新教材高考生物一轮复习第1单元走近细胞组成细胞的分子第3讲蛋白质是生命活动的主要承担者课件

第3讲蛋白质是生命活动的主要承担者第一单元课标要求阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成。备考指导运用结构和功能相统一的观点,复习蛋白质结构与功能的多样性。内容索引010203第一环节必备知识落实第二环节关键能力形成第三环节核心素养提升第一环节必备知识落实知识点一蛋白质的功能知识筛查1.蛋白质是生命活动的主要承担者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。2.蛋白质的功能举例知识落实1.(2023浙江卷)我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素,其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同。结晶牛胰岛素的化学本质是(

)A.糖类 B.脂质C.蛋白质

D.核酸A胰岛素的化学本质是蛋白质,由题干“人工合成的结晶牛胰岛素,其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同”可知,结晶牛胰岛素的化学本质也是蛋白质,C项符合题意。2.(不定项选择题)蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述正确的是(

)A.细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的物质都是蛋白质B.氨基酸序列相同的肽链可折叠成不同的空间结构C.细胞内的蛋白质发生水解时,通常需要另一种蛋白质的参与D.蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关BCD细胞膜上负责转运氨基酸的物质是蛋白质,而细胞质基质中负责转运氨基酸的物质是tRNA,A项错误。氨基酸序列相同的肽链可折叠成不同的空间结构,从而具有不同的功能,B项正确。细胞内的蛋白质发生水解时,通常需要蛋白质水解酶的参与,而蛋白质水解酶是另一种蛋白质,C项正确。蛋白质的空间结构一旦被破坏,其生物活性就会丧失,可见蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关,D项正确。知识点二蛋白质的基本组成单位——氨基酸知识筛查1.氨基酸的结构(1)写出图中结构的名称。a.氨基,b.羧基。(2)通过比较图中三种氨基酸,写出氨基酸的结构通式:。(3)氨基酸的不同取决于R基的不同,图中三种氨基酸的R基依次为—CH(CH3)2、—CH3和—H。(4)结构特点巧学助记氨基酸的结构通式氨基酸中有个碳,伸出四手向外连,下面连着氢原子,上面顶着R基,左手拽的是氨基,右手还把羧基牵。2.种类(1)组成人体蛋白质的氨基酸有21种,其区别为R基的不同。(2)根据人体细胞能否合成分类①人体细胞不能合成的是必需氨基酸(共8种)。②人体细胞能合成的是非必需氨基酸(共13种)。知识落实1.右图为氨基酸分子的结构通式示意图。下列叙述正确的是(

)A.结构④在所有生物体内均有21种B.氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自②和③C.结构④中含有的氨基或羧基一般不参与脱水缩合D.生物体内n个氨基酸形成1条肽链脱去n个水分子C氨基酸的种类由R基决定,R基最多有21种,所以氨基酸的种类最多有21种,不是所有生物体内均有21种氨基酸,A项错误。氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自①和③,B项错误。n个氨基酸形成1条肽链脱去(n-1)个水分子,D项错误。2.下面依次为丙氨酸、丝氨酸和天冬氨酸的结构简式,由这3个氨基酸脱水缩合成的化合物中,含有的氨基、羧基和肽键的数目是(

)A.1,1,3

B.3,3,2 C.1,1,2

D.1,2,2D1条肽链上至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基,分别在肽链的两端;题图中天冬氨酸的R基上有1个羧基,故由这3种氨基酸脱水缩合形成的化合物中有氨基1个、羧基2个。而肽键数=氨基酸数-肽链数=3-1=2(个)。知识点三蛋白质的结构及其多样性知识筛查1.氨基酸的脱水缩合(1)过程a的名称是脱水缩合,发生场所是核糖体。(2)物质b是二肽。(3)箭头c是肽键,是连接两个氨基酸分子的化学键。(4)H2O中H的来源是羧基和氨基。(5)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

3.蛋白质的结构多样性(1)表现:组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万,氨基酸形成肽链时,不同种类氨基酸的排列顺序千变万化,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别,这就决定了蛋白质分子的结构多样性。(2)模型易错易混关注蛋白质结构和性质的7个易错点(1)氨基、羧基书写误区:不要将氨基错写为NH2或—NH3;不要将羧基误写为COOH。正确的书写应为—NH2、—COOH。(2)蛋白质变性的误区:高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键,而是破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。(3)由于基因的选择性表达,同一生物的不同细胞中蛋白质的种类和数量会出现差异。(4)蛋白质的盐析和变性的区别①盐析:鸡蛋清中加入食盐溶液看到白色絮状物,加水后白色絮状物消失。盐析属于物理变化。②变性:蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。变性属于化学变化。(5)氨基酸数目≠氨基酸种类:蛋白质分子含有多个氨基酸,而构成生物体蛋白质的氨基酸最多有21种。(6)R基中不一定有碳原子,如甘氨酸上的R基是一个氢原子。(7)多肽≠蛋白质:在核糖体上合成的是多肽,不是蛋白质,多肽必须经过加工后,才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。知识落实1.(不定项选择题)下图表示1条肽链的分子结构简式,下列叙述正确的是(

