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1.3.1细胞中的蛋白质和核酸
基础巩固
一、蛋白质的组成元素和基本单位
1．组成元素：除含有______外，大多数蛋白质还含有______。
2．基本单位
(1)蛋白质的基本组成单位是______。
(2)种类：自然界中已经发现的氨基酸有______，而在生物体内，蛋白质通常由常见的______种氨基酸分子组成。
(3)结构
①写出图中结构名称
a．______；b、d. ______；c. ______。
②比较图中两种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：
__________________。
③氨基酸的结构特点
数量关系：至少都含有______和______。
位置关系：都有__________________连接在__________上。
各种氨基酸之间的区别在于______的不同。
二、蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸的脱水缩合
(1)此生理过程的名称是______。
(2)写出字母代表的结构或名称：a. ______，b. ______。
(3)判断产物H2O中原子的来源
H:来自____________________________________。
O：来自___________________________________。
(4)多肽中氨基或羧基的含量：至少______个。
2．蛋白质的形成过程
元素：C、H、O、N等
　↓
氨基酸：蛋白质的基本组成单位
　↓脱水缩合
二肽：由______脱水缩合而成的物质
　↓
多肽(链)：由______以肽键彼此相连形成的物质，通常呈______结构
　↓
蛋白质：具有一定的______
3．蛋白质种类繁多的原因
组成肽链的______在______、______、______上的不同，以及构成蛋白质的______在数量和______上的千差万别，决定了细胞中的蛋白质是多种多样的。
三、蛋白质的功能
众多的蛋白质参与组成______和______的各种______，并具有特定的______。
四、检测生物组织中的蛋白质
1．试剂:质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.01 gmL的CuSO4溶液，这两种溶液配合使用，称为双缩脲试剂。
2．实验原理:在牛奶中加入NaOH溶液后，试管中的溶液呈碱性，肽键与Cu2+形成紫色的复杂化合物。
3．实验过程
强化提升
1.在生物体内合成氨基酸时，硒（Se）取代丝氨酸（C3H7O3N）R基团上羟基（-OH）中的氧原子，形成的氨基酸叫作硒代半胱氨酸。硒代半胱氨酸参与形成的蛋白质称为硒蛋白。下列说法错误的是( )
A.硒蛋白可能具有催化作用
B.硒蛋白与双缩脲试剂反应呈紫色
C.硒代半胱氨酸的R基团为-CH3
D.硒代半胱氨酸为非必需氨基酸
2.某氨基酸分子含有两个氨基（—NH2），则这两个氨基的位置是( )
A.两个氨基连在同一个碳原子上
B.其中一个氨基和羧基连在同一个碳原子上，另一个氨基与羧基相连
C.其中一个氨基和羧基连在同一个碳原子上，另一个氨基位于R基上
D.两个氨基都位于R基上
3.某肽结构式见图。下列叙述错误的是( )
A.该肽含有C、H、O、N四种元素
B.该肽由4个氨基酸缩合而成
C.肽键生成的同时有H2O产生
D.氨基酸序列影响该肽的功能
4.豆腐是餐桌上富有营养的食品，它是大豆蛋白在煮沸和加盐的条件下形成的变性蛋白的凝固体。在豆腐的制作过程中，蛋白质分子的( )
A.空间构象发生改变 B.肽链数目减少
C.氨基酸序列发生改变 D.肽键数目增多
5.多个氨基酸分子经脱水缩合形成含2条肽链的蛋白质，相对分子质量减少了450。由此可推知：此蛋白质分子所含的氨基酸数和肽键数分别是( )
A.25、25 B.25、27 C.27、25 D.27、27
6.蛋白质是生命活动的主要承担者，下列有关其结构和功能的叙述正确的是( )
A.组成蛋白质的氨基酸都是由C、H、O、N、P组成的
