第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
[基础达标]
题组一 组成蛋白质的氨基酸
1．(2024·云南师大附中期末)下列关于组成人体蛋白质的氨基酸的叙述，正确的是( )
A．各种氨基酸之间的区别在于R基不同
B．都只有一个氨基和一个羧基
C．人体细胞不能合成的氨基酸称为非必需氨基酸
D．氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质
【答案】A 【解析】构成蛋白质的基本单位是氨基酸，每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，氨基酸的不同在于R基的不同，A正确，B错误；人体细胞不能合成的氨基酸称为必需氨基酸，C错误；氨基酸通过脱水缩合方式形成的是肽链，肽链还需要经过加工、盘曲、折叠等才能成为具有一定空间结构的蛋白质，D错误。
2．(2024·黑龙江高一校联考期末)下图为丙氨酸与半胱氨酸的结构式，下列相关叙述中正确的是( )
A．可用双缩脲试剂检测溶液中丙氨酸的含量
B．丙氨酸与半胱氨酸的R基均不参与化学键形成
C．不同的蛋白质中氨基酸的种类和数量一定不同
D．组成人体蛋白质的氨基酸最多有21种，都可从食物中摄取
【答案】D 【解析】双缩脲试剂鉴定的是蛋白质的含量，前提是化合物中含有肽键，不能鉴定氨基酸的含量，A错误；半胱氨酸的R基可参与二硫键的形成，B错误；不同的蛋白质中氨基酸的种类和数量可能相同，C错误；组成蛋白质的氨基酸最多有21种，包括必需氨基酸和非必需氨基酸，都可以从食物中摄取，D正确。
3．(2024·吉林高一统考期末)异亮氨酸是必需氨基酸，是人体血红蛋白形成所必需的成分，具有调节人体血糖、提高能量水平、增强人体体能和修复破损的肌肉组织等功效。下列叙述中正确的是( )
A．异亮氨酸可以通过多种反应途径，在人体中合成
B．异亮氨酸可与其他氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键
C．血红蛋白加热处理后，不能与双缩脲试剂发生颜色反应
D．异亮氨酸能够提高人体能量水平，说明异亮氨酸在人体内是主要能源物质
【答案】B 【解析】异亮氨酸属于必需氨基酸，只能从食物中获得，不能在人体内合成，A错误；不同氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键，B正确；血红蛋白加热处理后虽然改变了蛋白质的空间结构，但并没有破坏肽键，因此仍能与双缩脲试剂反应呈紫色，C错误；糖类是细胞的重要能源物质，D错误。
题组二 蛋白质的结构及其形成过程
4．(2024·重庆高一统考期末)蛋白质是生命活动的主要承担者，下列关于蛋白质和多肽的叙述，正确的是( )
A．经常用开水煮毛巾可以使蛋白质的肽键全部断裂以达到消毒的目的
B．蛋白质中的肽链位于同一个平面，不同位点的氨基酸之间能够形成氢键
C．若某蛋白质含有M个氨基酸、N条肽链，则此蛋白质至少含有氧原子数为(N＋M)个
D．某条肽链由80个氨基酸缩合而成，其中共有氨基5个，合成该多肽的氨基酸共有N原子85个
【答案】C 【解析】水煮毛巾的目的是破坏蛋白质的空间结构，以达到消毒的目的，A错误；蛋白质中的肽链不在同一个平面，是具有空间结构的，B错误；若某蛋白质含有M个氨基酸、N条肽链，没脱水缩合前共有2M个氧原子，脱水过程减少(M－N)个氧原子，则此蛋白质至少含有氧原子数为2M－(M－N)＝(N＋M)个，C正确；某条肽链由80个氨基酸缩合而成，其中共有氨基5个，合成该多肽的氨基酸共有N原子84个，D错误。
5．(2023·吉林名校期末)医疗领域用的手术缝合线通常是从某些动物组织中提取的胶原蛋白。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦，据此分析错误的是( )
A．作为缝合线的胶原蛋白能被人体吸收是因为已被分解成小分子的氨基酸
B．胶原蛋白分解产生的氨基酸类最多有21种，其中缬氨酸等8种是必需氨基酸
C．分解后的蛋白质和变性后的蛋白质都不能与双缩脲试剂发生颜色反应
D．在核糖体上合成胶原蛋白时，产生的水分子的氢来自氨基和羧基
