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(共28张PPT)
专题一　细胞的分子组成
考点三 蛋白质的结构和功能
考法七　蛋白质的结构和功能
分考点讲解
1．一些常见蛋白质的分布及功能
名称 分布 功能
结构蛋白 肌肉、毛发等 构成细胞和生物体的结构
绝大多数酶 细胞内或细胞外 降低化学反应所需的活化能(催化作用)
载体蛋白 细胞膜 运输某些物质，如离子、氨基酸等
通道蛋白 细胞膜 运输水、K＋、Na＋等
糖蛋白 细胞膜外表面 保护、润滑、识别等
核孔复合体 核膜 核质之间物质交换、信息交流的通道
某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等) 内环境中 传递信息、调节生命活动
抗体 内环境中 识别并消灭抗原
血红蛋白 红细胞内 主要运输氧气和部分二氧化碳
考法七　蛋白质的结构和功能
分考点讲解
2．正确理解蛋白质的结构与功能相适应
(1)当蛋白质的空间结构遭到破坏后，其与特定物质相结合的“活性位点”将被破坏，功能将丧失。
(2)高温不会引起肽键的断裂，但会使蛋白质的空间结构发生变化。
(3)功能相同的蛋白质，结构不一定相同。例如胃蛋白酶和胰蛋白酶都能催化蛋白质的水解，但是二者结构不同。
考法七　蛋白质的结构和功能
分考点讲解
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
7 [湖南2021·5，2分]某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
考法七　蛋白质的结构和功能
分考点讲解
【答案】B
【解析】本题考查蛋白质和ATP的结构与功能。蛋白质与磷酸结合后能执行特定功能，去掉磷酸后，不执行相应功能，体现了蛋白质的结构和功能相适应的观点，A正确；由题干可知，在蛋白质的特定氨基酸位点能发生磷酸化反应，进而参与细胞信号传递，若蛋白质该位点的氨基酸缺失，磷酸化反应不能进行，则该蛋白质不能参与细胞信号传递，B错误；据图分析，磷酸化反应需要ATP参与，C正确；蛋白质的磷酸化和去磷酸化反应都需要酶的参与，酶的活性受温度影响，因此温度能通过影响酶的活性来影响蛋白质的磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
0533.0
强化模拟
限时训练
题型七 蛋白质的结构及功能
13．[湖南临澧一中2022届月考]科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(牛细胞中的一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现牛胰核糖核酸酶的活性得以恢复。下列叙述不正确的是(　　)
A．牛胰核糖核酸酶的空间结构与肽链的折叠方式等有关
B．这个实验说明环境因素能通过影响蛋白质的空间结构来影响其功能
C．用过酸、过碱溶液处理牛胰核糖核酸酶能导致其结构的改变
D．巯基乙醇和尿素处理破坏了牛胰核糖核酸酶中的肽键导致其变性
题型七 蛋白质的结构及功能
【答案】D　
【解析】牛胰核糖核酸酶的化学本质是蛋白质，其空间结构与肽链的盘曲、折叠方式等有关，A正确；分析题意可知，巯基乙醇和尿素可以使牛胰核糖核酸酶的空间结构发生改变而失去活性，用透析的方法去除尿素和巯基乙醇，并将牛胰核糖核酸酶转移到生理缓冲液中可以恢复其活性，这说明环境因素能通过影响蛋白质的空间结构而影响其功能，B正确；由于牛胰核糖核酸酶的化学本质是蛋白质，因此用过酸、过碱溶液处理会使其空间结构发生改变，C正确；根据题意，巯基乙醇和尿素处理破坏了牛胰核糖核酸酶的空间结构导致其变性，但该过程没有破坏肽键，D错误。
题型七 蛋白质的结构及功能
14．[辽宁沈阳2021测评]如图是蛋白质分子的结构简图，不同图形代表组成蛋白质的单体。下列分析正确的是(　　)
A．不同图形代表不同氨基酸分子，图形之间以氢键相连接
B．蛋白质的多样性由图形的数量和排列顺序决定
C．高温、强酸、强碱、盐析等均会破坏蛋白质的空间结构
D．图示的蛋白质分子可能同时具有免疫功能和催化功能
【答案】D　
【解析】组成蛋白质的单体是氨基酸，氨基酸分子之间主要通过肽键连接，A错误；蛋白质的多样性由氨基酸的数量、种类和排列顺序以及蛋白质的空间结构等决定，B错误；高温、强酸、强碱等会破坏蛋白质的空间结构，但盐析不会破坏蛋白质的空间结构，C错误；某些蛋白质分子可能同时具有免疫功能和催化功能，如溶菌酶，D正确。
考法八　与蛋白质有关的计算
分考点讲解
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“—CO—NH—”交替连接构成肽链的“基本骨架”，在“C”上还连接着“R基”和“H”，肽链的两端分别是游离的“—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)－脱去的水分子的相对分子质量(18×脱去的水分子数)。
分考点讲解
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 多肽链相对分子质量 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。
①计算蛋白质的相对分子质量时，有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(—S—S—)时，计算蛋白质的相对分子质量要再减去脱去的氢原子的相对分子质量，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，则不考虑二硫键。
