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第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者
考点一　蛋白质的结构
考点二　蛋白质的功能
悟高考·瞻动向
课程标准解读与能力要求 知识网络概览
1.阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成。 2.通过对蛋白质功能的理解,认同蛋白质是生命活动的主要承担者,提高分析问题的能力。 3.通过对氨基酸结构、蛋白质结构及其多样性的分析,培养分析和处理信息的能力。
考点一　蛋白质的结构
【要点梳理·夯基固本】
一、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
二、蛋白质的结构
1.蛋白质的结构层次及多样性:
2.蛋白质分子结构多样性的原因:
(1)氨基酸:______不同;______成百上千;__________千变万化。
(2)空间结构:肽链的________________及其形成的空间结构千差万别。
名师点睛　不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因:
(1)同一生物不同细胞蛋白质不同的直接原因是mRNA不同,根本原因是基
因的选择性表达。
(2)不同生物蛋白质不同的根本原因是不同生物的遗传物质中的核苷酸排
列顺序不同。
种类
数目
排列顺序
盘曲、折叠方式
易错辨析
1.蛋白质结构的多样性只取决于氨基酸的排列顺序。( )
分析:蛋白质结构多样性的原因包括氨基酸的种类、数目和排列顺序不同
及蛋白质的空间结构不同。
2.蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质分子的空间结构更复杂。( )
3.氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质结构完全相同。
( )
分析:氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质,空间结构
可能不同。
×
√
×
4.蛋白质变性失活的原因是肽键被破坏。( )
分析:蛋白质变性失活是因为空间结构被破坏,而非肽键被破坏。
5.若是环状多肽,则一定没有游离的氨基和羧基。( )
分析:氨基酸的R基也可能存在氨基和羧基。
6.高温处理过的蛋白质空间结构被破坏,功能丧失,但仍能与双缩脲试剂发
生紫色反应。( )
×
×
√
长句表达
1.(必修1 P32“拓展应用”)民间有一种“吃什么补什么”的说法,运用所学知
识对这种说法作出的解释是________________________________________
______________________________________________,这些小分子会在人体
细胞内重新合成不同的蛋白质,在人体内执行不同的功能。
2.(必修1 P32“与社会的联系”)蛋白质变性后____(填“能”或“不能”)用双缩脲试
剂检测,理由是____________________________________________________。
食物中的蛋白质是大分子有机物,它们都要被
消化成细胞可以吸收的小分子物质才能被人体吸收
能
蛋白质变性后空间结构改变,但没有破坏氨基酸之间的肽键
【命题探究·释疑解惑】
【典例】如图①②③为组成人体的相关化合物,①为一个由α、β、γ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巯基(—SH)脱氢形成的二硫键(—S—S—)。下列相关叙述错误的是(　　)
A.①的基本组成单位为②,且①中最多含有21种②
B.若②中的R为—C3H5O2,则由两分子②形成的二肽中最多含有16个H
C.由不同的②形成①后,相对分子质量比原来少了4 832
D.③主要存在于细胞核中,且能控制①的生物合成
聚焦考查点:蛋白质有关计算。
√
【解析】选D。图中①是蛋白质,基本组成单位——②氨基酸,组成蛋白质的氨基酸根据R基不同分为21种,故图中①最多含有21种氨基酸,A正确;结合氨基酸的结构通式,如果图中②氨基酸的R为—C3H5O2,则该氨基酸分子中含有4+5=9个H原子,由两分子该氨基酸形成二肽需要脱去一分子水(每分子水中含有2个H),则由两分子该氨基酸形成的化合物中含有的H原子数=2×9-2=16个,B 正确;图中②是氨基酸的结构通式,图中①是一个由α、β、γ三条多肽链形成的蛋白质分子,由不同的氨基酸形成该蛋白质的过程中脱去了271-3=268个水分子和8个H,其相对分子质量比原来少了268×18+8=4 832,C正确;③为核苷酸,分为核糖核苷酸(RNA的基本单位)和脱氧核糖核苷酸(DNA的基本单位),控制①蛋白质生物合成的是基因(DNA),而不是核苷酸,D错误。
破解策略
蛋白质有关的计算
1.蛋白质的相对分子质量、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(对于环状多肽来说,肽键数=氨基酸数=失去水分子数)。
(2)蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量-脱去水分子数×18(若有p个二硫键生成,则还应减去2p)。
注:设氨基酸的平均相对分子质量为a。
肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 多肽(蛋白质)的
相对分子质量
1条 n n-1 n-1 an-18×(n-1)
m条 n n-m n-m an-18×(n-m)
2.蛋白质中游离氨基或羧基的计算:
可将肽链看作“C”与“—CO—NH—”交替连接构成的基本骨架,在“C”上连接
着—R和—H,在肽链的两端分别是游离的“—NH2”和“—COOH”,如下图所示:
(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。
(3)环状多肽中游离氨基或羧基数取决于构成环状多肽的氨基酸R基中的
氨基或羧基数。
3.链状多肽中各原子数的计算:
(1)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。
(2)氮原子数=肽链数+肽键数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子的总数。
【扣点专练·通法悟道】
1.食用花卉是一类富含氨基酸且有利于人体氨基酸营养平衡的天然绿色食品。下列有关食用花卉中氨基酸的叙述,正确的是(　　)
A.各种氨基酸都含有元素C、H、O、N、S
B.食用花卉中的氨基酸可以用双缩脲试剂来检测
C.必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标
D.通过检测氨基酸的种类可鉴定、区分不同种类的花卉
√
【解析】选C。组成蛋白质的基本元素是C、H、O、N,有的含有S,A错误;双缩脲试剂与蛋白质中的肽键发生紫色反应,从而鉴定蛋白质,而氨基酸中不含肽键,因而食用花卉中的氨基酸不可以用双缩脲试剂来检测,B错误;必需氨基酸是人体不能合成而且是人体需要的氨基酸,因此必需氨基酸只能从食物中获得,故必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标,C正确;通过检测氨基酸的种类不能鉴定、区分不同种类的花卉,因为氨基酸不具有种类的特异性,D错误。
