2023届一轮复习人教版蛋白质学案

第3讲蛋白质考情研读·备考定位(对应学生用书学案P13)课标要求核心素养1.阐明蛋白质是由氨基酸分子组成的。2．能够解释细胞的功能主要由蛋白质完成，蛋白质的功能取决于由氨基酸序列决定的三维结构。3．准确理解氨基酸形成蛋白质的过程。1.理解氨基酸形成蛋白质的过程。2．结合蛋白质的功能阐述结构与功能相适应，建立生命观念。3．理解组成生物体的氨基酸有21种却能形成成千上万种蛋白质。4．了解“世界上第一个人工合成蛋白质的诞生”的实例。必备知识·夯实基础(对应学生用书学案P13)eq\x(知)eq\x(识)eq\x(巩)eq\x(固)1．蛋白质的功能(1)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)将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来[连线]功能 实例①结构蛋白 a．血红蛋白②催化 b．胰岛素等蛋白质类激素③运输 c．抗体④信息传递、调节 d．绝大多数酶⑤防御 e．肌肉蛋白⑥运动 f．羽毛、肌肉、头发等[答案]①－f②－d③－a④－b⑤－c⑥－e2．蛋白质的基本组成单位——氨基酸(1)种类：组成人体蛋白质的氨基酸有21种eq\o(→,\s\up7(人体细胞能否合成))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(必需氨基酸：必须从外界环境中直,接获取,非必需氨基酸：可在人体细胞合成，,也可从外界环境中获取))(2)结构①写出图中结构名称a．氨基；b、d.R基；c.羧基。②比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：③氨基酸的结构特点a．数量关系：至少都含有一个氨基和一个羧基。b．位置关系：都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。c．各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。3．蛋白质的结构及其多样性(1)氨基酸的脱水缩合①写出字母代表的结构或名称：a．肽键，b.二肽。②由多个氨基酸通过该过程形成的化合物，通常呈链状结构，叫作肽链。(2)蛋白质的结构层次eq\o(→,\s\up7(C、H、O和N),\s\do5(等元素))氨基酸eq\o(→,\s\up7(脱水缩合))多肽eq\o(→,\s\up7(盘曲、折叠))蛋白质。(3)结构多样性①氨基酸方面：氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。②肽链方面：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。eq\x(思)eq\x(维)eq\x(辨)eq\x(析)易错整合，判断正误。1．具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸(×)2．生物体内组成蛋白质的氨基酸中，不同氨基酸之间的差异是由R基引起的(√)3．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能不会发生变化(×)4．细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质(×)5．胰岛素的两条肽链之间通过肽键连接(×)6．所有的蛋白质在核糖体中合成后已具有正常的生理功能(×)7．脱水缩合前后N、O元素的个数不变(×)8．每一条肽链中只含有一个氨基和一个羧基。(×)eq\x(延)eq\x(伸)eq\x(探)eq\x(究)1．朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc。PrPsc是由PrPc转变形成的，它们的比较如下表所示：朊病毒蛋白项目PrPcPrPsc空间结构螺旋为主折叠为主溶解度高低致病性不致病致病上述两种蛋白质表现出不同性质的直接原因是什么？[提示]两种朊病毒蛋白的空间结构不同。2．营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，试从蛋白质的功能角度分析原因。[提示]营养不良导致蛋白质摄入不足，影响血红蛋白和抗体的合成。血红蛋白具有运输O2的功能，抗体具有免疫功能。3．长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因。[提示]赖氨酸为必需氨基酸，人体不能合成，只能从食物中摄取才能保证正常生命活动，玉米中不含赖氨酸，因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。关键能力·考点突破(对应学生用书学案P14)知识点一组成蛋白质的氨基酸的结构及种类例1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(D)A．[解析]糖蛋白由蛋白质和多糖组成，多糖彻底水解得到葡萄糖，蛋白质彻底水解得到氨基酸。选项D中—NH2和—COOH未连在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸。方法点拨“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸〔变式训练〕1．研究发现人体内由色氨酸(分子式为C11H12N2O2)代谢生成的5－羟色胺作为一种神经递质，其能抑制中枢神经系统的兴奋性，使人产生困倦感。据此分析下列说法正确的是(B)A．色氨酸的R基是—C9H9OB．