新人教（2019）生物必修1分层训练：第2章 组成细胞的分子 4蛋白质是生命活动的主要承担者（解析版）

第2章　4蛋白质是生命活动的主要承担者
题组一　组成蛋白质的氨基酸
1．蚕丝被贴身暖和、轻盈透气，是“健康绿色睡眠”的首选。下列关于组成“蚕丝”主要成分的叙述，正确的是(　　)
A．它的基本组成单位的通式为－CO－NH－
B．它的形成过程中没有水产生
C．蚕丝的基本组成单位是氨基酸
D．它一定含有的化学元素是C、H、O、N、P、Fe
【答案】C　【解析】蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，蛋白质是通过氨基酸的脱水缩合形成的，蛋白质中不一定含有P、Fe元素。
2．下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是(　　)
【答案】D　【解析】由组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可知，每种氨基酸分子至少含有一个氨基(—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，题中只有D结构式能正确表示构成蛋白质的氨基酸分子。A结构式只有氨基，没有羧基；B结构式只有羧基，没有氨基；C结构式中的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上。
3．下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是(　　)
A．不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同
B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能
C．变性的蛋白质能与双缩脲试剂发生颜色反应
D．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
【答案】D　【解析】组成蛋白质的氨基酸有21种，数目也不完全相等，因此不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同，A正确；有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，如：胃蛋白酶和胰蛋白酶都有水解蛋白质的功能，B正确；蛋白质中的肽键能够与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质变性是空间结构的改变，肽键并没有改变，因此仍可与双缩脲试剂反应呈现紫色，C正确；组成蛋白质的氨基酸之间的连接方式是相同的，都是氨基酸脱水缩合反应，D错误。
题组二　蛋白质的结构及其形成过程
4．胰岛B细胞分泌的胰岛素(胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸)能与肝细胞膜上的受体结合，促进肝细胞摄取葡萄糖。下列叙述正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　
A．胰岛素分子的肽键总数是50个
B．该胰岛素分子至少含有游离氨基2个
C．变性的胰岛素不能与双缩脲试剂作用，产生特定的颜色反应
D．胰岛素与肝细胞膜上的受体结合，体现了蛋白质的免疫功能
【答案】B　【解析】胰岛素分子的肽键总数＝氨基酸总数－肽链数＝(21＋30)－2＝49(个)，A错误；蛋白质分子至少含有的游离氨基数＝肽链数＝2(个)，B正确；变性的胰岛素其肽键没有断裂，仍能与双缩脲试剂作用，产生特定的颜色(紫色)反应，C错误；胰岛素与肝细胞膜上的受体结合，促进肝细胞摄取葡萄糖，体现了蛋白质的信息传递，调节机体生命活动的功能，D错误。
5．现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有(　　)
A．9种，9种　 B．6种，3种
C．18种，6种　 D．27种，6种
【答案】D　【解析】足量的3种氨基酸构成的三肽有33＝27种。对于包含3种氨基酸的三肽种类的理解，可借用示意图“□—□—□”来分析，即第一个位置的氨基酸有3种情况，第二个位置只能从另2种氨基酸中任选1种，第三个位置只能安放剩余的1种，所以共有3×2×1＝6种。
6．现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为(　　)
A．798、2和2　 B．798、12和10
C．799、1和1　 D．799、11和9
【答案】B　【解析】800个氨基酸中有氨基810个和羧基808个，则说明10个氨基和8个羧基在R基中。800个氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质，其肽键数目＝800－2＝798，氨基数目＝10＋2＝12，羧基数目＝8＋2＝10。
7．由200个氨基酸构成的蛋白质分子结构如图所示，下列叙述正确的是(　　)
|—NH—CO—|
A．该分子中含有2条肽链、198个肽键
B．参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基
C．200个氨基酸缩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　【解析】由题图看出该蛋白质有2条肽链，并且2条肽链之间由一个肽键连接，故含有199个肽键；参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有201个氨基。脱水缩合成该蛋白质时共脱去199个H2O，相对分子质量减少了199×18＝3 582。该蛋白质有2条肽链，每条肽链上至少含1个—NH2，2条链至少含有2个—NH2。2条肽链靠“—NH—CO—”连接，不能说明此处含有—NH2。
8．某动物血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸排列顺序。请分析回答：
(1)若图甲的空间结构发生改变，它________(填“能”或“不能”)运输氧气。
(2)图乙所示结构由________种氨基酸脱水缩合而成，①的名称是________。
(3)若两条β肽链完全相同，则图甲所示的血红蛋白分子至少含有________个羧基。
(4)据图分析，蛋白质分子的多样性是由____________________________________________不同导致的。
【答案】(1)不能　(2)3　氨基　(3)8　(4)氨基酸的数目、种类、排列顺序及肽链形成的空间结构
【解析】(1)蛋白质的功能由其空间结构决定，若蛋白质的空间结构发生改变，则其功能也会改变，故血红蛋白空间结构改变后，其不能运输氧气。(2)图乙中①表示氨基，②③④⑤表示R基，由题图可知，该段肽链含有3种氨基酸。(3)图乙中有2个氨基酸的R基含有羧基，因此该β肽链中至少含有3个羧基，若两条β肽链完全相同，则2条β肽链中的羧基数至少是6个，2条α肽链至少含有2个羧基，则一个血红蛋白分子至少含有8个羧基。(4)图甲体现的蛋白质多样性的原因是蛋白质的空间结构不同，图乙体现的蛋白质多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目及排列顺序不同。
