【生物】2020届 一轮复习 人教版 生命活动的主要承担者——蛋白质 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 生命活动的主要承担者——蛋白质 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 生命活动的主要承担者——蛋白质 学案 蛋白质的结构和功能(Ⅱ)。‎ 考点1　蛋白质的结构和功能 知/识/梳/理 ►—————————————‎ ‎1．含量和组成元素 ‎(1)含量：占细胞鲜重7%～10%，　干　重的50%以上。‎ ‎(2)组成元素：　C、H、O、N　，有些还含有　S　等。S为蛋白质的特征元素。‎ ‎2．基本组成单位、种类及特点 ‎(1)组成单位：氨基酸。‎ ‎(2)种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约　20　种，取决于　R基　不同，按人体能否合成分为　必需　氨基酸和　非必需　氨基酸。‎ ‎(3)特点：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　。‎ ‎3．氨基酸的脱水缩合 ‎(1)过程：一个氨基酸分子的　氨基　(—NH2)和另一个氨基酸分子的　羧基(—COOH)　相连接，同时脱去　一分子水　。‎ ‎(2)二肽的形成 ‎ (3)肽键：连接两个氨基酸分子的化学键可表示为　—CO—NH—　。‎ ‎(4)多肽的名称：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为　几　肽。‎ ‎(5)H2O中H与O的来源：每形成一个肽键脱去一分子水，其中的H分别来自　氨基和羧基　，O来自　羧基　。‎ ‎(6)肽链上氨基数或羧基数：一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基(或羧基)在　R基　上。‎ ‎4．蛋白质的结构及多样性 ‎(1)结构层次：氨基酸→　多肽　→蛋白质。‎ ‎(2)形成方式：氨基酸通过　脱水缩合　形成多肽，多肽通过盘曲、折叠及形成　二硫键　形成蛋白质。‎ 教/材/研/析 ►—————————————‎ ‎■必备语句——记一记 ‎1．组成蛋白质的元素一定有C、H、O、N，一般还含有S元素。‎ ‎2．多肽和蛋白质的区别：在核糖体上合成的是多肽，没有明显的空间结构，多肽经过加工后，才能形成具有一定空间结构的蛋白质。‎ ‎3．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。‎ ‎4．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。‎ ‎5．蛋白质多样性的直接原因是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。‎ ‎■教材拓展——做一做 ‎1．(必修1P24拓展题改编)神经细胞和肌肉细胞含量最多的有机物都是蛋白质，但二者功能完全不同，从组成二者的蛋白质来考虑，其原因不包含(　　)‎ A．氨基酸数目不同 B．氨基酸种类不同 C．氨基酸排列顺序不同 D．由细胞中的遗传信息决定 答案：D ‎2．(必修1P23与生活的联系改编)高温使蛋白质丧失功能的原理是什么？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ 答案：破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。‎ ‎[角度1]　氨基酸的结构　‎ ‎1．(2019·安阳模拟)下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸是(　　)‎ A．①②③④　　　　　 B．①②③‎ C．①② D．②④‎ 解析：B　[根据“构成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上”的判断依据可以看出①②③符合条件，而④不符合。]‎ ‎2．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，它的分子式是(　　)‎ A．C5H11O2NS　　　　 B．C3H7S C．C4H11O2S D．C5H10O2N 解析：A　[氨基酸分子通式为C2H4O2N—R，氨基酸分子式中各原子数等于R基上的各原子数加上结构通式中的相应原子数。]‎ ‎[角度2]　蛋白质的结构与功能　‎ ‎3．肉毒杆菌是一种致命病菌，在繁殖过程中分泌毒素。人们食入和吸收这种毒素后，神经系统将遭到破坏。该毒素是由两个亚单位(每个亚单位由一条链盘曲折叠而成)组成的一种生物大分子。下面是肉毒毒素的局部结构简式，据此判断下列说法不正确的是(　　)‎ A．由结构图可知，肉毒毒素由氨基酸合成，其化学本质是蛋白质 B．图中片段由5种单体组成，有4个肽键 C．一分子肉毒毒素至少含有1个氨基和1个羧基 D．高温可使肉毒毒素失活，主要原因是高温破坏蛋白质的空间结构 解析：C　[由结构图可知，肉毒毒素由氨基酸合成，其化学本质是蛋白质。图中共含有4个“—CO—NH—”结构，所以图中片段由5种单体组成，有4个肽键。