【人教生物必修1知识梳理及训练】2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者（含解析）

生物学 必修1［RJ］（不定项）
人教生物必修1知识梳理及训练
2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者
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知识点1　蛋白质的功能
功能 举例
结构蛋白 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等的成分主要是蛋白质
催化作用 绝大多数酶是蛋白质
运输作用 血红蛋白能运输氧
调节作用 胰岛素等蛋白质类激素能够调节机体的生命活动
免疫功能 抗体可帮助人体抵御抗原的侵害
总结：细胞的各项生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
知识点2　蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1．氨基酸的种类
组成人体蛋白质的氨基酸有21种，根据能否在人体内合成可分为两类：
2．氨基酸的元素组成：C、H、O、N，有的含有S。
3．氨基酸分子的结构通式：CHRH2NCOOH。
4．氨基酸的结构特点
每种氨基酸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。
5．各种氨基酸之间的区别在于R基不同。
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每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基中“至少”怎么理解？
提示：R基中可以含氨基和羧基，例如：甘氨酸和半胱氨酸都只含一个氨基和一个羧基，天冬氨酸的R基中含有羧基，赖氨酸的R基中含有氨基。
知识点3　蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸脱水缩合形成肽链
(1)脱水缩合概念
一个氨基酸分子的羧基(—COOH)与另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子的水。
(2)脱水缩合过程
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(3)多肽(肽链)
由多个氨基酸分子缩合而成，含有多个肽键的化合物。多肽通常呈链状结构，叫肽链。
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1．若3个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，会脱去________分子水，形成________个肽键，产物是三肽；若m个氨基酸分子形成1条肽链，会脱去________分子水，形成________个肽键，产物是多肽。
提示：2　2　m－1　m－1
2．若m个氨基酸分子形成2条肽链，会脱去________分子水，形成________个肽键；若m个氨基酸分子形成n条肽链，会脱去________分子水，形成________个肽键。
提示：m－2　m－2　m－n　m－n
3．假设氨基酸的平均相对分子质量为a，则m个氨基酸分子形成n条肽链时，所形成肽链的相对分子质量为多少？
提示：m·a－18(m－n)
2．蛋白质的形成过程
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3．蛋白质结构多样性的原因
(1)氨基酸
(2)多肽：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
注意
(1)经脱水缩合后形成的是多肽，而不是蛋白质，多肽要经过加工后才能形成有一定结构和功能的蛋白质。
(2)氨基酸脱水缩合时R基中的氨基或羧基一般不发生脱水缩合，参与脱水缩合反应的是位于中心碳原子上的氨基或羧基。
(3)同一条多肽链在空间上盘曲、折叠的方式不一定相同，所以同样的多肽链可以形成具有不同空间结构的不同蛋白质。
4．结构多样性与功能多样性的关系：每一种蛋白质分子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。
易漏边角课本P32
与社会的联系
(1)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。
(2)鸡蛋、肉类煮熟易消化，原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
(3)加酒精、加热、加酸等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
注意
理清蛋白质的变性和水解的区别
(1)变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间构象发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。
(2)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。
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1．怎样理解蛋白质是生命活动的主要承担者？
答案　生物体的生命活动离不开蛋白质，蛋白质具有参与组成细胞结构、催化、运输、调节和免疫等功能。
2．氨基酸的结构有什么特点？
答案　每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3．为什么细胞中蛋白质的种类如此多样？
