高中生物2.4蛋白質是生命活動的承擔者同步練習教師版新人教版必修1

2.4蛋白質是生命活動的承擔者基礎知識過關1.生命活動的主要承擔者是蛋白質。2.蛋白質的主要功能及實例：主要功能實例構成細胞和生物體結構的重要物質(結構蛋白)肉、頭發(fā)、羽毛、蛛絲等催化功能細胞中絕大多數(shù)的酶運輸功能血紅蛋白信息傳遞(調節(jié)功能)胰島素免疫功能（防御）抗體3.組成蛋白質的基本單位氨基酸。其組成元素為C、H、O、N。有的還含有：P、S4.氨基酸分子的結構：（1）其結構通式為：（2）結構特點：A.特點：每種氨基酸分子至少都含有一個氨基(－NH2)和一個羧基(－COOH)；且都有一個氨基(－NH2)和一個羧基(－COOH)連接在同一個碳原子上。(注：多余的氨基或羧基位于R基中)。B.氨基酸的種類和性質的唯一決定因素：R基。注：氨基和羧基的書寫都要有一個游離鍵。甘氨酸的R基是-H，丙氨酸R基-CH。C.組成人體蛋白質的氨基酸有21種，人體細胞不能合成，只能來自外界的叫必需氨基酸，成人有8種，甲硫氨酸、纈氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸（甲攜來一本亮色書）；人體細胞可以合成的叫非必需氨基酸，有13種。5.蛋白質的結構及其多樣性（1）氨基酸脫水縮合形成肽鏈氨基酸分子通過脫水縮合的方式形成肽鏈，具體過程如下圖所示。（2）相關概念①脫水縮合：一個氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時脫去1分子水，這種結合方式就叫脫水縮合。R基中的氨基和羧基不參與(參與/不參與)參與脫水縮合。②肽鍵：連接兩個氨基酸分子的化學鍵叫肽鍵。③肽：由兩個氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫二肽；由多個氨基酸分子脫水縮合而成的，含有多個肽鍵的化合物叫多肽。④肽鏈：多肽通常呈鏈狀結構，稱為肽鏈。（3）蛋白質結構的多樣性的原因：組成蛋白質的氨基酸種類、數(shù)目、排列順序不同，肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構不同。（4）蛋白質的變性：空間結構被破壞，但肽鍵未斷裂；肽鍵并未斷裂，能與雙縮脲試劑呈紫色反應。（5）吃煮熟的雞蛋、肉類等更容易消化是因為：高溫使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，使內部的肽鍵暴露出來，容易被蛋白酶水解，因此吃熟雞蛋、熟肉容易消化。（6）經(jīng)過加熱、加酸、加酒精等引起細菌和病毒的蛋白質變性，達到消毒、滅菌的目的。（7）蛋白質相關計算①肽鍵數(shù)＝脫掉水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)。②每條肽鏈至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端。③蛋白質相對分子質量＝氨基酸數(shù)目×氨基酸的平均相對分子質量－脫去的水分子數(shù)×18。④假設氨基酸的平均相對分子質量為a，由n個氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈：形成肽鏈數(shù)形成肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目多肽相對分子質量1n－1n－1至少1至少1an－18(n－1)mn－mn－m至少m少man－18(n－m)[知識辨析]1．蛋白質都是由2條或2條以上多肽鏈構成的。(×)2．蛋白質變性是由于肽鍵的斷裂造成的。(×)3．與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應的待測溶液中一定含有蛋白質。(×)4．高溫可使蛋白質的空間結構發(fā)生不可逆轉的改變。(√)5．蛋白質功能的多樣性是由蛋白質結構的多樣性決定的。(√)6．每一種氨基酸都只含有一個氨基和一個羧基。(×)7．組成人體蛋白質的氨基酸有21種，分類依據(jù)是R基不同。(√)8．氨基酸分子相互結合的方式?jīng)Q定了蛋白質結構的多樣性。(×)核心點一氨基酸的結構及其種類1.甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，則它的分子式是()A．C5H11O2NS B．C3H7SC．C4H11O2S D．C5H10O2N解析：選A。氨基酸的結構通式為，所以甲硫氨酸的分子式為C5H11O2NS。核心點二蛋白質的結構、功能及其多樣性1．(2022·江西南昌高一檢測)下圖為細胞中蛋白質合成過程簡圖，①～④表示相關變化過程，下列分析正確的是()氨基酸eq\o(→,\s\up7(①))二肽eq\o(→,\s\up7(②))三肽eq\o(→,\s\up7(③))多肽eq\o(→,\s\up7(④))蛋白質A．①～④過程都叫作脫水縮合B．④過程不相同，合成的蛋白質也就不相同C．