2025版高考生物一轮复习第一单元走近细胞及其分子组成第03讲生命活动的主要承担者教案新人教版

PAGE16-第03讲生命活动的主要担当者——蛋白质最新考纲高频考点核心素养蛋白质的结构和功能(Ⅱ)主要与其他生命过程结合，考查其功能生命观念——结构与功能观：蛋白质结构的多样性确定功能的多样性科学思维——归纳与演绎：蛋白质的合成及有关蛋白质的计算考点一蛋白质的结构与功能1．组成蛋白质的氨基酸及其种类(1)组成元素：C、H、O、N，有的还含有P、S等。(2)结构特点①氨基和羧基的数量：每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基。②氨基和羧基的连接位置：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。③氨基酸不同的确定因素：R基不同。(3)种类：约20种。eq\a\vs4\al\co1(依据能否在,人体内合成)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(必需氨基酸8种，婴儿9种,,非必需氨基酸12种))助学巧记巧记8种必需氨基酸甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)注：婴儿有9种，比成人多的一种是组氨酸。2．蛋白质的结构及其多样性(1)二肽的形成过程①过程a名称：脱水缩合，场所为核糖体。②物质b名称：二肽。③结构c名称：肽键，其结构简式为—NH—CO—(或—CO—NH—)。④H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。⑤多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为多肽。(2)蛋白质的结构层次氨基酸eq\o(→,\s\up17(脱水缩合))多肽eq\o(→,\s\up17(盘曲、折叠))蛋白质(3)蛋白质分子多样性的缘由①氨基酸eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.种类不同,b.数目成百上千,c.排列依次千变万化))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)eq\x(实例)eq\x(蛋白质功能)eq\a\vs4\al(①肌肉、毛发等) eq\a\vs4\al(a.免疫功能)eq\a\vs4\al(②绝大多数酶) eq\a\vs4\al(b.信息传递和调整)eq\a\vs4\al(③血红蛋白、载体蛋白等) eq\a\vs4\al(c.催化作用)eq\a\vs4\al(④胰岛素、糖蛋白等) eq\a\vs4\al(d.运输功能)eq\a\vs4\al(⑤抗体) eq\a\vs4\al(e.构成细胞和生物体)答案①—e②—c③—d④—b⑤—a(必修1P23“与生活的联系”改编)(1)蛋白质的盐析：在鸡蛋清中加入食盐，会出现__________，蛋白质本身结构没有发生变更，仍维持原有的生物活性。(2)蛋白质的变性：高温加热后，鸡蛋清会呈现白色固态，这是由于高温破坏了__________________，使蛋白质变性失活，但没有破坏氨基酸之间的________。答案(1)白色絮状物(2)蛋白质的空间结构肽键诊断辨析(1)氨基酸的空间结构不同，也是蛋白质分子多样性的缘由之一。(×)提示氨基酸的空间结构不等于蛋白质的空间结构。在回答蛋白质多样性缘由时应特殊留意肯定要强调多肽链盘曲、折叠及其形成的空间结构(即蛋白质空间结构)。(2)相对分子质量最小的氨基酸是甘氨酸。(√)(3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。(×)(4)脱水缩合形成的蛋白质中含有几个肽键就称为几肽。(×)(5)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质。(×)(6)评价蛋白质食品养分价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量。(√)热图解读图甲表示有关蛋白质分子的简要概念图；图乙中的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质。请分析回答下列问题：(1)写出图甲中c的结构简式。(2)d表示的含义是________________________________。(3)图乙中①②③分别体现了蛋白质怎样的功能？提示(1)—NH—CO—(或—CO—NH—)。(2)功能多样性(3)催化功能、运输功能、免疫功能。【真题考情1】(2024·全国卷Ⅱ)下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是()A．浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原B．肌细胞中的某些蛋白质参加肌肉收缩的过程C．蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参加O2运输D．细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分教材命题本题以必修1P23学问为背景综合考查中学生物中常见的蛋白质的结构与功能，运用“结构与功能观”进行试题分析是解答本题的关键。以某一学问点为主要考点，将不同模块不同章节的相关学问串联起来，进行适度的综合考查已成为近年高考命题的一种重要模式eq\o(。,\s\do4())微解导思具有免疫功能的抗体是由浆细胞分泌的一种，可与相应抗原特异性结合的免疫球蛋白，A项正确；肌纤维细胞中含有丰富的肌动蛋白和肌球蛋白参加肌肉收缩的过程，染色体的主要成分是DNA和蛋白质，这些都是蛋白质构成细胞的重要物质的表现，B、D两项正确；具有运输氧气功能的血红蛋白是与Fe2＋(离子)结合形成的，C项错误；蛋白质还有催化、调整等功能。答案C【真题考情2】(2024·全国卷Ⅲ，30(2))通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质须要有正确的氨基酸序列和________结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，缘由是________________________。