答案　构成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目成千上万、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。
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1．(目标1)下列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基本单位，由氨基和羧基组成
B．组成蛋白质的氨基酸的共有结构是
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
2．(目标2)蛋白质功能多种多样，下列与其功能不相符合的是(　　)
A．酶——催化
B．抗体——免疫
C．载体蛋白——运输
D．肌肉、头发中的蛋白质——调节
答案　D
解析　酶具有催化作用，A正确；抗体具有免疫作用，B正确；细胞膜上的载体蛋白具有运输作用，C正确；肌肉、头发中的蛋白质属于结构蛋白，D错误。
3．(目标2)生长激素和胰岛素都是人体内对生命活动起重要调节作用的激素，但是两者功能不同，与此无关的是(　　)
A．氨基酸的数目、种类和排列顺序
B．构成蛋白质肽链的数目
C．蛋白质的空间结构
D．氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基
答案　D
4．(目标3)如图为蛋白质结构与功能的概念图，对图示分析正确的是(　　)
A．a中一定含有S
B．①过程一定有水生成
C．氨基酸的种类、数目、排列顺序形成了蛋白质的结构多样性，与其空间结构无关
D．c表示肽键，多肽中b的数目等于c的数目
答案　B
解析　并非所有蛋白质都含有S，故a中不一定含有S，A错误；组成蛋白质的基本单位是氨基酸，故b表示氨基酸，氨基酸通过①脱水缩合形成多肽，B正确；多肽中的重要化学键是肽键，故c表示肽键，假如氨基酸的数目是n，形成一条多肽链时，形成的肽键数目是n－1，b的数目不等于c的数目，D错误；蛋白质的空间结构同样也与蛋白质的结构多样性有关，C错误。
5．(不定项)(目标4)蛋白质与人体营养、健康等关系密切，下列相关叙述错误的是(　　)
A．鸡蛋、肉类生吃更容易消化
B．民间有一种“吃什么补什么”的说法，猪蹄中有丰富的胶原蛋白，因此多吃猪蹄可以美容养颜
C．如果人体红细胞中血红蛋白的结构发生改变，红细胞可能变为镰刀状，运输氧的能力会大为削弱
D．经常食用奶制品、肉类、蛋类和大豆制品，人体一般不会缺乏必需氨基酸
答案　AB
解析　摄入的胶原蛋白经消化分解为氨基酸，不一定能补充人面部的胶原蛋白，达到美容效果。
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INCLUDEPICTURE"题型2-4-1.TIF" INCLUDEPICTURE "题型2-4-1.TIF" \* MERGEFORMAT
[例1]　下列关于氨基酸、多肽及蛋白质的叙述，正确的是(　　)
A．①是构成多肽②的一种氨基酸
B．多肽②为四肽，彻底水解为氨基酸时需要3个水分子
C．构成多肽②的氨基酸有4种，此多肽中游离的氨基和羧基数目分别是1个和2个
D．氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质
解题分析　分析题图可知，氨基酸的结构通式：至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有1个氨基和1个羧基连接在同一个碳原子上，连接在同一个碳原子上的是氨基(—NH2)、羧基(—COOH)、氢原子(—H)和R基(—R)，图①不符合氨基酸结构通式，即图①不是氨基酸，A错误；分析题图可知，图②的多肽为四肽，是由4个氨基酸脱水缩合而形成的，由此形成3个肽键，四肽彻底水解成氨基酸时，3个肽键需要断裂，需要3个水分子，B正确；构成该四肽的氨基酸有3种(有两个氨基酸的R基都是—CH3)，此多肽中游离的氨基和羧基数目分别是1个和2个，C错误；氨基酸经脱水缩合形成多肽，经盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质，D错误。
答案　B
[例2]　(不定项)血红蛋白分子是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含有4条肽链。下列关于血红蛋白分子叙述错误的是(　　)
A．该蛋白质分子中含有570个肽键
B．由于氨基酸之间能够形成氢键，这些氢键使得肽链盘曲、折叠，形成一定的空间结构
C．正常血红蛋白的空间结构改变，血红蛋白运输氧的能力可能下降
D．血红蛋白4条肽链聚集在一起同时盘曲折叠形成复杂空间结构
解题分析　血红蛋白4条肽链先各自形成一定的空间结构，然后4条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构，D错误。
答案　D
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[例3]　现有100个氨基酸，其中氨基有105个，羧基有103个，则由此合成的3条肽链中肽键数目、游离的氨基、羧基的数目分别是(　　)
A．96、8、9 B．97、7、5
C．97、8、6 D．97、6、4
解题分析　根据100个氨基酸中氨基有105个，羧基有103个，可知R基中氨基有5个，羧基有3个，则3条肽链中肽键数目、游离的氨基、羧基的数目分别是100－3＝97(个)、3＋5＝8(个)、3＋3＝6(个)。
答案　C
[例4]　(不定项)下图是某种胰岛素的二硫键示意图，以下说法不正确的是(　　)
A．该胰岛素具有6个二硫键
B．二硫键就是氨基酸的氨基和羧基的脱水缩合形成的
C．如果没有二硫键的话，所示物质的分子量会增大6
D．二硫键会使蛋白质的肽链呈直线排列在一个平面上
答案　ABD
技法提升
氨基酸脱水缩合过程相关计算公式
(1)脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数＝水解需水数；