[能力提升]
9．如图为有关蛋白质分子的概念图，下列对图示分析不正确的是(　　)
A．组成每一种蛋白质的氨基酸都有21种
B．①过程的发生与RNA有关
C．环状多肽中B的数目等于A的数目
D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因
【答案】A　【解析】多肽链不同，氨基酸的种类、数目不同，氨基酸的种类最多有21种，A错误；RNA指导蛋白质合成，B正确；环状多肽中B肽键的数目等于A氨基酸的数目，C正确；蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因，D正确。
10．如图是由n个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，其中二硫键“—S—S—”是一种连接蛋白质中两条肽链之间的化学键(—SH＋—SH→ —S—S—＋2H)。则(　　)
A．该蛋白质至少含有(n－2)个氧原子
B．合成该蛋白质时生成(n－2)个水分子
C．该蛋白质至少含有(n＋2)个羧基
D．该蛋白质水解产物增加(2n－4)个氢原子
【答案】B　【解析】如图所示的蛋白质由三条多肽链组成，其中包括一条环状肽。由结构分析可知，该蛋白质含有n－2个肽键，故合成该蛋白质时生成n－2个水分子，B项正确。每条肽链(除环状肽外)至少含有1个羧基，故该蛋白质至少含有2个羧基，C项错误。每个肽键中含1个氧原子，每个羧基含有2个氧原子，故该蛋白质至少含有n－2＋2×2＝n＋2(个)氧原子，A项错误。该蛋白质水解时需加入n－2分子水，破坏二硫键需要4个氢，故该蛋白质水解产物增加2×(n－2)＋4＝2n(个)氢原子，D项错误。
11．用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目如表所示：
化合物 多肽化合物 蛋白质
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
催产素 牛加压素 血管舒缓素 平滑肌舒张素 猪促黑色素细胞激素 人促黑色素细胞激素 牛胰岛素 人胰岛素 免疫球蛋白IgG 人血红蛋白
氨基酸数目/个 9 9 9 10 13 22 223 51 660 574
(1)表中①②③的氨基酸数目虽相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的____________________________________不同。
(2)表中③与④、⑤与⑥的功能虽相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于________________________________。(3)在未知平滑肌舒张素的情况下，推知这种肽类化合物至少有______个氨基和______个羧基，这些氨基和羧基位于肽类化合物的哪一位置？________。
(4)⑧是由51个氨基酸组成的两条多肽链，共有________个肽键。
(5)⑧的生理功能说明蛋白质具有________作用；⑨的生理功能说明蛋白质具有________作用；⑩的生理功能说明蛋白质具有________作用；⑩有4条肽链，在574个氨基酸分子脱水缩合过程中生成________个水分子。
(6)这些实例说明蛋白质的分子结构具有________，这种结构特点决定了______________________。
【答案】(1)氨基酸种类和排列顺序
(2)氨基酸的种类、数量、排列顺序不同
(3)1　1　肽链两端　(4)49
(5)调节　免疫　运输　570
(6)多样性　蛋白质分子具有多种功能
【解析】(1)虽然①②③的氨基酸数目相同，但其种类和排列顺序未必相同，因此形成的多肽结构不同，生理功能各异。(2)结构的特异性决定了功能的专一性，就③与④、⑤与⑥而言，均为肽类物质，其结构的差异是由于氨基酸的种类、数量、排列顺序不同导致的。(3)从氨基酸脱水缩合生成多肽的过程可知，肽链为开链式结构，其两端各游离着一个氨基和一个羧基。(4)由51个氨基酸脱水缩合形成两条肽链时共形成49个肽键。(5)⑧为激素，可说明蛋白质具有调节作用；⑨为抗体，说明蛋白质具有免疫功能；⑩为血红蛋白，可运输O2，说明蛋白质具有运输功能；⑩由574个氨基酸形成4条肽链时共脱去水分子570(个)。(6)不同的蛋白质其结构不同，所具有的功能也各不相同。
12．脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物技术在分子水平上的又一突破。如图为脑啡肽的结构式，请回答下列问题。
(1)该化合物有________个氨基和________个羧基。
(2)该化合物是由______个氨基酸失去________分子水而形成的，这种方式叫作________，该化合物叫______肽。在形成时，相对分子质量减少了______。
(3)该化合物水解后可产生________种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是________。
(4)现有质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、脑啡肽液、鸡蛋、人的口腔唾液(酶)、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、蒸馏水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶。请设计实验证明“脑啡肽是多肽”。
①实验原理：在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。
②方法步骤：____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③预期结果：___________________________________________________________。
④实验结论：__________________________________________________________。
【答案】(1)1　1　(2)5　4　脱水缩合　五　72
(3)4　R基不同
(4)②取3支试管分别编号A、B、C，在A中加入2 mL脑啡肽液，在B中加入2 mL蒸馏水，在C中加入2 mL蛋清；在3支试管中各加入1 mL质量浓度为0.1 g/mL NaOH溶液，振荡；在3支试管中各加入4滴质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液，振荡　③A、C试管中出现紫色，B试管中不出现紫色　④脑啡肽是一种多肽
【解析】该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸脱水缩合而成的，在形成多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×18＝72。该多肽中有一个氨基和一个羧基；从结构上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，应为同一种氨基酸，因此脑啡肽水解后产生4种氨基酸。脑啡肽是多肽，能与双缩脲试剂反应产生紫色物质。在设计过程中还应注意空白对照。