教材命题本题源于必修1P23“与生活的联系”，命题打破常规，以非选择形式考查，对学生的语言表达实力提出了新要求，以落实核心素养中的“结构与功能观”。微解导思蛋白质中正确的氨基酸序列和空间结构确定了其生物学功能；蛋白质变性是空间结构遭到了破坏，失去了生物活性。变性蛋白质的肽键暴露出来，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。答案空间蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解考向一组成蛋白质的氨基酸的结构与缩合反应1．下面是三种化合物的结构简式，下列有关三种化合物的叙述，错误的是()A．三种化合物可以用一个结构通式表示B．三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基C．三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应D．三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同解析三种物质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；图中三种氨基酸共同点应为“至少都含有一个氨基、一个羧基”，B项错误；双缩脲试剂鉴定蛋白质产生紫色反应，是由于蛋白质中有肽键，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；三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。答案B2．(2024·秦皇岛模拟)生物体内的某多肽是由几种不同的氨基酸分子构成的，其中含有三个氨基和两个肽键，下列分子中能构成该多肽的是()A．①②③④⑤ B．①③④C．②③④ D．①④⑤解析依据氨基酸的通式，可以推断①③④⑤是构成蛋白质的氨基酸。由于该多肽含有三个氨基和两个肽键，且由不同的氨基酸构成，所以该多肽是由①④⑤或③④⑤构成的。答案D“两看法”推断组成蛋白质的氨基酸考向二蛋白质的结构与功能3.(2024·江苏高考)哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有上升血压和削减排尿的作用。两者结构简式如下图，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是()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加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分析结构简式，两种激素中的环状肽都是由6个氨基酸构成的，故为六肽环，A项错误；氨基酸之间脱水缩合产生的水分子中的氢来自氨基和羧基，B项错误；有些氨基酸的R基可能含有游离氨基，C项错误；分析结构简式，两种激素间有2个氨基酸种类不同，故生理功能不同与这2个氨基酸种类不同有关，D项正确。答案D4．依据某细菌外毒素结构图分析并推断下列相关说法，错误的是()A．该化合物中没有游离的氨基和羧基B．该化合物是由7种氨基酸脱去7个水构成的七肽C．确定该化合物的基因位于脱氧核糖核酸上D．图中A结构是在核糖体上形成的解析据图分析，该外毒素为环状七肽，具有7个肽键，由5种不同的氨基酸脱去7个水分子形成。从结构简式中可看出，该化合物没有游离的氨基和羧基。该化合物是细菌体内合成的物质，细菌的遗传物质是DNA(脱氧核糖核酸)，所以确定该化合物的基因位于脱氧核糖核酸上。题图中A结构是肽键，氨基酸脱水缩合是在核糖体上完成的，肽键也是在核糖体上形成的。答案B5．(2024·浙江高考)蛋白质在生物体内具有重要作用。下列叙述正确的是()A．蛋白质化学结构的差异只是R基团的不同B．某些化学物质可使蛋白质的空间结构发生变更C．蛋白质限制和确定着细胞及整个生物体的遗传特性D．“检测生物组织中的蛋白质”需同时加入双缩脲试剂A和B解析蛋白质化学结构的差异包括组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列依次及多肽链的空间结构不同，A项错误；某些化学物质，如强酸、强碱、重金属盐、尿素、丙酮等可使蛋白质的空间结构发生变更，B项正确；限制和确定着细胞及整个生物体的遗传特性的物质是核酸，C项错误；“检测生物组织中的蛋白质”试验中，需先加入双缩脲试剂A，再加入双缩脲试剂B，D项错误。答案B蛋白质结构和功能的有关应用1．煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，易被蛋白酶分解。2．高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不行逆的变更，但低温不会。3．酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。考点二有关蛋白质的相关计算1．蛋白质中肽键数及相对分子质量的计算(1)蛋白质中的肽键数＝脱去的水分子数＝水解消耗水分子数＝氨基酸分子个数－肽链数。(2)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸分子个数×氨基酸平均相对分子质量－失水量(18×脱去的水分子数)。(3)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1n－1n－1至少1个至少1个na－18(n－1)mn－mn－m至少m个至少m个na－18(n－m)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×1。(2)游离氨基或羧基数目＝肽链数×1＋R基中含有的氨基或羧基数。3．利用原子守恒法计算肽链中的原子数(1)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数。