(2)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数；
(3)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数；
(4)蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数；
(5)至少氨基数＝肽链数；
(6)至少羧基数＝肽链数。
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[例5]　某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是(　　)
A．n－m B．n－2m
C．n＋m D．n＋2m
解题分析　n个氨基酸形成m条肽链，肽键数为(n－m)个，每个肽键连接的一端有1个氧原子。每条肽链中至少有一个羧基，每个羧基中含2个氧原子。故该蛋白质至少有氧原子的个数为n－m＋2m＝(n＋m)个。
答案　C
技法提升
肽链中原子数目的计算方法
解题关键是要注意碳原子数、氮原子数在肽链形成前后均不变，而计算氢原子与氧原子的数目时要注意脱掉的氢原子与氧原子。
(1)氮原子数＝各氨基酸的氮原子总数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝氨基酸数＋R基上的氮原子数。
(2)氧原子数＝各氨基酸的氧原子总数－脱水数＝肽键数＋肽链数×2＋R基上的氧原子数。
(3)氢原子数＝各氨基酸的氢原子总数－脱水数×2。
INCLUDEPICTURE"题型2-4-4.TIF" INCLUDEPICTURE "题型2-4-4.TIF" \* MERGEFORMAT
[例6]　如果有足量的三种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则它们能形成的链状三肽种类以及包含甲、乙、丙三种氨基酸的链状三肽种类最多有(　　)
A．9、9 B．6、3
C．27、6 D．3、3
解题分析　如果有足量的三种氨基酸甲、乙、丙，它们能形成的链状三肽最多有3×3×3＝27(种)，包含甲、乙、丙三种氨基酸的链状三肽最多有3×2×1＝6(种)。
答案　C
技法提升
肽链种类的计算方法
(1)有A、B、C、D四种氨基酸，每种氨基酸数目无限多的情况下，可形成的链状多肽的种类如下：
形成链状四肽的种类： (44＝256)；
形成链状三肽的种类： (43＝64)。
(2)有A、B、C、D四种氨基酸，每种氨基酸仅有一个的情况下，可形成的链状多肽的种类如下：
形成链状四肽的种类： (4×3×2×1＝24)；
形成链状三肽的种类： (4×3×2＝24)。
INCLUDEPICTURE"课时作业.TIF" INCLUDEPICTURE "课时作业.TIF" \* MERGEFORMAT
[单项选择题]
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点一　蛋白质的功能
1．蛋白质是细胞内最重要的生命物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能是相适应的。下列蛋白质类物质与其功能对应不正确的是(　　)
A．胰岛素与调节 B．抗体与免疫
C．淀粉酶与运输 D．血红蛋白与运输
答案　C
解析　胰岛素是具有调节作用的蛋白质，A正确；抗体能与抗原进行特异性结合，与免疫有关，B正确；酶具有催化作用，C错误；血红蛋白具有运输氧气的作用，D正确。
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点二　蛋白质的基本组成单位——氨基酸
2．下列关于氨基酸的说法，正确的是(　　)
A．氨基酸是蛋白质的基本组成单位，每种蛋白质中含有的氨基酸均为20种
B．组成蛋白质的氨基酸至少含有2个碳原子
C．组成人体蛋白质的氨基酸都能在人体细胞中合成
D．氨基酸中的氨基和羧基都连接在同一个碳原子上
答案　B
解析　组成生物体蛋白质的氨基酸分子中至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连接在中心碳原子上，故组成蛋白质的氨基酸至少含有2个碳原子(中心碳原子和羧基中的碳原子)，B正确；组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中有8种是人体细胞不能合成的，只能从外界环境获取，被称为必需氨基酸，C错误；组成蛋白质的氨基酸中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，R基中也可能含有氨基或羧基，故并非所有的氨基和羧基都连接在同一个碳原子上，D错误。
3．下列是四个构成蛋白质的氨基酸的结构简式，相关叙述错误的是(　　)
A．构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B．上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2COOH
C．R基中可以有氨基或羧基
D．只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
答案　D
解析　只根据是否含氨基和羧基不能判断某个化合物是否是构成蛋白质的氨基酸，组成蛋白质的氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，D错误。
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点三　蛋白质的结构及其多样性
4．能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组排列顺序是(　　)
