统编版2020届高考生物一轮复习 第一单元 第3讲 生命活动的主要承担者——蛋白质学案

1 第3讲 生命活动的主要承担者——蛋白质

蛋白质的结构和功能（Ⅱ）

蛋白质的结构和功能

1．组成蛋白质的氨基酸及其种类

[助学巧记] 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：评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量。

2．蛋白质的合成及其结构、功能多样性

(1)二肽的形成过程

①过程a名称：脱水缩合；场所：核糖体。

②物质b：二肽。

③结构c：肽键，其结构简式为：—NH—CO—。

④H2O中H的来源：一个来自氨基，一个来自羧基；O来源于羧基。

(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

在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌的过程中，用含 35S 标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的哪个部位？ 2

提示：①。

(3)蛋白质结构与功能的多样性

1．(必修1 P24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1 P23 “与生活的联系”改编)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态状，导致蛋白质出现这两种情况的原理相同吗？说明理由。

答案：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。

考向1 氨基酸的结构

1．(2018·西安模拟)下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式，据图分析下列叙述不正确的是(

)

3 A．以上这三种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH

B．将这三种氨基酸(足量)置于适宜条件下，经脱水缩合可形成的三肽化合物最多有27种

C．甲是最简单的氨基酸

D．从结构式可看出，只要含有一个氨基和一个羧基的化合物就是组成蛋白质的氨基酸

答案：D

考向2 蛋白质的结构

2．(2018·大连三中模拟)如图是某一多肽链的分子结构式，据图分析，下列叙述错误的是(

)

A．①是氨基，⑤是羧基

B．该多肽链中只有一个肽键，是④

C．该多肽链中的R基有②③⑥

D．该多肽链形成时失去两分子水

解析：选B。分析题图，图中①为氨基，⑤为羧基，A正确；该多肽链中共有2个肽键，B错误；该多肽链中的R基有3个，为图中的②③⑥，C正确；该多肽链中有2个肽键，形成时失去两分子水，D正确。

3．(2018·长沙十二校联考)如图表示在胰岛B细胞中胰岛素原生成胰岛素的过程。下列有关叙述正确的是(

)

A．发生在细胞质内的核糖体上

B．离不开内质网和高尔基体的作用

C．至少断裂两个肽键生成两分子水

D．需水参与，且水中氢全部用于形成—COOH

解析：选B。胰岛B细胞中胰岛素原生成胰岛素的过程是蛋白质的一个再加工的过程，该过程离不开内质网和高尔基体的作用，不是发生在核糖体上，A错误，B正确；断裂肽键需要水分子而不是生成水分子，C错误；水中的氢参与—COOH和—NH2的形成，D错误。

4．(2018·安阳模拟)朊病毒蛋白(PrP)有两种构象：一种是PrPc，一种是PrPsc，它们的比较如表：

4 朊病毒蛋白 PrPc PrPsc

空间结构 以螺旋为主 以折叠为主

溶解度 高 低

致病性 不致病 致病

肽链中氨基酸排列顺序 相同

由此可以推测这两种蛋白质表现出不同性质的原因是( )

A．溶解度不同

B．氨基酸的种类不同

C．空间结构不同

D．氨基酸的数量不同

解析：选C。由表中信息可知，两种蛋白质的肽链中氨基酸排列顺序相同，由此可确定两种蛋白质的空间结构不同是它们表现出不同性质的原因。

考向3 蛋白质的功能

5．(2018·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．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：选A。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，神经递质与受体结合发挥作用后即被降解，不能再被受体识别，D错误。

6．(2018·西安模拟)人体成熟红细胞含有的蛋白质不具有的功能是( )

A．参与氧气的运输

B．作为识别信号的物质

C．催化细胞的有氧呼吸

D．运载葡萄糖进入细胞内

解析：选C。人体成熟的红细胞中除含有血红蛋白外，还有催化细胞呼吸的酶，细胞膜上还具有糖蛋白和载体蛋白。A项，血红蛋白的主要作用是运输氧气；B项，细胞膜上的糖蛋白可以识别信号分子，完成信息传递；C项，由于红细胞中没有线粒体，所以不能进行有氧呼吸，红细胞中的呼吸酶属于催化无氧呼吸的酶；D项，葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，需要载体蛋白。

5 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

蛋白质的相关计算

1．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。

(2)游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。

2．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。归纳如下(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：氨基酸平均相对分子质量为a。

肽链之间通过什么化学键连接？这些化学键在形成时影响相对分子质量的变化吗？

提示：不同肽链之间通过氢键或二硫键等连接。这些化学键在形成时会导致相对分子质量减小。

3．多肽中H、O、N原子数的计算

(1)H原子数＝各氨基酸的H原子数之和－2×脱去的水分子数。

(2)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸的O原子数之和—脱去的水分子数。 6 (3)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子数之和。

1．(必修1 P24 T3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，减少的分子质量为882

解析：选B。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＝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。

2．(必修1 P24科学史话改编)一个由20种、500个氨基酸组成的蛋白质，它的氨基酸的排列顺序就可能有________种。

答案：20500

某蛋白质的结构如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键，若该蛋白质由m个氨基酸构成，则每摩尔蛋白质在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )

A．m个、18m

B．(m－4)个、18(m－4)

C．(m－3)个、18(m－3)＋4

D．(m－2)个、18(m－2)＋4

解析：选D。该蛋白质由一条环肽和两条直链肽构成，脱去的水分子数等于肽键数，即(m－2)个。减少的相对分子质量应为：18(m－2)＋4，其中4是因为有两个二硫键，每形成一个二硫键，就要脱去2个H，所以共脱去4个H。 7

(1)环状肽的结构与计算环状肽(如图所示)

根据图示可知：肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数(由于环肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环肽时比形成一条直链肽要多生成一个水分子)。

(2)计算蛋白质分子量时别忽略了二硫键：当肽链上出现二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即2个H)。

[变式1] (多肽中含二硫键的相关计算)(2018·怀化模拟)如图表示一个由三条多肽链形成的蛋白质分子，共含271个氨基酸，图中每条虚线表示由两个R基中的巯基(—SH)脱氢形成一个二硫键(—S—S—)。下列相关叙述不正确的是(

)

A．组成该分子的氨基酸最多有20种

B．氨基酸合成该分子后相对分子质量减少了4 824

C．该分子至少含有3个游离的氨基

D．该物质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应

解析：选B。组成蛋白质的氨基酸最多有20种；由271个氨基酸合成该分子时，脱去268分子水，同时在形成4个二硫键时脱去8个氢，即减少的相对分子质量为268×18＋8＝4 832；该分子由三条多肽链形成，至少含有3个游离的氨基；蛋白质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应。

[变式2] (多肽中原子数目的相关计算)(2018·长沙三校联考)某六十肽中有2个丙氨酸(C3H7O2N)，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．氢原子数目增加8个

C．氨基和羧基分别增加4个 D．氧原子数目增加2个

解析：选D。1个丙氨酸左右有2个肽键，脱掉2个丙氨酸，肽键数目减少4个。该过程得到