(2)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数。走出误区1．蛋白质中二硫键形成过程与计算蛋白质分子中除了肽键外，还含有其他化学键，如二硫键。一个二硫键(“—S—S—”)是由2个“—SH”形成的，形成过程中要脱去2个氢。故计算蛋白质相对分子质量时，除减去H2O的相对分子质量外，还应考虑脱去H的相对分子质量。上图为胰岛素分子形成3个二硫键的状况。2．环肽的“首尾相接”问题若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。环状多肽主链中无游离氨基和羧基，环状肽中氨基和羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，由图示可知，肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。3．氨基酸形成多肽种类的计算多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列依次。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列依次。可以借助下面的示意图(eq\x()代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关学问，推导出相关的计算规律。(以20种氨基酸形成的四肽化合物为例)eq\x()—eq\x()—eq\x()—eq\x()—…1234…(1)若每种氨基酸数目无限制，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的状况有20种，2、3、4号也是如此，即20×20×20×20＝204种)。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20×19×18×17)种[即1号位置安放氨基酸的状况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择……即(20×19×18×17)种]。热图解读在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌的过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的哪个部位？提示35S存在于氨基酸的R基上，题图中①处是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，故35S存在于①部位。考向一蛋白质的种类及相对分子质量计算1.二硫键“—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，对其叙述正确的是()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、排列依次三方面确定解析结合题意及图示可知，该蛋白质由280个氨基酸组成2条链状多肽和1条环肽，一条肽链至少含有一个游离氨基和一个游离羧基，该蛋白质至少有2个游离氨基和羧基，A项错误，C项正确；形成该蛋白质的过程中共形成280－2＝278(个)肽键，脱去了278个水分子，B项错误；该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列依次和蛋白质的空间结构四方面确定，D项错误。答案C2．现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有()A．9种，9种 B．6种，3种C．18种，6种 D．27种，6种解析由“走出误区中的3”很简单计算出足量的3种氨基酸构成的三肽有33＝27种。对于包含3种氨基酸的三肽种类的理解，可借用示意图“eq\x()—eq\x()—eq\x()”来分析，即第一个位置的氨基酸有3种状况，其次个位置只能从另2种氨基酸中任选1种，第三个位置只能安放剩余的1种，虽然这3种氨基酸足量，但是仍需按“走出误区中的3”计算，即3×2×1＝6种。答案D3．(2024·成都摸底)下图是某多肽化合物的结构式。关于该化合物的叙述，错误的是()A．该化合物是三肽，含有两个肽键B．氨基酸的不同种类确定于R基②④⑥C．该多肽链中含有4个羧基、3个氨基D．形成该多肽链时，会脱去2个水分子解析据图分析，图中化合物含有2个肽键，为三肽，A项正确；图中②④⑥表示R基团，其确定了氨基酸的种类，B项正确；图中多肽含有2个游离的羧基，1个游离的氨基，C项错误；三肽由三个氨基酸脱去两个水分子后形成的，D项正确。答案C考向二利用“原子守恒”解答多肽链中有关原子数目的计算用“原子守恒”解答多肽中各原子数的计算题氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，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H、O原子，但是碳原子、氮原子的数目不会削减。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。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。6．含2个氨基的氨基酸数＝N原子数－肽键数－1。7．含2个羧基的氨基酸数＝eq\f(O原子数－肽键数－2,2)。4．(2024·西安二模)如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“▲、★、■、●”表示不同种类的氨基酸，图中A链由21个氨基酸组成，B链由19个氨基酸组成，图中“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中，错误的是()A．该蛋白质特异性的主要缘由是氨基酸的排列依次B．该蛋白质分子中至少含有两个羧基C．图中连接2个相邻氨基酸间的“—”代表的化学键是通过脱水缩合形成的D．