①氨基酸　②C、H、O、N元素　③氨基酸分子相互结合　④肽链由于氨基酸分子之间形成的氢键盘曲、折叠　⑤形成一定的空间结构
A．①②③④⑤ B．②①④③⑤
C．②①③④⑤ D．②①③⑤④
答案　C
解析　蛋白质分子由简到繁的结构层次是C、H、O、N元素→氨基酸→氨基酸分子脱水缩合→多肽→盘曲、折叠形成一定的空间结构。
5．如图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是(　　)
A．这条肽链中的肽键有2个
B．构成肽链的氨基酸数目是2个
C．合成肽链的生理过程称脱水缩合
D．在合成该肽链时形成2个水分子
答案　B
解析　根据图示结构可知，该多肽是由3个氨基酸脱水缩合形成的，在此过程中形成了2分子水，2个肽键。
6．用氨基酸自动分析仪测定两种肽类化合物的氨基酸数目，结果如表所示。表中组成两种物质的氨基酸数目虽然相同，但两种物质的生理作用截然不同，下列解释中错误的是(　　)
化合物名称 降钙素 胰高血糖素样多肽
氨基酸数目 34 34
A.多肽的空间结构不同
B．氨基酸的种类不同
C．氨基酸的排列顺序不同
D．脱水缩合形成多肽的方式不同
答案　D
解析　由题意知，组成降钙素和胰高血糖素样多肽的氨基酸数目相同，但是两种物质的生理功能不同，其原因是组成二者的氨基酸的种类、排列顺序和肽链的空间结构不同。
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点四　蛋白质的相关计算
7．某一蛋白质由4条肽链组成，共含有109个肽键，则此蛋白质分子中至少含有的—NH2和—COOH的个数及氨基酸数分别为(　　)
A．105个，105个，105个
B．110个，110个，110个
C．4个，4个，113个
D．1个，1个，113个
答案　C
解析　肽键数＝氨基酸数－肽链数，故氨基酸数＝109＋4＝113；氨基数、羧基数最少的情况应为构成肽链的氨基酸的R基上没有氨基、羧基，仅在肽链的末端存在，因此该蛋白质至少有4个氨基和4个羧基，C正确。
8．组成生物体某蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为128，该蛋白质含有两条肽链，两条肽链中共有198个肽键，则该蛋白质的相对分子质量为(　　)
A．25600 B．22036
C．12928 D．11128
答案　B
解析　蛋白质的相对分子质量＝氨基酸总数×128－脱去水分子数×18＝(肽键数＋肽链数)×128－肽键数×18＝(198＋2)×128－198×18＝22036。
[不定项选择题]
9．蛋白质是生命活动的主要承担者，倡议大家日常应摄入足量蛋白质如牛奶、肉和鸡蛋等，提高免疫能力。下列说法错误的是(　　)
A．鸡蛋、肉类经煮熟后，蛋白质的空间结构变得松散、伸展，肽键断裂从而形成氨基酸，易消化
B．高温、低温、过酸、过碱、重金属盐，均使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化
C．加热、酒精、加酸都引起细菌和病毒的蛋白质变性达到消毒、杀菌目的
D．人体可利用牛奶、肉和鸡蛋中的蛋白质直接合成抗体等免疫物质
答案　ABD
解析　鸡蛋、肉类煮熟后，蛋白质的空间结构变得松散、伸展，肽键没有断裂，A错误；高温、过酸、过碱、重金属盐，使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，低温降低蛋白质活性，但没有破坏其空间结构，B错误；牛奶、肉和鸡蛋中的蛋白质水解为氨基酸才能被人体吸收，作为合成抗体等免疫物质的原料，D错误。
10．一个由十九个氨基酸形成的肽链，其中有4个谷氨酸(R基为—CH2CH2COOH)和3个赖氨酸(R基为—CH2CH2CH2CH2NH2)，下列相关叙述正确的是(　　)
A．该多肽至少由21种氨基酸构成
B．该多肽至少有5个羧基和4个氨基
C．该多肽至少有22个氮原子
D．形成该多肽的过程中形成了19个水分子
答案　BC
解析　该肽链只有19个氨基酸，其中谷氨酸有4个，赖氨酸有3个，故最多由14种氨基酸构成，A错误；该多肽形成过程中脱去了18个水分子，D错误。
[非选择题]
11．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、痉挛等症状，甚至死亡。该外毒素为环状肽，结构式如图所示。
请据图分析并回答问题：
(1)该化合物中含有游离的氨基________个，羧基________个。
(2)该化合物是由________个氨基酸组成的，区别这些氨基酸的种类是依靠其结构中的________。
(3)该化合物称为________肽化合物，含有________个肽键。
(4)该外毒素在环状肽形成过程中失去了________个水分子，相对分子质量减少了________。
答案　(1)0　0　(2)7　R基　
(3)环状七　7　(4)7　126
12．日本脑炎(又称乙脑)是由日本脑炎病毒引起的急性传染病。一种三肽化合物N—S—K(其结构如图所示)能够抑制日本脑炎病毒的活性，这为预防和治疗乙脑提供了一条研究途径。图中字母N、S、K分别是三种氨基酸的简称。
(1)图中虚线框⑤所示结构为________，箭头________(填序号)所指结构为肽键，图中有________个游离氨基。
(2)为研究新合成的三肽“S—N—K”的抗病毒效果，研究者选取了若干只小鼠平均分为四组，各组的处理方式和实验结果如下表所示。
组别 A组 B组 C组 D组
处理方式 注射适量N—S—K和病毒 注射等量S—N—K和病毒 注射等量缓冲液和病毒 ？
八天后小鼠存活率 90% 10% 0 100%
①表中“？”处的实验操作是________________。
②比较A、B两组的实验结果，可知____________________影响三肽化合物的抗病毒效果。
答案　(1)羧基　③　3
(2)①注射等量缓冲液　②氨基酸的排列顺序
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