2.(2026·揭阳模拟)某致病细菌分泌的外毒素为无色、细针状结晶,对小鼠和人体有很强的毒性,可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等,最终导致死亡。该外毒素为环状多肽,结构式如下图所示。请据图分析下列叙述正确的是(　　)
A.该化合物中含有1个游离的氨基和1个游离的羧基
B.该化合物是由8个氨基酸组成的
C.组成该化合物的氨基酸有4种
D.虚线框内a是肽键,b是R基
√
【解析】选D。由题图可知,该环状多肽中无游离的氨基(-NH2)和游离的羧基(-COOH),A错误;该环状多肽中含有7个R基,因此该化合物是由7个氨基酸组成的,B错误;该环状多肽的7个R基中,有3个相同,都是-CH3,因此组成该化合物的氨基酸种类是5种,C错误;虚线框内a连接两个氨基酸分子,故a是肽键,据氨基酸的结构通式可知b是R基,R基决定了氨基酸的种类,D正确。
3.哺乳动物体内的某种Rab8蛋白由207个氨基酸组成,可分为“活性”与“非活性”两种状态,这两种状态在一定的条件下可以相互转换,其转换过程如图所示,GTP是指鸟苷三磷酸。该种“活性”Rab8与EHBP1蛋白部分结构发生相互作用,进而使其与肌动蛋白相互作用,参与囊泡运输。下列相关表述正确的是(　　)
A.该种Rab8蛋白中最多有一个游离的氨基和一个游离的羧基
B.Rab8蛋白的合成在核糖体上,其空间结构的改变不一定会导致蛋白质变性
C.该种Rab8蛋白从“非活性”状态转换到“活性”状态时,接受GTP提供的磷酸使蛋白质结构磷酸化
D.该种Rab8蛋白通过与肌动蛋白部分结构相互作用,转变成“活性”状态,参与囊泡运输
√
【解析】选B。由题意可知,Rab8蛋白由207个氨基酸组成,至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,A错误;Rab8蛋白存在“活性”与“非活性”两种状态,这两种状态在一定的条件下可以相互转换,说明其空间结构的改变不会导致蛋白质变性,B正确;由图示可知,Rab8蛋白从“非活性”状态转换到“活性”状态时,GDP接受GTP提供的磷酸和能量形成GTP,然后GTP使Rab8蛋白质结构磷酸化,C错误;Rab8与EHBP1蛋白部分结构首先发生相互作用,进而使其再与肌动蛋白相互作用,参与囊泡运输,D错误。
考点二　蛋白质的功能
【要点梳理·夯基固本】
蛋白质的功能
易错辨析
1.蛋白质具有催化、充当主要能源物质等功能,是生命活动的主要承担
者。( )
分析:蛋白质的功能包括结构蛋白、催化功能、运输功能、调节功能、
免疫功能等,没有充当主要能源物质的功能。
2.组成人体蛋白质的21种氨基酸之间的区别在于R基的不同。( )
×
√
3.人体内血糖平衡的调节需要胰岛素和胰高血糖素的参与,它们的化学本
质都是蛋白质。( )
4.氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能。( )
分析:氨基酸的种类、数量、排列顺序和蛋白质的空间结构决定蛋白质功
能的多样性。
√
×
长句表达
1.(必修1 P32“与社会的联系”延伸)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属
盐而中毒,可以服用蛋清、牛奶或豆浆,是因为_______________________
_____________________________________________________。
2.(必修1 P32“拓展应用”)在评价各种食物中蛋白质的营养价值时,人们格
外注重其中必需氨基酸的种类和含量,这是因为________________________
________________________________。
蛋清、牛奶或豆浆中主要
含有蛋白质,它们能与重金属盐迅速发生反应,从而保护人畜
必需氨基酸是人体细胞不
能合成的氨基酸,必须从食物中获得
【扣点专练·通法悟道】
1.生物膜上存在多种跨膜蛋白,其功能往往与物质运输和信息传递有关。下列说法错误的是(　　)
A.血红蛋白是跨膜蛋白,可参与O2的运输
B.胰岛素受体是跨膜蛋白,与胰岛素结合后,把调节葡萄糖代谢的信息传入细胞
C.离子通道都是跨膜蛋白,以协助扩散的方式运输离子进出细胞,发挥作用时不与运输的物质相结合
D.Na+-K+泵是跨膜蛋白,以主动运输的方式运输Na+和K+,同时也有ATP酶活性
√
【解析】选A。血红蛋白是胞内蛋白,不属于跨膜蛋白,可参与O2的运输,A错误;胰岛素受体是跨膜蛋白,位于细胞膜上,与胰岛素结合后,把调节葡萄糖代谢的信息传入细胞,B正确;离子通道都是跨膜蛋白,位于细胞膜上,在运输过程中并不与被运输的分子结合,C正确;Na+-K+泵为跨膜蛋白,参与主动运输,其具有ATP酶活性可以分解ATP获得能量,D正确。
提升·关键能力——归纳与概括
“归纳法”分析蛋白质的分布和功能
2.泛素是一种在真核生物中普遍存在的小分子调节蛋白,这些泛素蛋白结合到底物蛋白质分子的特定位点上的过程叫泛素化。部分过程如图,下列说法错误的是(　　)
A.以上机制有助于控制线粒体的质量,保证细胞能量供应
B.泛素化就像给这些蛋白质打上标签,有助于蛋白质的分类和识别
C.溶酶体内合成的酶能水解泛素化的蛋白质,维持细胞结构和功能稳定
D.原核生物细胞内无泛素,这与其结构和代谢等相对简单相适应
√
【解析】选C。泛素与损伤的线粒体结合后再被自噬受体结合,引导损伤的线粒体被吞噬后被溶酶体降解,对控制线粒体质量有积极意义,A正确;泛素与错误的蛋白质结合,就像给蛋白质贴上标签,使之与正常的蛋白质区分开,B正确;溶酶体内的酶能水解泛素化的蛋白质,维持细胞结构和功能稳定,但酶在核糖体或细胞核内合成,C错误;泛素是一种在真核生物中普遍存在的小分子调节蛋白,原核生物细胞中无泛素,和原核细胞结构和代谢简单有关,D正确。
从教材走向高考
3.(必修1 P32“图2-13”改编)人正常血红蛋白的空间结构呈球状,由它参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状,如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代,就可能形成异常的血红蛋白。由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状,运输氧的能力会大大削弱。
(1)结合镰状细胞贫血的致病原理说明蛋白质结构与功能的关系: _____________________________________________________________
___________________________________________________________。
每一种蛋白质都有与它所承担功能相适应的独特结构,如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会影响其功能
【解析】(1)蛋白质的结构与功能相适应,每一种蛋白质都有与它所承担功能相适应的独特结构,如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会影响其功能。
(2)组成蛋白质的氨基酸有____种,氨基酸形成蛋白质的连接方式是_________________________。
(3)蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗 请说明理由。_____________ ___________________________________________________。
21　
通过脱水缩合形成肽键