B.某些蛋白质能够调节人体的生命活动
C.蛋白质是2条以上的肽链经过盘曲折叠形成的
D.蛋白质彻底水解的产物能与双缩脲试剂反应呈紫色
7.下列关于蛋白质结构和功能的叙述，正确的是( )
A.蛋白质变性时，伴随着氢键和二硫键的断裂
B.氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上
C.有些蛋白质能够起到调节作用，如性激素
D.大豆研磨液和煮熟的豆浆遇到双缩脲均会发生紫色反应
8.环状肽是一类具有环状结构的多肽化合物，其物点是在分子内部有一个或多个由氨基酸形成的环状结构。某环状的结构如图所示，回答下列问题
(1)图中肽链合成的场所是_______，氨基酸通过_______的结合方式形成A处结构
(2)图中肽链含有的元素是_______，该肽链由_______种氨基酸组成，
(3)由于氨基酸之间能够形成_______（填化学键名称）等，因此肽链能盘曲、折叠形成具有一定功能的蛋白质分子。在高温条件下，蛋白质分子的功能会改变甚至丧失，原因是_______。
拓展拔高
1.蛋白质是结构和功能多样的生物大分子。下列叙述错误的是( )
A.二硫键的断裂不会改变蛋白质的空间结构
B.改变蛋白质的空间结构可能会影响其功能
C.用乙醇等有机溶剂处理可使蛋白质发生变性
D.利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质
2.尿素和β-巯基乙醇能分别破坏牛胰核糖核酸酶的氢键、二硫键，使其失去生物活性（如图所示），则尿素和β-巯基乙酸的作用为( )
A.增大氨基酸数量 B.改变氨基酸顺序
C.减少氨基酸数量 D.破坏了空间结构
3.已知某条肽链由88个氨基酸缩合而成，其中共有游离氨基6个，甲硫氨酸5个（在肽链中的位置为3、25、56、78、88），甲硫氨酸分子式为C5H11O2NS，以下叙述正确的是( )
A.若去掉该多肽中的甲硫氨酸，O原子数目减少1个
B.若去掉多肽中的甲硫氨酸，肽键数目会减少10个
C.合成该多肽的氨基酸共有N原子数目94个
D.若去掉该多肽中的甲硫氨酸，氨基和羧基均分别增加5个
4.如图为一个由153个氨基酸构成的蛋白质分子（假设氨基酸的平均相对分子质量为100），其中二硫键（-S-S-）是由两个巯基（-SH）脱H形成的。下列相关叙述正确的是( )
A.该分子中含有152个肽键和1个二硫键
B.该蛋白质分子的相对分子质量是12544
C.该蛋白质分子彻底水解后会产生153种氨基酸
D.参与构成该分子的氨基酸中至少有2个氨基酸的R基上有氨基
5.阿胶被称为“中药三宝”之一，是利用驴皮为主要原材料熬制而成，因含有大量的胶原蛋白呈暗红的凝胶状，对于贫血、营养不良等有明显的疗效。下列有关分析错误的是( )
A.阿胶能用于治疗贫血可能是因为含有Fe等微量元素
B.阿胶能为人体提供多种必需氨基酸故可用于治疗营养不良
C.高温能破坏蛋白质的肽键，会使胶原蛋白失去其营养价值
D.胶原蛋白中的酪氨酸几乎不溶于水，精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的
6.某多肽有20个氨基酸，其中含天门冬氨酸4个，分别位于第5、6、15、20位（如图所示）；肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述不正确的是( )
A.该二十肽至少含有5个游离的羧基
B.肽酶X完全作用后产生的多肽共含有18个氨基酸
C.肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比二十肽减少了4个
D.肽酶X和肽酶Y混合后若互不干扰，正常作用于该二十肽会产生3条多肽链
7.美国肥肿症周大会上曾公布了一种肥胖症新药——司美格鲁肽（一种多肽），该药是体内某种激素的类似物，可用于长期体重管理。数据显示：接受司美格鲁肽治疗的成人患者，在2年研究期间实现了显著和持续的体重减轻。下列相关叙述错误的是( )
A.成人肥胖症患者使用新药司美格鲁肽时，只能注射不能口服
B.组成司美格鲁肽的基本单位都至少含有一个氨基和一个羧基
C.被高温处理后的司美格鲁肽不可与双缩脲试剂发生紫色反应
