重难01 蛋白质与酶（重难点突破讲义）（解析版）

/重难01蛋白质与酶1．理解蛋白质的结构及能根据结构特点进行相关计算。2．能够设计实验对酶的特性及影响因素进行探究。3．会应用物理模型或数学模型表示酶的特性。1．蛋白质相关计算中等式归纳1.以20种氨基酸构成四肽的种类为例:若每种氨基酸数目不限,可形成四肽的种类有204种;若每种氨基酸只有一个,可形成四肽的种类有(20×19×18×17)种2.链状肽的肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数3.环状肽的肽键数=脱去水分子数=氨基酸数4.至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数5.游离氨基或羧基数=肽链数+R中含有的氨基或羧基数6.蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×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)7.蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18-二硫键数×2(考虑形成二硫键)8.(肽链中)N原子数=肽键数+肽链数+R上的N原子数=各氨基酸中N原子总数9.(肽链中)O原子数=肽键数+肽链数×2+R上的O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱去水分子数2．酶的特性及影响因素实验探究实验名称反应类型自变量因变量无关变量实验图像注意事项酶的高效性实验酶和FeCl3溶液催化H2O2分解催化剂类型气泡多少(卫生香复燃程度)加入H2O2的量,FeCl3溶液浓度等—酶的专一性实验淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖分解底物类型是否生成砖红色沉淀加斐林试剂的量,保温时间等不能用碘液检验pH对酶活性的影响酶在不同pH条件下催化H2O2分解pH卫生香是否复燃或复燃程度加入H2O2的量,H2O2酶溶液的量等—温度对酶活性的影响淀粉酶在不同温度条件下分别催化淀粉分解温度滴加碘液后是否变蓝及蓝色的深浅水浴加热时间等酶和反应物的溶液先达到预设温度再混合酶特性的模型创建（1）酶的高效性数学模型（2）酶的专一性物理模型及数学模型①物理模型②数学模型题型01利用蛋白质的结构特点进行相关计算1．蛋白质的相关计算最主要的依据就是形成蛋白质的基本组成单位（氨基酸）的通式及脱水缩合过程形成肽键的机制（如下图），所有的计算等式都是从其中归纳的。2．环状链与直链的区别是两端的氨基和羧基也脱水缩合，失去一分子的水，等式中无需减去肽链数；若蛋白质中含有二硫键，则要考虑每形成一个二硫键就要脱去一分子的H2。【典例1】某多肽含20个氨基酸，其中天冬氨酸有4个，分别位于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()A．肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子比二十肽多4个B．该二十肽至少含有22个肽键C．该二十肽游离的氨基和羧基各为1个和8个D．肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个【答案】D【解析】肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，肽酶Y完全作用于该多肽后，共断开4个肽键(分别位于第4和5、5和6、14和15、19和20位氨基酸之间)，其中的第5位和第20位天冬氨酸会脱离肽链，每断开一个肽键消耗1分子水而增加1个氧原子，故增加4个氧原子，又因为第5位和第20位天冬氨酸的脱离(每个天冬氨酸中含有4个氧原子)，共减少8个氧原子，所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