能。因为蛋白质变性后空间结构改变,并没有破坏氨基酸之间的肽键
【解析】 (2)构成蛋白质的氨基酸有21种,氨基酸在形成蛋白质时通过脱水缩合形成肽键进而形成多肽链。
(3)蛋白质变性后空间结构改变,并没有破坏氨基酸之间的肽键,故还可用双缩脲试剂检测。
悟高考·瞻动向
体验高考·淬炼考能
1.(2023·江苏高考)细胞色素C是一种线粒体内膜蛋白,参与呼吸链中的电子传递,在不同物种间具有高度保守性。下列关于细胞色素C的叙述正确的是(　　)
A.仅由C、H、O、N四种元素组成
B.是一种能催化ATP合成的蛋白质
C.是由多个氨基酸通过氢键连接而成的多聚体
D.不同物种间氨基酸序列的相似性可作为生物进化的证据
√
【解析】选D。蛋白质的元素组成一般是C、H、O、N等,但细胞色素C的组成元素中含有Fe和S元素,A错误;细胞色素C是一种线粒体内膜蛋白,参与呼吸链中的电子传递,但催化ATP合成的蛋白质是ATP合成酶,B错误;细胞色素C是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚体,C错误;不同物种间细胞色素C氨基酸序列的相似性可作为生物进化的证据,相似度越高,说明生物的亲缘关系越近,D正确。
2.(2023·湖北高考)球状蛋白分子空间结构为外圆中空,氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后,会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是(　　)
A.蛋白质变性可导致部分肽键断裂
B.球状蛋白多数可溶于水,不溶于乙醇
C.加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质
D.变性后生物活性丧失是因为原有空间结构被破坏
√
【解析】选A。本题考查蛋白质的变性及其原因。蛋白质的变性主要是由维持蛋白质分子空间结构的氢键等次级键被破坏导致的,而不是破坏肽键,A错误;球状蛋白氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,非极性基团分布在内侧,可溶于极性分子水,乙醇会破坏蛋白质氢键,导致蛋白质变性,所以蛋白质一般难溶于乙醇,B正确;加热变性的蛋白质空间结构发生改变后不可逆,不能恢复原有的结构和性质,C正确;蛋白质变性后空间结构改变,导致一系列理化性质变化,生物活性丧失,D正确。
3.(2024·黑吉辽高考)钙调蛋白是广泛存在于真核细胞中的Ca2+感受器。小鼠钙调蛋白两端有近似对称的球形结构,每个球形结构可结合2个Ca2+。下列叙述错误的是(　　)
A.钙调蛋白的合成场所是核糖体
B.Ca2+是钙调蛋白的基本组成单位
C.钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关
D.钙调蛋白结合Ca2+后,空间结构可能发生变化
√
【解析】选B。本题考查细胞的分子组成及细胞的结构。核糖体是生产蛋白质的机器,因此钙调蛋白(蛋白质)的合成场所是核糖体,A正确;Ca2+不是钙调蛋白的基本组成单位,钙调蛋白(蛋白质)的基本组成单位是氨基酸,B错误;氨基酸之间能够形成氢键等,从而使肽链能够盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质分子,钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关,C正确;钙调蛋白与Ca2+结合后,会形成新的化学键,可能导致其空间结构发生变化,以便执行某些功能,D正确。
瞭望高考·探悟动态
锁定新情境:
第四代手术缝合线
　　纯天然胶原蛋白缝合线取材于特种动物獭狸肌腱部位,纯天然胶原蛋白含量高,具备了胶原蛋白应有的特性,为目前真正意义上的第四代缝合线,具有吸收完全、抗拉强度高、生物相容性好、促进细胞生长等优点。根据线体粗细一般8~15天完全吸收,且吸收稳定可靠,无明显个体差异。
基于核心素养的新考向:
1.(生命的物质观)这种缝合线可以被人体组织吸收的原因是___________
_____________________________________________________________。
2.(设计实验)有些同学怀疑某种缝合线的成分含有胶原蛋白,请设计实验思
路,证明其成分中含有蛋白质。______________________________________。
成分为胶原蛋白,能被水解为其基本单位氨基酸,从而被人体吸收
可以用双缩脲试剂来检测是否有蛋白质成分
【解析】1.胶原蛋白属于蛋白质,由基本单位氨基酸构成,因此它可以被水解为氨基酸从而被人体吸收。
2.胶原蛋白属于蛋白质,蛋白质可以通过双缩脲试剂进行鉴定,如果呈现紫色就可判定其含有胶原蛋白。
3.(批判性思维)蛋白质空间结构改变一定是蛋白质变性吗 举例说明。___________________________________________________________
______________________________________。
【解析】3.蛋白质空间结构改变不一定是变性,比如细胞膜上的载体蛋白可以通过蛋白质构象改变进行物质运输,但是蛋白质没有变性。
不一定。例如,细胞膜上的载体蛋白在转运物质过程中空间构象发生改变,但是蛋白质没有变性第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者
课程标准解读与能力要求 知识网络概览
1.阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成。 2.通过对蛋白质功能的理解,认同蛋白质是生命活动的主要承担者,提高分析问题的能力。 3.通过对氨基酸结构、蛋白质结构及其多样性的分析,培养分析和处理信息的能力。
考点一　蛋白质的结构
【要点梳理·夯基固本】
一、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
二、蛋白质的结构
1.蛋白质的结构层次及多样性:
2.蛋白质分子结构多样性的原因:
(1)氨基酸:种类不同;数目成百上千;排列顺序千变万化。
(2)空间结构:肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
名师点睛　不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因:
(1)同一生物不同细胞蛋白质不同的直接原因是mRNA不同,根本原因是基因的选择性表达。
(2)不同生物蛋白质不同的根本原因是不同生物的遗传物质中的核苷酸排列顺序不同。
易错辨析
1.蛋白质结构的多样性只取决于氨基酸的排列顺序。(×)
分析:蛋白质结构多样性的原因包括氨基酸的种类、数目和排列顺序不同及蛋白质的空间结构不同。
2.蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质分子的空间结构更复杂。(√)
3.氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质结构完全相同。(×)
分析:氨基酸的种类、数目和排列顺序完全相同的两种蛋白质,空间结构可能不同。
4.蛋白质变性失活的原因是肽键被破坏。(×)
分析:蛋白质变性失活是因为空间结构被破坏,而非肽键被破坏。
5.若是环状多肽,则一定没有游离的氨基和羧基。(×)
分析:氨基酸的R基也可能存在氨基和羧基。
6.高温处理过的蛋白质空间结构被破坏,功能丧失,但仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。(√)