【答案】C 【解析】作为缝合线的胶原蛋白成分是蛋白质，之所以被人体吸收是因为已被分解成其基本单位小分子的氨基酸，A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，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取，因此，被称为必需氨基酸，B正确；分解后的蛋白质形成的氨基酸不可以与双缩脲试剂发生颜色反应，但变性后的蛋白质破坏的是空间结构，依然可以与双缩脲试剂发生颜色反应，C错误；氨基酸分子互相结合的方式是：一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子的水，胶原蛋白成分是蛋白质，在核糖体上合成时，产生的水分子中的氢来自氨基和羧基，D正确。
6．(2023·河南名校开学考)枯草芽孢杆菌会分泌一种生物表面活性素——脂肽(由脂肪酸链和多肽组成)，该物质在化妆品、洗涤工业等领域得到广泛应用，其分子结构如图所示，其中Glu、Leu、Val、Asp分别表示不同的氨基酸分子。下列叙述正确的是( )
A．该物质共含有5种氨基酸
B．该物质合成过程中共形成了8个肽键
C．低温或高温都会改变该物质的空间结构
D．氨基酸的排列顺序的改变可能会影响脂肽的生物功能
【答案】D 【解析】分析题图可知，该物质含有4种氨基酸，A错误；该物质含有7个氨基酸，合成过程中共形成了6个肽键，B错误；低温不一定会改变该物质的空间结构，C错误；脂肽分子的结构具有多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序和脂肽的空间结构有关，D正确。
7．下列有关蛋白质的叙述，错误的是( )
A．蛋白质中的N元素主要存在于肽键中
B．DNA的多样性导致蛋白质的多样性
C．蛋白质空间结构被破坏后仍能与双缩脲试剂发生反应
D．分泌蛋白的合成过程需耗能，转运和分泌过程不耗能
【答案】D 【解析】蛋白质中的N元素主要存在于肽键中，A正确；DNA的多样性导致蛋白质的多样性，B正确；蛋白质空间结构被破坏后其含有的肽键没有断裂，仍能与双缩脲试剂发生紫色反应，C正确；分泌蛋白的合成、转运和分泌过程均需线粒体提供能量，D错误。
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】(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。
[能力提升]
9．(2024·山东菏泽一中阶段练习)某直链多肽含4个缬氨酸(C5H11NO2)，蛋白酶1作用于缬氨酸氨基端的肽键，蛋白酶2作用于缬氨酸羧基端的肽键。该多肽分别经酶1和酶2作用后的情况如图所示，下列相关叙述错误的是( )
A．缬氨酸在该多肽中的位置分别是第7、8、14、19位，其R基的分子式为－C3H7
B．酶1完全作用后形成的产物中氮原子数目与原多肽一样多
C．酶2完全作用后形成的产物中相对分子质量比原多肽增加54
D．酶1、酶2同时完全作用后形成的肽链中氧原子数目比原多肽少了1个
【答案】D 【解析】根据图示信息，蛋白酶1作用于缬氨酸氨基端的肽键后，形成了三个短肽A、B、C，说明酶1作用位点是7、8、14、19左侧氨基，因此该多肽中缬氨酸的位置分别是第7、8、14、19位，氨基酸至少还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，可求得缬氨酸的R基为－C3H7，A正确；多肽链脱水缩合或者水解的过程中，都没有氮原子的增加或减少，因此经过酶完全作用后形成的产物中氮原子数目与原多肽一样多，B正确；蛋白酶2作用于缬氨酸羧基端的肽键，即是7、8、14的右侧，消耗了3个水分子，则酶2完全作用后形成的产物的相对分子质量与原多肽相比增加了3个水分子的相对分子质量，即54，C正确；酶1、酶2同时完全作用，一共断裂6个肽键，需要6个水，产物是形成3个多肽、4个缬氨酸，水增加了6个氧，4个缬氨酸有8个氧原子，则形成的肽链中氧原子数目比原多肽少了2个，D错误。
10．(2024·内蒙古呼和浩特统考期末)科研中使用高纯度的蛋白质研究其变性和复性，具体过程如下图。下列叙述正确的是( )
A．蛋白质变性可导致部分肽键断裂
B．蛋白质变性是因为原有空间结构被破坏
C．变性的蛋白质不能与双缩脲试剂反应
D．蛋白质的空间结构改变是不可逆的
【答案】B 【解析】蛋白质变性是破坏原有空间结构，不引起肽键断裂，A错误，B正确；变性的蛋白质中肽键仍然保留，可以与双缩脲试剂反应，C错误；由图可知，蛋白质空间结构的改变是可逆的，D错误。
11．在胰岛B细胞中先合成胰岛素原，胰岛素原再通过蛋白酶的水解作用，生成胰岛素，如图所示。胰岛素原水解所需的水分子中的氢用于( )
A．形成—COOH和—SH
B．形成连接碳的—H和—COOH
