【生物】2020届一轮复习人教版蛋白质学案

【生物】2020届一轮复习人教版蛋白质学案

‎2020届 一轮复习 人教版 蛋白质 学案　‎ ‎【考纲解读】‎ 最新考纲 细解考点 核心素养 蛋白质的结构和功能(Ⅱ)‎ ‎1.说出蛋白质的组成元素及基本单位 ‎2.写出氨基酸的结构通式并说明其特点 ‎3.简述氨基酸脱水缩合的过程 ‎4.说明蛋白质的化学结构和空间结构并解释蛋白质结构多样性的原因 ‎5.举例说明蛋白质在生命活动中的功能 ‎6.列举蛋白质变性的 原因 ‎1.生命观念——结构与功能观:蛋白质结构的多样性决定功能的多样性 ‎2.科学思维——归纳与演绎:蛋白质的合成及计算;模型与建模:建立蛋白质的结构模型 ‎3.社会责任——结合蛋白质与人体健康方面的关系,形成关注科学发展的意识 考点一　组成蛋白质的氨基酸的结构及种类 ‎1.氨基酸的结构特点 分析以下四种氨基酸,回答下列问题:‎ ‎(1)分析氨基酸的元素组成 主要由C、H、O、N四种元素组成,有的还含有P、S等。‎ ‎(2)分析氨基酸的结构特点 ‎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氨基酸不同的决定因素:R基的不同。‎ ‎(3)写出氨基酸的结构通式。‎ ‎2.氨基酸的种类 生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。‎ 根据能否在人体内合成,分为必需氨基酸(8种,婴儿9种)和非必需氨基酸(12种)。‎ ‎【深挖教材】‎ ‎“组成蛋白质的氨基酸中至少含有一个氨基和一个羧基”,你对“至少”是怎样理解的?‎ 提示:R基也可以含有氨基和羧基。‎ ‎1.判断下列化合物是否是组成蛋白质的氨基酸 ‎①NH2—CH2—COOH　②NH2—CH2—CH2OH ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ ‎⑦‎ 属于组成蛋白质的氨基酸的是①③⑥⑦(填序号)。判断的依据是至少含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连在同一碳原子上。‎ ‎2.分析氨基酸中C、N原子数 已知某种氨基酸的R基是—CH2—CH2—NH2,在这个氨基酸分子中,含有的C和N的原子数之比为2∶1。‎ ‎【深度思考】 一个氨基酸中各原子的数目计算 记住氨基酸的分子通式是该类题目计算的关键,明确R基团的原子组成及数量是正确解题的前提,具体有以下规律:‎ ‎(1)C原子数=R基中的C原子数+2。‎ ‎(2)N原子数=R基中的N原子数+1。‎ ‎(3)H原子数=R基中的H原子数+4。‎ ‎(4)O原子数=R基中的O原子数+2。‎ 题型　组成蛋白质的氨基酸种类与结构的推理和判断 ‎1.(2018·江西宜春模拟)铁调素的调控蛋白BMP6又被称作骨形态发生蛋白,可以激发骨、软骨的生长能力。该蛋白完全水解不可能产生的物质是(　B　)‎ A.H2N—CH2—COOH B.‎ C.‎ D.‎ 解析:B项中氨基和羧基没有连在同一碳原子上,不属于组成蛋白质的氨基酸。‎ ‎2.(2018·山西四校联考)下列关于人体氨基酸的叙述,正确的是(　B　)‎ A.氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位 B.不同氨基酸的R基一定不同 C.酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因 D.非必需氨基酸的合成与基因的功能无关 解析:有些激素如性激素不是蛋白质;氨基酸的不同在于R基的不同;患白化病的根本原因是基因突变造成酪氨酸酶缺少,合成黑色素减少;非必需氨基酸的合成需要酶的催化,该酶是蛋白质,与基因功能有关。‎ ‎“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸 ‎ ‎ 考点二　蛋白质的结构和功能 ‎1.蛋白质的结构及其多样性 ‎(1)多肽的形成及过程 ‎①过程a名称:脱水缩合;场所:核糖体。‎ ‎②物质b:二肽。多个氨基酸发生a过程形成的产物被称为多肽。‎ ‎③结构c:肽键,其结构简式为:—NH—CO—(或 —CO—NH—)。 ‎ ‎④H2O中H原子的来源:H来自相邻氨基酸的氨基(—NH2)和羧基(—COOH);O来源于羧基(—COOH)。‎ ‎⑤由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有1个游离的氨基和1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 氨基酸多肽蛋白质。‎ ‎(3)蛋白质结构多样性的原因 ‎2.蛋白质的功能(连线)‎ ‎①细胞的结构物质　　　a.血红蛋白 ‎②催化作用 b.绝大多数酶 ‎③运输功能 c.肌肉、头发中的蛋白质 ‎④信息传递和调节作用 d.胰岛素等 ‎⑤免疫功能 e.抗体 提示:①—c　②—b　③—a　④—d　⑤—e ‎【深挖教材】‎ ‎(1)必修1教材第23页“与生活的联系”。在鸡蛋清中加入食盐会出现白色絮状物,高温加热后鸡蛋清会呈现白色固体状,导致蛋白质出现这两种情况的原因相同吗?说明理由。‎ 提示:不同。在食盐作用下析出蛋白质,蛋白质本身的结构没有改变,仍维持原有的生物活性;高温加热后蛋白质的空间结构发生了改变,丧失了原有的生物活性。‎ ‎(2)必修1教材第38页“思维拓展”。1969年,人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸,这些氨基酸不是来自地球。由此你可以作出什么推测?运用了什么推理方式?‎ 提示:运用了演绎推理。氨基酸是组成蛋白质的基本单位,蛋白质是生命活动的承担者。