长句表达
1.(必修1 P32“拓展应用”)民间有一种“吃什么补什么”的说法,运用所学知识对这种说法作出的解释是食物中的蛋白质是大分子有机物,它们都要被消化成细胞可以吸收的小分子物质才能被人体吸收,这些小分子会在人体细胞内重新合成不同的蛋白质,在人体内执行不同的功能。
2.(必修1 P32“与社会的联系”)蛋白质变性后能(填“能”或“不能”)用双缩脲试剂检测,理由是蛋白质变性后空间结构改变,但没有破坏氨基酸之间的肽键。
【命题探究·释疑解惑】
【典例】如图①②③为组成人体的相关化合物,①为一个由α、β、γ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巯基(—SH)脱氢形成的二硫键(—S—S—)。下列相关叙述错误的是(　　)
A.①的基本组成单位为②,且①中最多含有21种②
B.若②中的R为—C3H5O2,则由两分子②形成的二肽中最多含有16个H
C.由不同的②形成①后,相对分子质量比原来少了4 832
D.③主要存在于细胞核中,且能控制①的生物合成
聚焦考查点:蛋白质有关计算。
【解析】选D。图中①是蛋白质,基本组成单位——②氨基酸,组成蛋白质的氨基酸根据R基不同分为21种,故图中①最多含有21种氨基酸,A正确;结合氨基酸的结构通式,如果图中②氨基酸的R为—C3H5O2,则该氨基酸分子中含有4+5=9个H原子,由两分子该氨基酸形成二肽需要脱去一分子水(每分子水中含有2个H),则由两分子该氨基酸形成的化合物中含有的H原子数=2×9-2=16个,B 正确;图中②是氨基酸的结构通式,图中①是一个由α、β、γ三条多肽链形成的蛋白质分子,由不同的氨基酸形成该蛋白质的过程中脱去了271-3=268个水分子和8个H,其相对分子质量比原来少了268×18+8=4 832,C正确;③为核苷酸,分为核糖核苷酸(RNA的基本单位)和脱氧核糖核苷酸(DNA的基本单位),控制①蛋白质生物合成的是基因(DNA),而不是核苷酸,D错误。
破解策略
蛋白质有关的计算
1.蛋白质的相对分子质量、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(对于环状多肽来说,肽键数=氨基酸数=失去水分子数)。
(2)蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量-脱去水分子数×18(若有p个二硫键生成,则还应减去2p)。
注:设氨基酸的平均相对分子质量为a。
肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 多肽(蛋白质)的 相对分子质量
1条 n n-1 n-1 an-18×(n-1)
m条 n n-m n-m an-18×(n-m)
2.蛋白质中游离氨基或羧基的计算:
可将肽链看作“C”与“—CO—NH—”交替连接构成的基本骨架,在“C”上连接着—R和—H,在肽链的两端分别是游离的“—NH2”和“—COOH”,如下图所示:
(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。
(3)环状多肽中游离氨基或羧基数取决于构成环状多肽的氨基酸R基中的氨基或羧基数。
3.链状多肽中各原子数的计算:
(1)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。
(2)氮原子数=肽链数+肽键数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子的总数。
【扣点专练·通法悟道】
1.食用花卉是一类富含氨基酸且有利于人体氨基酸营养平衡的天然绿色食品。下列有关食用花卉中氨基酸的叙述,正确的是(　　)
A.各种氨基酸都含有元素C、H、O、N、S
B.食用花卉中的氨基酸可以用双缩脲试剂来检测
C.必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标
D.通过检测氨基酸的种类可鉴定、区分不同种类的花卉
【解析】选C。组成蛋白质的基本元素是C、H、O、N,有的含有S,A错误;双缩脲试剂与蛋白质中的肽键发生紫色反应,从而鉴定蛋白质,而氨基酸中不含肽键,因而食用花卉中的氨基酸不可以用双缩脲试剂来检测,B错误;必需氨基酸是人体不能合成而且是人体需要的氨基酸,因此必需氨基酸只能从食物中获得,故必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标,C正确;通过检测氨基酸的种类不能鉴定、区分不同种类的花卉,因为氨基酸不具有种类的特异性,D错误。
2.(2026·揭阳模拟)某致病细菌分泌的外毒素为无色、细针状结晶,对小鼠和人体有很强的毒性,可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等,最终导致死亡。该外毒素为环状多肽,结构式如下图所示。请据图分析下列叙述正确的是(　　)
A.该化合物中含有1个游离的氨基和1个游离的羧基
B.该化合物是由8个氨基酸组成的
C.组成该化合物的氨基酸有4种
D.虚线框内a是肽键,b是R基
【解析】选D。由题图可知,该环状多肽中无游离的氨基(-NH2)和游离的羧基(-COOH),A错误;该环状多肽中含有7个R基,因此该化合物是由7个氨基酸组成的,B错误;该环状多肽的7个R基中,有3个相同,都是-CH3,因此组成该化合物的氨基酸种类是5种,C错误;虚线框内a连接两个氨基酸分子,故a是肽键,据氨基酸的结构通式可知b是R基,R基决定了氨基酸的种类,D正确。
3.哺乳动物体内的某种Rab8蛋白由207个氨基酸组成,可分为“活性”与“非活性”两种状态,这两种状态在一定的条件下可以相互转换,其转换过程如图所示,GTP是指鸟苷三磷酸。该种“活性”Rab8与EHBP1蛋白部分结构发生相互作用,进而使其与肌动蛋白相互作用,参与囊泡运输。下列相关表述正确的是(　　)
A.该种Rab8蛋白中最多有一个游离的氨基和一个游离的羧基
B.Rab8蛋白的合成在核糖体上,其空间结构的改变不一定会导致蛋白质变性
C.该种Rab8蛋白从“非活性”状态转换到“活性”状态时,接受GTP提供的磷酸使蛋白质结构磷酸化
D.该种Rab8蛋白通过与肌动蛋白部分结构相互作用,转变成“活性”状态,参与囊泡运输
【解析】选B。由题意可知,Rab8蛋白由207个氨基酸组成,至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,A错误;Rab8蛋白存在“活性”与“非活性”两种状态,这两种状态在一定的条件下可以相互转换,说明其空间结构的改变不会导致蛋白质变性,B正确;由图示可知,Rab8蛋白从“非活性”状态转换到“活性”状态时,GDP接受GTP提供的磷酸和能量形成GTP,然后GTP使Rab8蛋白质结构磷酸化,C错误;Rab8与EHBP1蛋白部分结构首先发生相互作用,进而使其再与肌动蛋白相互作用,参与囊泡运输,D错误。
考点二　蛋白质的功能
【要点梳理·夯基固本】
蛋白质的功能
易错辨析
1.蛋白质具有催化、充当主要能源物质等功能,是生命活动的主要承担者。(×)
分析:蛋白质的功能包括结构蛋白、催化功能、运输功能、调节功能、免疫功能等,没有充当主要能源物质的功能。
2.组成人体蛋白质的21种氨基酸之间的区别在于R基的不同。(√)
3.人体内血糖平衡的调节需要胰岛素和胰高血糖素的参与,它们的化学本质都是蛋白质。(√)
4.氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能。(×)
