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
课时作业
(时间:30分钟 分值:47分)
第1~8题每题3分,第9~10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 氨基酸的结构及其特点
1.(2025·镇江期中)下列物质中,属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
[A]H2N—CH2—CH2—COOH
[B]H2N—CH2—COOH
[C]HOOC—CH2—COOH
[D]
【答案】 B
【解析】 A选项物质中有氨基和羧基,但氨基和羧基没有连在同一个碳原子上,不属于构成蛋白质的氨基酸;C选项物质中没有氨基,不属于构成蛋白质的氨基酸;D选项物质中氨基和羧基没有连在同一个碳原子上,不属于构成蛋白质的氨基酸。
2.(2025·南通期中)γ氨基丁酸(右图所示)是一种神经递质,具有降血压、抗抑郁、改善睡眠等多种生理功能,是谷氨酸脱羧酶(GAD)催化谷氨酸脱羧形成的。下列叙述正确的是( )
[A]γ氨基丁酸不能参与生物体内蛋白质的合成
[B]非必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标
[C]γ氨基丁酸是组成GAD的基本单位
[D]γ氨基丁酸与其他氨基酸结构相同,都含有一个氨基、一个羧基
【答案】 A
【解析】 γ氨基丁酸不符合蛋白质中氨基酸的结构通式,所以不能参与生物体内蛋白质的合成;必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标;γ氨基丁酸是谷氨酸脱羧酶(GAD)催化谷氨酸脱羧形成的,不是组成GAD的基本单位;γ氨基丁酸的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上,与其他氨基酸结构不同。
知识点2 蛋白质的结构和功能及其多样性
3.(2025·连云港期中)下列有关蛋白质的叙述,正确的是( )
[A]氨基酸间的连接方式不同导致蛋白质结构不同
[B]胰岛素和抗体都是具有免疫功能的蛋白质
[C]蛋白质是生物体维持生命活动的主要能源物质
[D]蛋白质变性后,其特定空间结构会被破坏
【答案】 D
【解析】 氨基酸间的连接方式相同,蛋白质具有多样性,由组成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序以及肽链的数量和空间结构决定;胰岛素具有调节机体生命活动的功能,不具有免疫功能;糖类是生物体维持生命活动的主要能源物质。
4.哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用,加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者的结构简式如下图所示,各氨基酸的残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是( )
[A]两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物
[B]氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢全部来自氨基
[C]肽链中游离的氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸的种类无关
[D]两种激素间因2个氨基酸的种类不同,而使两者的生理功能不同
【答案】 D
【解析】 两种激素都是由六肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物;氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢来自氨基和羧基;由于R中可能有氨基,所以肽链中游离的氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关;催产素和加压素的结构相似,但氨基酸的种类不完全相同,所以两者的生理功能不同。
5.(2025·扬州期中)钙调蛋白是真核细胞中的Ca2+感受器,能够接受Ca2+浓度变化的信息并传递信号。下列叙述错误的是( )
[A]钙调蛋白的基本组成单位是氨基酸
