2021高考生物一轮复习第一单元走近细胞和组成细胞的分子第3讲生命活动的主要承担者__蛋白质学案新人教版202010222132.doc
2021高考生物一轮复习全一册学案打包39套新人教版
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第3讲生命活动的主要承担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()主要与其他生命过程结合，考查其功能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：蛋白质的合成及有关蛋白质的计算考点1蛋白质的组成、结构和功能1组成蛋白质的氨基酸及其种类巧学助记巧记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a过程的名称：脱水缩合，场所：核糖体。b物质的名称：二肽。c结构的名称：肽键，其结构简式为nhco(或conh)。dh2o中h的来源：一个来自cooh，一个来自nh2；o来源于cooh。(2)蛋白质结构与功能的多样性判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。()2血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。()3脱水缩合形成的蛋白质中含有几个肽键就称为几肽。()4蛋白质中的s存在于氨基酸的r基中。()5氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位。()6氨基酸遇双缩脲试剂呈现紫色反应。()7有些蛋白质具有调节生物体新陈代谢的作用。()8载体蛋白和血红蛋白都属于具有运输功能的蛋白质。()9所有细胞器均含有蛋白质。()10蛋白质区别于脂质的特有元素是氮。() (必修1p23“与生活的联系”)(1)蛋白质的盐析：在鸡蛋清中加入食盐，会出现白色絮状物，蛋白质本身结构没有发生变化，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蛋白质的空间结构，使蛋白质变性失活，但没有破坏氨基酸之间的肽键。 图甲表示有关蛋白质分子的简要概念图；图乙中的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。提示：nhco或conh(2)d表示的含义是功能多样性。(3)图乙中分别体现了蛋白质怎样的功能？提示：催化功能、运输功能、免疫功能。考向突破1氨基酸的种类与结构1(2020江苏常州一中检测)下面是三种化合物的结构简式，下列有关这三种化合物的叙述，错误的是(b)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：a正确，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；b错误，图中三种氨基酸的共同点应为“都至少含有一个氨基、一个羧基”；c正确，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；d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。2(2020潍坊检测)蜂毒素是由26个氨基酸组成的一条多肽，则蜂毒素分子(a)a至少含有一个游离的氨基和羧基b水解后一定能得到20种氨基酸c能与双缩脲试剂产生蓝色反应d氮元素只能存在于氨基中解析：一条多肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，a项正确；蜂毒素中可能只含有20种氨基酸中的部分氨基酸，b项错误；多肽与双缩脲试剂产生紫色反应，c项错误；蜂毒素是由26个氨基酸组成的一条多肽，氮元素可存在于氨基、肽键或r基中，d项错误。3下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是(a)a含有氨基和羧基的化合物一定是构成蛋白质的氨基酸b相对分子质量最小的氨基酸是甘氨酸(其r基为h)cr基中的氨基和羧基通常不参与肽键的形成d蛋白质水解时，水中的氢原子参与形成氨基和羧基解析：组成蛋白质的氨基酸分子至少都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接在同一个碳原子上，这样的化合物才是组成蛋白质的氨基酸，a错误；相对分子质量最小的氨基酸是甘氨酸(其r基为h)，b正确；r基中的氨基和羧基通常不参与肽键的形成，参与肽键的氨基和羧基是连接在氨基酸的中心碳原子上的，c正确；蛋白质水解时，水中的氢原子参与形成氨基和羧基，d正确。考向突破2蛋白质的结构与功能4(2020吉林白城一中模拟)蛋白质是生命活动的主要承担者，下列相关叙述错误的是(c)a蛋白质是细胞中含量最多的有机物，其种类随生命历程而改变b蛋白质纤维组成的细胞骨架与信息传递等生命活动相关c在细胞不同的生命活动中转运氨基酸的载体都是蛋白质d细胞内蛋白质发生水解时，h2o参与氨基和羧基的形成解析：蛋白质是在基因的指导下通过转录和翻译过程形成的，是细胞中含量最多的有机物，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此细胞中蛋白质的种类随生命历程而改变，a项正确；细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系，包括微丝、微管和中间纤维，在信息传递、细胞分裂、细胞生长、物质运输、能量转换等许多生命活动中都具有非常重要的作用，b项正确；细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质，而细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是转运rna，c项错误；细胞内蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的，氨基酸脱水缩合的过程中形成的h2o来自氨基和羧基，相反，蛋白质发生水解时，h2o参与氨基和羧基的形成，d项正确。5(2020甘肃平凉模拟)下列有关生物体内特殊蛋白质的叙述，正确的是(a)a细胞膜上的载体蛋白对某些物质出入细胞具有运输作用b抗体主要分布在血清中，其化学本质为糖蛋白c酶的化学本质是蛋白质，只对细胞内的化学反应具有催化作用d突触后膜上的蛋白质受体能够识别神经递质，识别后即被降解，不再识别其他神经递质解析：细胞膜上的载体蛋白对以协助扩散或主动运输出入细胞的某些物质具有运输作用，a正确；抗体主要分布在血清中，其化学本质为球蛋白，不是糖蛋白，b错误；酶中绝大多数是蛋白质，少数是rna，既可以在细胞内起催化作用，也可以在细胞外起催化作用，c错误；突触后膜上的蛋白质受体可以多次识别神经递质，而神经递质与受体结合后即被降解，不能再被受体识别，d错误。