分析:氨基酸的种类、数量、排列顺序和蛋白质的空间结构决定蛋白质功能的多样性。
长句表达
1.(必修1 P32“与社会的联系”延伸)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐而中毒,可以服用蛋清、牛奶或豆浆,是因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质,它们能与重金属盐迅速发生反应,从而保护人畜。
2.(必修1 P32“拓展应用”)在评价各种食物中蛋白质的营养价值时,人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量,这是因为必需氨基酸是人体细胞不能合成的氨基酸,必须从食物中获得。
【扣点专练·通法悟道】
1.生物膜上存在多种跨膜蛋白,其功能往往与物质运输和信息传递有关。下列说法错误的是(　　)
A.血红蛋白是跨膜蛋白,可参与O2的运输
B.胰岛素受体是跨膜蛋白,与胰岛素结合后,把调节葡萄糖代谢的信息传入细胞
C.离子通道都是跨膜蛋白,以协助扩散的方式运输离子进出细胞,发挥作用时不与运输的物质相结合
D.Na+-K+泵是跨膜蛋白,以主动运输的方式运输Na+和K+,同时也有ATP酶活性
【解析】选A。血红蛋白是胞内蛋白,不属于跨膜蛋白,可参与O2的运输,A错误;胰岛素受体是跨膜蛋白,位于细胞膜上,与胰岛素结合后,把调节葡萄糖代谢的信息传入细胞,B正确;离子通道都是跨膜蛋白,位于细胞膜上,在运输过程中并不与被运输的分子结合,C正确;Na+-K+泵为跨膜蛋白,参与主动运输,其具有ATP酶活性可以分解ATP获得能量,D正确。
提升·关键能力——归纳与概括
“归纳法”分析蛋白质的分布和功能
2.泛素是一种在真核生物中普遍存在的小分子调节蛋白,这些泛素蛋白结合到底物蛋白质分子的特定位点上的过程叫泛素化。部分过程如图,下列说法错误的是(　　)
A.以上机制有助于控制线粒体的质量,保证细胞能量供应
B.泛素化就像给这些蛋白质打上标签,有助于蛋白质的分类和识别
C.溶酶体内合成的酶能水解泛素化的蛋白质,维持细胞结构和功能稳定
D.原核生物细胞内无泛素,这与其结构和代谢等相对简单相适应
【解析】选C。泛素与损伤的线粒体结合后再被自噬受体结合,引导损伤的线粒体被吞噬后被溶酶体降解,对控制线粒体质量有积极意义,A正确;泛素与错误的蛋白质结合,就像给蛋白质贴上标签,使之与正常的蛋白质区分开,B正确;溶酶体内的酶能水解泛素化的蛋白质,维持细胞结构和功能稳定,但酶在核糖体或细胞核内合成,C错误;泛素是一种在真核生物中普遍存在的小分子调节蛋白,原核生物细胞中无泛素,和原核细胞结构和代谢简单有关,D正确。
从教材走向高考
3.(必修1 P32“图2-13”改编)人正常血红蛋白的空间结构呈球状,由它参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状,如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代,就可能形成异常的血红蛋白。由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状,运输氧的能力会大大削弱。
(1)结合镰状细胞贫血的致病原理说明蛋白质结构与功能的关系: ____________
__________________________。
(2)组成蛋白质的氨基酸有____种,氨基酸形成蛋白质的连接方式是__________。
(3)蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗 请说明理由。__________________
__________________。
【解析】(1)蛋白质的结构与功能相适应,每一种蛋白质都有与它所承担功能相适应的独特结构,如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会影响其功能。
(2)构成蛋白质的氨基酸有21种,氨基酸在形成蛋白质时通过脱水缩合形成肽键进而形成多肽链。
(3)蛋白质变性后空间结构改变,并没有破坏氨基酸之间的肽键,故还可用双缩脲试剂检测。
答案:(1)每一种蛋白质都有与它所承担功能相适应的独特结构,如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会影响其功能
(2)21　通过脱水缩合形成肽键
(3)能。因为蛋白质变性后空间结构改变,并没有破坏氨基酸之间的肽键
悟高考·瞻动向
体验高考·淬炼考能
1.(2023·江苏高考)细胞色素C是一种线粒体内膜蛋白,参与呼吸链中的电子传递,在不同物种间具有高度保守性。下列关于细胞色素C的叙述正确的是(　　)
A.仅由C、H、O、N四种元素组成
B.是一种能催化ATP合成的蛋白质
C.是由多个氨基酸通过氢键连接而成的多聚体
D.不同物种间氨基酸序列的相似性可作为生物进化的证据
【解析】选D。蛋白质的元素组成一般是C、H、O、N等,但细胞色素C的组成元素中含有Fe和S元素,A错误;细胞色素C是一种线粒体内膜蛋白,参与呼吸链中的电子传递,但催化ATP合成的蛋白质是ATP合成酶,B错误;细胞色素C是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚体,C错误;不同物种间细胞色素C氨基酸序列的相似性可作为生物进化的证据,相似度越高,说明生物的亲缘关系越近,D正确。
2.(2023·湖北高考)球状蛋白分子空间结构为外圆中空,氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后,会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是(　　)
A.蛋白质变性可导致部分肽键断裂
B.球状蛋白多数可溶于水,不溶于乙醇
C.加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质
D.变性后生物活性丧失是因为原有空间结构被破坏
【解析】选A。本题考查蛋白质的变性及其原因。蛋白质的变性主要是由维持蛋白质分子空间结构的氢键等次级键被破坏导致的,而不是破坏肽键,A错误;球状蛋白氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧,非极性基团分布在内侧,可溶于极性分子水,乙醇会破坏蛋白质氢键,导致蛋白质变性,所以蛋白质一般难溶于乙醇,B正确;加热变性的蛋白质空间结构发生改变后不可逆,不能恢复原有的结构和性质,C正确;蛋白质变性后空间结构改变,导致一系列理化性质变化,生物活性丧失,D正确。
3.(2024·黑吉辽高考)钙调蛋白是广泛存在于真核细胞中的Ca2+感受器。小鼠钙调蛋白两端有近似对称的球形结构,每个球形结构可结合2个Ca2+。下列叙述错误的是(　　)
A.钙调蛋白的合成场所是核糖体
B.Ca2+是钙调蛋白的基本组成单位
C.钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关
D.钙调蛋白结合Ca2+后,空间结构可能发生变化
【解析】选B。本题考查细胞的分子组成及细胞的结构。核糖体是生产蛋白质的机器,因此钙调蛋白(蛋白质)的合成场所是核糖体,A正确;Ca2+不是钙调蛋白的基本组成单位,钙调蛋白(蛋白质)的基本组成单位是氨基酸,B错误;氨基酸之间能够形成氢键等,从而使肽链能够盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质分子,钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关,C正确;钙调蛋白与Ca2+结合后,会形成新的化学键,可能导致其空间结构发生变化,以便执行某些功能,D正确。
