2025秋高考生物复习必修1分子与细胞第一单元第3讲蛋白质是生命活动的主要承担者课件(共57张PPT)

(共57张PPT)
第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者
课标考情——知考向 核心素养——提考能
阐明蛋白质由氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成 生命观念 通过学习蛋白质的结构和功能，明确蛋白质在细胞生命活动中的重要性
科学思维 归纳总结蛋白质的形成过程，分析蛋白质功能多样性的原因，培养科学思维的能力
社会责任 结合一些与蛋白质结构和功能异常的疾病，了解蛋白质在个体发育中的重要性
［自主学习］
　组成蛋白质的氨基酸的结构及种类
组成蛋白质的氨基酸结构及种类
C、H、O、N
同一个
R
非必需氨基酸
必需氨基酸
谐音法巧记8种必需氨基酸
一（异亮氨酸）家（甲硫氨酸）人来（赖氨酸）写（缬氨酸）两（亮氨酸）三（色氨酸）本（苯丙氨酸）书（苏氨酸）
［自主检测］
热图导析：分析下列氨基酸结构并回答问题。
（1）比较上述三种氨基酸，写出氨基酸的结构通式： 　
　 。
谷氨酸
　赖氨酸
　甲硫氨酸
略
（2）氨基酸理化性质的不同取决于　　　　的不同，图中三种氨基酸的R基依次是
。
（3）在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①~④中的　　　　　部位。
R基
—（CH2）2—COOH、—（CH2）4—NH2、
—（CH2）2—S—CH3
①
谷氨酸
　赖氨酸
　甲硫氨酸
［自主学习］
1.二肽的形成
（1）过程①的名称是　　　　　，发生场所是　　　　　　　　。
（2）物质②的名称是　　　　　。
（3）结构③的名称是　　　。
（4）脱去的H2O中H的来源： 　 。
（5）多个氨基酸发生该反应，产物名称为　　　。
蛋白质的结构及其多样性
脱水缩合
核糖体
二肽
肽键
一个来自氨基，一个来自羧基　
多肽
蛋白质形成的四个“一”
2.蛋白质的结构多样性和功能多样性
种类
　数目
　 排列
顺序
　空间
　胰岛素
　催化
　运输
　免疫
［自主检测］
1.深挖教材。
蛋白酶可以使肽键断裂，从而将蛋白质水解成多肽或氨基酸。从蛋白质的空间结构的角度分析，为什么煮熟的鸡蛋更容易被消化？ 　
________________________________________________________________
　 。
高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，蛋白酶更容易与肽键结合起水解作用
2.热图导析。
图甲表示有关蛋白质分子的简要概念图；图乙中的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质。请分析回答下列问题。
（1）真核细胞中进行图甲中②过程的
场所有哪些？
。
（2）图乙中①②③分别体现了蛋白质
的哪种功能？
。
内质网、高尔基体
催化功能、运输功能、免疫功能
［深度讲解］
1.蛋白质结构多样性与
功能多样性的关系
蛋白质的结构和功能
2.常考蛋白质的
分布和功能
［考向预测］
（一）氨基酸的结构分析与判断（素养目标：科学思维）
1.（2024年广东肇庆期中）谷胱甘肽几乎存在于人体每一个细胞中，具有保持正常的免疫功能、抗氧化、解毒等作用。下图是谷胱甘肽的结构简式，下列叙述正确的是 （　　）
A.上图最左边的氨基酸的R基是一个羧基，该多肽中含有2个肽键、2个游离的羧基
B.形成该多肽时，脱去了2分子水，其中的氧来自羧基，氢来自氨基
C.谷胱甘肽彻底水解后可得到3种氨基酸，水解产物不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D.高温、低温、X射线、强酸等均会破坏蛋白质的空间结构，使其变性
C
【解析】据图可知，该多肽中含有2个肽键、2个游离的羧基（-COOH），左边的氨基酸的R基是-CH2-CH2-COOH，A错误；该多肽中含有2个肽键，形成该多肽时，脱去了2分子水，其中的氧来自羧基，氢来自氨基和羧基，B错误；谷胱甘肽由三个氨基酸组成，R基分别为-CH2-CH2-COOH、-CH2-SH、-H，故谷胱甘肽水解后能产生3种氨基酸，氨基酸不能与双缩脲试剂发生紫色反应，C正确；高温、X射线、强酸等均会破坏蛋白质的空间结构，使其变性，但低温不会使其变性，D错误。
（二）考查蛋白质分子的结构和功能（素养目标：科学思维）