[B]钙调蛋白一定含有C、H、O、N元素
[C]钙调蛋白空间结构的形成与氢键无关
[D]钙调蛋白与Ca2+结合后,空间结构可能发生变化
【答案】 C
【解析】 氨基酸之间能够形成氢键等,从而使得肽链能够盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质分子,钙调蛋白空间结构的形成与氢键有关。
6.(2025·宿迁期中)下图是某多肽化合物的结构式。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]该化合物中氨基酸的种类不同取决于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
【答案】 D
【解析】 题图为由3个氨基酸脱水缩合形成的三肽化合物,含有2个肽键;题图中②④⑥表示R,决定了氨基酸的种类;该三肽是由3个氨基酸脱去2个水分子形成的;题图中多肽链含有2个羧基、1个氨基。
知识点3 检测生物组织中的蛋白质
7.(2024·扬州月考)某生物兴趣小组以一种白色野果为实验材料,对白色野果组织样液进行了有机物的鉴定,下列叙述正确的是( )
[A]用苏丹Ⅲ染色液检测,样液变成橘黄色,说明样液中含有脂肪
[B]加入斐林试剂并水浴加热,样液呈现砖红色,说明含有果糖
[C]利用双缩脲试剂检测白色野果样液中的蛋白质需进行加热
[D]斐林试剂和双缩脲试剂中都有0.01 g/mL的NaOH溶液
【答案】 A
【解析】 苏丹Ⅲ染色液能将脂肪染成橘黄色,用苏丹Ⅲ染色液检测,样液变成橘黄色,说明样液中含有脂肪;加入斐林试剂并水浴加热,样液呈现砖红色,说明该野果中含有还原糖,但不一定是果糖;双缩脲试剂可检测白色野果样液中的蛋白质,但不需要加热;斐林试剂和双缩脲试剂中都有0.1 g/mL的NaOH溶液。
8.(2024·盐城期中)在用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,正确的操作步骤是( )
[A]取2 mL蛋白质稀释液,先加2 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液,再加3~4滴0.01 g/mL的 CuSO4 溶液
[B]取2 mL蛋白质稀释液,先加3~4滴0.1 g/mL的CuSO4溶液,再加0.1 g/mL的NaOH溶液2 mL
[C]取2 mL蛋白质稀释液,同时加入0.01 g/mL的NaOH溶液和0.01g/mL的CuSO4溶液的混合液
[D]在NaOH和CuSO4混合液中加2 mL蛋白质稀释液
【答案】 A
【解析】 用双缩脲试剂鉴定蛋白质实验时,正确的操作是在 2 mL蛋白质稀释液中先加0.1 g/mL的NaOH溶液 2 mL,振荡摇匀后,再加3~4滴 0.01 g/mL 的CuSO4溶液,再振荡摇匀观察颜色变化。
综合提升练
9.(多选)(2025·连云港期中)血红蛋白分子是由 574个氨基酸组成的,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序列。下列分析错误的有( )
[A]图乙所示结构含有3种氨基酸
[B]若2条β肽链完全相同,则图甲所示的血红蛋白至少含有2个氨基
[C]血红蛋白4条肽链合成过程中失去570个水分子
[D]血红蛋白中含有Mg元素,而不含有Fe元素
【答案】 BD
【解析】 由图乙可知,①为氨基,②③④⑤为R,其中④⑤相同,氨基酸种类不同的原因是R(侧链基团)的种类不同,说明图乙所示结构含3种氨基酸;图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列,由题图可知,该β肽链中至少含有 2个氨基,2条相同的β肽链至少含有4个氨基,2条α肽链至少含有2个氨基,故图甲所示的血红蛋白至少含有6个氨基;血红蛋白是由4条多肽链、574个氨基酸组成的,氨基酸经脱水缩合过程失去的水分子数=574-4=570(个);血红蛋白含有Fe元素,不含Mg元素。
10.(多选)(2025·南通期中)某蛋白质由一条多肽链构成,分子式为C42H65N11O9,彻底水解后只得到图示3种氨基酸。已知苯丙氨酸的R中不含氧元素和氮元素。下列相关叙述错误的有( )
[A]该蛋白质是一个九肽化合物
[B]甘氨酸是相对分子质量最小的一种氨基酸
[C]此多肽中含有1个游离的羧基,3个游离的氨基
