第三节 细胞中的蛋白质和核酸
第1课时 细胞的功能主要由蛋白质完成
【夯实基础】
1. (2024盐城阜宁期中)下列不属于蛋白质功能的一项是( )
A. 催化 B. 调节 C. 主要能源物质 D. 抵御病原体
2. (2024淮安洪泽中学等六校联考期中)下列有关蛋白质结构多样性原因的叙述,错误的是( )
A. 氨基酸的种类和数目不同 B. 氨基酸的排列顺序不同
C. 氨基酸的连接方式不同 D. 肽链的空间结构不同
3. (2024常熟王淦昌高级中学月考)已知谷氨酸的分子式是C5H9O4N,那么该氨基酸的R基是( )
A. —C2H4NO2 B. —C3H5O2 C. —C4H6O2 D. —C4H5O2
4. (2024常州金坛期中)下图为有关蛋白质分子的简要概念图。对图示分析正确的是( )
A. a中肯定有S元素
B. 多肽中b的数目等于c的数目
C. ①过程反应产生的水中的氢分别来自氨基和羧基
D. 高温能破坏蛋白质的空间结构,氮元素主要存在于其氨基中
5. (2024苏州梁丰高级中学月考)如图为鉴定蛋白质的流程图,其中甲、乙、丙、丁分别指( )
A. 黄豆浆、双缩脲试剂、2 mL、4滴
B. 花生种子研磨液、双缩脲试剂、4滴、2 mL
C. 黄豆浆、双缩脲试剂、4滴、2 mL
D. 花生种子研磨液、斐林试剂、2 mL、4滴
6. (2024常州高级中学期中) α鹅膏蕈碱是一种环状八肽,下列相关判断正确的是( )
A. 组成元素有C、H、O、N、P B. 分子中含有7个肽键
C. 至少含有一个游离的氨基 D. 分子中可能含有8种氨基酸
7. (2024连云港期末)中国研究团队公布了动物体内具有辨识方向作用的“生物指南针”——磁感应蛋白与光敏隐花色素蛋白组成的蛋白质复合体,这一发现有望解决动物的迁徙之谜。下列有关磁感应蛋白的叙述,错误的是( )
A. 磁感应蛋白的元素组成至少有4种
B. 磁感应蛋白的基本组成单位是氨基酸
C. 磁感应蛋白空间结构与其功能密切相关
D. 磁感应蛋白经高温处理后与双缩脲试剂不发生紫色反应
8. (2024常熟王淦昌高级中学月考)如图所示,一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是( )
A. 胰岛素分子具有50个肽键,合成它的过程中共脱去50分子水
B. 胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基
C. 沸水浴时,肽键断裂导致胰岛素生物活性的丧失
D. 理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛素的含量
9. (2024镇江一中期中)下图是某多肽化合物的结构。下列关于该化合物的叙述,错误的是( )
A. 该化合物是三肽,含有2个肽键
B. 氨基酸的种类不同决定于R基②④⑥
C. 形成该多肽链时,会脱去2个水分子
D. 该多肽链中含有4个羧基、3个氨基
10. (2024扬州宝应中学期中)细胞受到冰冻时,蛋白质分子相互靠近,当接近到一定程度时,蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)氧化形成二硫键(—S—S—)。解冻时,蛋白质氢键断裂,二硫键仍保留(如下图所示)。下列说法不正确的是( )
A. 巯基位于氨基酸的R基上 B. 解冻后蛋白质功能可能异常
C. 结冰和解冻过程涉及肽键的变化
D. 抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力
11. (2024连云港期中)如图为某化合物的结构示意图。请回答下列问题。
(1) 该化合物是由________个氨基酸分子通过________形成的,氨基酸的结构通式可表示为______________,组成该化合物的氨基酸种类有______种。