2.（2024年广东广州一模）大肠杆菌伴侣蛋白是由GroEL和GroES组成的复合物（见下图），GroEL分成上下两环，每环含7个亚基，构成中空的圆筒，每一个亚基结合一个ATP；GroES是由7个亚基构成的类似帽子的结构，待多肽链进入空筒后即盖上，多肽链在筒内进行折叠，待ATP水解后，GroES打开，多肽链被释放。下列相关叙述错误的是 （　　）
A.大肠杆菌伴侣蛋白是在核糖体上合成的
B.GroEL催化ATP合成，GroES催化ATP水解
C.多肽链在筒内进行折叠形成一定的空间结构
D.伴侣蛋白使蛋白质的折叠互不干扰，高效有序
B
【解析】大肠杆菌的蛋白质是在核糖体上合成的，A正确；由题图无法得知GroEL催化ATP合成，GroES催化ATP水解，B错误；由题干可知，多肽链在筒内进行折叠形成一定的空间结构，C正确；GroES是由7个亚基构成的类似帽子的结构，待多肽链进入空筒后即盖上，多肽链在筒内进行折叠，待ATP水解后，GroES打开，多肽链被释放，故伴侣蛋白使蛋白质的折叠互不干扰，高效有序，D正确。
［深度讲解］
1.蛋白质相对分子质量、氨基酸数目、肽链数、肽键数和脱去水分子数的关系
（1）肽键数=脱去水分子数=氨基酸数目-肽链数（不考虑环状肽）。
（2）蛋白质相对分子质量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18。（不考虑形成二硫键）
多肽形成过程中的相关数量计算方法
注：氨基酸平均相对分子质量为a。
肽链
数 氨基
酸数目 肽键
数 脱去水
分子数 多肽链相对
分子质量 氨基
数目 羧基
数目
1条 m m-1 m-1 am-
18（m-1） 至少
1个 至少
1个
n条 m m-n m-n am-
18（m-n） 至少
n个 至少
n个
（3）环状肽如图所示：
根据图示可知：肽键数=脱去的水分子
数=氨基酸数（由于环状肽首尾氨基酸彼此
相连，故形成一个环状肽时，比形成一条直链肽要多生成一个水分子）。
（4）在计算多肽相对分子质量时，还要考虑一些其他化学变化过程，如二硫键（—S—S—）的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，故相对分子质量减少2。
2.蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
（1）至少含有的游离氨基数或羧基数=肽链数。
（2）游离氨基数或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基数或羧基数。
3.蛋白质中原子数的计算
在一个氨基酸中，不考虑R基，至少含有2个C 原子、2个O原子、4个H原子，通常以N原子或O原子为突破口。
（1）C原子数=氨基酸数目×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=肽键数+肽链数×2+R基上的O原子数。
（4）N原子数=各氨基酸中N原子的总数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数。
［考向预测］
（一）利用氨基酸的结构特点进行相关计算（素养目标：科学思维）
1.（2024年湖南邵阳阶段练习）下图是西双版纳热带雨林中一种蜘蛛所吐的胶原蛋白的结构，该胶原蛋白是由二硫键（—S—S—）和酰胺键（—CO—NH—）将两条链状肽和环肽连接起来形成的含有998个氨基酸残基的蛋白质，下列相关叙述正确的是 （　　）
A.该蛋白质至少有2个游离的氨基、2个羧基，氨基和羧基可用NH2和COOH表示
B.形成该蛋白质的过程中脱去了997个水分子
C.该蛋白质功能由其空间结构决定，加热、加酸、加酒精、加氯化钠都能使其变性失活
D.推测该胶原蛋白不能用来制作人体外科手术缝合线，因为该胶原蛋白不是人体细胞合成的
B
【解析】氨基和羧基可分别用-NH2和-COOH表示，A错误；设环状肽含有M个氨基酸，形成一个酰胺键（-CO-NH-）脱去一分子水，所以形成该胶原蛋白过程中脱去水分子数目=（998-M-2）（形成两条直链肽脱去的水分子）+M（形成环肽脱去的水分子）+1（环肽与直链肽相连处脱去一个水分子）=997，B正确；加氯化钠一般不会使蛋白质变性失活，C错误；因为有些动物的胶原蛋白是可以用来作人体外科手术缝合线的，故不能推测该胶原蛋白是否能用来作人体外科手术缝合线，D错误。
（二）考查蛋白质合成过程的相关计算（素养目标：科学思维）
2.（2024年广东清远期末）已知某蛋白质的相关数据如下：①形成该蛋白质的氨基酸数为126；②游离的氨基数为17；③R基上的氨基数为15；④二硫键的数目为1。下列推论错误的是 （　　）
A.该蛋白质含有2条肽链
B.形成该蛋白质的过程共脱去124个水分子
C.该蛋白质共含有141个氮原子
D.形成该蛋白质的过程中相对分子质量减少了2 234