瞭望高考·探悟动态
锁定新情境:
第四代手术缝合线
　　纯天然胶原蛋白缝合线取材于特种动物獭狸肌腱部位,纯天然胶原蛋白含量高,具备了胶原蛋白应有的特性,为目前真正意义上的第四代缝合线,具有吸收完全、抗拉强度高、生物相容性好、促进细胞生长等优点。根据线体粗细一般8~15天完全吸收,且吸收稳定可靠,无明显个体差异。
基于核心素养的新考向:
1.(生命的物质观)这种缝合线可以被人体组织吸收的原因是________________
__________________。
2.(设计实验)有些同学怀疑某种缝合线的成分含有胶原蛋白,请设计实验思路,证明其成分中含有蛋白质。_____________________________________________
_______________________。
3.(批判性思维)蛋白质空间结构改变一定是蛋白质变性吗 举例说明。______
__________________________________。
【解析】1.胶原蛋白属于蛋白质,由基本单位氨基酸构成,因此它可以被水解为氨基酸从而被人体吸收。
2.胶原蛋白属于蛋白质,蛋白质可以通过双缩脲试剂进行鉴定,如果呈现紫色就可判定其含有胶原蛋白。
3.蛋白质空间结构改变不一定是变性,比如细胞膜上的载体蛋白可以通过蛋白质构象改变进行物质运输,但是蛋白质没有变性。
答案:1.成分为胶原蛋白,能被水解为其基本单位氨基酸,从而被人体吸收
2.可以用双缩脲试剂来检测是否有蛋白质成分
3.不一定。例如,细胞膜上的载体蛋白在转运物质过程中空间构象发生改变,但是蛋白质没有变性
- 14 -(共20张PPT)
核心素养测评 第一单元 第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者
(20分钟　27分)
选择题:本题共9小题,每小题3分,共27分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.烫发时,先用还原剂使头发角蛋白的二硫键断裂,再用卷发器将头发固定形状,最后用氧化剂使角蛋白在新的位置形成二硫键。这一过程改变了角蛋白的(　　)
A.空间结构 B.氨基酸种类
C.氨基酸 D.氨基酸排列顺序
√
【解析】选A。烫发时,头发角蛋白的二硫键断裂,在新的位置形成二硫键,故这一过程改变了角蛋白的空间结构,A正确;该过程中,肽键没有断裂,氨基酸种类没有增多或减少,B错误;该过程中,氨基酸数目和结构均未改变,C错误;该过程中,只是二硫键断裂,蛋白质的空间结构改变,故氨基酸排列顺序没有改变,D错误。
2.(2023·海南高考)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕,使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白,该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述,正确的是(　　)
A.该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同
B.该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成
C.该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
D.高温可改变该蛋白的化学组成,从而改变其韧性
√
【解析】选B。该蛋白的基本组成单位是氨基酸,与天然蜘蛛丝蛋白的基本单位相同,A错误;该蛋白的肽链是由氨基酸经过脱水缩合反应形成的,相邻氨基酸之间是通过肽键连接而成的,B正确;该蛋白彻底水解的产物为氨基酸,不能与双缩脲试剂发生作用,无法产生紫色反应,C错误;高温可改变该蛋白的空间结构,改变其韧性,但不会改变其化学组成,D错误。
3.如图为一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子,其中“—S—S—”是将两条肽链连接起来的二硫键(由两个—SH形成,即—SH+—SH→—S—S—+2H)。下列叙述正确的是(　　)
A.该分子中含有197个肽键
B.该蛋白质中至少含有2个游离的氨基
C.参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基
D.合成该蛋白质的过程中,其相对分子质量减少了3 568
√
【解析】选D。该蛋白质分子含有3条肽链,并且乙和丙这两条肽链间由1个肽键连接,所以链内肽键数=氨基酸数-肽链数=200-3=197个,链间肽键1个,该蛋白质分子共有肽键数=197+1=198个,A错误;该蛋白质中含有3条肽链,至少含有3个游离的氨基,B错误;图中1条肽链的R基上的氨基与另一条肽链的R基上的羧基反应形成了1个肽键,因此在这200个氨基酸中,至少含有201个氨基和201个羧基,C错误;200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时脱去的水分子数为198个,并形成2个二硫键,所以合成该蛋白质时相对分子质量减少198×18+2×2=3 568,D正确。
4.蛋白质在行使功能的时候往往会与某些物质或结构相结合。下列叙述错误的是(　　)
A.与水分子结合,可以协助水分子进出细胞
B.与DNA分子结合,可以催化合成核糖核苷酸长链
C.与促甲状腺激素结合,可以实现细胞间信息交流
D.与病原体结合,可以抑制病原体对宿主细胞的黏附
√
【解析】选A。水分子进出细胞可通过自由扩散和协助扩散,自由扩散不需要蛋白质协助,协助扩散需要通道蛋白,通道蛋白转运水时,不与水分子结合,A错误,RNA聚合酶的本质是蛋白质,与DNA分子结合,可以催化合成核糖核苷酸长链,B正确;受体的本质是蛋白质,促甲状腺激素与其特异性受体结合,可以实现细胞间信息交流,C正确;抗体的本质为蛋白质,抗体可以与病原体结合,抑制病原体对宿主细胞的黏附,D正确。
5.科学家为了研究蛋白A的功能,选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验,处理及结果见下表。下列说法错误的是(　　)
实验 组号 在等渗溶液中 进行的处理 在低渗溶液中测定卵母细胞的水通透速率/(×10-4cm·s-1)
Ⅰ 向卵母细胞注入微量水 27.9
Ⅱ 向卵母细胞注入蛋白A的mRNA 210.0
Ⅲ 将部分Ⅱ细胞放入含HgCl2的等渗溶液中 80.7
Ⅳ 将部分Ⅲ细胞放入含试剂M的等渗溶液中 188.0
A.Ⅰ组是用来作对照的,放入低渗溶液后,水分子以自由扩散的方式进入细胞
B.Ⅱ组与Ⅰ组对比,说明蛋白A合成后可运输到细胞膜上作为水通道蛋白
C.Ⅲ组与Ⅱ组对比,说明H或者Cl-进入细胞后能够抑制蛋白A的合成或运输
D.Ⅳ组与Ⅱ组、Ⅲ组对比,说明试剂M能够部分解除HgCl2对蛋白A的抑制作用
√
【解析】选C。Ⅰ组向卵母细胞注入微量水作为对照组,由于实验材料是细胞膜中缺乏蛋白A的非洲爪蟾卵母细胞,因此Ⅰ组中水分进入细胞的方式为自由扩散,A正确;Ⅱ与Ⅰ对照,Ⅱ注入蛋白质A的mRNA,经翻译形成蛋白质A,在低渗溶液中测定卵母细胞的水通透速率远大于Ⅰ,说明蛋白质A与水的通透性有关,即蛋白A合成后可运输到细胞膜上作为水通道蛋白,B正确;Ⅲ与Ⅱ对照,Ⅲ将Ⅱ的部分细胞放入含HgCl2的等渗溶液中,水的通透性大大降低,说明HgCl2可能对蛋白质A的功能具有抑制作用,但不能说明Hg2+或者Cl-是进入细胞后发挥的抑制作用,C错误;Ⅲ与Ⅱ对照,说明HgCl2可能对蛋白质A的功能具有抑制作用,Ⅳ与Ⅲ对照,将部分Ⅲ组细胞放入含试剂M的等渗溶液中,水的通透性又升高,说明试剂M能够使蛋白A的功能部分恢复,即试剂M能够部分解除HgCl2对蛋白A的抑制作用,D正确。