由于一个肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，而该毒素由两个亚单位即两条链组成，所以一分子肉毒毒素至少含有2个氨基和2个羧基。由于高温能破坏蛋白质的空间结构，所以高温可使肉毒毒素失活。]‎ ‎4．如图中的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，下列有关Q的叙述，错误的是(　　)‎ A．Q可能位于细胞膜上　　 B．Q中可能含有硫元素 C．①不一定发生在细胞内 D．②必须依赖三磷酸腺苷 解析：D　[根据过程①知Q可能是酶，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，‎ 可能含有硫元素；过程②说明Q可能是细胞膜上的载体蛋白；过程③说明Q可能是抗体。酶促反应在细胞内外均可发生，如唾液淀粉酶；物质跨膜运输不一定依赖三磷酸腺苷，如协助扩散。]‎ 考点2　有关蛋白质计算的分析方法对应学生用书12页 知/识/梳/理 ►—————————————‎ ‎1．蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系 ‎(1)肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－　肽链数　；‎ ‎(2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－　脱去水分子数×18　。(不考虑形成二硫键)‎ 肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数 多肽链相对分子量 氨基数目 羧基数目 ‎1条 m m－1‎ m－1‎ am－18(m－1)‎ 至少1个 至少1个 n条 m ‎　m－n　‎ ‎　m－n　‎ ‎　am－18(m－n)　‎ 至少　n　个 至少　n　个 注：氨基酸平均分子质量为a。‎ ‎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。‎ 注：①环状肽特点是肽键数与氨基酸数相同。即肽键的数目＝脱去的水分子的数目＝氨基酸的数目。‎ ‎②如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。‎ ‎4．基因表达中氨基酸数与相应DNA、mRNA中碱基数目关系 教/材/研/析 ►—————————————‎ ‎■必备语句——记一记 ‎1．计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分的减少外，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(即两个氢原子)，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。‎ ‎■教材拓展——做一做 ‎(必修1P24T3改编)下图为牛胰岛素结构图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是(　　)‎ A．牛胰岛素为51肽，其中含有50个肽键 B．牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH C．牛胰岛素水解产物含有20种不同的氨基酸 D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882‎ 解析：B　[由图可知，牛胰岛素是由两条肽链形成的蛋白质，含有的肽键数＝氨基酸的分子数－肽链数＝51－2＝49，A错误；牛胰岛素含有两条肽链，每条肽链至少含有一个—NH2和一个—COOH，因此至少含有2个—NH2和2个—COOH，B正确；牛胰岛素水解产物最多含有20种不同的氨基酸，C错误；牛胰岛素形成的过程中，形成了49个肽键，还形成了3个二硫键，所以减少的相对分子质量为49×18＋6＝888，D错误。]‎ ‎[角度1]　氨基酸分子数目的计算　‎ ‎1．某三十九肽中共有甘氨酸4个(甘氨酸结构式如图1)，现用某种水解酶去除其中的甘氨酸，得到4条长短不等的多肽(如图2)。如将原来多肽与4条多肽总的原子数或结构数进行比较，会出现下列4种情况中的(　　)‎ ‎①肽键数目减少7个　②C原子减少8个　③氨基和羧基分别增加3个　④O原子数目减少1个 A．1种　　　　　　　　 B．2种 C．3种 D．4种 解析：D　[据图分析，去掉4个甘氨酸，共需水解7个肽键，所以肽键减少7个；每个甘氨酸含2个C原子，脱掉4个甘氨酸减少8个C原子；每条肽链中至少含有一个氨基和一个羧基，4条多肽链，至少4个游离的氨基，4个游离的羧基，与原来1条多肽链相比氨基和羧基分别增加3个；水解7个肽键需7分子水参与，水解产生的所有产物中O原子数增加7个，而每个甘氨酸含有2个O原子，因此原来多肽与4条多肽相比O原子数目减少1个。]‎ ‎2．有一条多肽链由12个氨基酸组成，分子式为CxHyNzOwS(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(C3H7NO2S)，丙氨酸(C3H6NO2)，天门冬氨酸(C4H7NO4)，赖氨酸(C6H14N2O2)，苯丙氨酸(C9H11NO2)。