中，氧原子数目比二十肽少8－4＝4(个)，A错误；该多肽应是一条肽链，根据肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数，则二十肽含有的肽键数目应是20－1＝19(个)，B错误；该二十肽含游离的氨基或羧基数目＝肽链条数＋R中含有的氨基或羧基数，则氨基数目至少1个，由于天冬氨酸有4个，天冬氨酸有两个羧基，所以该二十肽羧基数目至少4＋1＝5(个)，C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，剩下的多肽链中共含有19个氨基酸，D正确。【典例2】如图是由A、B、C三条链共81个氨基酸构成的胰岛素原，需切除C链才能成为有活性的胰岛素。下列相关叙述不正确的是()A．C链的切除需要消耗2分子的水B．胰岛素原中至少含有1个游离的氨基C．参与构成胰岛素原的氨基酸共有81种D．有活性的胰岛素分子中含有2条肽链、49个肽键【答案】C【解析】由题图可知，C链分别以肽键与A、B链相连(30和31号氨基酸、60和61号氨基酸之间以肽键相连)，C链的切除需要消耗2分子的水，A正确；由题图可知，胰岛素原是一条肽链，所以至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，B正确；蛋白质通常由常见的20种氨基酸分子组成，C错误；由题图分析，有活性的胰岛素分子是由51个氨基酸形成的2条肽链，形成的肽键数是49个，含有3个二硫键，D正确。题型02探究酶的特性1．探究酶的高效性，实验设计应是酶与无机催化剂的比较。组别催化剂底物对照组酶对应的同种底物实验组无机催化剂探究酶的专一性，自变量可以是酶，也可以是底物。(1)方案一：酶相同，底物不同组别酶底物对照组淀粉酶淀粉实验组蔗糖(2)方案二：底物相同，酶不同组别酶底物对照组淀粉酶淀粉实验组蔗糖酶淀粉【典例3】某兴趣小组为探究“酶的专一性”，按下表进行实验（各试管反应体系总体积相同，其他条件均适宜且相同）。下列对该实验的分析，正确的是（）试管号1%的淀粉溶液/mL2%的蔗糖溶液/mL稀释200倍的新鲜唾液（含淀粉酶）/mL蒸馏水/mL结果（沸水浴2min）①3011红黄色沉淀②0311无沉淀③3002无沉淀A．试管①和③对照可证明酶具有高效性B．试管①和②对照说明唾液淀粉酶具有专一性C．本实验结果也可利用碘液来检测D．增加唾液用量，试管①红黄色加深，说明酶活性随浓度增大而升高【答案】B【解析】试管①（含淀粉酶）和③（无酶）的对照只能证明酶具有催化作用，而高效性需与无机催化剂（如FeCl3）对比，实验未涉及无机催化剂，A错误；试管①（淀粉+淀粉酶）和②（蔗糖+淀粉酶）的底物不同，结果①生成还原糖（红黄色沉淀），②无反应，说明淀粉酶仅催化淀粉水解，体现专一性，B正确；碘液只能检测淀粉是否被分解，无法检测蔗糖是否水解（蔗糖及其分解产物均不与碘液反应），因此无法通过碘液全面判断实验结果，C错误；增加唾液用量会加快反应速率，但底物量固定时最终产物量不变，红黄色沉淀深浅由还原糖总量决定，因此只是增加了酶的量来加快反应，而不是提高了酶的活性，D错误。【典例4】为验证酶的某一特性，设计了下表的实验（适宜温度、pH等条件）。下列实验分析，错误的是（）步骤操作方法试管甲乙丙1注入2%H2O2溶液3mL3mL3mL2注入新鲜的鸡肝匀浆少许--3二氧化锰-少许-4实验结果A．该实验能证明酶具有专一性和高效性B．甲试管气泡释放速度最快C．该实验能证明酶具有催化作用D．制成鸡肝匀浆利于酶与底物充分接触【答案】A【解析】实验仅用H2O2作为底物，未设置不同底物或不同酶的对比，无法验证酶的专一性，甲（酶）与乙（无机催化剂）比较可证明酶的高效性，但专一性未被验证，A错误；过氧化氢酶的催化效率远高于二氧化锰，甲试管反应速率最快，所以甲试管气泡释放速度最快，B正确；甲（加酶）与丙（没有加催化剂）对比，甲产生气泡而丙无，说明酶具有催化作用，C正确；鸡肝匀浆破坏细胞结构，释放过氧化氢酶，使其与底物充分接触，D正确。