高考生物考点04 细胞中的蛋白质

高考生物考点04 细胞中的蛋白质

1 考点 04 细胞中的蛋白质 高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆ 考点解读 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氨基酸不同的决定因素：R 基的不同。 （3）种类：约 20 种。 根据能否在人体内合成Error! 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 ―――→ 脱水缩合 多肽 ―――――→ 盘曲、折叠 蛋白质 （3）蛋白质分子多样性的原因 ①氨基酸Error! 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) 2 重点考向 考向一 蛋白质的结构和形成过程 典例引领 1．虽然大部分的多肽是由核糖体合成的，但是环孢素这种由 11 个氨基酸构成的环状多肽却是由一种非核 糖体多肽合成酶合成的。环孢素中含有一种在自然界非常少见的 D—氨基酸，而在核糖体上消耗的氨基 酸均为 α—氨基酸，分析上述信息，下列推理不合理的是 A．丙氨酸和亮氨酸都是 α—氨基酸 B．环孢素分子中可能含有 11 个肽键 C．核糖体内应含有多肽合成酶 D．多肽合成酶一定是一种蛋白质 【参考答案】D 成分，C 项正确；酶的化学本质是蛋白质或 RNA，从题干信息不能确定多肽合成酶是蛋白质还是 RNA，D 项错误。 易错警示 蛋白质结构的 4 个易错点 （1 ）不要将氨基错写为 NH2 或—NH3 ；不要将羧基误写为 或 COOH ；也不要将肽键误写为 3 CO—NH 或 。 （2）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。 （3）高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会。 （4）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。 变式拓展 2．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 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了胰岛素的生物活性丧失 D．理论上可通过测定 C 肽的含量间接反映胰岛 B 细胞的分泌功能 【答案】D 【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＝51－2＝ 49(个)，A 项错误；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 基上)，B 项错误；沸水浴时破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键，C 项错误；因为合 成一个胰岛素分子就要切去一段 C 肽，所以可以通过测定 C 肽的含量间接反映胰岛 B 细胞的分泌功能，D 项正确。学@ [来源:Z|xx|k.C om 考向二 蛋白质的功能 典例引领 3．科学发现 SFRP5 是脂肪细胞分泌的一种蛋白质类激素，经证实它与糖尿病、肥胖有关。下列相关叙述正 确的是 A．SFRP5 在内质网内形成成熟的空间结构 B．SFRP5 的合成和运输所需要的能量均来自线粒体 4 C．SFRP5 可对胰岛细胞的生理活动起调节和催化作用 D．SFRP5 靶细胞受体的化学本质最可能是糖蛋白 【答案】D 其化学本质最可能是糖蛋白，D 正确。 规律总结 熟记蛋白质结构多样性的 4 个原因和 5 种功能 变式拓展 4．如图所示，物质甲是在胰岛 B 细胞中合成的，物质乙是一种淋巴因子，物质丙由浆细胞合成分泌；物质 丁由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。则下列说法正确的是 [来源:] A．物质甲、乙、丙、丁的结构多样性只与 a 有关 B．控制甲、乙、丙、丁合成的物质是核糖核酸 C．物质甲、丁分别为胰岛素、抗利尿激素 D．物质乙、丙均在特异性免疫中发挥作用 【答案】D 5 考向三 蛋白质的相关计算 典例引领 5．绿色荧光蛋白简称 GFP，最初是从维多利亚多管发光水母中分离出来的结构蛋白。其相关数据如下图所 示，下列有关叙述正确的是 A．据图可推测该蛋白质含有 2 条肽链，R 基上的氨基有 15 个 B．该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基 C．控制该蛋白质合成的 mRNA 中至少含有 378 个密码子 D．GFP 是由核糖体合成，经内质网加工并由高尔基体分泌的 【参考答案】A 脱去的水中的 H 来自氨基和羧基，所以该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基和羧基，B 错误；该蛋 白质由 126 个氨基酸脱水缩合形成，每个氨基酸由 1 个密码子编码，终止密码子不编码氨基酸，因此控 制该蛋白质合成的 mRNA 中至少含有 127 个密码子，C 错误；GFP（绿色荧光蛋白）是一种结构蛋白， 由核糖体合成，但不需要高尔基体分泌，D 错误。 解题技巧 1．有关蛋白质分子计算的 2 点提醒 （1）若形成的多肽是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。 6 （2）在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱 去氢的质量，每形成一个二硫键，脱去 2 个 H。 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，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。氨基 酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。 （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＝肽键数＋肽链数＋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为突破口，计算 氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 变式拓展 6．某蛋白质含 a 个氨基酸，由 b 条肽链组成，该蛋白质至少含有的氧原子数为 A．a－b B．a＋2b C．a＋b D．a－2b[来源:] 【答案】C 【解析】根据氨基酸的结构通式可知，每个氨基酸至少含一个羧基（—COOH），所以 a 个氨基酸至少 含 2a 个氧原子；b 条肽链、a 个氨基酸组成的蛋白质，在脱水缩合过程中脱去的水分子数＝氨基酸数目- 肽链数＝(a-b)个，每个水分子含 1 个 O 原子，因此共脱去(a-b)个 O 原子；不考虑 R 基，该蛋白质至少 含氧原子个数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数＝2a-（a-b）＝(a＋b)个。因此，C 项正确，A、B、 D 项错误。&网 考点过关 1．有一条直链多肽链，分子式为 C69H121O21N25S，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸，则该多肽的 肽键数为 7 A．19 B．20 C．25 D．23 2．蛋白质是生命活动的体现者。下列关于蛋白质的叙述中，错误的是[来源:Zxxk.Com] A．细胞凋亡过程中只有蛋白质的分解，没有蛋白质的合成 B．某些基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状 C．高温处理后的蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应 D．生物膜的功能取决于生物膜上蛋白质的种类和数量 3．下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是 A．琢鄄鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有 8 个肽键 B．蛋白质是由 2 条或 2 条以上多肽链构成的 C．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的 D．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应 4．如图是有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析不正确的是 A．A 至少含有 4 种化学元素 B．组成人体的 B 约有 20 种,其中有 8 种必须从食物中获得,称为必需氨基酸 C．一条多肽链中 B 的数目比 C 的数目大 1 D．蛋白质结构多样性的原因是其功能的多样性 5．如图表示细胞中常见的反应，下列叙述错误的是 A．图中虚线框内为肽键 B．化合物甲的 R 基为 H C．图中的 X 是水 D．化合物丙含 2 个游离羧基 8 6．α—鹅膏蕈碱是一种环状八肽，下列相关判断正确的是 A．分子中含有 8 种氨基酸 B．分子中含有 7 个肽键 C．至少含有一个游离的氨基 D．与双缩脲试剂有紫色反应 7．1965 年，我国科学家在世界上率先合成具有生物活性的牛胰岛素结晶，其大致过程是根据已知的氨基酸 序列，先用化学方法分别合成胰岛素 A、B 两条肽链，再催化两条肽链间形成二硫键。下列有关分析正 确的是 A．上述合成胰岛素的方法必须利用 mRNA 为模板 B．一些氨基酸 R 基上的氨基或羧基参与肽键的形成 C．形成二硫键后，A、B 两条肽链的肽键数目增多、形成更复杂的空间结构 D．若饥饿小鼠被注射该产物后出现低血糖症状，则说明产物具有生物活性 8．下列关于哺乳动物成熟红细胞中血红蛋白的分析，错误的是 A．血红蛋白变性是由于肽键断裂造成的 B．某些蛋白质能参与血红蛋白的形成过程 C．成熟红细胞中没有血红蛋白 mRNA 的合成 D．血红蛋白分子发生氨基酸替换可能引起疾病 9．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，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原因是氨基酸的排列顺序 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分子总量减少了 684 10．肉毒梭菌产生的肉毒类毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素，该物质是由两条链盘曲折叠而成的一 种生物大分子。下面是肉毒类毒素的局部结构简式，请据此回答下列问题： 9 （1）上图所示的片段中，共有____个肽键，____种基本单位组成；从左向右数，第三个基本单位不同 于其他基本单位的基团是____________（填化学式）。 （2）肉毒类毒素是在细胞中由氨基酸经过____________过程形成的。 （3）一分子肉毒类毒素至少含有____个氨基和____个羧基。 （4）1 g 肉毒类毒素可毒死 20 亿只小鼠，但煮沸 1min 或 75 ℃下加热 5~10 min，就能使其完全丧失活 性。高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是高温使其____________。 （5）肉毒类毒素可用____________试剂鉴定，该试剂的使用方法是____________，在肉毒类毒素溶液 （无色）中加入该试剂，其溶液颜色将变为____________。 真题过关 11．（2018·新课标 II 卷）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 12．（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 10 13．（2017·江苏卷）下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是 A．