①②③過程形成的化學鍵相同，④過程一定沒有新化學鍵形成D．蛋白質獨特的空間結構是不同蛋白質功能不同的根本原因解析：選B。④過程是肽鏈盤曲、折疊，不是脫水縮合，A錯誤；肽鏈的盤曲、折疊方式不同，形成的蛋白質也就不同，B正確；④過程也可能有新化學鍵形成，如二硫鍵等，C錯誤；不同蛋白質空間結構不同是蛋白質功能不同的直接原因，控制蛋白質合成的基因不同是根本原因，D錯誤。核心點三蛋白質的相關計算1.(2022·黑龍江鶴崗高一月考)下圖為某蛋白質的相關數(shù)據(jù)，下列說法正確的是()A．該蛋白質含有兩條肽鏈B．形成該蛋白質時，相對分子質量減少了2268C．該蛋白質的R基上共有16個氨基D．構成該蛋白質的氨基酸中共有142個羧基解析：選B。柱形圖顯示：羧基總數(shù)為15個，R基上的羧基數(shù)目也為15個，而蛋白質分子中的羧基總數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基上的羧基數(shù)目，所以該蛋白質含有15－15＝0(條)肽鏈，進而推知該蛋白質由環(huán)狀多肽構成，A錯誤；形成該蛋白質時，脫去的水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)＝126，減少的相對分子質量等于脫去的水的相對分子質量的總和，即等于18×126＝2268，B正確；在環(huán)狀多肽中，氨基總數(shù)＝R基上的氨基數(shù)＝17，C錯誤；該蛋白質由126個氨基酸脫水縮合而成，其中有15個氨基酸的R基含有羧基，因此構成該蛋白質的氨基酸中共有141個羧基，D錯誤。2.3.(2022·安徽安慶高一期末)某四十肽中有丙氨酸4個，相應位置如圖所示，現(xiàn)脫掉其中的丙氨酸，得到4條多肽鏈和5個游離的氨基酸。下列有關敘述錯誤的是()A．該四十肽水解得到的產(chǎn)物，比原四十肽增加了4個氧原子B．若水解得到的多肽鏈共有5個羧基，則必有1個羧基在R基上C．若將得到的游離的氨基酸縮合成五肽，則氨基酸序列有5種可能D．若將得到的4條多肽鏈連接成1條長鏈，則會新生成3個肽鍵解析：選A。題述四十肽脫掉4個丙氨酸需斷開8個肽鍵，每斷開1個肽鍵需要1分子水，因此產(chǎn)物中氧原子數(shù)目增加8個，A錯誤；若不考慮R基上的羧基，則4條多肽鏈含有4個羧基，而得到的4條多肽鏈總共有5個羧基，那么其中必有1個羧基在R基上，B正確；得到的5個游離的氨基酸中有4個均為丙氨酸，因此將這5個氨基酸縮合成五肽，有5種不同的氨基酸序列，C正確；將得到的4條多肽鏈重新連接成1條長鏈，將脫去3個水分子，新形成3個肽鍵，D正確。1．(高考組合)下列關于肽和蛋白質的敘述，錯誤的是()A．(2020·浙江卷T2改編)蛋白質不是生物體內的貯能物質B．(江蘇卷)α-鵝膏蕈堿是一種環(huán)狀八肽，分子中含有8個肽鍵C．(江蘇卷)蛋白質是由2條或2條以上多肽鏈構成的D．(江蘇卷)細胞內蛋白質發(fā)生水解時，通常需要另一種蛋白質的參與答案：C2．如下圖所示，將蛋白質暴露在高濃度的尿素環(huán)境中會發(fā)生變性，除去尿素后，蛋白質的空間結構和生物功能可以恢復。下列有關敘述正確的是()A．尿素使蛋白質變性過程中破壞了蛋白質中的肽鍵，不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應B．尿素使蛋白質變性過程中改變了原有蛋白質中氨基酸的數(shù)量C．構成蛋白質的氨基酸種類和排列順序相同則蛋白質結構相同D．高溫煮熟變性后的蛋白質更容易消化解析：選D。分析題圖可知，尿素可使蛋白質變性，變性后蛋白質的空間結構受損，但肽鍵沒有斷裂，因此仍可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，A錯誤；變性過程中，蛋白質中的氨基酸數(shù)量沒有改變，B錯誤；蛋白質結構多樣性取決于氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序及肽鏈的空間結構不同，故構成蛋白質的氨基酸種類和排列順序相同的蛋白質結構不一定相同，C錯誤。3．(2022·山東菏澤高一期中)假如蛋白酶1作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)羧基端的肽鍵，蛋白酶2作用于賴氨酸(C6H14N2O2)兩側的肽鍵，某四十九肽分別經(jīng)酶1和酶2作用后的情況如下圖所示，下列敘述正確的是()A．此多肽中含1個賴氨酸B．苯丙氨酸位于四十九肽的第17、31、49位C．短肽D、E與四十九肽的O原子數(shù)相同，N原子數(shù)減少4個D．適宜條件下蛋白酶1和蛋白酶2同時作用于此多肽，可形成5條短肽解析：選A。根據(jù)題圖分析可知，此多肽中只有1個賴氨酸，A正確；苯丙氨酸位于四十九肽的第16、30、48位，B錯誤；已知賴氨酸的分子式為C6H14N2O2，短肽D、E與四十九肽相比減少2個肽鍵和1個賴氨酸，即水解消耗了2個水分子并減少了1個賴氨酸，則O原子數(shù)不變，N原子數(shù)減少2個，C錯誤；適宜條件下蛋白酶1和蛋白酶2同時作用于此多肽，可得到第1～16位、第17～22位、第24～30位、第31～48位4條短肽和第23位、第49位2個氨基酸，D錯誤。