②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。
考法八　与蛋白质有关的计算
分考点讲解
考法八　与蛋白质有关的计算
2．利用原子守恒进行蛋白质的计算
在一个氨基酸中，若不考虑R基，其含有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＝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，推导氨基酸的分子式或计算氨基酸个数最为简便。
分考点讲解
考法八　与蛋白质有关的计算
3．氨基酸排列顺序与形成多肽种类的计算
多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。可以借助下面的示意图(“□”代表氨基酸的位置)，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21种氨基酸形成四肽化合物为例)
(1)若每种氨基酸数目不限，可形成四肽类化合物的种类有214种，即1号位置安放的氨基酸可以是21种中的任一种，2、3、4号也是如此，可得到21×21×21×21＝214(种)。
(2)若每种氨基酸只有1个，可形成四肽化合物的种类有(21×20×19×18)种，即1号位置安放的氨基酸可以是21种中的任一种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的20种中选择，以此类推，得21×20×19×18＝143 640(种)。
分考点讲解
考法八　与蛋白质有关的计算
4．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(由于环状肽的首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环状肽比形成一条直链肽要多脱去一个水分子)。
分考点讲解
考法八　与蛋白质有关的计算
8 [江苏灌云一中2022届高三月考]如图为由A链、B链、C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。下列相关叙述错误的是(　　)
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．参与构成该蛋白质分子的氨基酸共有81个羧基
D．有活性的胰岛素分子中含有2条肽链、49个肽键
分考点讲解
考法八　与蛋白质有关的计算
【答案】C
【解析】本题考查蛋白质的相关计算。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链的切除需要断开这两个肽键，即需消耗2分子的水，A正确；由题图可知，胰岛素原含一条肽链，所以至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，B正确；该蛋白质分子由81个氨基酸构成，每个氨基酸都至少含有1个羧基，C错误；由题意和题图分析可知，有活性的胰岛素分子由51个氨基酸形成的2条肽链组成，含有49个肽键，D正确。
0533.0
强化模拟
限时训练
题型八 与蛋白质有关的计算
15．[湖北武汉2021质检]如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中α链由21个氨基酸组成，β链由19个氨基酸组成，图中的“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述错误的是(　　)
A．蛋白质多样性的原因包括氨基酸的排列顺序不同
B．该蛋白质含有40种氨基酸
C．该蛋白质分子中至少含有42个O原子
D．形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了686
题型八 与蛋白质有关的计算
【答案】B　
【解析】蛋白质多样性的原因包括组成蛋白质的氨基酸种类不同、数量不同、排列顺序千变万化以及肽链盘曲、折叠方式及形成的空间结构不同等，A正确；在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，B错误；该蛋白质中至少含有O原子数＝肽键数＋2×肽链数＝38＋2×2＝42(个)，C正确；形成该蛋白质分子时减少的相对分子质量＝脱去的水的分子质量＋形成二硫键时脱去的氢的质量＝18×38＋2＝686，D正确。
0533.0
真题演练
蛋白质的结构和功能
11．[浙江2022年6月·5，2分]生物体中的有机物具有重要作用。下列叙述正确的是(　　)
A．油脂对植物细胞起保护作用
B．鸟类的羽毛主要由角蛋白组成
C．糖元是马铃薯重要的贮能物质
D．纤维素是细胞膜的重要组成成分
【答案】B　
【解析】本题考查细胞中物质的功能。植物细胞的细胞壁起保护和支持作用，主要成分为纤维素和果胶，A错误；羽毛、肌肉、头发、蛛丝等结构的主要成分是角蛋白，B正确；糖元是动物细胞特有的多糖类物质，C错误；细胞膜的重要组成成分为脂质、蛋白质和糖类，D错误。
12．[湖南2022·1，2分]胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列叙述正确的是(　　)
A．胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中
B．皮肤表面涂抹的胶原蛋白可被直接吸收
C．胶原蛋白的形成与内质网和高尔基体有关
D．胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高
【答案】C　