饮食中适量添加富含色氨酸的食物有利于睡眠C．人体需要的色氨酸在体内可以由其他物质转化而来D．5－羟色胺在突触前膜以主动运输方式进入突触间隙[解析]参与构成生物体蛋白质的氨基酸的结构通式为H2N—CHR—COOH(分子式C2H4O2NR)，色氨酸分子式为C11H12N2O2，结合二者可知其R基为—C9H8N，A错误；根据题意，色氨酸代谢生成的5－羟色胺能抑制中枢神经系统的兴奋性，使人产生困倦感，故饮食中适量添加富含色氨酸的食物有利于睡眠，B正确；色氨酸是必需氨基酸，在体内不能由其他物质转化而来，只能从外界摄入，C错误；5－羟色胺在突触前膜以胞吐方式进入突触间隙，D错误。知识点二氨基酸的脱水缩合例2下面关于氨基酸脱水缩合的说法，不正确的是(C)A．两个氨基酸脱水缩合形成的化合物叫二肽B．两个氨基酸通过肽键连接C．脱水缩合形成的水分子数与肽链数相等D．脱下的水分子中氢来自羧基和氨基[解析]两个氨基酸脱水缩合形成的化合物叫二肽，A正确；两个氨基酸通过肽键连接，B正确；氨基酸的脱水缩合是指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，此过程中的脱水数等于形成的肽键数(不是肽链数)，C错误；氨基酸脱水缩合过程中脱下的水分子中氢1个来自羧基、1个来自氨基，D正确。┃┃归纳提示►脱水缩合过程图解1．参与脱水缩合的部位：一个氨基酸连在中心碳原子上的氨基和另一个氨基酸连在中心碳原子上的羧基。2．游离的氨基和羧基：一条肽链上至少有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，并分别位于肽链的两端。3．R基中的—NH2或—COOH：不参与肽键的形成。〔变式训练〕2．(不定项)图示为某胰岛素分子及其局部放大示意图，若该胰岛素由51个氨基酸分子脱水缩合形成的，下列有关此图的叙述中，正确的是(ABD)A．人体内胰岛素分子只能在胰岛B细胞内的核糖体上合成B．该胰岛素在合成过程中，相对分子质量比合成前减少了888，形成的肽键数为49C．该胰岛素分子中游离的氨基、羧基数至少是2、2D．在局部放大图中能标志不同氨基酸的标号是①③⑤[解析]胰岛素分子的化学本质是蛋白质，只能由胰岛B细胞合成并分泌，A正确；该胰岛素含两条链，由51个氨基酸分子脱水缩合形成，所以在合成过程中，形成49个肽键和3个二硫键，相对分子质量比合成前减少了18×49＋1×6＝888，B正确；由于①中也含有氨基、⑤中也含有羧基，所以该胰岛素分子中游离的氨基、羧基数至少是3、3，C错误；氨基酸的种类不同取决于R基，在放大图中表示R基的标号是①③⑤，D正确。知识点三蛋白质结构与功能的多样性例3如图为部分细胞结构及胞外环境示意图，对与之相关的几种蛋白质的叙述，错误的是(C)A．若①蛋白使细胞间的黏着性增强，用胰蛋白酶处理可使细胞分散开B．若②蛋白参与跨膜运输，其方式可能是主动运输或协助扩散C．若③蛋白与多糖结合，形成的物质在细胞癌变后含量将增多D．若④蛋白具有催化功能，其有可能是催化葡萄糖分解成丙酮酸的酶[解析]若①蛋白使细胞间的黏着性增强，则①蛋白可能为胶原蛋白，胰蛋白酶可以水解胶原蛋白使细胞分散开，A正确；主动运输或协助扩散需要载体蛋白的协助，若②蛋白参与跨膜运输，则方式可能为主动运输或协助扩散，B正确；③蛋白与多糖结合可形成糖蛋白，细胞癌变后，细胞膜表面的糖蛋白减少，C错误；葡萄糖分解成丙酮酸发生于细胞质基质中，若④蛋白具有催化功能，说明其属于酶，有可能是催化葡萄糖分解成丙酮酸的酶，D正确。┃┃归纳提示►几种常见蛋白质的分布和功能种类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〔变式训练〕3．下列关于蛋白质分子结构与功能的叙述，不正确的是(C)A．蛋白质结构多样决定蛋白质的功能多样B．组成蛋白质的氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键C．蛋白质在高温下的变性失活是由于肽键断裂引起的D．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能[解析]蛋白质结构多样决定蛋白质的功能多样，A正确；组成蛋白质的氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键，B正确；蛋白质在高温下的变性失活是由于空间结构改变引起的，C错误；有些结构不同的蛋白质的活性部位的结构相似，因此可能具有相似的功能，D正确。知识点四蛋白质形成过程的计算例4下列关于蛋白质的叙述中，正确的是(B)A．水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂B．由N个氨基酸构成的一个蛋白质分子，有M条肽链，其中X条是环状肽链，则这个蛋白质分子完全水解共需要(N－M＋X)个水分子C．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合D．某肽的分子式为C13H16O5N3，则该肽一定是一种三肽[解析]水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展但并不断裂，蛋白质变性失活但肽键数不变，A项错误；由N个氨基酸构成的一个蛋白质分子，有M条肽链，其中X条是环状肽链，则这个蛋白质分子完全水解共需要(N－M＋X)个水分子，B项正确；组成蛋白质的氨基酸之间按相同的方式脱水缩合，C项错误；某肽的分子式为C13H16O5N3，则该肽可能是一种三肽，也可能是一种二肽，D项错误。方法点拨1．