陨石中有氨基酸,推测地球外可能存在生命形式。‎ ‎1.分析蛋白质的结构层次 如图表示蛋白质的结构层次示意图,据图分析:‎ ‎(1)组成蛋白质的化学元素中通常含有S,S元素在b中存在于哪部分?　 。 ‎ ‎(2)①过程形成的化学键的分子式是　 , ‎ 发生场所是在细胞中的　　　 　上。 ‎ ‎(3)若该蛋白质是胰岛素,那么②发生的场所是哪里?‎ ‎  ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(4)图中③和④分别是什么过程?有何区别?‎ ‎  ‎ ‎ 　。 ‎ 提示:(1)存在于b的R基中 ‎(2)—NH—CO—或—CO—NH—　核糖体 ‎(3)由多肽到成熟分泌蛋白的形成发生在内质网和高尔基体中 ‎(4)③是变性的过程,蛋白质的空间结构丧失:④是水解的过程,蛋白质中肽键断裂 ‎2.分析蛋白质结构多样性与功能多样性的关系 ‎(1)据图思考,从哪些方面能判断两个蛋白质是否为同一种蛋白质?‎ ‎(2)蛋白质的变性是蛋白质的哪些方面结构的改变?变性后的蛋白质的生物活性是否可恢复?‎ 提示:(1)从组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及多肽链盘曲、折叠的方式及形成的空间结构判断。‎ ‎(2)蛋白质变性是空间结构的改变,变性后的蛋白质活性不可恢复。‎ ‎3.分析蛋白质形成过程中的相关数量关系 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,请填写下表:‎ 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 ‎1‎ n-1‎ n-1‎ na-18(n-1)‎ m n-m n-m na-18(n-m)‎ ‎【深度思考】 若形成的为1个环状多肽,应该如何计算呢?‎ 提示:1个环状多肽中肽键数和脱去的水分子数都与氨基酸数相等,蛋白质的相对分子质量为na-n·18。‎ 题型一　蛋白质的合成及结构分析 ‎1.(2018·福建福州模拟)如图所示,一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是(　D　)‎ A.胰岛素分子具有50个肽键,合成它的过程中共脱去50分子水 B.胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基 C.沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性的丧失 D.理论上可以通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能 解析:从图中可以看出,保留的肽链中含有51(即30+21)个氨基酸,所以肽键的数目和脱去的水分子数目均为51-2=49(个);胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基,也可能含有更多的氨基和羧基(存在于R基中);沸水浴破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键;因为合成一个胰岛素分子就要切去一段C肽,所以理论上可以通过测量C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能。‎ ‎2.(2018·全国Ⅲ卷)回答下列与蛋白质相关的问题:‎ ‎(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是　　　　。在细胞中合成蛋白质时,肽键是在　　　　这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白,如　　　　(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体,此过程中高尔基体的功能是　 。 ‎ ‎(2)通常,细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需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,原因是　  ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(3)如果DNA分子发生突变,导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换,但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变,其原因可能是　　　　　　　 　　　　。 ‎ 解析:(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。在细胞中合成蛋白质时,肽键是在核糖体上形成的。胃蛋白酶是分泌蛋白,逆转录酶和酪氨酸酶都是细胞内的蛋白质。分泌蛋白分泌到细胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装。‎ ‎(2)具有生物活性的蛋白质都有特定的氨基酸序列和空间结构。变性的蛋白质空间结构被破坏,肽键暴露,暴露的肽键容易与蛋白酶接触,使蛋白质降解。‎ ‎(3)DNA分子发生突变,导致转录产生的mRNA中的碱基序列发生改变,由于密码子具有简并性,所以可能出现虽然密码子已经改变,但仍对应同一种氨基酸的情况。‎ 答案:(1)氨基酸　核糖体　胃蛋白酶　对蛋白质进行加工、分类和包装 ‎(2)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 ‎(3)遗传密码具有简并性 题型二　蛋白质的结构和功能 ‎3.