被分解成氨基酸才能被皮肤细胞吸收，B错误；胶原蛋白是细胞外基质的主要成分，故胶原蛋白是分泌蛋白，其形成离不开内质网和高尔基体，C正确；蛋白质的营养价值与必需氨基酸含量有关，故根据题意不能推断出胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高，D错误。2.硒代半胱氨酸是近年来发现的构成人体蛋白质的第21种氨基酸，其结构与半胱氨酸类似，只是其中的硫原子被硒取代。下列相关叙述错误的是（）A.硒代半胱氨酸的硒元素位于氨基酸的R基上B.硒代半胱氨酸能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应C.发生脱水缩合时，水中的氢既可来自硒代半胱氨酸的氨基也可来自其羧基D.构成硒代半胱氨酸的基本元素是C、H、O、N解析：B氨基酸的不同在于R基的不同，硒元素位于硒代半胱氨酸的R基中，A正确；双缩脲试剂鉴定的是多肽中的“”结构，硒代半胱氨酸无“”结构，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水，脱去的水分子中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基，故发生脱水缩合时，水中的氢既可来自硒代半胱氨酸的氨基也可来自其羧基，C正确；根据氨基酸通式可知，构成硒代半胱氨酸的基本元素是C、H、O、N，D正确。 结合蛋白质的结构和功能，考查结构与功能观3.（2022·湖南高考）洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是（）A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染解析：B由题意可知，碱性蛋白酶部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并自溶失活，A正确；由题图可知，加热可使碱性蛋白酶部分解折叠，空间构象发生改变，降温后部分解折叠的碱性蛋白酶又可以恢复天然状态的空间构象，B错误；添加酶稳定剂对维持碱性蛋白酶活性有一定作用，因此可以提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C正确；碱性蛋白酶能够催化血渍、奶渍等蛋白类污染物降解，且酶具有高效性，因此添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂用量，减少环境污染，D正确。4.血红蛋白是一种寡聚蛋白，具有别构效应，当它未与氧气结合时，处于紧密型构象状态，不易与氧气结合；当氧气与1个亚基结合后，会引起该亚基构象改变，这个亚基构象改变会引起其他3个亚基的构象改变，使整个血红蛋白的结构变得松弛，易与氧气结合。下列叙述正确的是（）A.别构效应能大大提高血红蛋白的氧合速率B.血红蛋白是由肽键将4个亚基相互连接而成的寡聚蛋白C.别构效应导致血红蛋白结构变得松弛而发生变性D.构成血红蛋白的氨基酸中含有铁元素解析：A由题干可知，别构效应可以使血红蛋白易与氧气结合，提高氧合速率，A正确；氨基酸通过脱水缩合形成肽键，连接成肽链，血红蛋白具有4条多肽链，每一条多肽链都有1个亚基，亚基之间通过氢键或二硫键等连接，B错误；别构效应改变了蛋白质的空间结构，但没有破坏蛋白质的空间结构，而变性是在理化因素作用下破坏了蛋白质的空间结构，使之失去相应的功能，C错误；铁元素是血红蛋白的组成成分，但在构成血红蛋白的氨基酸中不含有铁元素，铁元素没有在氨基酸中，D错误。考点二有关蛋白质结构的计算规律 考查氨基酸脱水缩合基本规律相关计算肽链在核糖体上合成后，进一步形成蛋白质时往往要进行加工，在加工时常常要切去一部分氨基酸，再构成蛋白质。现有一条含100个氨基酸的肽链，其中含游离的氨基14个，加工时共切去氨基酸16个，则加工后多肽链所含的游离氨基至少还有（）A.0个B.1个C.14个 D.15个解析：B根据题意分析可知：一条含100个氨基酸的肽链中含游离的氨基14个，可知R基上含有13个游离的氨基，加工时共切去氨基酸16个，如果R基含有游离氨基的氨基酸都被切除，则剩余的游离的氨基数目最少，即为1个，所以加工后多肽链所含的游离氨基至少还有1个。（1）蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数；②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。（2）蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数；②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18（不考虑形成二硫键）。肽链数目氨基酸数肽键数目脱去水分子数蛋白质相对分子质量氨基（羧基）数目1条mm－1m－1am－18（m－1）至少1个n条mm－nm－nam－18（m－n）至少n个注：假设氨基酸平均相对分子质量为a。提醒①环状肽特点是肽键数与氨基酸数相同，即肽键的数目＝脱去的水分子的数目＝氨基酸的数目。②如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。二硫键“—S—S—”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学键。