有关蛋白质结构的计算规律(1)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条链状多肽或m条链状多肽时：形成肽链数形成肽键数脱去水分子数蛋白质相对分子质量1n－1n－1na－18(n－1)mn－mn－mna－18(n－m)①计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时，要再减去2(两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。②若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na－18(n－m)中的肽链数(m)视为零，再进行相关计算。(2)利用原子守恒法计算肽链中的原子数：在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有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、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。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，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。2．多肽种类的计算题以21种氨基酸构成四肽的种类为例：(1)若每种氨基酸数目不限，可形成四肽的种类有214种。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成四肽的种类有(21×20×19×18)种。〔变式训练〕4．某50肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是(C)A．该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子B．若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列C．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4分子H2OD．新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基[解析]据题图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，即有8分子水参与，故该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子，A项正确；得到的5个氨基酸，其中有4个是丙氨酸，故这5个氨基酸缩合成5肽，可有5种不同的氨基酸序列，B项正确；若这4条多肽链重新连接成一条长链，则需要形成3个肽键，脱去3分子水，C项错误；每条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基，D项正确。素养提升·强化思维(对应学生用书学案P16)eq\x(构)eq\x(建)eq\x(网)eq\x(络)eq\x(真)eq\x(题)eq\x(再)eq\x(现)1．(2018·江苏卷)哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是(D)A．两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物B．氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基C．肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关D．两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同[解析]两种激素的环状结构由6个氨基酸构成，不能称为八肽环，A项错误；氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的两个氢分别来自氨基和羧基，B项错误；肽链中游离的氨基数与参与构成肽链的氨基酸的种类有密切关系，若某氨基酸中有两个氨基，则将影响形成的肽链中的游离的氨基数，C项错误；两种激素的功能不同，与参与其形成的氨基酸种类有关，D项正确。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)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[解析]细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是tRNA，属于核酸，而不是蛋白质，A错误；氨基酸之间脱水缩合，一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基反应，生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基，B正确；细胞内蛋白质发生水解时，通常需要本质为蛋白质的酶来催化，C正确；蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团，如氨基、羧基、R基上的某些基团有关，D正确。3．(2015·海南卷)关于蛋白质的叙述，错误的是(D)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[解析]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。4．(2018·全国卷Ⅲ)回答下列与蛋