问：水解产物中天门冬氨酸的数目是(　　)‎ A．(z＋12)/2个 B．z＋12个 C．w－13个 D．(w－13)/2个 解析：‎ D　[比较分析五种氨基酸的分子式，天门冬氨酸与其它四种氨基酸有区别：即它多两个氧原子，如果构成十二肽的各氨基酸均含2个氧原子，则十二肽中应含有的氧原子为11＋2＝13(11肽键＋1个－COOH)，由此可以分析，多余的氧原子为天门冬氨酸所含有的，所以水解产物中天门冬氨酸的数目是(w－13)/2个。]‎ ‎[角度2]　蛋白质的相关计算　‎ ‎3．下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是(　　)‎ A．α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 解析：A　[环状肽有几个氨基酸就会形成几个肽键，所以环状八肽含有8个肽键，A正确；肽链盘曲折叠形成的具有一定空间结构的蛋白质，蛋白质也可含有一条肽链，B错误；蛋白质变性是空间结构被破坏，主要破坏的是氢键等化学键，氨基酸之间形成的肽键不被破坏，C错误；含有肽键的化合物都能与双缩脲试剂产生紫色反应，变性蛋白质仍然含有肽键，仍可发生反应，D错误。]‎ ‎4．某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)2个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到几种不同的有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在，下列有关该过程产生的全部有机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是(　　)‎ A．肽键数目减少4个 B．氨基和羧基分别增加4个 C．氢原子数目增加8个 D．氧原子数目增加2个 解析：D　[题述五十肽脱掉其中的2个丙氨酸，在丙氨酸的两侧各断裂一个肽键，因此肽键数目减少4个，A正确；断裂四个肽键，即水解形成4个氨基和4个羧基，B正确；脱掉丙氨酸的过程需要4个水分子参与水解，所以氢原子数目增加8个，氧原子数目增加4个，C正确，D错误。]‎ 蛋白质的变性和盐析 ‎1．强酸、强碱、高温等剧烈条件引起的蛋白质变性不可逆，蛋白质空间结构遭到破坏，即使恢复到适宜条件其理化性质和生物活性也不会恢复。‎ ‎2．蛋清中加入食盐会使蛋白质析出，兑水后析出的蛋白质溶解，此过程被称为盐析。盐析、低温均不会破坏蛋白质的空间结构，条件改变(适宜)后，蛋白质的理化性质和生物活性即可恢复，这也是蛋白质类疫苗、抗体、酶等往往低温保存的原因。‎ 生命观念——结构与功能 ‎[素养举例]　蛋白质结构的多样性与功能的多样性 ‎[应用提升]‎ ‎1．大脑细胞中的永久性的不溶性蛋白缠结物能够杀死细胞，导致令人虚弱的渐进性神经退行性疾病。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．多种永久性的不溶性蛋白之间的差异只与其基本单位氨基酸有关 B．破坏永久性的不溶性蛋白的空间结构可使其失去生物活性 C．脑细胞中所有的永久性的不溶性蛋白都会对脑细胞造成杀伤 D．永久性的不溶性蛋白可以与双缩脲试剂反应生成砖红色沉淀 解析：B　[多种永久性的不溶性蛋白的差异除了氨基酸的种类、数量和排列顺序外，还与其肽链的空间结构有关，A错误；蛋白质的空间结构被破坏后生物活性丧失，B正确；蛋白质的功能具有多样性，永久性的不溶性蛋白并不一定都对细胞有害，C错误；蛋白质和双缩脲试剂反应生成紫色络合物，D错误。]‎ ‎2．关于蛋白质的叙述，错误的是(　　)‎ A．细胞内蛋白质的生物合成需RNA的参与 B．蛋白质种类的多少决定了细胞膜的功能复杂程度 C．细胞内的某些蛋白质可在细胞外发挥作用 D．蛋白质功能的多样性决定了结构多样性 解析：D　[RNA包括mRNA、rRNA、tRNA，在蛋白质的生物合成中分别起模板作用、参与构成核糖体、转运氨基酸的作用，A正确；蛋白质是生物膜的成分之一，在膜上具有运输、识别等功能，膜上蛋白质的种类越多，功能越复杂，B正确；细胞内的酶在细胞外只要环境条件合适就能发挥作用，C正确；蛋白质结构的多样性决定了功能的多样性，D错误。]‎ ‎[易错分析]‎ 易错点1　不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因　‎ 点拨　(1)不同生物蛋白质不同的根本原因是DNA(基因或遗传信息)的特异性。‎ ‎(2)同一生物不同细胞蛋白质不同的直接原因是mRNA不同，根本原因是“基因的选择性表达”。‎ 易错点2　对高温使蛋白质变性理解不透　‎ 点拨　高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽键盘曲折叠形成的空间结构。‎ 易错点3　误认为脱去水的相对分子质量，就是氨基酸合成多肽时减少的相对分子质量。　‎ 点拨　计算蛋白质相对分子质量时，要考虑“二硫键”的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，相对分子质量减少2。