如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，下列相关叙述正确的是（）A.该蛋白质至少有280个氨基B.形成该蛋白质的过程中脱去了277个水分子C.该蛋白质至少有2个游离的羧基D.该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类和排列顺序三方面决定解析：C根据题图分析可知，该蛋白质是由280个氨基酸组成的2条链状肽和1条环状肽，一条链状肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此该蛋白质至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基，A错误，C正确；形成该蛋白质的过程中共形成280－2＝278（个）肽键，即脱去了278个水分子，B错误；该蛋白质的功能是由氨基酸的数量、种类、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构决定的，D错误。 利用“原子守恒”计算蛋白质（多肽）中的原子数下图为由30个氨基酸组成的多肽链，经加工，第1位甲氨酸被切除，第16与17位氨基酸之间的肽键被切断并生成两条多肽链，两条多肽链通过二硫键相连。下列有关此过程的说法错误的是（）A.加工过程中，氧原子数目增加一个B.经加工，比原多肽链增加了一个氨基和一个羧基C.此加工过程是在内质网中进行的D.此多肽链的合成过程生成了29个水分子、加工过程消耗了2个水分子解析：A加工过程中共断裂2个肽键（分别位于第1位和第2位、第16位和第17位），需2个水分子，而被切除的甲氨酸含有2个氧原子，两条肽链间形成的二硫键过程中氧原子数不变，所以氧原子数没变，A错误；经加工，一条肽链变成两条，所以与原多肽链相比，图示产物中增加了一个氨基和一个羧基，B正确；此加工过程属于初步加工，所以是在内质网中进行的，C正确；此多肽链的合成过程生成了29个肽键，生成29个水分子，加工过程水解了2个肽键，消耗了2个水分子，D正确。利用原子守恒计算肽链中原子数在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：（1）碳原子数＝氨基酸的分子数×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－脱去的水分子数×2。（3）氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。（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。提醒由于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的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一个二硫键（—S—S—）。已知该多肽是由下列氨基酸中的其中几种作为原料合成的：苯丙氨酸（C9H11O2N）、天冬氨酸（C4H7O4N）、丙氨酸（C3H7O2N）、亮氨酸（C6H13O2N）、半胱氨酸（C3H7O2NS）。下列关于该多肽的叙述，错误的是（）A.该多肽水解后产生的氨基酸分别是苯丙氨酸、亮氨酸和天冬氨酸B.该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5C.该多肽形成过程中至少需要3种tRNAD.该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了56解析：A多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个硫，所以水解产物中有2个半胱氨酸。题中每个氨基酸中都只有1个N，所以该多肽由4个氨基酸组成。根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸。该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸，A错误；该多肽形成过程中脱去3分子水和形成一个二硫键脱去2个H，所以多肽中O原子数为8－3＝5（个），H原子数为38－6－2＝30（个），B正确；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA，C正确；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少18×3＋2＝56，D正确。 巧用“比例关系”解答氨基酸数与相应DNA、RNA中的碱基数问题氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个2条链的多肽，相对分子质量为12276，合成这个多肽的氨基酸的数目和指导它合成的DNA分子中的最少脱氧核苷酸数目依次为（）A.144864 B.144432C.120720 D.120360解析：C在多肽合成时，氨基酸数－肽链条数＝肽键数＝脱去的水分子数。氨基酸数×120－（氨基酸数－肽链数）×18＝12276，代入后可求得氨基酸数＝120；在DNA指导蛋白质合成时，DNA分子中脱氧核苷酸数目∶氨基酸数≥6∶1，所以DNA分子中脱氧核苷酸数目至少为120×6＝720。基因表达过程中，氨基酸数与相应的碱基（核苷酸）数目的对应关系某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均相对分子