4．下圖表示一個由200個氨基酸構成的蛋白質分子。下列敘述正確的是()A．該分子中含有198個肽鍵B．這200個氨基酸中至少有200個氨基C．合成該蛋白質時相對分子質量減少了3600D．該蛋白質中至少含有4個游離的羧基解析：選C。該蛋白質分子含有2條肽鏈且2條肽鏈之間由2個肽鍵連接，故該分子一共含有200個肽鍵；由圖可知，兩條肽鏈之間的肽鍵是由第25位和第120位、第70位和第165位的氨基酸R基上的氨基和羧基形成的，故組成該蛋白質分子的200個氨基酸中至少含有202個氨基；合成該蛋白質時脫去的水分子數(shù)與形成的肽鍵數(shù)相等，故合成該蛋白質時相對分子質量減少了18×200＝3600；該蛋白質分子含有2條肽鏈，至少含有2個游離的羧基。5．(2022·遼寧大連高一期末)下圖為由51個氨基酸組成的某種胰島素的結構示意圖。下列相關敘述錯誤的是()A．該胰島素至少含有兩個氨基和兩個羧基B．氨基酸之間形成的氫鍵能使肽鏈盤曲、折疊C．若某種氨基酸的R基是—CH2—COOH，則其氧原子數(shù)為4D．該胰島素的分子量比51個氨基酸分子量之和減少了882解析：選D。該胰島素分子含2條肽鏈，每條肽鏈至少含有一個氨基和一個羧基，所以該胰島素分子至少含有兩個氨基和兩個羧基，A正確；肽鏈由于氨基酸分子之間形成的氫鍵而盤曲、折疊形成一定的空間結構，B正確；根據(jù)氨基酸的結構通式可知，若某種氨基酸的R基是—CH2—COOH，則其氧原子數(shù)為4，C正確；氨基酸分子形成胰島素時，共脫去水分子數(shù)＝51－2＝49(個)，共脫去氫原子6個(形成3個二硫鍵脫去的)，對此氨基酸的相對分子質量減少了49×18＋6＝888，D錯誤。6．腦啡肽的合成采用的是蛋白質工程技術，這是生物技術在分子水平上的又一突破。下圖為腦啡肽的結構簡式，請回答下列問題：(1)該化合物有________個氨基和________個羧基。(2)該化合物是由________個氨基酸脫去________分子水而形成的，該化合物叫________肽。在形成時，相對分子質量減少了________。(3)該化合物水解后可產(chǎn)生________種氨基酸，造成氨基酸種類不同的原因是________________________________________________________________________。(4)現(xiàn)有質量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液、雞蛋、人的口腔唾液(酶)、質量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液、清水、小燒杯、玻璃棒、試管、滴管和滴瓶。請設計實驗證明“腦啡肽是多肽”。①實驗原理：在堿性溶液中，多肽與CuSO4反應產(chǎn)生紫色物質。②方法步驟：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。③預期結果：______________________________________________________。④實驗結論：____________________________________________________。解析：該多肽含有4個肽鍵，是由5個氨基酸脫水縮合而成的，在形成多肽時，共脫去4個水分子，相對分子質量減少了4×18＝72。該多肽中有1個氨基和1個羧基。從結構上可以看出，左起第二個氨基酸的R基和第三個氨基酸的R基相同，應為同一種氨基酸，因此腦啡肽水解后產(chǎn)生4種氨基酸。腦啡肽是多肽，在堿性溶液中，多肽與CuSO4反應產(chǎn)生紫色物質。在設計實驗過程中還應注意空白對照。答案：(1)11(2)54五72(3)4R基不同(4)②取兩支試管分別編號為A、B，在A試管中加入2mL腦啡肽液，在B試管中加入2mL清水；在兩支試管中各加入1mL質量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，振蕩；再在兩支試管中各加入4滴質量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液，振蕩③A試管中出現(xiàn)紫色，B試管中不出現(xiàn)紫色④腦啡肽是一種多肽7．(2022·山東濰坊高一月考)鹽藻是一種單細胞真核藻類，其鞭毛是由微管蛋白聚合而成的。為研究泛素和蛋白酶體是否參與鹽藻鞭毛的解聚過程，科研人員進行了相關研究?；卮鹣铝袉栴}：(1)借助熒光顯微鏡，觀察到鹽藻鞭毛上存在泛素，它是由76個________組成的多肽，可與微管蛋白形成泛素化蛋白。(2)科研人員檢測了不同處理下鹽藻鞭毛中泛素化蛋白的含量，其電泳結果如圖1。(對照組：正常生長狀態(tài)的鹽藻細胞；組裝組：鞭毛組裝狀態(tài)的鹽藻細胞；解聚組：鞭毛解聚狀態(tài)的鹽藻細胞)據(jù)圖1分析，與對照組相比，鞭毛解