6.蛋白酶体是一种大分子复合体,其作用是降解细胞内异常的蛋白质。泛素(Ub)是一种小分子蛋白质,介导了蛋白酶体降解蛋白质的过程。据下图分析,下列说法不正确的是(　　)
A.该过程中可能发生了泛素的磷酸化
B.蛋白质被降解前,需要多次泛素化标记
C.蛋白酶体降解蛋白质的过程,不会破坏氢键
D.内质网中错误折叠的蛋白质可能需由蛋白酶体降解
√
【解析】选C。
A(√) ATP释放的Pi可能结合到泛素上,使泛素磷酸化
B(√) 异常蛋白质逐步结合了4个泛素,说明需要多次泛素化标记
C(×) 去折叠会破坏氢键
D(√) 蛋白酶体的作用就是降解细胞内异常的蛋白质
7.(2026·佛山联考)我国合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物脑啡肽(图甲),它的结构简式如下。下列说法错误的是(　　)
A.图甲化合物叫五肽,该化合物完全水解可形成4种氨基酸
B.某条多肽链的相对分子质量为2778,若氨基酸的平均相对分子质量为110,组成该多肽的氨基酸数是30个
C.图乙中,三十九肽被水解后肽键数量减少8个,这些肽链和三十九肽相比,氨基一定增加3个
D.若乙蛋白质是抗体,说明蛋白质具有免疫功能;若为激素,说明蛋白质具有调节功能
√
【解析】选C。图甲所示化合物含有5个氨基酸,叫五肽,这5个氨基酸的R基有4种,因此该化合物完全水解可形成4种氨基酸,A正确。设组成该多肽的氨基酸数为x,则110x-(x-1)×18=2 778,求得x等于30,B正确。由题意可知,被除去氨基酸的位置是8、18、27、39位,因此去掉4个氨基酸得到4条长短不等的多肽需要水解7个肽键,即肽键数减少7个;三十九肽至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基,四条短肽至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基,氨基和羧基数可能增加3个,C错误。蛋白质有多种功能,当它是抗体时,能与抗原结合发挥免疫功能;当它是激素时,能与靶细胞结合发挥调节功能,D正确。
8.我国在国际上首次实现从CO到蛋白质的合成,并形成万吨级工业产能。具体是以钢厂尾气中的CO为碳源、以氨水为氮源,经优化的乙醇梭菌(芽孢杆菌科)厌氧发酵工艺,22秒就可转化出乙醇和乙醇梭菌蛋白,该蛋白的类别划分与饲料行业常用的酵母蛋白一致。下列叙述正确的是(　　)
A.CuSO4在检测饲料中蛋白质与检测生物组织还原糖的实验中作用不同
B.向乙醇梭菌注射被3H标记羧基端的亮氨酸,可追踪其蛋白的合成与运输途径
C.乙醇梭菌产生的蛋白质可能需要内质网与高尔基体加工
D.煮熟饲料中的蛋白质因空间结构和肽键被破坏,更易被动物消化吸收
√
【解析】选A。CuSO4在检测饲料中蛋白质与检测生物组织还原糖的实验中作用不同,检测蛋白质时是与肽键反应生成紫色络合物,检测还原糖时是与NaOH反应生成Cu(OH)2,Cu(OH)2与还原糖反应生成砖红色沉淀,A正确;乙醇梭菌是原核生物,其细胞中不含内质网、高尔基体等细胞器,因此向乙醇梭菌注射被3H标记羧基端的亮氨酸,不可追踪其蛋白的合成与运输途径,B、C错误;煮熟饲料中的蛋白质因空间结构被破坏而变性,但其中的肽键并没有被破坏,D错误。
9.多肽链离开核糖体几分钟后才能被折叠,若在这期间被氧化,将会影响其后续的折叠。伴侣蛋白GroEL及其辅因子GroES能帮助活细胞内已被氧化的多肽链进行折叠,CnoX是一种与GroEL结合的蛋白质,参与该过程。大肠杆菌中某多肽链的折叠过程如图所示。下列分析错误的是(　　)
A.多肽链的折叠与组成多肽链的氨基酸序列密切相关
B.CnoX与多肽链形成二硫键可防止多肽链被氧化
C.GroES与GroEL结合后会引起多肽链进行折叠
D.CnoX、GroES在与GroEL结合的过程中可能存
在竞争关系
√
【解析】选B。多肽链上—SH基团被—S—OH取代后,影响其后续的折叠,可见多肽链的折叠与组成多肽链的氨基酸序列密切相关,A正确;由题图可知,已被氧化的多肽链与CnoX之间形成二硫键,二硫键断裂,已氧化的多肽链去氧化,B错误;GroES与GroEL的结合引发CnoX的释放和多肽链的折叠,C正确;CnoX先与GroEL结合,之后GroES与GroEL结合后CnoX释放,所以CnoX、GroES在与GroEL结合时可能存在竞争关系,D正确。
核心素养测评 第一单元 第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者
(20分钟　27分)
选择题:本题共9小题,每小题3分,共27分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.烫发时,先用还原剂使头发角蛋白的二硫键断裂,再用卷发器将头发固定形状,最后用氧化剂使角蛋白在新的位置形成二硫键。这一过程改变了角蛋白的(　　)
A.空间结构 B.氨基酸种类
C.氨基酸 D.氨基酸排列顺序
【解析】选A。烫发时,头发角蛋白的二硫键断裂,在新的位置形成二硫键,故这一过程改变了角蛋白的空间结构,A正确;该过程中,肽键没有断裂,氨基酸种类没有增多或减少,B错误;该过程中,氨基酸数目和结构均未改变,C错误;该过程中,只是二硫键断裂,蛋白质的空间结构改变,故氨基酸排列顺序没有改变,D错误。
2.(2023·海南高考)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕,使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白,该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述,正确的是(　　)
A.该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同
B.该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成
C.该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
D.高温可改变该蛋白的化学组成,从而改变其韧性
【解析】选B。该蛋白的基本组成单位是氨基酸,与天然蜘蛛丝蛋白的基本单位相同,A错误;该蛋白的肽链是由氨基酸经过脱水缩合反应形成的,相邻氨基酸之间是通过肽键连接而成的,B正确;该蛋白彻底水解的产物为氨基酸,不能与双缩脲试剂发生作用,无法产生紫色反应,C错误;高温可改变该蛋白的空间结构,改变其韧性,但不会改变其化学组成,D错误。
3.如图为一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子,其中“—S—S—”是将两条肽链连接起来的二硫键(由两个—SH形成,即—SH+—SH→—S—S—+2H)。下列叙述正确的是(　　)
A.该分子中含有197个肽键
B.该蛋白质中至少含有2个游离的氨基
C.参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基
D.合成该蛋白质的过程中,其相对分子质量减少了3 568