(2017·海南卷)有关蛋白质结构与功能的叙述,错误的是(　C　)‎ A.蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关 B.数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链 C.将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失 D.氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构 解析:蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关,蛋白质的空间结构发生改变时其生物活性也发生改变;数量相同的5种氨基酸种类可能不同,排列顺序也可能不同,因此可以组成不同的多肽链;抗体化学本质是免疫球蛋白,蛋白质遇强酸、强碱、高温会变性失活,而NaCl溶液显中性;氨基酸序列相同的多肽链折叠方式可不同,形成的蛋白质空间结构不同。‎ ‎4.(2018·全国Ⅱ卷)下列关于人体中蛋白质功能的叙述,错误的是(　C　)‎ 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与肌肉收缩的过程 C.蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输 D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分 解析:浆细胞产生的抗体能与相应的抗原(如病毒抗原)发生特异性结合;肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等参与肌肉收缩的过程;Fe2+参与构成血红蛋白,血红蛋白具有运输O2的功能;细胞核中染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA。‎ ‎ 几种常见蛋白质的分布和功能 名称 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、胰岛 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 主要运输氧气和部分二氧 化碳 题型三　蛋白质的相关计算 ‎5.如图为某蛋白质的结构示意图,其中“—S—S—”为由两个“—SH”(巯基)构成的二硫键,其作用是连接两条相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成,则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为(　D　)‎ A.m,‎‎18m B.(m-4),18(m-4)‎ C.(m-3),18(m-3)+4‎ D.(m-2),18(m-2)+4‎ 解析:由题意知,该蛋白质中含有两条肽链和一个环肽,且含有2个二硫键,因此失去的水分子数是(m-2)个,减少的相对分子质量为18(m-2)+4。‎ ‎6.胰腺合成的胰蛋白酶原进入小肠后,在肠激酶作用下形成有活性的胰蛋白酶,该激活过程如图所示(图中数据表示氨基酸位置),下列分析不正确的是(　D　)‎ A.胰蛋白酶原是一条由229个氨基酸组成的多肽 B.胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6个肽键 C.肠激酶激活胰蛋白酶的过程可避免胰蛋白酶破坏自身细胞 D.激活过程是在内质网和高尔基体中进行 解析:胰蛋白酶原含有229个氨基酸,共228个肽键,胰蛋白酶含有223个氨基酸,222个肽键,因此胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6个肽键。该激活过程是在小肠腔内进行的,不需要内质网和高尔基体的参与。‎ 计算多肽的相对分子质量的注意点 ‎(1)计算多肽的相对分子质量时,除了考虑水的减少外,还要考虑其他化学变化的过程,如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时,要再减去2(即两个氢原子),也就是说多肽减少的相对分子质量包括脱去的水分子数及二硫键的氢原子数。‎ ‎(2)若肽链为环状多肽,则形成的肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数目,即形成一个环状多肽时,比链状多肽要多生成一个肽键,多脱去一分子水。‎ ‎【构建知识网络】‎ ‎【记忆核心要点】‎ ‎1.组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。‎ ‎2.脱水缩合是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,同时脱去一分子水的过程。‎ ‎3.氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键,由肽键连接氨基酸分子形成肽链,肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。‎ ‎4.组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别是蛋白质结构多样性的直接原因。‎ ‎5.蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,具有催化、运输、免疫、信息传递等许多功能。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和体现者。‎