D.司美格鲁肽起信息传递作用，其功能与空间结构密切相关
8.在某动物体内，由81个氨基酸形成胰岛素原，加工切除M片段（31～60）后成为能降低血糖的胰岛素（如图所示）。下列相关叙述正确的是( )
A.控制该胰岛素原合成的基因中含有的碱基数不会少于486个
B.加工完成后的胰岛素分子中含有的氨基数和羧基数均不会少于49个
C.胰岛素中的肽键在核糖体上形成，二硫键（—S—S—）在细胞质基质中形成
D.M片段的切除需要酶的催化，每生成一个M片段的同时会产生2个水分子
9.某十八肽含5个苯丙氨酸，分别位于第3、4、13、17、18位。肽酶A专门作用于苯丙氨酸氨基端的肽键，使该位置发生断裂。下列关于该十八肽的说法错误的是( )
A.十八肽形成过程中共脱去17分子水
B.断裂过程中需消耗5分子水
C.肽酶A作用于该肽链后可产生3条短肽
D.N元素主要储存在肽链的氨基中
10.胰岛素是一种蛋白质分子，含有A、B2条肽链，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，2条多肽链间通过二硫键连接，如图1所示；图2为某多肽结构示意图。据此回答：
（1）胰岛素分子中含有肽键__________个。
（2）从理论上分析，胰岛素分子中至少有__________个—NH2，__________个—COOH。
（3）图2中的多肽由__________个氨基酸失去__________个水分子形成。
（4）图2中组成多肽的氨基酸种类不同，是由__________决定的，其编号是__________。
（5）蛋白质的结构和功能千差万别的原因是______________________________。
（6）假设某蛋白质分子中的一条肽链为178肽，其分子式为CxHyNzOwS（z>178，w>179），并且是由下列五种氨基酸组成的。那么将该178肽彻底水解后将会得到__________个赖氨酸，__________个天冬氨酸（结果可含分子式中的未知数）。
答案以及解析
基础巩固
一、1．C、H、O、N S
2．(1)氨基酸。
(2)几百种 20
(3)①氨基； R基 羧基。
②
③一个氨基 一个羧基 一个氨基和一个羧基 同一碳原子上
R基
二、1．(1)脱水缩合
(2).肽键 .二肽
(3) R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的氨基
R1所在氨基酸的羧基
(4) 一
2．两个氨基酸分子 n个氨基酸分子 链状 空间结构
3．氨基酸 种类 数量 排列顺序 肽链 数量 空间结构
三、蛋白质的功能
细胞 生物体 结构 生理功能
四、3.紫色 蛋白质 紫色 蛋白质
强化提升
1.答案：C
解析：A、绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，硒蛋白可能具有催化作用，A正确；
B、硒蛋白含有肽键，能够与双缩脲试剂反应呈紫色，B正确；
C、氨基酸的结构式为C2H4O2NR，由丝氨酸的结构式可知，丝氨酸的R基团为-CH2OH，由于硒（Se）取代丝氨酸R基团上羟基中的氧原子，故硒代半胱氨酸的R基团为-CH2SeH，C错误；
D、非必需氨基酸是人体能合成的氨基酸，故硒代半胱氨酸为非必需氨基酸，D正确。
故选D。
2.答案：C
解析：根据氨基酸的结构通式可知，若某氨基酸分子含有两个氨基（—NH2），则其中一个氨基和羧基连在同一个碳原子上，另一个氨基位于R基上。故C项正确，A、B、D项错误。
3.答案：B
解析：结合题图可知，该肽链含有四个肽键，故该肽链由5个氨基酸缩合而成。
4.答案：A
解析：豆腐制作过程中，大豆蛋白在高温和盐的作用下发生变性，其空间结构发生改变，导致其性质发生变化。蛋白质变性不会改变氨基酸序列和肽键数目。
因此正确答案为A。
5.答案：C
解析：（1）蛋白质合成过程中脱去的水分子数=450÷18=25个；
（2）该蛋白质分子所含的氨基酸数=肽链数+脱去的水分子数=2+25=27个；
（3）该蛋白质所含肽键数=脱去的水分子数=25个；
所以本题答案为C。
6.答案：B
解析：A、蛋白质的组成元素有C、H、O、N，不含P元素，A错误；