【解析】选D。该蛋白质分子含有3条肽链,并且乙和丙这两条肽链间由1个肽键连接,所以链内肽键数=氨基酸数-肽链数=200-3=197个,链间肽键1个,该蛋白质分子共有肽键数=197+1=198个,A错误;该蛋白质中含有3条肽链,至少含有3个游离的氨基,B错误;图中1条肽链的R基上的氨基与另一条肽链的R基上的羧基反应形成了1个肽键,因此在这200个氨基酸中,至少含有201个氨基和201个羧基,C错误;200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时脱去的水分子数为198个,并形成2个二硫键,所以合成该蛋白质时相对分子质量减少198×18+2×2=3 568,D正确。
4.蛋白质在行使功能的时候往往会与某些物质或结构相结合。下列叙述错误的是(　　)
A.与水分子结合,可以协助水分子进出细胞
B.与DNA分子结合,可以催化合成核糖核苷酸长链
C.与促甲状腺激素结合,可以实现细胞间信息交流
D.与病原体结合,可以抑制病原体对宿主细胞的黏附
【解析】选A。水分子进出细胞可通过自由扩散和协助扩散,自由扩散不需要蛋白质协助,协助扩散需要通道蛋白,通道蛋白转运水时,不与水分子结合,A错误,RNA聚合酶的本质是蛋白质,与DNA分子结合,可以催化合成核糖核苷酸长链,B正确;受体的本质是蛋白质,促甲状腺激素与其特异性受体结合,可以实现细胞间信息交流,C正确;抗体的本质为蛋白质,抗体可以与病原体结合,抑制病原体对宿主细胞的黏附,D正确。
5.科学家为了研究蛋白A的功能,选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验,处理及结果见下表。下列说法错误的是(　　)
实验 组号 在等渗溶液中 进行的处理 在低渗溶液中测 定卵母细胞的水 通透速率/(× 10-4cm·s-1)
Ⅰ 向卵母细胞注入微量水 27.9
Ⅱ 向卵母细胞注入蛋白A的mRNA 210.0
Ⅲ 将部分Ⅱ细胞放入含HgCl2的等渗溶液中 80.7
Ⅳ 将部分Ⅲ细胞放入含试剂M的等渗溶液中 188.0
A.Ⅰ组是用来作对照的,放入低渗溶液后,水分子以自由扩散的方式进入细胞
B.Ⅱ组与Ⅰ组对比,说明蛋白A合成后可运输到细胞膜上作为水通道蛋白
C.Ⅲ组与Ⅱ组对比,说明H或者Cl-进入细胞后能够抑制蛋白A的合成或运输
D.Ⅳ组与Ⅱ组、Ⅲ组对比,说明试剂M能够部分解除HgCl2对蛋白A的抑制作用
【解析】选C。Ⅰ组向卵母细胞注入微量水作为对照组,由于实验材料是细胞膜中缺乏蛋白A的非洲爪蟾卵母细胞,因此Ⅰ组中水分进入细胞的方式为自由扩散,A正确;Ⅱ与Ⅰ对照,Ⅱ注入蛋白质A的mRNA,经翻译形成蛋白质A,在低渗溶液中测定卵母细胞的水通透速率远大于Ⅰ,说明蛋白质A与水的通透性有关,即蛋白A合成后可运输到细胞膜上作为水通道蛋白,B正确;Ⅲ与Ⅱ对照,Ⅲ将Ⅱ的部分细胞放入含HgCl2的等渗溶液中,水的通透性大大降低,说明HgCl2可能对蛋白质A的功能具有抑制作用,但不能说明Hg2+或者Cl-是进入细胞后发挥的抑制作用,C错误;Ⅲ与Ⅱ对照,说明HgCl2可能对蛋白质A的功能具有抑制作用,Ⅳ与Ⅲ对照,将部分Ⅲ组细胞放入含试剂M的等渗溶液中,水的通透性又升高,说明试剂M能够使蛋白A的功能部分恢复,即试剂M能够部分解除HgCl2对蛋白A的抑制作用,D正确。
6.蛋白酶体是一种大分子复合体,其作用是降解细胞内异常的蛋白质。泛素(Ub)是一种小分子蛋白质,介导了蛋白酶体降解蛋白质的过程。据下图分析,下列说法不正确的是(　　)
A.该过程中可能发生了泛素的磷酸化
B.蛋白质被降解前,需要多次泛素化标记
C.蛋白酶体降解蛋白质的过程,不会破坏氢键
D.内质网中错误折叠的蛋白质可能需由蛋白酶体降解
【解析】选C。
A(√) ATP释放的Pi可能结合到泛素上,使泛素磷酸化
B(√) 异常蛋白质逐步结合了4个泛素,说明需要多次泛素化标记
C(×) 去折叠会破坏氢键
D(√) 蛋白酶体的作用就是降解细胞内异常的蛋白质
7.(2026·佛山联考)我国合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物脑啡肽(图甲),它的结构简式如下。下列说法错误的是(　　)
A.图甲化合物叫五肽,该化合物完全水解可形成4种氨基酸
B.某条多肽链的相对分子质量为2778,若氨基酸的平均相对分子质量为110,组成该多肽的氨基酸数是30个
C.图乙中,三十九肽被水解后肽键数量减少8个,这些肽链和三十九肽相比,氨基一定增加3个
D.若乙蛋白质是抗体,说明蛋白质具有免疫功能;若为激素,说明蛋白质具有调节功能
【解析】选C。图甲所示化合物含有5个氨基酸,叫五肽,这5个氨基酸的R基有4种,因此该化合物完全水解可形成4种氨基酸,A正确。设组成该多肽的氨基酸数为x,则110x-(x-1)×18=2 778,求得x等于30,B正确。由题意可知,被除去氨基酸的位置是8、18、27、39位,因此去掉4个氨基酸得到4条长短不等的多肽需要水解7个肽键,即肽键数减少7个;三十九肽至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基,四条短肽至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基,氨基和羧基数可能增加3个,C错误。蛋白质有多种功能,当它是抗体时,能与抗原结合发挥免疫功能;当它是激素时,能与靶细胞结合发挥调节功能,D正确。
8.我国在国际上首次实现从CO到蛋白质的合成,并形成万吨级工业产能。具体是以钢厂尾气中的CO为碳源、以氨水为氮源,经优化的乙醇梭菌(芽孢杆菌科)厌氧发酵工艺,22秒就可转化出乙醇和乙醇梭菌蛋白,该蛋白的类别划分与饲料行业常用的酵母蛋白一致。下列叙述正确的是(　　)
A.CuSO4在检测饲料中蛋白质与检测生物组织还原糖的实验中作用不同
B.向乙醇梭菌注射被3H标记羧基端的亮氨酸,可追踪其蛋白的合成与运输途径
C.乙醇梭菌产生的蛋白质可能需要内质网与高尔基体加工
D.煮熟饲料中的蛋白质因空间结构和肽键被破坏,更易被动物消化吸收
【解析】选A。CuSO4在检测饲料中蛋白质与检测生物组织还原糖的实验中作用不同,检测蛋白质时是与肽键反应生成紫色络合物,检测还原糖时是与NaOH反应生成Cu(OH)2,Cu(OH)2与还原糖反应生成砖红色沉淀,A正确;乙醇梭菌是原核生物,其细胞中不含内质网、高尔基体等细胞器,因此向乙醇梭菌注射被3H标记羧基端的亮氨酸,不可追踪其蛋白的合成与运输途径,B、C错误;煮熟饲料中的蛋白质因空间结构被破坏而变性,但其中的肽键并没有被破坏,D错误。
9.多肽链离开核糖体几分钟后才能被折叠,若在这期间被氧化,将会影响其后续的折叠。伴侣蛋白GroEL及其辅因子GroES能帮助活细胞内已被氧化的多肽链进行折叠,CnoX是一种与GroEL结合的蛋白质,参与该过程。大肠杆菌中某多肽链的折叠过程如图所示。下列分析错误的是(　　)
A.多肽链的折叠与组成多肽链的氨基酸序列密切相关
B.CnoX与多肽链形成二硫键可防止多肽链被氧化
C.GroES与GroEL结合后会引起多肽链进行折叠
D.CnoX、GroES在与GroEL结合的过程中可能存在竞争关系
【解析】选B。多肽链上—SH基团被—S—OH取代后,影响其后续的折叠,可见多肽链的折叠与组成多肽链的氨基酸序列密切相关,A正确;由题图可知,已被氧化的多肽链与CnoX之间形成二硫键,二硫键断裂,已氧化的多肽链去氧化,B错误;GroES与GroEL的结合引发CnoX的释放和多肽链的折叠,C正确;CnoX先与GroEL结合,之后GroES与GroEL结合后CnoX释放,所以CnoX、GroES在与GroEL结合时可能存在竞争关系,D正确。
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