形成该蛋白质分子时相对分子质量削减了684解析图中蛋白质由两条肽链组成，氨基酸的排列依次是其特异性的主要缘由，A项正确；一条肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，而该蛋白质分子含两条肽链，所以至少含有两个游离的羧基和两个游离的氨基，B项正确；氨基酸通过脱水缩合形成肽键，C项正确；形成该蛋白质分子时，共产生了(21－1)＋(19－1)＝38(个)水分子，又由于蛋白质加工过程中两个“—SH”形成—S—S—时脱下两个H，所以相对分子质量削减了38×18＋2＝686，D项错误。答案D5．有一条多肽链由12个氨基酸组成，分子式为CXHYOWNZS(Z>12，W>13)，这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、赖氨酸(C6H14O2N2)、苯丙氨酸(C9H11O2N)。水解产物中天冬氨酸的数目是()A．(Y＋12)个 B．(Z＋12)个C．(W－13)个 D．(W－13)/2个解析由题意知，天冬氨酸(C4H7O4N)中含有2个羧基，4个氧原子，设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个，依据题干信息可知脱去12－1＝11个水，依据氧原子守恒，2×(12－x)＋4x－11＝W，解得x＝(W－13)/2。答案D考向三有关蛋白质合成过程中DNA、RNA与氨基酸之间的对应关系基因表达过程中，氨基酸数与相应的碱基(核苷酸)数目的对应关系(只考虑编码氨基酸的核苷酸)脱氧核苷酸数∶核糖核苷酸数∶氨基酸数＝6∶3∶16．某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为a，限制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的相对分子质量最多为()A.eq\f(2,3)ab－6b＋18n B.eq\f(1,3)ab－6bC.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)b－a))×18 D.eq\f(1,3)ab－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)b－n))×18解析转录和翻译的过程中碱基对和氨基酸的比例是3∶1，由此可推出氨基酸的个数是eq\f(b,3)，氨基酸的总相对分子质量为eq\f(ab,3)，脱水缩合中失去的水分子数是eq\f(b,3)－n，水的总相对分子质量为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b,3)－n))×18，故该蛋白质的相对分子质量约为eq\f(ab,3)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b,3)－n))×18。答案D1．答题术语填空(1)组成蛋白质的氨基酸的共同特点是__________________。(2)蛋白质多样性的干脆缘由是________________________。(3)不同生物蛋白质不同的根本缘由是__________________。答案(1)每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上(2)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列依次不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别(3)DNA(基因或遗传信息)的不同2．(2024·天津高考)生物膜上不同类型的蛋白质行使不同的功能。题表中依据膜蛋白功能，对其类型推断错误的是()选项膜蛋白的位置、功能膜蛋白的类型A位于突触后膜，识别并结合神经递质受体B位于靶细胞膜，识别并结合激素载体C位于类囊体膜，催化ATP合成酶D位于癌细胞膜，引起特异性免疫抗原解析在神经调整中，位于突触后膜的受体能识别并与神经递质结合，A项正确；在激素调整中，位于靶细胞膜上且能识别并结合激素的膜蛋白为受体蛋白，B项错误；在光合作用过程中，位于叶绿体类囊体膜上能催化ATP合成的膜蛋白为酶，C项正确；癌细胞膜上的某些特殊蛋白质为抗原，能够被免疫系统识别，从而引起特异性免疫，D项正确。答案B3．如图表示某四十九肽经酶1和酶2作用后的状况，已知蛋白酶1作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)两侧的肽键，蛋白酶2作用于赖氨酸(C6H14N2O2)氨基端的肽键。下列分析不正确的是()A．赖氨酸和苯丙氨酸都属于人体必需氨基酸B．该四十九肽分子中共含有3个赖氨酸C．酶1和酶2分别处理一个该多肽分子共须要8个水分子D．经酶1和酶2作用后，全部的产物都与双缩脲试剂反应呈紫色解析赖氨酸和苯丙氨酸都是人体细胞的必需氨基酸，A项正确；已知蛋白酶2作用于赖氨酸氨基端的肽键，经酶2处理后，该四十九肽形成1～21、23～48两个片段，故该四十九肽分子有第22、23和49位3个赖氨酸，B项正确；依据题意可知，酶1作用于苯丙氨酸两侧的肽键，经酶1处理后，该四十九肽形成1～16、18～30、33～49三个片段，脱掉了第17、31和32位共3个苯丙氨酸，断裂5个肽键，须要5个水分子；酶2作用于赖氨酸氨基端的肽键，断裂3个肽键，须要3个水分子，故酶1和酶2分别处理一个该多肽分子共须要8个水分子，C项正确；该四十九肽经酶1和酶2水解后，得到的是多肽和氨基酸，氨基酸不与双缩脲试剂发生紫色反应，D项错误。答案D4．(2024·广东月考)鸡红细胞中，每个血红蛋白分子有4条肽链，包括两条α链和两条β链，每条α链由141个氨基酸组成，每条β链由146个氨基酸组成。回答下列问题：(1)一个鸡血红蛋白分子中肽键的数目是________，肽键在________(细胞器)中合成。β链含有半胱氨酸，其分子式为C3H7NO2S，则其R基由________(元素符号)元素组成。组成血红蛋白的重要的微量元素是________。(2)鸡血红蛋白________(适合/不适合)做蛋白质的鉴定材料，因为________________________________。(3)某蛋白质由n个氨基酸组成且仅为一条链，其分子式为CmHpNqOwS2，并且是由下列4种氨基酸组成的，那么该蛋白质彻底水解后将