[D]组成蛋白质的氨基酸之间按照不同方式脱水缩合
【答案】 ACD
【解析】 由题图可知,3种氨基酸的R中都不含氧原子,假设水解得到的氨基酸个数为x,则该多肽合成时脱去的水分子数目为x-1。根据氧原子守恒进行计算,该多肽中氧原子数目=氨基酸数目×2-脱去的水分子数=2x-(x-1)=9,可计算出x=8,则该蛋白质是八肽化合物;甘氨酸的R只有一个H,所以甘氨酸是相对分子质量最小的一种氨基酸;由于3种氨基酸中只有赖氨酸含有两个氨基,其余只含有1个氨基,则多余的氨基来自赖氨酸,所以赖氨酸的数目为11-8=3,即该八肽的R中含3个氨基,所以该化合物中含有1个羧基、4个氨基;组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式是相同的。
11.(11分)(2025·扬州期中)水母发光依靠GFP蛋白,蓝光及紫外线等都能激发GFP蛋白发出绿色荧光。GFP蛋白能在厌氧细胞以外的任何细胞中发荧光,是一种被广泛应用的活体报告蛋白。GFP蛋白由228个氨基酸组成多肽链,其中第65、第66、第67位分别为丝氨酸、酪氨酸、甘氨酸,其结构如下图所示,数字代表氨基酸位点。请回答下列问题。
(1)GFP蛋白的N—端和C—端分别表示 (基团名称)和 (基团名称),第65、第66、第67位3种氨基酸结构中的 不同。高温条件下,GFP蛋白被激发后不能发出绿色荧光,分析其原因是 。
(2)科研团队仅将第66位的酪氨酸转换成组氨酸后,获得的BFP蛋白能发蓝色荧光。和GFP蛋白比,BFP蛋白发蓝色荧光与其特定的氨基酸 有关。
(3)在GFP蛋白第157位谷氨酰胺和第158位赖氨酸之间插入短肽,GFP蛋白仍能发出绿色荧光。插入短肽之前需先断裂两种氨基酸之间的 (填化学键),插入短肽的过程中发生了 反应,此过程产生了 分子水。
(4)若氨基酸的平均相对分子质量为120,则GFP蛋白的相对分子质量为 。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)氨基 羧基 R 高温使GFP蛋白的空间结构发生改变(或高温使GFP蛋白变性)(2分)
(2)排列顺序
(3)肽键 脱水缩合 2
(4)23 274(2分)
【解析】 (1)GFP蛋白的N—端和C—端分别是氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。不同氨基酸的差别是R的不同,所以第65、第66、第67位3种氨基酸结构中的R不同。高温使GFP蛋白的空间结构发生改变(或高温使GFP蛋白变性),所以高温下,GFP蛋白被激发后不能发出绿色荧光。
(2)仅将第66位的酪氨酸转换成组氨酸后,获得的BFP蛋白能发蓝色荧光,说明BFP蛋白与GFP蛋白的功能发生了变化,其原因是将第66位的酪氨酸转换成组氨酸后蛋白质中的氨基酸的排列顺序发生了改变。
(3)在GFP蛋白第157位谷氨酰胺和第158位赖氨酸之间插入短肽,则需要先将第157位和第 158位氨基酸之间的肽键断裂,插入短肽的过程中发生了脱水缩合反应,此过程产生了2分子水。
(4)蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量-脱去水分子数×18,若氨基酸的平均相对分子质量为120,则GFP蛋白的相对分子质量为 228×120-18×(228-
1)=23 274。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共49张PPT)
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
1.概述氨基酸的结构通式和特点。2.阐述氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。3.阐明蛋白质结构与功能多样性的关系。4.使用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质。
一、蛋白质的组成元素和基本单位
1.组成元素:除含有 外,大多数蛋白质还含有 。
2.基本单位——氨基酸
(1)种类:生物体内,蛋白质通常由常见的 种氨基酸分子组成。
C、H、O、N
S
20
(2)结构特点:在每个氨基酸分子中,至少都含有一个 和一个
,并且都有一个氨基和一个羧基与同一个 相连接,这个碳原子还分别与一个氢原子、一个 相连接。
氨基(—NH2)