B、某些蛋白质能够调节人体的生命活动，如胰岛素，能降低血糖，B正确；
C、蛋白质是由一条、2条或2条以上的多肽链经过盘曲、折叠而形成的生物大分子，C错误；
D、蛋白质彻底水解的产物是氨基酸，不能与双缩脲试剂反应，D错误。
故选B。
7.答案：A
解析：A、蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。一般认为蛋白质变性时，氢键和二硫键会断裂，从而导致空间结构发生改变，A正确；
B、组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，但并非所有氨基和羧基并不都连在同一个碳原子上，如R基上也存在氨基和羧基，B错误。
C、性激素属于脂质中的固醇类物质，不属于蛋白质，有些蛋白质能够起到调节作用，如胰岛素等，C错误；
D、双缩脲和双缩脲试剂不是同一种溶液，大豆研磨液和煮熟的豆浆遇双缩脲试剂会发生紫色反应，D错误。
故选A。
8.答案：(1)核糖体；脱水缩合
(2)C、H、O、N、S；5/五
(3)氢键；高温会使蛋白质特定的空间结构发生变化甚至被破坏
解析：(1)链合成的场所是核糖体，氨基酸之间通过脱水缩合的结合方式形成A处结构。
(2)结合图示中的环肤分析，肤链含有的元素是C、H、0、N、S，图中的环肤由7个氨基酸脱水缩合形成，其中有三个氨基酸的R基为-CH3，氨基酸的不同取决于R基的不同，因此该肤链由5种氨基酸组成。
(3)由于氨基酸之间能够形成氢键等，因此肽链能盘曲、折叠形成具有一定功能的蛋白质分子。在高温条件下，蛋白质分子的功能会改变甚至丧失，原因是高温会使蛋白质特定的空间结构发生变化甚至被破坏。
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1.答案：A
解析：A、二硫键是连接不同半胱氨酸残基的化学键，属于蛋白质一级结构的一部分。若二硫键断裂，会破坏蛋白质的空间结构，导致其功能丧失，A错误；
B、蛋白质的功能依赖其特定的空间结构，若空间结构改变（如高温、强酸强碱导致的变性），其功能通常也会受到影响，B正确；
C、乙醇等有机溶剂可破坏蛋白质分子中的氢键，导致其空间结构改变而变性，C正确；
D、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或合成一种新的蛋白质，因此利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质，D正确。
故选A。
2.答案：D
解析：牛胰核糖核酸酶的本质是蛋白质，牛胰核糖核酸酶维持空间结构，需要氢键和二硫键共同作用。尿素可破坏牛胰核糖核酸酶的氢键，β-巯基乙醇可破坏牛胰核糖核酸酶的二硫键，若用β-巯基乙醇和尿素同时处理该酶，会破坏牛胰核糖核酸酶的空间结构，会使其失去活性，D正确，ABC错误。
故选D。
3.答案：A
解析：A、去掉该多肽链中的甲硫氨酸，需要9分子水，但随甲硫氨酸的离开会减少2×5=10个氧原子，因此O原子数目减少1个，A正确；
B、根据分析可知，若去掉多肽中的甲硫氨酸，肽键数目会减少2×4+1=9个，B错误；
C、该肽链中含有88个氨基酸，R基中的氨基数是5个，该肽链中的N原子数是88+5=93个，C错误；
D、如果去掉5个甲硫氨酸，水解9个肽键，第88位的甲硫氨酸脱落时不会增加其尾端的氨基或羧基，因此形成的化合物增加5个氨基和4个羧基，或者会增加4个氨基和5个羧基，D错误。
故选A。
4.答案：B
解析：A、肽键数=氨基酸个数-肽链数=153-1=152个，但由于肽链在折叠时又形成一个肽键，因此共有153个肽键，此外还有1个二硫键，A错误；
B、如果氨基酸的相对分子质量平均100，由于形成了一个二硫键，所以该蛋白质分子的相对分子质量是=153×100-153×18-2=12544，B正确；
C、氨基酸最多有21种，C错误；
D、肽链之间形成一个肽键，说明有两个氨基酸的R基中分别含有1个氨基和1个羧基，即参与构成该分子的氨基酸中至少有1个氨基酸含2个羧基，1个氨基酸含2个氨基，D错误。
故选B。
5.答案：C