题型03探究影响酶促反应速率的因素及相关模型分析探究影响酶促反应速率的因素，要选材合适，变量设置合理。无关变量要适宜。遵循对照原则和等量原则。对模型的分析，要关注曲线的趋势及关键的几点，如下图：【典例5】取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。组别12345温度（℃）2737475767滤液变澄清时间（min）1694650min未澄清据表分析，下列叙述正确的是（）A．该实验首先将酶和滤液混合然后再放在相应的温度下反应B．组3滤液变澄清时间最短，说明此酶的最适温度为47℃C．若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间可能短于4minD．若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min【答案】C【解析】实验中若先将酶与底物混合再调节温度，在达到预设温度前反应已进行，导致误差，A错误；组3（47℃）澄清时间最短，仅说明该温度下酶活性较高，但确定最适温度需设置更小温度梯度进一步验证，B错误；47℃和57℃的澄清时间分别为4min和6min，说明最适温度可能在47℃~57℃之间。若实验温度为52℃，可能更接近最适温度，酶活性更高，澄清时间可能短于4min，C正确；组5（67℃）未澄清，因高温使酶变性失活，此变性不可逆。即使降温至57℃，酶活性无法恢复，滤液仍不会澄清，D错误。【典例6】酶抑制剂分竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，两者作用特点如图甲所示，图乙表示相应的反应速度.下列有关叙述错误的是（

）A．曲线a表示没有酶抑制剂存在时的酶促反应速度B．曲线a、b反应速率最终趋于稳定，是受酶浓度的限制C．曲线c表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低D．竞争性抑制剂与该酶催化的底物结构存在一定的相似性【详解】C【详解】曲线a反应速率最高，无抑制剂时酶活性正常，对应无抑制剂的情况，A正确；a、b曲线最终趋于稳定，因底物过量后，酶浓度成为反应限速因素，B正确；曲线c是非竞争性抑制剂作用结果，竞争性抑制剂作用是曲线b，在底物浓度过高可抵消抑制作用，C错误；竞争性抑制剂需与底物竞争活性部位，二者结构必然相似，D正确。1．某链状多肽的分子式为CxHyN8O11S，其彻底水解后只得到三种氨基酸：甘氨酸（C2H5NO2）、天冬氨酸（C4H7NO4）和半胱氨酸（C3H7NO2S）。下列分析错误的是（）A．甘氨酸是相对分子质量最小的一种氨基酸B．该多肽链中甘氨酸的数量是天冬氨酸的5倍C．该多肽链含7个肽键，其分子式为C19H30N8O11SD．三种氨基酸形成该多肽链时，相对分子质量减少了126【答案】B【解析】甘氨酸（C₂H₅NO₂）的R基是-H，其分子量为75，是组成蛋白质的氨基酸中相对分子质量最小的，A正确；

设甘氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸数目分别为a、b、c。根据N原子守恒：a+b+c=8（每个氨基酸含1个N）。天冬氨酸含2个羧基（O原子数为4），其他氨基酸含1个羧基（O原子数为2）。多肽中O原子数为11，满足方程：2a+4b+2c-7（脱去7个H₂O的O）=11，化简得a+2b+c=9。联立两式得b=1，故天冬氨酸为1个，甘氨酸a=6（因半胱氨酸含S，c=1）。甘氨酸数量是天冬氨酸的6倍，B错误；

由B可知，链状多肽由8个氨基酸组成，含7个肽键。C原子数为6×2（甘氨酸）+1×4（天冬氨酸）+1×3（半胱氨酸）=19，H原子数为（6×5+1×7+1×7）-2×7（脱水）=30，分子式为C₁₉H₃₀N₈O₁₁S，C正确；