C
【解析】肽链数=游离的氨基数-R基上的氨基数=2，A正确；脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数=124，B正确；由于R基上的氮原子个数不确定，因此无法得出该蛋白质所含的氮原子个数，C错误；形成该蛋白质的过程脱去124个分子水和2个H，相对分子质量减少了124×18+2=2 234，D正确。
1.（2022年湖南卷）胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列叙述正确的是 （　　）
A.胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中
B.皮肤表面涂抹的胶原蛋白可被直接吸收
C.胶原蛋白的形成与内质网和高尔基体有关
D.胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高
C　
【解析】蛋白质的氮元素主要存在于—CO—NH—中，A错误；胶原蛋白为生物大分子物质，涂抹于皮肤表面不能被直接吸收，B错误；内质网是蛋白质的合成、加工场所和运输通道，高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装，胶原蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关，C正确；由题干可知，胶原蛋白非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，而人体需要从食物中获取必需氨基酸，非必需氨基酸自身可以合成，衡量蛋白质营养价值的高低主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量及组成比例，因此并不能说明胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高，D错误。
2.（2024年全国卷）大豆是我国重要的粮食作物。下列叙述错误的是 （　　）
A.大豆油含有不饱和脂肪酸，熔点较低，室温时呈液态
B.大豆的蛋白质、脂肪和淀粉可在人体内分解产生能量
C.大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸
D.大豆中的脂肪和磷脂均含有碳、氢、氧、磷4种元素
D
【解析】植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，在室温下呈液态，动物脂肪大多含有饱和脂肪酸，在室温下呈固态，A正确；蛋白质、脂肪和淀粉可在人体内分解产生能量，B正确；必需氨基酸是人体细胞不能合成，必须从外界获取的氨基酸，因此大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸，C正确；脂肪的组成元素只有C、H、O，D错误。
3.（2021年湖南卷）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是 （　　）
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了
蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，
不影响细胞信号传递
C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
B
【解析】通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息可知，进行细胞信号传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
4.（2023年海南卷）科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕，使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白，该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述，正确的是 （　　）
A.该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同
B.该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成
C.该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