(2) 图中数字表示肽键的是________,表示R基的是________。该化合物含有________个游离羧基,形成该化合物过程中分子量减少了________。
(3) 蛋白质结构具有多样性,原因是组成蛋白质氨基酸的_________________不同,肽链的数量及其形成的__________________。
【提升素养】
12. (2024南京六校联考)如图为组成人体蛋白质的氨基酸分子的结构通式。下列说法错误的是( )
A. 在人体中组成蛋白质的氨基酸有20种
B. ④中可能含有除C、H、O、N之外的元素
C. 各种氨基酸之间的区别在于②和③的不同
D. 氨基酸脱水缩合产生的水中的氧全部来自③
13. (多选)(2024常州联盟校期中)下图是某多肽结构式,据此判断下列说法错误的有( )
A. 该多肽是由六种氨基酸组成的六肽
B. 该多肽彻底水解后分子量将增加108
C. 该多肽在脱水缩合前含有7个氨基和9个羧基
D. 若上图中的氨基酸顺序发生改变,该多肽将失去原有功能
14. (多选)(2024淮安高中校协作体期中)下图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子(不同编号代表氨基酸残基)。下列叙述正确的有( )
A. 该分子中含有198个肽键
B. 该分子中至少有2个氨基
C. 合成1分子该物质会同时生成200个水分子
D. 该分子中N原子数目大于202
15. (2024徐州期末)PAW β是植物体内的一种多肽,具有浅化皱纹、抑制表情肌收缩的美容效果,比目前常用的除皱产品更安全有效。下图是PAW β前体分子的结构简式,请回答下列问题。
(1) 该前体分子是由________种氨基酸,经过________而成的多肽化合物,其完全水解需________个水分子参与反应。
(2) 在含有PAW β前体的试管中先加入2 mL 0.1 g/mL的________溶液后,再加入3~4滴0.01 g/mL的________溶液,________(填化学键名称)可与Cu2+形成紫色的复杂化合物。
(3) 从植物中还能提取出其他具有不同功能的生物活性多肽,它们功能不同的原因可能是组成这些多肽的氨基酸在______________________上的不同,以及多肽链的数量和空间结构不同。
(4) 经常性面部肌肉收缩运动会引起皱纹的产生,肌肉收缩需要由三种蛋白质VAMP、Syntaxin和SNAP 25结合而成的一种蛋白质组合体SNARE参与。经检测PAW β与SNAP 25的部分序列完全相同,推测PAW β除皱的原理是PAW β可代替________参与SNARE的形成,从而导致其__________________,不能参与肌肉收缩,达到除皱的目的。
16. (2024扬州邗江期中)肌红蛋白是由153个氨基酸分子构成的一条肽链盘绕一个血红素辅基形成,血红素辅基和肽链间不发生脱水缩合,下图甲、乙分别为血红素辅基、肽链结构。请据图回答下列问题。
甲 乙
(1) 构成肌红蛋白的元素有____________。
(2) 由图推知,肌红蛋白至少含有________个肽键,至少含有________个游离的羧基,形成肌红蛋白的生理过程称为________。
(3) 血红蛋白与肌红蛋白两种蛋白质分子中氨基酸的数目、种类和排列顺序不同,但它们的主要功能却具有相似性,试分析原因:________________________。
(4) 某种肽酶能专门水解位于第26、71、72、99、153位氨基酸羧基端的肽键(图乙),则该肽酶完全作用于该肽链后的产物有______种,这些产物中的所有多肽链之和与原肽链相比,氧原子数目________(填“增加”“减少”或“不变”)。
第三节 细胞中的蛋白质和核酸
第1课时 细胞的功能主要由蛋白质完成
夯实基础
1. C 细胞中的主要能源物质是葡萄糖,不是蛋白质,C错误。
