高中生物人教版（2019）必修一备考期末-《组成细胞的分子》-“蛋白质是生命活动主要承担者”章节重点归纳&典例示范（含答案）

《组成细胞的分子》
“蛋白质是生命活动主要承担者”章节重点归纳&典例示范
【基础归纳】
【氨基酸的结构及种类】
氨基酸的结构
组成元素： C、H、O、N，有的还含有 S 等元素。
结构通式（如下图）
结构特点
1. 每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2. 不同氨基酸之间的区别在于R基不同。
种类
必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取的氨基酸。成年人有8种。
非必需氨基酸：人体细胞能合成的氨基酸，共13种。
巧记8 种必需氨基酸
甲携来一本亮色书（甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸）。
易错提醒
不要将“ — NH2”误写为NH2 或— NH3 ；不要将“—COOH”误写为或COOH。
典例示范
狼体内有a 种蛋白质，21 种氨基酸；兔体内有b 种蛋白质，21 种氨基酸。狼捕食兔后，狼体内的氨基酸种类和一个细胞中含有的蛋白质种类最可能是 （　　）
42，a+b 　　
B. 21，a+b
C. 21，小于a
D. 21，大于a
【答案】C
下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是 （　　）
A. 酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R 基的不同引起的
B. 甲硫氨酸的R 基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NS
C. n 个氨基酸共有m（m>n）个氨基，则这些氨基酸缩合形成的一个多肽中的氨基数一定为m-n
D. 甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则该甜味肽是一种二肽
【答案】C
下列物质中，有的属于构成蛋白质的氨基酸， 有的不是。若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成肽链，则其中含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是 （　　）
2、2、2 　　 B. 1、3、2 　　
C. 4、3、3 　　 D. 3、4、3
【答案】B
关于生物体内氨基酸的叙述，正确的是（　　）
A. 氨基酸是蛋白质分子的单体，由氨基和羧基组成
B. 组成蛋白质的氨基酸共有的结构是
C. 每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N 四种元素
D. 组成人体的氨基酸都在人体内合成
【答案】B
【蛋白质的结构及多样性】
氨基酸脱水缩合形成肽链
氨基酸分子通过脱水缩合的方式形成肽链，合成过程如下图所示。
相关概念辨析
肽键：连接两个氨基酸分子的化学结构叫肽键，结构简式为—CO—NH—或—NH—CO—。
肽：由几个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物就叫几肽。多个氨基酸脱水缩合形成的肽也叫多肽。
肽链：多肽通常呈链状结构，称为肽链。
特别提示
（1）氨基酸脱水缩合时，每形成一个肽键，就脱去一分子水。形成肽键时，—COOH 上的—OH 和—NH2 上的—H 形成一分子H2O。
（2）肽键有以下几种写法：—CO—NH—或—NH—CO— 或或（注意：不管哪种写法，两端均需留有短线）。
（3）一条肽链至少含有一个游离的—NH2 和一个游离的—COOH，分别位于肽链的两端（R 基上也可能含有游离的羧基或氨基）。环状肽中可能不含游离的氨基和羧基。
（4）R 基上的氨基和羧基一般不参与脱水缩合。（5）多肽的命名依据其氨基酸残基数，而不是肽键数， 如三肽含两个肽键。
蛋白质分子的多样性
蛋白质分子的结构层次
C、H、O、N 等元素→氨基酸→二肽→……→多肽→蛋白质（含一条或多条肽链）。
蛋白质具有多样性的原因　
在细胞内，每种氨基酸的数目成百上千，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构是极其多样的。
典例示范
下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是（　　）
A.α- 鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8 个肽键
B. 蛋白质是由2 条或2 条以上多肽链构成的
C. 蛋白质变性是由肽键的断裂造成的　　
D. 变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
【答案】A
有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是（　　）
A. 蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B. 数量相同的5 种氨基酸可以组成不同的多肽链