‎ 易错点4　忽视环肽的“首尾相接”问题　‎ 点拨　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。‎ ‎[自我训练]‎ ‎1．氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能(　　)‎ ‎2．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(　　)‎ ‎3．细胞中的氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质(　　)‎ ‎4．同一种生物不同细胞中蛋白质不同是因为所含DNA不同(　　)‎ ‎5．不同生物细胞中蛋白质不同的根本原因是细胞所含DNA不同(　　)‎ ‎6．煮熟的鸡蛋易消化是因为高温破坏了肽键(　　)‎ ‎7．高温、过酸、过碱都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化(　　)‎ ‎8．8个氨基酸脱水缩合形成环状多肽时，脱去8分子水(　　)‎ ‎9．氨基酸形成蛋白质时，相对分子质量减少量就等于脱去的水分子的相对分子质量之和(　　)‎ 答案：1.×　2.×　3.×　4.×　5.√　6.×　7.√　8.√　9.×‎ ‎　　　‎ 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命观念 通过对氨基酸的结构和脱水缩合过程的分析，建立起生命的物质性观点 理性思维 通过对蛋白质形成过程的相关计算，培养逻辑思维能力和学科间知识的综合应用能力 社会责任 通过对蛋白质与人体健康及在疾病治疗等方面的应用问题分析，培养学生关注科技发展，获取信息、应用信息解决实际问题的能力 ‎1．(2018·全国Ⅱ卷，1)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 解析：C　[人体中的蛋白质具有物质运输功能如载体蛋白、血红蛋白；催化功能如大多数的酶，信息交流功能如受体、蛋白质类激素；免疫功能如抗体、淋巴因子等；血红蛋白是由蛋白质结合Fe2＋形成的，故C错误。]‎ ‎2．(2018·江苏卷，5)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 解析：‎ D　[根据题意分析可知，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；肽链中游离的氨基数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关，C错误；根据题意分析可知，两种激素在2个氨基酸种类上不同，进而导致两者的功能不同，D正确。]‎ ‎3．(2017·海南卷，1)有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是(　　)‎ 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：C　[蛋白质的空间结构决定蛋白质有相应的生物活性，A正确；多肽链的多样性由组成多肽链的氨基酸的种类、数量和排列顺序决定，B正确；抗体在NaCl溶液中会发生盐析，但抗体的空间结构没有被破坏，所以其活性没有丧失，C错误；多肽链的氨基酸序列虽然相同，但可以折叠成不同的空间结构，如朊病毒，D正确。]‎ ‎4．(2015·全国卷Ⅰ，5)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性，PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是(　　)‎ A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中 B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同 C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化 D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程 解析：C　[朊粒入侵机体后，可诱导更多的PrPc蛋白发生空间结构改变，转变为具有致病性的朊粒(PrPsc)，实现了朊粒的增殖。朊粒入侵机体后不能整合到宿主基因组中；朊粒的转变过程是空间结构的改变导致功能改变，不属于遗传信息的翻译，与肺炎双球菌的增殖方式不同。]‎ ‎5．人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质(　　)‎ A．都含有20种氨基酸 B．都是在细胞内发挥作用 C．都具有一定的空间结构 D．都能催化生物化学反应 解析：C　[能够构成蛋白质的氨基酸有20种，但并不是每种蛋白质都一定含有20种氨基酸，例如胰岛素含有16种51个氨基酸，A错误；分泌蛋白例如消化酶、抗体、蛋白质类的激素均在细胞外发挥作用，B错误；酶起催化作用，但不是所有的蛋白质都属于酶，人体中蛋白质具有运输、催化、免疫、调节等多种功能，D错误；蛋白质分子由多肽链组成，肽链的折叠盘曲使蛋白质具有一定的空间结构。]‎