D.高温可改变该蛋白的化学组成，从而改变其韧性
B
【解析】该蛋白的基本组成单位是氨基酸，与天然蜘蛛丝蛋白的相同，A错误；氨基酸是组成蛋白质的基本单位，该蛋白的肽链由氨基酸经过脱水缩合反应通过肽键连接而成，B正确；该蛋白彻底水解的产物为氨基酸，不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，C错误；高温可改变该蛋白的空间结构，从而改变其韧性，但不会改变其化学组成，D错误。
A组　基础巩固练
1.（2024年广东揭阳期末）最新动物实验研究发现，低异亮氨酸饮食的小鼠寿命更长，变瘦后能保持体重稳定。下列说法正确的是 （　　）
A.组成人体蛋白质的异亮氨酸可从食物中获取，也可在细胞内合成
B.可利用放射性同位素15N标记异亮氨酸并追踪其运行和变化规律
C.与其他氨基酸脱水缩合形成肽链时，异亮氨酸脱去的是羧基或氨基
D.对于超重和肥胖人群来说，可适量减少异亮氨酸的摄入以维持健康
（本讲对应学生用书P320~321）
D
【解析】组成人体蛋白质的异亮氨酸是必需氨基酸，只能从食物中获取，不能在细胞内合成，A错误；15N不具有放射性，是稳定同位素，B错误；与其他氨基酸脱水缩合形成肽链时，异亮氨酸脱去的是羧基中的—OH或氨基中的—H，C错误；由题“低异亮氨酸饮食的小鼠寿命更长，变瘦后能保持体重稳定”，故对于超重和肥胖人群来说，可适量减少异亮氨酸的摄入以维持健康，D正确。
2.有的同学喜欢赖床，为多睡十分钟以不吃早餐作为代价，然而青少年阶段是生长发育的黄金时期，保证营养的全面摄入是健康成长的基础。下列有关描述错误的是 （　　）
A.蛋白质是生命活动的主要承担者，为满足生命活动所需，每日应摄入足量的蛋白类食品
B.人体细胞中含量最多的化合物是水，水是生命之源，因此起床后只需大量喝水饱腹即可
C.早餐中白粥或面包等食品中含有淀粉，经消化分解，能为机体提供葡萄糖，保证能量的供应
D.脂质也是重要的有机化合物，在饮食中应有适量的摄入，长期零油脂的饮食不利于身体健康
B
3.（2024年广东湛江二模）系统素是一条多肽链（十八肽）。植物被昆虫食害后，体内系统素从受伤害处传至未受伤害处，激活蛋白酶抑制剂基因的表达，促进防御蛋白质的合成。下列说法错误的是 （　　）
A.系统素由 18个氨基酸通过脱水缩合形成
B.推测系统素是一种信号传递分子
C.促进蛋白酶抑制剂基因的表达有助于植物防御能力的提高
D.高温处理后的系统素不会与双缩脲试剂发生颜色反应
D
【解析】系统素为十八肽，则由18个氨基酸通过脱水缩合形成，A正确；植物被昆虫食害后，体内系统素从受伤害处传至未受伤害处，激活蛋白酶抑制剂基因的表达，促进防御蛋白质的合成，由此可推测系统素是一种信号传递分子，B正确；促进蛋白酶抑制剂基因的表达，促进防御蛋白质的合成，这有助于植物防御能力的提高，C正确；高温处理一般不会影响系统素的肽键结构，故高温处理后的系统素会与双缩脲试剂发生颜色反应，D错误。
4.（2024年河北衡水模拟预测）纯天然胶原蛋白手术缝合线具有吸收完全、抗拉强度高、生物相容性好、促进细胞生长等特征。下列叙述正确的是 （　　）
A.胶原蛋白的氧元素主要存在于羧基中
B.胶原蛋白可被缝合处的细胞直接吸收
C.高温处理的缝合线更容易被吸收
D.可通过15N的放射性研究胶原蛋白的吸收路径
C
【解析】胶原蛋白的氧元素主要存在于-CO-NH-结构中，A错误；胶原蛋白被分解为氨基酸后可被缝合处的细胞直接吸收，B错误；高温处理的缝合线空间结构变得伸展、松散，更容易被水解，更容易被吸收，C正确；15N为稳定性同位素，无放射性，D错误。
5.人体内有数万种不同的蛋白质，承担多种多样的功能。下列不属于蛋白质功能的是 （　　）
A.催化绝大多数化学反应
B.肌肉、毛发的构成
C.参与抵御病菌和病毒的入侵
D.红细胞中氧气的跨膜运输
D
B组　能力提升练
6.（2024年重庆阶段练习）胶原是哺乳动物体内含量最多的一类蛋白质，约占蛋白质总量的1/4。它由三条肽链拧成，肽链间有二硫键，部分区域呈螺旋形。如图是前胶原在两种前胶原酶的作用下形成胶原的示意图。下列选项错误的是 （　　）
A.胶原至少含有3个游离的—COOH
B.N-前胶原酶作用位点为端肽氨基端的肽键
C.肽链间二硫键最可能在光面内质网中形成
D.体内胶原用双缩脲试剂处理，无需加热即会有紫色出现
【解析】1条肽链至少含1个游离的羧基，胶原含3条肽链，至少含有3个游离的羧基（-COOH），A正确；由图可知，图示左侧为氨基端，右侧为羧基端，N-前胶原酶作用位点为端肽氨基端的肽键，B正确；肽链间二硫键最可能在粗面内质网中形成，C错误；蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，体内胶原是蛋白质，用双缩脲试剂处理，无需加热即会有紫色出现，D正确。