C. 将抗体溶于NaCl 溶液中会造成其生物活性的丧失
D. 氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
【答案】C
下图是某蛋白质的肽链结构示意图（图甲中数字为氨基酸序号）及部分肽链放大图，请据图判断下列叙述中正确的是（　　）
A. 该蛋白质中含有1 条肽链，共124 个肽键
B. 图乙中含有的R 基是①②④⑥⑧
C. 从图乙推知该肽链只含有2 个游离的羧基
D. 从图乙推知该肽链至少含有2 个游离的氨基
【答案】D
分类与功能 举例
结构蛋白：构成细胞和生物体 构成动物和人体的肌肉
功能蛋白：构成细胞和生物体的功能物质 催化作用 酶
运输载体的作用 血红蛋白和载体蛋白等
运动功能 肌肉收缩，产生运动
信息传递作用 蛋白质类激素等
免疫作用 抗体等
【蛋白质的功能】
典例示范
瘦肉精的学名为盐酸克仑特罗，是一种肾上腺类神经兴奋剂，其分子式为C12H18Cl2N2O，其可通过促进蛋白质合成而实现动物营养再分配，提高瘦肉率。下列叙述最可能成立的是 （　　）
A. 瘦肉精能促进脂质的合成与储存 B. 瘦肉精能抑制脂肪合成
C. 瘦肉精可能为二肽化合物　　　D. 瘦肉精是重要的能源物质
【答案】B
对下列与蛋白质有关的概念图的分析， 不正确的是 （　　）
a 一定包含C、H、O、N 元素
B. ①表示脱水缩合过程
C. c 可以表示为CO—NH 　　
D. d 表示蛋白质功能的多样性
【答案】C
蛋白质的结构和功能是多种多样的。下列叙述中不正确的是 （　　）
A. 高温可使蛋白质的空间结构发生不可逆转的改变
B. 低温不会破坏蛋白质的空间结构，也不会使蛋白质变性
C. 蛋白质功能的多样性是由蛋白质结构的多样性决定的
D. 蛋白质结构的多样性只与组成蛋白质的氨基酸的空间结构的多样性有关
【答案】D
下图为某多肽的结构示意图。下列有关叙述正确的是 （　　）
A. 该化合物为三肽
B. 多肽中的肽键可表示为CO—NH
C. 形成该多肽的过程中产生的H2O 中的O 全部来自羧基
D. 形成该多肽的过程中脱去的水分子数与氨基酸数相等
【答案】C
人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质（　　）
A. 都含有21 种氨基酸
B. 都是在细胞内发挥作用
C. 都具有一定的空间结构
D. 都能催化生物化学反应
【答案】C
下图所示为某一多肽化合物的分子结构式，请回答有关问题：
（1）该化合物中含有 　　　　个氨基和 　　　　个羧基，组成该化合物的基本单位的结构通式为 　　　　 　　。
（2）该化合物是由 　　　　个氨基酸失去 　　　　分子水而形成的，这样的反应叫作 　　　 　　。
（3）该化合物由 　　　　种氨基酸构成，造成氨基酸种类不同的原因是 　　　　　　　　　　 　　。
（4）蛋白质功能多样性的原因是 　　　　　　　　　　　　　　 　　。
【答案】
（1）1 　1 　
（2）5 　4 　脱水缩合　
（3）4 　R 基不同　
（4）氨基酸的种类、数目、排列顺序，肽链的数目及其形成的空间结构不同
【知识拓展】
【蛋白质的盐析、变性、水解】
蛋白质的变性
定义
蛋白质变性是指在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象发生改变，从而导致其性质改变和生理活性丧失。
原因
蛋白质分子在重金属盐、强酸、强碱或高温等作用下，空间结构被破坏，使其生物活性丧失。
过程
蛋白质变性过程中只是改变了蛋白质分子的空间结构，不发生肽键的断裂（要破坏肽键，必须有蛋白酶的作用）。
特点
蛋白质变性后溶解度降低，并且蛋白质的变性不具有可逆性。
蛋白质的盐析
向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐（如NaCl）溶液后， 可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出, 这种作用叫作盐析，是物理变化，可复原。盐析是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。
蛋白质的水解
在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。
【多肽形成过程中的有关计算】
结合蛋白质的结构图解完成相应的计算（下图 ）
肽链数目 氨基酸数目 肽键数目 脱去水分子数 多肽的相对分子质量
1 条 m m-1 m-1 ma-18 （m-1）
n 条 m m-n m-n ma-18 （m-n）
注：设氨基酸的平均相对分子质量为a。
特别提示
（1）若为环状多肽（肽链两端的氨基和羧基脱水缩合后会形成环状多肽），则可将公式中的肽链数视为零， 再进行相关计算。
（2）还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键（—S—S—）时（二硫键由—SH 和—SH 脱去2 个H 形成），要再减去2（即两个氢原子），若无特殊说明， 则不考虑二硫键。
原子守恒法完成蛋白质的计算