C．形成—SH和—OH
D．形成—COOH和—NH2
【答案】D 【解析】由图可知，胰岛素原在蛋白酶的水解作用下形成胰岛素，其中二硫键没有变化，只是切除某些多肽片段，实际上就是肽键断开，肽键水解时水中的氢与之结合形成—NH2和—COOH，D正确。
12．(2024·江苏南京秦淮中学阶段练习)资料一：甲图表示有关蛋白质分子的简要概念图，据图回答下列问题：
(1)甲图中A的元素组成为____________(所有氨基酸都含有的)。
(2)蛋白质分子结构复杂，经加热、X射线、强酸、强碱、重金属盐等的作用，引起蛋白质的变性及功能丧失后，________(填“能”或“不能”)和双缩脲试剂发生颜色反应。
资料二：图乙表示一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一个分子的胰岛素(图中数字表示切去C肽后氨基酸的序号)。(注：—S—S—是由2个—SH脱去2个H形成)据图回答下列问题：
(3)乙图中构成胰岛素的肽链是氨基酸在核糖体上通过________(过程)形成的，而二硫键则是后续的加工形成的。
(4)乙图中这51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量比原来51个氨基酸的总相对分子质量减少了________。
(5)从氨基酸的角度分析，胰岛素分子与其他蛋白质结构不同的直接原因是___________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(6)抗体可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害，这说明蛋白质具有________的功能。
【答案】(1)C、H、O、N (2)能 (3)脱水缩合反应 (4)888
(5)组成胰岛素的氨基酸的种类、数目和排列顺序与其他蛋白质有差异 (6)免疫
【解析】(4)乙图中这51个氨基酸形成胰岛素后，与原来51个氨基酸相比，总分子质量减少了51－2＝49个水分子，并且还减少了6个氢原子(二硫键形成过程中失去的)，即相对分子质量共减少了49×18＋6×1＝888。
13．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结果如表所示：
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】(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。第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
[基础达标]
题组一 组成蛋白质的氨基酸
1．(2024·云南师大附中期末)下列关于组成人体蛋白质的氨基酸的叙述，正确的是( )
A．各种氨基酸之间的区别在于R基不同
B．都只有一个氨基和一个羧基
C．人体细胞不能合成的氨基酸称为非必需氨基酸
D．氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质
2．(2024·黑龙江高一校联考期末)下图为丙氨酸与半胱氨酸的结构式，下列相关叙述中正确的是( )
A．可用双缩脲试剂检测溶液中丙氨酸的含量
B．丙氨酸与半胱氨酸的R基均不参与化学键形成
C．不同的蛋白质中氨基酸的种类和数量一定不同
D．组成人体蛋白质的氨基酸最多有21种，都可从食物中摄取
3．(2024·吉林高一统考期末)异亮氨酸是必需氨基酸，是人体血红蛋白形成所必需的成分，具有调节人体血糖、提高能量水平、增强人体体能和修复破损的肌肉组织等功效。下列叙述中正确的是( )
A．异亮氨酸可以通过多种反应途径，在人体中合成
B．异亮氨酸可与其他氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键
C．血红蛋白加热处理后，不能与双缩脲试剂发生颜色反应
D．异亮氨酸能够提高人体能量水平，说明异亮氨酸在人体内是主要能源物质
题组二 蛋白质的结构及其形成过程
4．(2024·重庆高一统考期末)蛋白质是生命活动的主要承担者，下列关于蛋白质和多肽的叙述，正确的是( )
A．经常用开水煮毛巾可以使蛋白质的肽键全部断裂以达到消毒的目的
B．蛋白质中的肽链位于同一个平面，不同位点的氨基酸之间能够形成氢键
C．若某蛋白质含有M个氨基酸、N条肽链，则此蛋白质至少含有氧原子数为(N＋M)个
D．某条肽链由80个氨基酸缩合而成，其中共有氨基5个，合成该多肽的氨基酸共有N原子85个