羧基(—COOH)
碳原子
侧链基团(R)
(3)结构通式: 。
(4)各种氨基酸分子的区别: 。
在于R的不同,即不同氨基酸的R各不相同
二、蛋白质的结构和功能及其多样性
1.氨基酸的脱水缩合
(1)此生理过程的名称是 。
(2)写出字母代表的结构或名称:a. ;b. 。
(3)判断产物H2O中原子的来源。
①H:来自R1所在氨基酸的 和R2所在氨基酸的 。
②O:来自R1所在氨基酸的 。
脱水缩合
肽键
二肽
羧基
氨基
羧基
2.蛋白质的形成过程
多肽(链):由 个(n≥3)氨基酸分子以肽键彼此相连形成的物质,通常呈
结构
蛋白质:具有一定的
n
链状
空间结构
3.蛋白质的结构和功能的多样性
(1)蛋白质种类繁多的原因:组成肽链的 在 、 、
上的不同,以及构成蛋白质的 在 和 上的千差万别,决定了细胞中的蛋白质是多种多样的。
氨基酸
种类
数量
排列顺序
肽链
数量
空间结构
(2)蛋白质的功能(实例连线)。
三、活动:检测生物组织中的蛋白质
1.试剂:质量浓度为0.1 g/mL的 溶液和质量浓度为0.01 g/mL的
溶液,这两种溶液配合使用,称为 试剂。
2.实验原理:在牛奶等蛋白质样液中加入NaOH溶液后,试管中的溶液呈
性,含 的物质与Cu2+形成 的复杂化合物。
NaOH
CuSO4
双缩脲
碱
肽键
紫色
3.实验过程
紫色
蛋白质
紫色
蛋白质
判断正误
(1)所有氨基酸中一定含有C、H、O、N四种元素。( )
【提示】 人体能自行合成并满足自身需要,不必由食物供给的氨基酸,称为非必需氨基酸。
(2)非必需氨基酸是指人体不需要的氨基酸。( )
√
×
(3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。( )
【提示】 组成蛋白质的氨基酸之间都是按相同的方式脱水缩合。
×
(4)蛋白质正确的空间结构是蛋白质表现其生物活性所必需的。( )
√
(5)双缩脲试剂使用时先加CuSO4溶液,摇匀后再加NaOH溶液。( )
×
【提示】 双缩脲试剂使用时先加2 mL NaOH溶液,摇匀后再加3~4滴CuSO4溶液。
任务一 分析氨基酸的结构及特点
观察下列四种氨基酸的分子结构示意图,探究下列问题。
(1)比较这四种氨基酸,各种氨基酸的共有元素是 ,其中半胱氨酸还含有 元素。
(2)这四种氨基酸分子的R分别是什么
【提示】 丙氨酸:—CH3、半胱氨酸:—CH2—SH、赖氨酸:—(CH2)4—NH2、天冬氨酸:—CH2—COOH。
C、H、O、N
S
(3)观察天冬氨酸和赖氨酸的结构,分析每种氨基酸都只含有一个氨基和一个羧基吗 若有两个或两个以上的氨基或羧基,多出来的氨基或羧基分布在哪里
【提示】 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与同一个碳原子相连接,其余的氨基或羧基分布在R中。
(4)同为组成生物体蛋白质的氨基酸,酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异的产生是由何种基团决定的 为什么
【提示】 R。R具有可变性,R的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨基酸的结构与性质的差异性。
(5)营养学家认为,良好的饮食其实是平衡膳食,要增加食物的多样性和均衡性,五谷杂粮、肉类等的摄取要均衡。试从氨基酸角度分析平衡膳食的合理性。
【提示】 组成人体蛋白质的氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基酸两类,必需氨基酸在人体细胞中不能合成,只能从外界食物中获取,平衡膳食可保证人体对必需氨基酸的摄入,利于身体健康。
「核心归纳」
氨基酸的结构通式
「典型例题」
1.(2025·镇江月考)下列四种物质中,属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
A
【解析】 每种氨基酸分子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与同一个碳原子相连接,这个碳原子还分别与一个氢原子和一个侧链基团相连接。A选项物质符合要求,B选项物质无氨基,不是构成蛋白质的氨基酸,C选项物质无羧基,不是构成蛋白质的氨基酸,D选项物质结构错误,羧基上的C多连接了两个氢原子。