C
7.如图的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质，下列叙述正确的是 （　　）
A.①一定发生在细胞内
B.②必须依赖腺苷三磷酸
C.③只能位于细胞膜上
D.Q中可能含有硫元素
D
【解析】图中Q物质具有多种功能，①过程中L与Q结合后可变成其他物质，这里的Q是具有催化作用的酶，消化酶催化的水解反应在消化道（细胞外）起作用，A错误；②过程的Q是起运输作用的载体，载体参与的协助扩散不需要消耗能量，B错误；③过程中的L与Q结合后，L随后被消灭，这里的Q应为起免疫作用的抗体，抗体存在于内环境中，C错误；蛋白质的元素组成是C、H、O、N，有的还含有S、Fe等元素，D正确。
8.请仔细观察下列结构式，有关叙述正确的是 （　　）
①
③
⑤
②
④
A.上述结构全部属于组成蛋白质的氨基酸
B.若形成的是链状四肽，则应该具有3个肽键、2个游离的氨基、2个游离的羧基
C.若形成的是环状四肽，应该有4个肽键、2个游离的氨基、1个游离的羧基
D.若上述①②③三种物质，每种仅能有一个，则形成的三肽种类最多能有27种
C
【解析】题图中④的氨基和羧基不连接在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸，A错误；若①②③⑤形成链状四肽，应该有3个肽键、3个游离的氨基、2个游离的羧基，B错误；若①②③⑤形成环状四肽，应该有4个肽键、2个游离的氨基、1个游离的羧基，C正确；①②③三种物质，每种仅有一个，形成的三肽种类是6种，D错误。
C组　压轴培优练
9.甲图表示有关蛋白质分子的简要概念图；乙图表示某三十九肽中共有丙氨酸（R基为-CH3）4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽。据图回答下列问题：
（1）甲图中A的基本元素组成为　　 　；在人体内可以合成的B属于　　　　　　　；可构成人体蛋白质的B结构通式为　　　　　　　　　；①由B形成蛋白质的过程是　　　　　　。
（2）蛋白质的结构具有多样性，从蛋白质自身分析，是因为肽链中氨基酸的　　　　　　　　　　　　　　　不同，以及肽链盘曲折叠形成的空间结构千变万化。
C、H、O、N
非必需氨基酸
脱水缩合
种类、数目、排列顺序
（3）乙图中，三十九肽被水解后肽键减少　　　　个。这些多肽和三十九肽相比，C原子减少　　　　个。
（4）高温加热后，该蛋白　　　　（填“能”或“不能”）和双缩脲试剂发生颜色反应。
7
12
能
（5）某蛋白质分子中的一条肽链为156肽，其分子式为CxHyNzOwS（z>156，w>157），并且是由图丙五种氨基酸组成的（苯丙氨酸R基团为-CH2C6H9），那么，将该156肽彻底水解后将会得到　　　　个赖氨酸，
　 　　　个天冬氨酸（结果可含分子式中的未知数）。
z-156
（w-157）/2
【解析】（1）A是蛋白质的组成元素，包括C、H、O、N等；B是氨基酸，在人体内可以合成的氨基酸属于非必需氨基酸；组成蛋白质的氨基酸至少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，其结构通式可表示为 ；由氨基酸形成蛋白质的过程是脱
水缩合。（2）蛋白质的结构具有多样性，从蛋白质自身分析，是因为氨基酸的种类、数量和排列顺序不同，以及蛋白质的空间结构千变万化。（3）在三十九肽中，含有38个肽键，去掉4个丙氨酸后，形成4条肽链，该4条肽链由35个氨基酸组成，因此共有肽键数为35-4=31个，因此比原来少了7个肽键；图示过程为三十九肽+7个H2O →4条短肽+4个丙氨酸
（C3H7O2N），根据碳原子守恒可知：三十九肽中的C=4条短肽中的C+4个丙氨酸中的C（12个），所以4条短肽比三十九肽中的C原子减少了12个。（4）高温加热后，蛋白质的空间结构发生变化，但肽键并未被破坏，故仍可与双缩脲试剂发生颜色反应。（5）构成该156肽的五种氨基酸分子中，只有赖氨酸含有2个N原子，设该156肽中含有赖氨酸M个，根据蛋白质中的N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数可得：z=（156-1）+1+M，解得M=z-156（个）；构成该156肽的五种氨基酸分子中，只有天冬氨酸含有2个羧基，设该156肽中含有天冬氨酸Q个，根据蛋白质中O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数可得：w=（156-1）+2×1+2Q，解得Q=（w-157）/2个。