6(2020陕西省高三教学质量检测)下列关于蛋白质的结构和功能的叙述，正确的是(a)a加热变性蛋白质仍可与双缩脲试剂发生显色反应b组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合c食物中的蛋白质在消化道中发生水解通常伴随atp水解d核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用解析：蛋白质在高温下变性后，其空间结构发生改变，但肽键没有断裂，因此仍能与双缩脲试剂反应产生紫色，a正确；组成蛋白质的氨基酸之间按相同的方式脱水缩合，b错误；食物中的蛋白质在消化道中发生水解不需要消耗能量，因此不会伴随atp水解，c错误；细胞核中dna复制需要的解旋酶、dna聚合酶等都是蛋白质，都是在核糖体合成的，d错误。特别提醒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催化作用载体蛋白细胞膜运输某些物质如离子、氨基酸等某些激素(如生长激素、胰岛素)内环境中调节生命活动抗体内环境中免疫作用血红蛋白红细胞内主要运输氧气和部分二氧化碳糖蛋白细胞膜表面保护、润滑、识别等作用考点2蛋白质的相关计算1利用蛋白质的结构图解掌握相应的计算规律掌握氨基酸的结构通式及肽链的基本结构是解答蛋白质类计算题的基础。我们可以认为“c”与“conh”交替连接构成肽链的“基本骨架”，在“c”上连接着“r基”和“h”，在肽链的两端是游离的“nh2”和“cooh”，如图所示。结合示意图，可以得出如下规律：(1)脱水缩合时脱去的水分子数肽键数氨基酸数肽链数。(2)蛋白质中游离氨(羧)基数肽链数r基上的氨(羧)基数各氨基酸中氨(羧)基的总数肽键数。(3)蛋白质中至少含有游离的氨(羧)基数肽链数。(4)蛋白质的相对分子质量氨基酸总相对分子质量(氨基酸个数氨基酸的平均相对分子质量)失去水的相对分子质量(18脱去的水的分子数)。归纳如下(不考虑形成二硫键)注：氨基酸平均相对分子质量为a。注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(ss)时，要再减去脱去的氢原子数，形成一个二硫键，蛋白质的相对分子质量减少2，若无特殊说明，不考虑二硫键。(5)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。2利用原子守恒法进行蛋白质计算在一个氨基酸中，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，要失去部分氧原子和氢原子，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2r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)氧原子数肽键数2肽链数r基上的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、氧原子数或硫原子数等为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。3探究氨基酸排列与多肽种类的计算多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。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顺序。可以借助下面的示意图(代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律。(以20种氨基酸形成四肽化合物为例)(1)若每种氨基酸数目无限，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情况有20种，2、3、4号也是如此，即20202020204种)。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20191817)种即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择即(20191817)种。4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5环状肽的结构与计算环状肽如图所示：(1)根据图示可知，肽键数脱去的水分子数氨基酸数(由于环状肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环状肽时，比形成一条直链肽要多脱去一个水分子)。(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，要考虑脱去的氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个h。 (必修1p24基础题t3改编)下图为牛胰岛素结构图，该物质中ss是由两个sh脱去两个h形成的。下列说法正确的是(b)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coohc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，减少的分子质量为882解析：由图可知，牛胰岛素是由两条肽链形成的蛋白质，不是多肽，含有的肽键数氨基酸的分子数肽链数51249，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49186888，d错误。考向突破蛋白质的相关计算1(2020山西太原五中阶段性测评)经测定，某多肽分子式是c21hxoyn4s2。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种为原料合成的，苯丙氨酸(c9h11o2n)、天冬氨酸(c4h7o4n)、丙氨酸(c3h7o2n)、亮氨酸(c6h13o2n)、半胱氨酸(c3h7o2ns)。下列有关该多肽链的叙述，错误的是(a)a该肽链是三肽化合物b水解后能产生3种氨基酸c氢原子数和氧原子数分别是32和5d在核糖体上形成时相对分子质量减少了54解析：分析题干信息可知，题干中给出的几种氨基酸都只含有一个氮原子，因此分子式c21hxoyn4s2的多肽是由4个氨基酸脱水缩合形成的四肽，a错误；该化合物中含有2个硫原子，因此分子式是c21hxoyn4s2的多肽中含有2个半胱氨酸(c3h7o2ns)，由碳原子数可推知除了两个半胱氨酸，还有两个氨基酸参与该多肽的形成，分别是苯丙氨酸和亮氨酸。