在1 个氨基酸中，若不考虑R 基，至少含有2 个C 原子、2 个O 原子、4 个H 原子和1 个N 原子。氨基酸在脱水缩合形成多肽（无特殊说明时，通常指链状多肽）时，要失去部分水分子，但是C 原子、N 原子的数目不会减少。
1. C 原子数= 氨基酸分子数×2+R 基上的C 原子数。
2. H 原子数= 各氨基酸中H 原子的总数- 脱去的水分子数×2。
3. O 原子数= 各氨基酸中O原子的总数- 脱去的水分子数。
4. N 原子数= 肽键数+ 肽链条数+R 基上的N 原子数= 各氨基酸中N 原子数的总和。
5. 由于R 基上的C 原子数不好确定，且H 原子数较多，所以以N 原子数或O 原子数为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
氨基酸的排列与多肽的种类
假设有A、B、C 三种氨基酸，由这三种氨基酸组成的多肽的种类分析如下：
1. 有A、B、C 三种氨基酸，在每种氨基酸的数目无限的条件下，形成多肽的种类为：
形成二肽的种类：（32=9）
形成三肽的种类：（33=27）
2. A、B、C 三种氨基酸，在每种氨基酸只有一个的情况下， 形成多肽的种类为：
形成二肽的种类：（3×2=6）
形成三肽的种类：（3×2×1=6）
典例示范
如下图所示，一个蛋白质分子由两条多 肽链（52 个氨基酸）和一个环状肽（20 个氨基酸）组成，它们之间由二硫键（两个—SH 形成—S—S—） 相连，假设氨基酸的平均相对分子质量为a，则下列叙述错误的是 （　　）
A. 该蛋白质的相对分子质量为72a-1 264
B. 该蛋白质共有肽键70 个
C. 该蛋白质至少含有两个氨基和两个羧基
D. 该蛋白质分子至少含有N 原子和O 原子的数量分别为72 和75
【答案】D
下图表示一个由200 个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是 （　　）
A. 该分子中含有198 个肽键
B. 这200 个氨基酸中至少有200 个氨基
C. 合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 582
D. 该蛋白质中至少含有3 个—NH2
【答案】C
某多肽有20 个氨基酸，其中天冬氨酸有4 个，分别位于第5、6、15、20 位（如下图所示）；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. 该二十肽至少含有肽键22 个
B. 该二十肽游离的氨基和羧基数各为1 个和8 个
C. 肽酶X 完全作用后产生的多肽共含有19 个氨基酸
D. 肽酶Y 完全作用后产生的多肽中氧原子数目比二十肽多了4 个
【答案】C
下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“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱去2 个H形成的，下列有关叙述中， 错误的是 （　　）
A. 该蛋白质最多含有21 种氨基酸
B. 该蛋白质分子中至少含有44 个O 原子
C. 形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了686
D. 在该蛋白液中加入食盐出现白色絮状物，但结构没有发生变化
【答案】B
有一条由12 个氨基酸组成的多肽，分子式为CxHyNzOwS（z>12，w>13），这条多肽链经过水解后的产物中有5 种氨基酸：半胱氨酸（C3H7NO2S）、丙氨酸（C3H6NO2）、天冬氨酸 （C4H7NO4）、赖氨酸（C6H14N2O2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）。求水解产物中赖氨酸和天冬氨酸的数目分别是 （　　）
z-12 ；（ w-13）/2 B. z+12 ；（ w-13）/2
C. z+12 ； w-13 D. z-12 ； w-13
【答案】A
下图是某蛋白质的肽链结构示意图（图甲中数字为氨基酸序号）及部分肽链放大图，请据图判断下列叙述中正确的是 （　　）
A. 该蛋白质中含有1 条肽链，共124 个肽键
B. 图乙中含有的R 基是①②④⑥⑧
C. 从图乙推知该肽链只含有2 个游离的羧基
D. 从图乙推知该肽链至少含有2 个游离的氨基
【答案】D
经分析某个多肽中有O 原子p 个，N 原子q 个，它彻底水解后，只得到如图所示四种氨基酸。经分析推算可知， 1 分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为（　　）
A. p-q B. q-p C. p-q+1 D. q-p+1
【答案】D
下图为某蛋白质的结构示意图，其中“—S—S—”为由2 个“—SH”（巯基）构成的二硫键，其作用是连接2 条相邻肽链。若该蛋白质分子共由m 个氨基酸组成，则形成1 个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为（　　）
m，18m
B.（m-4），18（m-4）
C.（m-3），18（m-3）+4
D.（m-2），18（m-2）+4
【答案】D