脱水缩合脱去7个H₂O，相对分子质量减少7×18=126，D正确。2．如图所示，一个蛋白质分子由两条多肽链（含52个氨基酸）和一个环状肽（含20个氨基酸）组成，它们之间由二硫键（-S-S-）相连，假设氨基酸的平均相对分子质量为a，下列叙述正确的是（）A．该蛋白质共有肽键69个B．该蛋白质含有4个甲硫氨酸残基C．该蛋白质分子至少含有74个O原子D．该蛋白质的相对分子质量为72a-1260【答案】C【解析】据题干信息题图分析可知，一个蛋白质分子由两条多肽链（含52个氨基酸）和一个环状肽（含20个氨基酸）组成，该蛋白质含有的肽键数=脱去的水分子数=（52–2）+20=70（个），A错误；二硫键是由两个半胱氨酸残基的巯基（-SH）脱去两个氢原子形成的-S-S-共价键，该蛋白质分子中含有两个二硫键，说明该蛋白质分子中含有4个半胱氨酸残基，B错误；该蛋白质分子含有70个肽键（其中包括70个氧原子和70个氮原子），且至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基（其中包括4个氧原子），因此该蛋白质分子至少含有74个氧原子，C正确；该蛋白质的相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸数–18×脱去的水分子数–形成二硫键时脱去的氢原子数=72a-（52-2）×18-20×18-2×2=72a-1264，D错误。3．为探究酶的特性，某同学设计了如下表所示的实验方案。下列叙述正确的是（）步骤甲组乙组丙组①加入3mL淀粉溶液加入3mL淀粉溶液加入3mL蔗糖溶液②加入1mL新鲜唾液AB③37℃恒温水浴，然后各加入1mL本尼迪特试剂，再沸水浴加热A．若A中加入1mL蒸馏水，则甲乙两组可探究酶的高效性B．若B中加入1mL蔗糖酶，则甲丙两组说明淀粉酶具有专一性C．若A中加入1mL煮沸的唾液，则甲乙两组可探究酶的作用需要适宜的pHD．若A中加入1mL蔗糖酶，且③步骤改用碘-碘化钾，则甲乙组可探究酶的专一性【答案】D【解析】甲组加入新鲜唾液（含淀粉酶），乙组加入蒸馏水，两者对比只能说明酶具有催化作用，而高效性需与无机催化剂对比，A错误；甲组（淀粉+淀粉酶）与丙组（蔗糖+蔗糖酶）的变量包括底物和酶种类，无法单一验证淀粉酶的专一性，B错误；甲乙组的变量是酶活性（温度导致失活），结果差异可说明酶需要适宜温度，而非pH，C错误；甲组（淀粉+淀粉酶）与乙组（淀粉+蔗糖酶）的变量为酶种类，碘液检测淀粉是否分解，若甲组不显蓝色（淀粉被分解）、乙组显蓝色（淀粉未分解），可说明酶的专一性，D正确。4．图①表示甲、乙两种酶用同一种蛋白酶在体外适宜条件下处理时，酶的活性与处理时间的关系；图②表示某生物体内酶的活性与一定范围的外界环境温度变化的关系。下列有关叙述错误的是（

）A．图①中甲酶可能是具有催化功能的RNAB．图①中乙酶活性下降可能是因为其分子结构发生改变C．图②中酶的活性不变说明该酶已经失活D．图②可以表示人体细胞内的酶与外界环境温度的关系【答案】C【解析】酶的化学本质是蛋白质或RNA，蛋白酶能催化蛋白质水解，图①中甲酶在蛋白酶的作用下，酶活性未改变（未被水解），而乙酶在蛋白酶的作用下，酶活性发生改变（被水解），故图①中甲酶可能是具有催化功能的RNA，A正确；图①中乙酶在蛋白酶的作用下，酶活性改变，推测乙酶的化学本质是蛋白质，在蛋白酶的作用下，其分子结构发生改变，B正确；图②表示酶的活性不随环境温度的变化而变化，原因是该生物体可调节机体温度的相对稳定，则酶的活性相对稳定且值不为0，并非酶已经失活，C错误；人为恒温动物，在一定范围内可通过神经-体液调节维持体温的相对稳定，以维持体内酶的活性，外界环境温度的变化一般不影响人体内的温度，故图②可以表示人体细胞内的酶与外界环境温度的关系，D正确。5．某兴趣小组利用下图所示装置开展了“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验，下列叙述错误的是（）A．动物肝脏细胞和血细胞都可以提供过氧化氢酶B．实验中不同pH缓冲液的加入应在酶与底物接触之前完成C．可通过比较不同pH条件下反应结束时量筒内气体量来反映酶活性D．