琢鄄鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键 B．蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的 C．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的 D．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应 参考答案 1．【答案】A 【解析】假设水解得到的氨基酸个数为 n，则该多肽合成时脱去的水分子数目为 n-1。图示四种氨基酸 分子都只含有一个羧基，2 个氧原子。该多肽链中的氧原子数目＝氨基酸数目×2－脱去的水分子数，即 21＝2n-（n-1），计算可得 n＝20，所以肽键数＝20-1＝19。#网 2．【答案】A 缩脲试剂产生紫色反应，C 正确。蛋白质是生命活动的主要承担者，因此功能越复杂的生物膜，其蛋白 质的种类和数量越多，D 正确。 3．【答案】A 【解析】环状八肽由 8 个氨基酸脱水缩合形成，肽键数与氨基酸数相等，都是 8 个，A 正确；蛋白质具 有多样性，可能由 1 条多肽链构成，也可能由 2 条或 2 条以上多肽链构成，B 错误；蛋白质变性是指蛋 白质的空间结构被破坏，肽键没有断裂，C 错误；变性蛋白质含有肽键，可与双缩脲试剂发生紫色反应，D 错误。学@[来源:ZXXK] 4．【答案】D 【解析】据图可知 A 是组成蛋白质的基本元素，至少包括 C、H、O、N，4 种，A 项正确；B 表示组成 蛋白质的基本单位——氨基酸，在人体中大约有 20 种，其中有 8 种必须从食物中获取，自身体内不能 合成的氨基酸称为必需氨基酸，剩余 12 种在体内可合成的氨基酸称为非必需氨基酸，B 项正确；C 表示 肽键，在一条多肽链中，肽键数=氨基酸数-1，C 项正确；组成蛋白质的氨基酸数量、氨基酸的排列顺序、 氨基酸的种类以及肽链的缠绕方式不同导致蛋白质结构多样性，D 项错误。 11 5．【答案】B 【解析】图中的曲线框内是由—NH2 和—COOH 脱去 1 分子水形成的是肽键，X 是水，A、C 项正确； 化合物甲的 R 基是—CH2COOH，B 项错误；化合物丙含 2 个游离的羧基，D 项正确。 6．【答案】D 【解析】α—鹅膏蕈碱是一种环状八肽，说明其分子是由 8 个氨基酸脱水缩合而成，但不一定含有 8 种 氨基酸，A 错误；环状八肽中含有 8 个肽键，至少含有 0 个游离的氨基，B、C 错误；因含有肽键，所 以能与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，D 正确。学# 7．【答案】D 【解析】因为已经知道氨基酸序列，因此合成胰岛素时不需要用 mRNA 为模板，A 错误；参与形成肽键 的氨基与羧基必须是与中心碳原子直接相连的羧基和氨基，R 基上的氨基或羧基不参与肽键的形成，B 错误；二硫键不是肽键，形成二硫键后不会导致肽键数目增多，C 错误；胰岛素具有降血糖的作用，若 饥饿小鼠被注射该产物后出现低血糖症状，则说明产物具有生物活性，D 正确。 8．【答案】A 【解析】蛋白质变性是其空间结构改变引起的，肽键并未发生断裂，A 错误；血红蛋白合成过程中需要 酶的参与，多数酶的化学本质是蛋白质，B 正确；成熟红细胞中没有 DNA，不能进行转录，没有 mRNA 的合成，C 正确；血红蛋白分子发生氨基酸替换可能引起疾病，如镰刀型细胞贫血症是因为血红蛋白中 谷氨酸被缬氨酸替换引起的，D 正确。 9．【答案】D 【解析】氨基酸形成肽链时，氨基酸的排列顺序千变万化，该蛋白质多样性的主要原因是氨基酸的排列 顺序，A 正确；由于一个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， 所以至少含有两个羧基和两个氨基，B 正确；氨基酸通过脱水缩合形成肽键，C 正确；形成该蛋白质分 子时，共产生了（21-1）+（19-1）=38 个水，又由于蛋白质加工过程中有两个“-SH”脱下 2 个 H 形成 -S-S-，所以相对分子质量减少了 38×18+2=686，D 错误。 10．【答案】（1）4 5 —CH3 （2）脱水缩合 （3）2 2 （4）空间结构遭到破坏 （5）双缩脲 先加 A 液，再加 B 液 紫色 12 （2）肉毒类毒素的化学本质是蛋白质，所以在细胞中核糖体上由氨基酸经过脱水缩合形成。（3）肉 毒类毒素是由两个亚单位（每个亚单位为一条链盘曲折叠而成）组成的，每个亚单位至少含有 1 个游 离的氨基和 1 个游离的羧基，因此一种生物大分子至少含有 2 个氨基和 2 个羧基，它们分别位于两条 肽链两端。（4）高温可破坏肉毒类毒素的空间结构而使其失活。（5）肉毒类毒素含有多个肽键，可 用双缩脲试剂鉴定，该试剂的使用方法是先加 A 液，再加 B 液，反应颜色为紫色。 11．【答案】C 【解析】抗原能和特异性抗体相结合，病毒、细菌等病原体表面的蛋白质等物质，都可以作为引起免 疫反应的抗原，可见，浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原，A 正确；肌肉细胞中的某些蛋白质 （如肌动蛋白等）参与肌肉收缩的过程，B 正确；蛋白质结合 Fe2+形成的血红蛋白参与 O2 运输，C 错 误；染色体是细胞核的结构之一，染色体主要由 DNA 和蛋白质组成，D 正确。 12．【答案】D 【解析】据图分析，催产素和加压素都是由 9 个氨基酸组成的多肽，且都含有一个由 6 个氨基酸组成 的环状结构，两种物质的不同点在于环状和链状结构中各有一个氨基酸的种类不同。根据以上分析可 知，两种激素都是由六环肽和三肽侧链构成的多肽化合物，A 错误；氨基酸之间脱水缩合形成的水分 子中的氢分别来自于一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，B 错误；肽链中游离的氨基酸数目与参 与构成肽链的氨基酸的种类有关，C 错误；根据以上分析可知，两种激素在两个氨基酸种类上不同，进 而导致两者的功能不同，D 正确。 13．【答案】A