【方法技巧】
“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
2.由多种氨基酸组成的复方制剂在现代静脉营养输液以及“要素饮食”疗法中占有非常重要的地位,对维持危重病人的营养、抢救患者生命起积极作用。下列关于人体内氨基酸的叙述,正确的是( )
[A]必需氨基酸就是正常生命活动离不开的所有氨基酸
[B]每种氨基酸的所有氨基和羧基都连接在同一个碳原子上
[C]谷氨酸为酸性氨基酸,精氨酸为碱性氨基酸,这种差异由R决定
[D]甲硫氨酸的R是—CH2—CH2—S—CH3,则甲硫氨酸的分子式是C5H13O2NS
C
【解析】 必需氨基酸是指人体自身不能合成的8种氨基酸,必须由食物提供;每种氨基酸分子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,其余的氨基或羧基在R中,R中的氨基或羧基不与中心碳原子直接相连;各种氨基酸的区别在于R的不同,R中有氨基或羧基会导致氨基酸呈现出不同的酸碱性;氨基酸的分子通式可以简写为C2H4O2NR,甲硫氨酸的R是—CH2—CH2—S—CH3,则甲硫氨酸的分子式是C5H11O2NS。
任务二 理解蛋白质的结构和功能及其多样性
肉毒杆菌产生的肉毒毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素,该毒素是由两条肽链盘曲、折叠而成的一种生物大分子。下图所示是肉毒毒素的局部结构简式,请据此回答下列问题。
(1)如图所示的片段中,共有 个肽键, 种氨基酸;从左向右数,第三个氨基酸不同于其他氨基酸的基团是 (填化学式)。
(2)肉毒毒素是在细胞中由氨基酸经过 过程形成的;一分子肉毒毒素至少含有 个游离的氨基和 个游离的羧基。
(3)肉毒毒素毒性极强,但煮沸1 min或75 ℃下加热5~10 min,就能使其完全丧失活性。高温可使肉毒毒素失活的主要原理是高温使其
。
4
5
—CH3
脱水缩合
2
2
空间结构遭到
破坏
「核心归纳」
蛋白质形成过程的有关计算规律
链状肽模式图如下:
(1)氨基数=肽链数+R中的氨基数=各氨基酸中的氨基总数-肽键数。
(2)羧基数=肽链数+R中的羧基数=各氨基酸中的羧基总数-肽键数。
(3)氮原子数=肽链数+肽键数+R中的氮原子数=各氨基酸中的氮原子总数。
(4)氧原子数=肽键数+2×肽链数+R中的氧原子数=各氨基酸中的氧原子总数-脱去的水分子数。
(5)氢原子数=各氨基酸中的氢原子总数-2×脱去的水分子数。
(6)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链或环状多肽。
形成的
多肽 形成的
肽键数 脱去的
水分子数 氨基
数目 羧基
数目 多肽的相对
分子质量
1条
肽链 n-1 n-1 至少
1个 至少
1个 na-18(n-1)
m条
肽链 n-m n-m 至少
m个 至少
m个 na-18(n-m)
环状
多肽 n n 最少
为0 最少
为0 na-18n
(7)若蛋白质中含有二硫键(—S—S—),要考虑脱去氢的质量,每形成1个二硫键,脱去 2个 H。
「典型例题」
3.某种脑啡肽具有镇痛作用,可以作为药物来使用,下图是它的结构简式。下列叙述错误的是( )
[A]脑啡肽是五肽化合物
[B]图中氨基酸的R有5种
[C]脑啡肽只含有一个羧基、一个氨基
[D]脑啡肽不能采用口服法给药,因为口服会使其被消化而失去药效
B
4.(2025·南京期中)下图所示胰岛素由A、B两条肽链组成,其中A链有21个氨基酸,B链有 30个氨基酸,两条链之间通过二硫键(—S—S—)连接在一起,二硫键是两个巯基(—SH)氧化脱氢后形成的共价键。下列说法正确的是
( )
[A]胰岛素为五十一肽,其中含有50个肽键
[B]51个氨基酸形成胰岛素时,减少了104个氢原子
[C]该蛋白质有2个游离的羧基和2个游离的氨基
[D]该蛋白质的功能仅由氨基酸的种类、数量、排列顺序决定
B
【解析】 胰岛素由A、B两条肽链组成,其中A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸,形成51-2=49(个)肽键;51个氨基酸形成胰岛素时,脱去51-2=49(个)水分子,形成3个二硫键,共减少了49×2+3×2=104(个)氢原子;每条多肽链的两端分别含有一个游离的氨基和一个游离的羧基,R中也可能含有氨基和羧基,因此含有两条多肽链的胰岛素至少含有2个游离的羧基和2个游离的氨基;该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序以及肽链的数量、空间结构决定。