小室中加入的滤纸片的数量不影响反应结束时的气体总量【答案】C【解析】肝脏研磨液、马铃薯匀浆和血细胞提取物中均含有过氧化氢酶，A正确；若酶与底物先接触，后再加入不同pH缓冲液，那么酶和底物未在设定的pH下已经发生了反应，影响实验的结果的准确性，因此应在接触之前完成，B正确；因为过氧化氢的总量有限，所以该反应最终生成的气体量是相等的，应该用单位时间内的气泡数量来判断酶的活性，C错误；小室中加入的滤纸片上含有酶，滤纸片的多少决定了酶的数量，酶不参与反应，影响的是反应的速率。反应结束时的气体总量取决于加入的过氧化氢的量，D正确。6．科研人员探究了温度对某种酶催化反应速率的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是（）A．该实验的可变因素是温度，酶量和处理时间等属于无关变量B．为确定该酶最适温度应在50～55℃之间设置更小梯度C．导致70℃与30℃条件下酶促反应速率较低的原因不同D．酶溶液和反应物混合之前，要把两者分别放在所设温度下保温一段时间【答案】B【解析】探究温度对某种酶催化反应速率的影响，可变因素是温度，酶量和处理时间等属于无关变量，A正确；为确定该酶最适温度应在50~60℃之间设置更小梯度，B错误；导致70℃与30℃条件下酶促反应速率较低的原因不同，低温抑制酶的活性（温度适当升高酶活性可以恢复），高温破坏酶的空间结构令其失活，C正确；酶溶液和反应物混合之前，要把两者分别放在所设温度下保温一段时间，确保两者混合后在设定温度下进行反应，D正确。7．为探究蔗糖酶的特性，某同学设计了实验方案，主要步骤如下表。下列相关叙述合理的是（）步骤甲组乙组丙组①加入2mL蔗糖溶液加入2mL蔗糖溶液加入2mL淀粉溶液②加入2mL蔗糖酶溶液加入2mL蒸馏水?③适宜温度水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再50～65℃水浴加热A．丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液B．两次水浴加热的主要目的都是为酶促反应提供适宜温度C．该实验可以证明蔗糖酶具有专一性和高效性D．甲组、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀【答案】A【解析】丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液。甲组（蔗糖+酶）与丙组（淀粉+酶）的底物不同，通过比较可验证酶的专一性，因此丙组需加入蔗糖酶，A正确；第一次水浴加热是为酶促反应提供适宜温度，但第二次水浴（50-65℃）是为了斐林试剂与还原糖显色，而非酶促反应，B错误；甲组（酶+底物）与乙组（无酶）对比可验证酶具有催化作用，甲组与丙组（不同底物）对比可验证专一性，但高效性需与无机催化剂对比，实验未涉及，C错误；甲组反应产物有还原糖，与斐林试剂水浴加热反应会有砖红色沉淀出现，而丙组无还原糖生成，不会出现砖红色沉淀，D错误。8．下图为用某种酶进行催化实验的实验结果。下列相关叙述，正确的是（）A．由图可判断，该酶对麦芽糖有催化作用B．由图可知，该酶有高效性C．由图可知，该酶有最适温度D．由图可知，不同的酶需要不同的催化作用时间【答案】A【解析】由图可知，麦芽糖含量随时间逐渐减少，该酶能催化麦芽糖水解，而蔗糖不能被催化，A正确；酶的高效性是指与无机催化剂相比，催化效率更高。本实验中未设置无机催化剂对照组，仅体现了酶对特定底物的催化作用，无法证明高效性，B错误；图中未涉及温度变量的设置，仅呈现了时间对反应的影响，没有不同温度下的反应速率数据，无法判断酶的最适温度，C错误；实验中仅使用了“一种酶”催化两种底物，未涉及多种酶的对比，无法得出“不同酶需要不同催化时间”的结论，D错误。9．某同学进行了比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，所设计的实验分组如图所示，各试管中均已加入等量、适量的过氧化氢溶液