)A.这条肽链中的肽键数目是2个B.构成肽链的氨基酸数目是2个C.合成多肽的生理过程称为脱水缩合D.在合成该肽链时脱去了2个水分子ACD根据题图可知,该条肽链是由3个氨基酸脱水缩合形成的。

2.(2022湖南卷)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,如下图所示。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B根据题干信息可知,碱性蛋白酶在一定条件下(如加热)可发生自溶失活,A项正确。由题图可知,一定程度的加热后再降温,变性的蛋白质可恢复到天然状态,B项错误。添加酶稳定剂可防止酶失活,加强了洗涤剂中碱性蛋白酶的催化效率,提高了洗涤剂的去污效果,C项正确。添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,使洗涤剂向低磷和无磷的方向发展,减少了环境污染,D项正确。第二环节关键能力形成能力形成点一氨基酸的结构通式分析及判断方法典型例题下图为6种有机物的结构式,若由其中能构成生物体蛋白质的氨基酸经脱水缩合形成1条链状多肽(每种氨基酸只有1个),则该多肽的氨基酸个数、氨基个数和相对分子质量减少值依次是(

)A.6、4、90

B.5、2、72C.4、3、54 D.5、4、72B根据氨基酸的结构特点可知,①②③④⑥是构成蛋白质的氨基酸,即该多肽的氨基酸个数为5个;由于⑥的R基上有1个氨基,所以该多肽含有2个游离的氨基;5个氨基酸脱去了4分子水,所以相对分子质量减少了18×4=72。整合构建1.熟记氨基酸的结构通式找出氨基酸的共同体,即图中“不变部分”(连接在同一碳原子上的—NH2、—COOH和—H),剩下的部分即为R基。倘若找不到上述“不变部分”,则不属于构成蛋白质的氨基酸。2.“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸

训练突破1.下面是3种化合物的结构简式,下列有关这3种化合物的叙述,错误的是(

)A.3种化合物可以用1个结构通式表示B.3种化合物的共同点之一是都含有1个氨基、1个羧基C.3种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应D.3种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同B3种化合物都是构成蛋白质的氨基酸,都可用氨基酸的结构通式表示,A项正确。题图中3种氨基酸的共同点应为“至少都含有1个氨基、1个羧基”,B项错误。双缩脲试剂鉴定蛋白质产生紫色反应,是由于蛋白质中含有肽键,而氨基酸中无肽键,故不能与双缩脲试剂发生紫色反应,C项正确。3种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数分别是1、1、1,D项正确。2.(不定项选择题)请仔细观察下图所示图解,下列叙述错误的是(

)A.上述结构全部属于氨基酸B.若上述氨基酸形成链状四肽,则应该具有3个肽键,2个游离的氨基,2个游离的羧基C.若上述氨基酸形成环状四肽,则应该有4个肽键,2个游离的氨基,1个游离的羧基D.若上述①②③3种物质,每种仅有1个,则形成的三肽种类最多有27种ABD题图中④的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上,所以不是组成蛋白质的氨基酸,A项错误。若①②③⑤形成链状四肽,则应该具有3个肽键,3个游离的氨基,2个游离的羧基,B项错误。若①②③⑤形成环状四肽,则应该有4个肽键,2个游离的氨基,1个游离的羧基,C项正确。若①②③

3种物质,每种仅有1个,则形成的三肽种类有6种,D项错误。能力形成点二多肽形成过程中相关数量的计算方法典型例题现有1种“十二肽”,分子式为CxHyNzOwS(z>12,w>13)。已知将它彻底水解后只得到下列氨基酸,如下图所示。下列有关叙述正确的是(