2. C 蛋白质结构的多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的空间结构均有关,不同蛋白质中氨基酸之间的连接方式相同,与蛋白质多样性无关,C错误。
3. B 已知谷氨酸的分子式是C5H9O4N,其中含有C、H、O、N的原子数分别是5、9、4、1,而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,这个碳原子还连接一个氢原子,所以R基团是—C3H5O2,B正确。
4. C 图中a是组成蛋白质的元素,蛋白质的基本组成元素为C、H、O、N,蛋白质中不一定含有S元素,A错误;多肽中c肽键的数目=氨基酸b的数目-肽链的数目,B错误;b为蛋白质的基本单位——氨基酸,①为氨基酸的脱水缩合过程,该反应产生的水中的氢分别来自氨基和羧基,C正确;氮元素主要存在于蛋白质的—CO—NH—中,D错误。
5. A 该实验是用来检测蛋白质的,故实验材料应该选择黄豆,滤液甲为黄豆浆,试剂乙为双缩脲试剂,先加入0.1 g/mL的NaOH溶液 2 mL,再加入0.01 g/mL的CuSO4溶液4滴,A符合题意。
6. D 蛋白质的元素组成主要是C、H、O、N,不含P元素,A错误;α-鹅膏蕈碱是一种环状八肽,其中含有8个肽键,B错误;α-鹅膏蕈碱是一种环状八肽,不一定含有游离的氨基,C错误;α-鹅膏蕈碱是一种环状八肽,含有8个氨基酸,可能是不同的氨基酸,即可能含有8种不同氨基酸,D正确。
7. D 磁感应蛋白的元素组成至少有C、H、O、N 4种,A正确;磁感应蛋白的本质是蛋白质,蛋白质的基本组成单位是氨基酸,B正确;蛋白质的结构决定功能,故磁感应蛋白空间结构与其功能密切相关,C正确;高温处理后磁感应蛋白空间结构发生改变,但肽键未被破坏,仍可与双缩脲试剂发生紫色反应,D错误。
8. D 肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数,胰岛素分子具有51-2=49个肽键,合成它的过程中共脱去49分子水,A错误;胰岛素分子含有两条肽链,所以胰岛素分子至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基,B错误;高温会破坏胰岛素(蛋白质)的空间结构,使胰岛素变性失活,但不会使肽键断裂,C错误;据题意可知,每形成一分子胰岛素,会切下一个C肽,故理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛素的含量,D正确。
9. D 图中含有2个肽键,为三肽化合物,A正确;图中②④⑥表示R基团,决定了氨基酸的种类,B正确;该三肽是由3个氨基酸脱去2个水分子形成的,C正确;图中多肽含有2个羧基,1个氨基,D错误。
10. C 巯基(—SH)中含有S,由氨基酸的结构通式可知,巯基位于氨基酸的R基上,A正确;蛋白质的结构决定蛋白质的功能,由题干“解冻时,蛋白质氢键断裂”可知,解冻后的蛋白质结构会发生变化,其功能也可能发生异常,B正确;由题干信息可知,结冰时会增加蛋白质分子中的二硫键数量,解冻时空间结构改变,结冰和解冻过程未涉及肽键的变化,C错误;细胞受到冰冻时,蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)会被氧化形成二硫键(—S—S—),抗冻植物能够适应较冷的环境,根据形态结构和功能相适应的观点,可推知抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力,D正确。
11. (1) 3 脱水缩合 3
(2) ④ ②③⑤ 1 36 (3) 种类、数目、排列顺序 空间结构千差万别
提升素养
12. C 在人体中组成蛋白质的氨基酸有20种,A正确;④为R基,R基中可能含有除C、H、O、N之外的元素,如S等,B正确;②为—H,③为羧基,各种氨基酸之间的区别在于④R基的不同,C错误;氨基酸脱水缩合产生的水中的氧全部来自羧基③,D正确。