5．(2023·吉林名校期末)医疗领域用的手术缝合线通常是从某些动物组织中提取的胶原蛋白。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦，据此分析错误的是( )
A．作为缝合线的胶原蛋白能被人体吸收是因为已被分解成小分子的氨基酸
B．胶原蛋白分解产生的氨基酸类最多有21种，其中缬氨酸等8种是必需氨基酸
C．分解后的蛋白质和变性后的蛋白质都不能与双缩脲试剂发生颜色反应
D．在核糖体上合成胶原蛋白时，产生的水分子的氢来自氨基和羧基
6．(2023·河南名校开学考)枯草芽孢杆菌会分泌一种生物表面活性素——脂肽(由脂肪酸链和多肽组成)，该物质在化妆品、洗涤工业等领域得到广泛应用，其分子结构如图所示，其中Glu、Leu、Val、Asp分别表示不同的氨基酸分子。下列叙述正确的是( )
A．该物质共含有5种氨基酸
B．该物质合成过程中共形成了8个肽键
C．低温或高温都会改变该物质的空间结构
D．氨基酸的排列顺序的改变可能会影响脂肽的生物功能
7．下列有关蛋白质的叙述，错误的是( )
A．蛋白质中的N元素主要存在于肽键中
B．DNA的多样性导致蛋白质的多样性
C．蛋白质空间结构被破坏后仍能与双缩脲试剂发生反应
D．分泌蛋白的合成过程需耗能，转运和分泌过程不耗能
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。
[能力提升]
9．(2024·山东菏泽一中阶段练习)某直链多肽含4个缬氨酸(C5H11NO2)，蛋白酶1作用于缬氨酸氨基端的肽键，蛋白酶2作用于缬氨酸羧基端的肽键。该多肽分别经酶1和酶2作用后的情况如图所示，下列相关叙述错误的是( )
A．缬氨酸在该多肽中的位置分别是第7、8、14、19位，其R基的分子式为－C3H7
B．酶1完全作用后形成的产物中氮原子数目与原多肽一样多
C．酶2完全作用后形成的产物中相对分子质量比原多肽增加54
D．酶1、酶2同时完全作用后形成的肽链中氧原子数目比原多肽少了1个
10．(2024·内蒙古呼和浩特统考期末)科研中使用高纯度的蛋白质研究其变性和复性，具体过程如下图。下列叙述正确的是( )
A．蛋白质变性可导致部分肽键断裂
B．蛋白质变性是因为原有空间结构被破坏
C．变性的蛋白质不能与双缩脲试剂反应
D．蛋白质的空间结构改变是不可逆的
11．在胰岛B细胞中先合成胰岛素原，胰岛素原再通过蛋白酶的水解作用，生成胰岛素，如图所示。胰岛素原水解所需的水分子中的氢用于( )
A．形成—COOH和—SH
B．形成连接碳的—H和—COOH
C．形成—SH和—OH
D．形成—COOH和—NH2
12．(2024·江苏南京秦淮中学阶段练习)资料一：甲图表示有关蛋白质分子的简要概念图，据图回答下列问题：
(1)甲图中A的元素组成为____________(所有氨基酸都含有的)。
(2)蛋白质分子结构复杂，经加热、X射线、强酸、强碱、重金属盐等的作用，引起蛋白质的变性及功能丧失后，________(填“能”或“不能”)和双缩脲试剂发生颜色反应。
资料二：图乙表示一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一个分子的胰岛素(图中数字表示切去C肽后氨基酸的序号)。(注：—S—S—是由2个—SH脱去2个H形成)据图回答下列问题：
(3)乙图中构成胰岛素的肽链是氨基酸在核糖体上通过________(过程)形成的，而二硫键则是后续的加工形成的。
(4)乙图中这51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量比原来51个氨基酸的总相对分子质量减少了________。
(5)从氨基酸的角度分析，胰岛素分子与其他蛋白质结构不同的直接原因是___________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(6)抗体可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害，这说明蛋白质具有________的功能。
13．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结果如表所示：
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________________________________________。