)A.合成该多肽时,至少需要36个密码子B.控制合成该多肽的相应基因至少有36个碱基C.将1个该“十二肽”分子彻底水解后有(z-12)个赖氨酸D.该分子是在核糖体上合成的,并且需要61种tRNA参与C在翻译时,1个密码子编码1个氨基酸,因此,合成该多肽时,至少需要12个密码子;在基因的转录、翻译过程中,若只考虑编码氨基酸的序列,则DNA中的碱基数与蛋白质中氨基酸的个数之比是6∶1,因此,控制合成该多肽的相应基因至少有72个碱基;组成该十二肽的氨基酸中只有赖氨酸的R基中含有1个氨基,所以该十二肽中比12多出来的氮原子数即赖氨酸的数目,因此赖氨酸的数目=z-12;1种tRNA转运1种氨基酸,故该十二肽在核糖体上合成,最多需要12种tRNA参与。整合构建1.蛋白质的相对分子质量、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)蛋白质的相对分子质量=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)。注氨基酸平均分子质量为a。肽链数目氨基酸数肽键数目脱去水分子数肽链相对分子质量氨基数目羧基数目1条mm-1m-1am-18(m-1)至少1个至少1个n条mm-nm-nam-18(m-n)至少n个至少n个2.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。3.蛋白质形成过程中相关原子数的变化氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在1个氨基酸中,若不考虑R基,至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时,要失去部分氢原子、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=氨基酸的分子数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子的总数。(5)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,计算特定氨基酸的个数最为简便。若已知某肽链的分子式,则在该肽链中:①含2个氨基的氨基酸数=氮原子数-肽键数-1;②含2个羧基的氨基酸数=(氧原子数-肽键数-2)/2。4.氨基酸数目与相应DNA、RNA片段中碱基数目的关系基因表达中氨基酸与相应DNA、mRNA中碱基之间的数量关系如下图所示。由于mRNA中有终止密码子,上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。知识延伸有关多肽计算的注意事项(1)环状肽如右图所示。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1个环状肽比形成1条直链肽要多生成1个水分子)。(2)在计算多肽的相对分子质量时,还要考虑一些其他的化学变化过程,如二硫键(—S—S—)的形成,每形成1个二硫键,脱去2个—H,故相对分子质量减少2。训练突破1.右图所示是由n个氨基酸缩合而成的某蛋白质的结构图,其中二硫键“—S—S—”是一种连接蛋白质中两条肽链的化学键(—SH+—SH→—S—S—+2H)。下列说法正确的是(

)A.该蛋白质至少含有(n-2)个氧原子B.合成该蛋白质时生成(n-2)个水分子C.该蛋白质至少含有(n+2)个羧基D.该蛋白质的水解产物增加(2n-4)个氢原子Bn个氨基酸至少含有的氧原子数为2n,n个氨基酸形成题图所示的蛋白质过程中脱掉的水分子数为(n-2)个,对应脱掉的氧原子数为(n-2)个,则该蛋白质至少含有的氧原子数为2n-(n-2)=(n+2)个,A项错误,B项正确。1条肽链中至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基,所以该蛋白质至少含有2个羧基,C项错误。该蛋白质水解时需消耗(n-2)个水分子,破坏2个二硫键需要4个氢,所以该蛋白质的水解产物中氢原子增加了2×(n-2)+4=2n(个),D项错误。2.1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—CH2—CH2—COOH)。下列关于该多肽的叙述,正确的是(

)A.有38个肽键B.可能没有游离的氨基C.至少有5个游离的羧基D.至多有36种氨基酸B1条由39个氨基酸形成的环状多肽,应有39个肽键,A项错误。因为谷氨酸的R基上没有游离的氨基,也不知道其他氨基酸的R基,因此该多肽可能没有游离的氨基,B项正确。由于谷氨酸的R基上有1个游离的羧基,则该多肽至少有4个游离的羧基,C项错误。组成蛋白质的氨基酸最多为21种,D项错误。3.经测定,某多肽分子式是C21HxOyN4S2。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种为原料合成的:苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列有关该多肽的叙述,错误的是(

)A.该多肽是三肽化合物B.水解后能产生3种氨基酸C.氢原子数和氧原子数分别是32和5D.在核糖体上形成时相对分子质量减少了54A题干中给出的几种氨基酸都只含有1个氮原子,因此分子式为C21HxOyN4S2的多肽是由4个氨基酸脱水缩合形成的四肽,A项错误。该化合物中含有2个硫原子,因此分子式为C21HxOyN4S2的多肽中含有2个半胱氨酸(C3H7O2NS),由碳原子数可推知除了有2个半胱氨酸,还有2个氨基酸参与该多肽的形成,分别是苯丙氨酸和亮氨酸。所以该四肽化合物水解产生的氨基酸是3种,多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5,B、C两项正确。4个氨基酸脱水缩合脱去了3分子水,相对分子质量减少了54,D项正确。4.(不定项选择题)右图表示1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3600D.该分子至少含有2个游离的羧基CD题图所示蛋白质分子含有2条肽链,且2条肽链之间由2个肽键连接,故该分子一共含有200个肽键,A项错误。由题图可知,第70位、120位的氨基酸R基上有氨基,故组成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少含有202个氨基,B项错误。合成该蛋白质分子时脱去的水分子数与形成的肽键数相等,故合成该蛋白质分子时相对分子质量减少了18×200=3

600,C项正确。该蛋白质分子含有2条肽链,至少含有2个游离的羧基,D项正确。第三环节核心素养提升实验设计遵循的四大基本原则1.单一变量原则:即除自变量(实验变量)以外,应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。2.对照原则:应设置对照实验,使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同),以消除无关变量对实验结果的影响,增强实验结果的可信度。3.平行重复原则:在实验设计中为了避免实验结果的偶然性,必须对所做实验进行足够次数的重复,以获得多次实验结果的平均值,保证实验结果的准确性。4.科学性原则:在设计实验时必须有充分的科学依据,即实验目的要明确,实验原理要正确,实验研究的材料和实验方法的选择要恰当,整个实验设计的思路和实验方