解析：A、Fe是微量元素，是构成血红蛋白的组成元素，因此阿胶能用于治疗贫血可能是因为含有Fe等微量元素，A正确；
B、阿胶能为人体提供多种必需氨基酸，故能用于治疗贫血、营养不良症状，B正确；
C、高温一般不会破坏蛋白质的肽键，而是破坏蛋白质的空间结构，C错误；
D、酪氨酸与精氨酸的性质不同，因为他们属于不同的氨基酸，不同氨基酸的种类不同是由于R基的不同引起的，D正确。
故选C。
6.答案：B
解析：A、由图可知，该肽链含有4个天门冬氨酸，每个天门冬氨酸含有2个羧基，其他氨基酸的R基可能还含有羧基，所以该二十肽至少含有羧基为4+1(每条肽链1至少1个羧基)=5个，A正确；
B、肽酶X完全作用后产生的多肽为两个五肽和一个九肽，因此产生的多肽中含有氨基酸19个，B错误；
C、肽酶Y水解后产生的多肽中氧原子数目比20肽多的氧原子是加上4个水分子中的4个O原子，减去两个单出来的天门冬氨酸中的8个O原子，一共减少4个O原子，C正确；
D、肽酶X和肽酶Y混合后若互不干扰，正常作用于该二十肽会产生3条多肽链，其中两条为四肽、一条为八肽，D正确。
7.答案：C
解析：司美格鲁肽是多肽，口服会在消化道内被分解，所以只能注射不能口服，A正确；司美格鲁肽的基本单位是氨基酸，至少含有一个氨基和一个羧基，B正确；司美格鲁肽被高温处理后仍含有肽键，可以和双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；司美格鲁肽是一种信息分子，起信息传递作用，其功能与空间结构密切相关，D正确。
8.答案：A
解析：控制该胰岛素原合成的基因中含有的碱基数不会少于81×6=486个，A正确；加工完成后的胰岛素分子中含有的氨基数和羧基数均不会少于2个，49个肽键中的N不再是氨基的形式存在，同理肽键中也没有羧基存在，B错误；胰岛素是分泌蛋白，其中的肽键在核糖体上形成，二硫键(—S—S—)在内质网中形成C错误；M片段的切除需要酶的催化，每生成一个M片段需要消耗2个水分子，水解肽键需要消耗水分子而不是产生水分子，D错误。
9.答案：D
解析：A、该十八肽形成过程中脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数=18-1=17个，A正确；
BC、肽酶A专门作用于苯丙氨酸氨基端的肽键，使该位置发生断裂。因此如果应用肽酶A水解，会断裂5个肽键（分别位于第2和3、第3和4、第12和13、第16和17、第17和18位氨基酸之间），因此该过程需要消耗5分子水，则会形成一条二肽、三个苯丙氨酸、一个九肽和一条四肽，共三条短肽链，BC正确；
D、肽链由氨基酸脱水缩合而成，其中N原子主要存在于氨基中，在肽链中氨基主要参与形成肽键，所以N元素不是主要储存在肽链的氨基中，而是存在于-CO-NH-中，D错误。
故选D。
10.答案：（1）49
（2）2；2
（3）4；3
（4）R基；②④⑧⑨
（5）氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
（6）z-178；（w-179）/2
解析：（1）胰岛素分子是由51个氨基酸脱水缩合形成的含有2条多肽链的蛋白质，因此胰岛素分子中含有肽键51-2=49（个）。
（2）每条多肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，胰岛素分子含有2条多肽链，因此从理论上分析，胰岛素分子至少有2个—NH2，2个—COOH。
（3）图2含有3个肽键，故该多肽由4个氨基酸失去3分子水形成。
（4）图2组成多肽的氨基酸种类不同是由R基决定的，其编号是②④⑧⑨。
（5）蛋白质的结构和功能千差万别的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。
（6）分析图中5种氨基酸的结构可知，只有赖氨酸含有2个氨基，只有天冬氨酸含有2个羧基，该178肽水解，产生的含2个氨基的赖氨酸数=该178肽中N的数目-肽键数-1=z-178；产生的含2个羧基的天冬氨酸数=（该178肽中O的数目-肽键数-2）/2=（w-179）/2。

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