所以该四肽化合物水解产生的氨基酸是3种，多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5，b、c正确；4个氨基酸脱水缩合形成了3分子水，相对分子质量减少了54，d正确。2(2020山东聊城高三模拟)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原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是(d)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：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。3(2020湖南衡阳检测)某多肽有20个氨基酸，其中天冬氨酸有4个，分别位于第5、6、15、20位(如图所示)；肽酶x专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述正确的是(c)a该20肽含有的肽键至少为22个b该20肽游离的氨基和羧基至少各为1个和8个c肽酶x完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个d肽酶y完全作用后产生的多肽中氧原子数比20肽多了4个解析：根据肽键数氨基酸数肽链数可知，该20肽含有的肽键应是20119(个)，a错误；形成肽键时，相邻两个氨基酸之间的氨基和羧基发生脱水缩合反应，形成1个肽键并失去1分子水，在此过程中r基(每个天冬氨酸的r基中含1个羧基)不参与反应，故该20肽中游离的氨基或羧基数肽链数r基中的氨基或羧基数，则游离的氨基至少为1个，而游离的羧基至少为415(个)，b错误；肽酶x专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，完全作用后第6位氨基酸脱离该多肽链，产生3个较短多肽，共含有19个氨基酸，c正确；肽酶y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，完全作用后共断开4个肽键，第5位和第20位氨基酸脱离多肽链，每断开1个肽键增加1个氧原子，故增加4个氧原子，又因为第5位和第20位氨基酸脱离，共脱去8个氧原子(1个天冬氨酸含有4个氧原子)，所以产生的多肽中氧原子数比20肽少了4个，d错误。4(2020云南曲靖一中月考)1920年仲斯发现牛胰腺中具有降解核糖核酸的酶，定名为核糖核酸酶，该酶由124个氨基酸组成，具有4对二硫键维系空间结构，如下图所示。以下有关叙述正确的是(c)a合成该酶所需要的能量直接来自细胞呼吸b含有123个肽键，编码它的模板上至少需要1243个密码子c该酶中游离的氨基和羧基至少各1个，氧原子数至少有125个d该酶的盘曲和折叠结构被打开时，滴加双缩脲试剂不再出现紫色反应解析：合成该酶所需要的能量直接来自细胞呼吸产生的atp，a错误；该酶含有1241123个肽键，编码它的模板上至少需要124个密码子，1243个碱基，b错误；该蛋白质只含有1条肽链，因此至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，由于1个肽键中含有1个氧原子，所以氧原子数至少有1232125个，c正确；该酶的盘曲和折叠结构被打开时，空间结构被破坏，但肽键没有断裂，所以滴加双缩脲试剂后仍会出现紫色反应，d错误。5如图表示胰岛素分子中的一条多肽链，其中有三个甘氨酸分别位于第1、8、23位。下列叙述不正确的是(b)a图中多肽链至少含有一个羧基和一个氨基b用特殊物质选择性除去图中三个甘氨酸，形成的产物比原多肽链多三个氧原子c用特殊物质选择性除去图中三个甘氨酸，形成的产物中有三条多肽链d该胰岛素链的形成需要脱去29个水分子形成三十肽解析：羧基和氨基的最小数目肽链的数目，故至少含一个羧基和一个氨基，a正确；若除去图中的3个甘氨酸，产物有3个氨基酸和3个多肽链，该过程需要5分子水参与，故产物与原多肽链相比，氧原子增加了5个，b错误；若除去其中的3个甘氨酸，产物有3条多肽链，c正确；该三十肽脱水缩合的过程中会脱去29分子水，d正确。1氨基酸的结构、性质(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。2蛋白质的结构、功能(1)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。(2)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。(3)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。 导致蛋白质结构多样性的原因有四个，并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中的一点，这两个蛋白质分子的结构就不同。 多肽蛋白质多肽是在核糖体上，以mrna为模板，由氨基酸脱水缩合形成的。多肽经进一步加工才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质，如核糖体上合成的胰岛素原不具有生物活性，经内质网、高尔基体加工后才能成为具有生物活性的蛋白质。 加热导致蛋白质变性的原因是加热破坏了蛋白质的空间结构，从而导致其变性失活，并未导致肽键的断裂。可导致蛋白质变性的因素还有强酸、强碱和重金属等。 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；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。1(2018全国卷)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：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的运输，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。2(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(d)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：由题图可知，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
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