【解析】本题考查蛋白质的结构和功能。胶原蛋白的氮元素主要存在于肽键中，A错误；胶原蛋白属于大分子物质，涂在皮肤表面不能被细胞直接吸收，B错误；根据题干信息可知，胶原蛋白属于细胞外基质中的主要成分之一，其形成需要内质网和高尔基体参与，C正确；根据题干信息 “其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高”可判断胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值低，D错误。
蛋白质的结构和功能
13．[重庆2021·3，2分]某胶原蛋白是一种含18种氨基酸的细胞外蛋白。下列叙述正确的是(　　)
A．食物中的该蛋白可被人体直接吸收
B．人体不能合成组成该蛋白的所有氨基酸
C．未经折叠的该蛋白具有生物学功能
D．该蛋白在内质网内完成加工
【答案】B　
【解析】本题考查氨基酸和蛋白质的相关知识。蛋白质要在人体消化道中被彻底水解为氨基酸才能被吸收，A错误；构成人体蛋白质的氨基酸包括必需氨基酸(8种)和非必需氨基酸(13种)，必需氨基酸人体细胞不能合成，需从外界环境中获取，B正确；未经折叠的多肽链没有生物学活性，C错误；该蛋白为分泌蛋白，要在核糖体上合成，经过内质网初步加工，通过囊泡的形式运至高尔基体进一步加工，再分泌到细胞外，D错误。
蛋白质的结构和功能
14．[辽宁2021·1，2分]蛋白质是生命活动的主要承担者。下列有关叙述错误的是(　　)
A．叶绿体中存在催化ATP合成的蛋白质
B．胰岛B细胞能分泌调节血糖的蛋白质
C．唾液腺细胞能分泌水解淀粉的蛋白质
D．线粒体膜上存在运输葡萄糖的蛋白质
【答案】D　
【解析】本题考查蛋白质的结构与功能相适应的相关知识。叶绿体中的类囊体薄膜是光合作用光反应的场所，能合成ATP，故存在催化ATP合成的酶，其化学本质是蛋白质，A正确；胰岛B细胞能分泌胰岛素，降低血糖浓度，其化学本质是蛋白质，B正确；唾液腺细胞能分泌唾液淀粉酶，水解淀粉，唾液淀粉酶属于分泌蛋白，C正确；葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体参与有氧呼吸的第二、三阶段，线粒体膜上有运输丙酮酸的载体蛋白，不存在运输葡萄糖的蛋白质，D错误。
蛋白质的结构和功能
15．[全国Ⅱ2018·1，6分]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
【答案】C　
【解析】抗体是浆细胞产生的可与抗原发生特异性结合的免疫球蛋白，A正确；肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白可参与肌肉收缩的过程，B正确；合成血红蛋白所必需的无机盐离子是Fe2＋，C错误；染色体是细胞核中的重要结构，主要由DNA和蛋白质组成，D正确。
蛋白质的结构和功能
16．[全国Ⅲ2018·30，10分]回答下列与蛋白质相关的问题：
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是________。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在________这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如________(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是________________________。
(2)通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和________结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是__________________________________________________。
(3)如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是________________________________________________________________________。
蛋白质的结构和功能
【答案】(1)氨基酸　核糖体　胃蛋白酶　对蛋白质进行加工、分类和包装
(2)空间　蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解
(3)遗传密码具有简并性
【解析】(1)氨基酸是构成蛋白质的基本单位；蛋白质的合成场所(翻译场所)是核糖体，故肽键是在核糖体上形成的。胃蛋白酶在消化道发挥作用，属于分泌蛋白，逆转录酶和酪氨酸酶在细胞内发挥作用，不属于分泌蛋白；分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需经过内质网、高尔基体加工，高尔基体的作用主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。
(2)能正常发挥生理功能的蛋白质依赖其正常的结构，而蛋白质正常的结构依赖其正确的氨基酸序列和肽链盘曲折叠形成的正确的蛋白质空间结构；蛋白质变性后其空间结构变得伸展、松散，更容易使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，容易被蛋白酶水解。
(3)题述现象出现的原因可能为：一种氨基酸可由多个密码子编码，即使mRNA上的碱基序列发生改变，该部位决定的氨基酸可能不变，即密码子具有简并性。
蛋白质的结构和功能
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