13. AC 由图可知,该多肽由7个氨基酸组成,氨基酸由R基决定,有两个氨基酸的R基相同(都是—CH3),由此判断该多肽是由6种氨基酸组成的七肽,A错误;该多肽彻底水解,6个肽键都断裂,会结合上6个水分子,故七肽彻底水解,分子量将增加6×18=108,B正确;该多肽由7个氨基酸组成(至少含有7个氨基和7个羧基),有1个氨基酸的R基上含有 1个氨基,2个氨基酸的R基上分别含有1个羧基,因此该多肽在脱水缩合前含有8个氨基和9个羧基,C错误;氨基酸顺序发生改变,组成的肽链结构发生改变,相应的功能也发生改变,D正确。
14. BCD 题图中的该蛋白质分子由200个氨基酸构成,含有2条肽链,两条肽链之间通过两个肽键连接,所以链内肽键数=氨基酸数-肽链数=200-2=198个,链间肽键2个,该蛋白质分子共有肽键数=198+2=200个,A错误;题图中的该蛋白质分子由200个氨基酸构成,含有2条肽链,至少含有氨基数=肽链数=2个,B正确;脱水数=肽键数=200个,C正确;氮原子数=氨基酸数+R基中的N原子数=200+2=202个,其他氨基酸R基上有可能有氮原子,因此该物质氮原子数大于202个,D正确。
15. (1) 4 脱水缩合 5 (2) NaOH CuSO4 肽键 (3) 数目、种类和排列顺序 (4) SNAP 25 结构改变和功能丧失
解析:(1) 分析题图可知,该前体分子含有5个肽键,是由6个氨基酸脱水缩合形成的化合物,共4种氨基酸(4种不同的R基),6个氨基酸合成1条肽链共脱去5分子水,故其完全水解需5个水分子参与反应。(2) 蛋白质的检测:在含有PAW β前体的试管中先加入 2 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液后,再加入 3~4滴0.01 g/mL的CuSO4溶液,肽键可与Cu2+形成紫色的复杂化合物。(3) 蛋白质的结构不同,导致其功能不同,从植物中还能提取出其他具有不同功能的生物活性多肽,它们功能不同的原因可能是组成这些多肽的氨基酸在种类、数目和排列顺序上的不同,以及多肽链的数量和空间结构不同。(4) 肌肉收缩需要由三种蛋白质VAMP、Syntaxin和SNAP 25结合而成的一种蛋白质组合体SNARE参与。PAW β与SNAP 25的部分序列完全相同,可代替SNAP 25参与蛋白质组合体SNARE的形成,但PAW β与SNAP 25的氨基酸序列又不完全相同,因此导致其参与形成的SNARE的结构与原来的SNARE结构不同,从而导致其功能丧失,不能参与肌肉收缩,故会达到除皱的目的。
16. (1) C、H、O、N、Fe (2) 152 3 脱水缩合 (3) 可能是两者的空间结构相似且都含血红素辅基 (4) 5 增加
解析:(1) 分析题图可知,构成肌红蛋白的元素有C、H、O、N、Fe。(2) 已知肌红蛋白由一条肽链盘绕一个血红素辅基形成,血红素的结构中不含肽键,但有2个羧基,且血红素辅基和肽链间不发生脱水缩合,肌红蛋白的肽链由153个氨基酸脱水缩合形成,可知一个肌红蛋白中至少含有153-1=152个肽键;一条肽链的一端至少有1个游离的羧基,故肌红蛋白中至少有1+2=3个游离的羧基,形成肌红蛋白的过程称为脱水缩合。(3) 蛋白质具有多样性的原因:氨基酸的种类、数目和排列顺序不同,多肽链的数量不同,蛋白质的空间结构不同,而血红蛋白与肌红蛋白中氨基酸的数目、种类和排列顺序不同,但它们的主要功能却具有相似性,结构决定功能,可能是两者的空间结构相似且都含血红素辅基。(4) 已知肌红蛋白的肽链由153个氨基酸脱水缩合形成,若某种肽酶能专门水解位于第26、71、72、99、153位氨基酸羧基端的肽键,则该肽酶完全作用于肽链后的产物有一个二十六肽、一个四十五肽、一个丙氨酸、一个二十七肽、一个五十四肽,共5种。形成这些产物需要破坏4个肽键,需要4分子水,形成4个多肽,1个氨基酸,故这些产物中的所有多肽链之和与原肽链相比,氧原子数目增加。