5.(2024·扬州月考)某同学发现尿素加热后,加入双缩脲试剂溶液显紫色。下列推测合理的是( )
[A]尿素加热后产生了氨基酸
[B]尿素加热后发生了脱水缩合
[C]尿素具有还原性
[D]尿素加热后产物分子中含有肽键
D
【解析】 双缩脲试剂可用于检测蛋白质,其原理是:具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成紫色复杂化合物。尿素加热后,加入双缩脲试剂溶液显紫色,原因可能是尿素加热后产物分子中含有肽键。
思维导图
随堂检测
1.(2025·南通期中)神经细胞受到刺激时,细胞质膜上的钠离子通道(一种蛋白质)打开,引起钠离子大量内流,使细胞产生兴奋,这体现了蛋白质的何种功能( )
[A]催化 [B]运输
[C]调节 [D]免疫
B
【解析】 神经细胞兴奋时,细胞质膜上Na+通道打开,引起大量Na+内流,
Na+通道的化学本质为蛋白质,体现了蛋白质的运输功能。
2.(2025·盐城期中)下图为一个多肽化合物的结构式,有关该多肽的叙述,错误的是( )
[A]有1个氨基
[B]有1个羧基
[C]有2个肽键
[D]有3种氨基酸
D
【解析】 分析题图可知,该多肽含有3个R,从左至右分别是—CH3、
—CH2OH、—CH3,该多肽含有 2种氨基酸。
3.(2024·盐城调研)形成蛋白质分子结构的层次,从小到大依次是( )
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脱水缩合 ④一条或几条肽链连接在一起 ⑤多肽 ⑥蛋白质
[A]②→①→③→④→⑥→⑤
[B]①→②→③→④→⑤→⑥
[C]②→①→⑥→③→④→⑤
[D]②→①→③→⑤→④→⑥
D
【解析】 C、H、O、N等元素构成氨基酸,氨基酸分子之间脱水缩合形成多肽,一条或几条肽链盘曲折叠连接在一起,形成具有空间结构的蛋白质,因此,形成蛋白质分子结构的层次,从小到大依次是②→①→③→⑤→④→⑥。
4.(2025·徐州期中)烫发时发型的形成与头发角蛋白中二硫键(—S—S—)的断裂与再生有关。下图是角蛋白部分结构示意图,图中的数字代表每条肽链上氨基酸的序号。下列叙述错误的是( )
[A]角蛋白彻底水解后的产物是氨基酸
[B]烫发过程有蛋白质空间结构的改变
[C]该角蛋白只含有2个氨基和2个羧基
[D]S只存在于氨基酸的R中
C
【解析】 蛋白质的基本单位是氨基酸,角蛋白彻底水解后的产物是氨基
酸;烫发时头发角蛋白中二硫键(—S—S—)发生断裂与再生,有蛋白质空间结构的改变;蛋白质中的氨基和羧基除了存在于肽链末端外,还可存在于氨基酸的R上,故该角蛋白可能不只含有2个氨基和 2个羧基。
5.(多选)(2025·南通期中)下列关于检测生物组织中蛋白质的实验的叙述,错误的有( )
[A]用于检测还原糖的斐林试剂,可直接用于蛋白质的检测
[B]为了使实验结果更明显,可以直接用鸡卵清蛋白进行实验,不需要稀释
[C]水浴加热后,溶液颜色从浅蓝色变为紫色
[D]依次加入NaOH溶液和CuSO4溶液,且加入后都需要摇匀
ABC
【解析】 斐林试剂与双缩脲试剂都有NaOH溶液和CuSO4溶液,但CuSO4溶液质量浓度不相同,且两种溶液的使用方法不同,因此斐林试剂不可直接用于蛋白质的检测;检测鸡卵清蛋白中的蛋白质时,应将鸡卵清蛋白稀释,防止其与双缩脲试剂发生反应时黏在试管内壁上,使反应不彻底等;用双缩脲试剂检测蛋白质时不需要加热;检测生物组织中的蛋白质时,要先加入质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液,摇匀后再加入质量浓度为
0.01 g/mL的CuSO4溶液,摇匀后观察实验现象。
联系实际 迁移应用
鸡蛋既是人们餐桌上富有营养的食品,又可用于提取绿色天然的酶制剂。鸡蛋清中含有的溶菌酶,是一种催化肽聚糖水解的酶,可破坏细菌的细胞壁,使细菌裂解,有很高的开发应用价值。请据此回答下列问题。
(1)鸡蛋中含量最多的有机化合物是 。
蛋白质
(2)我们吃鸡蛋后,摄入的蛋白质不能直接被人体利用,需要经过消化水解成其基本单位氨基酸后才能被细胞吸收。试辨析下面观点的正误,并说明理由。
观点1:煮熟的鸡蛋因蛋白质水解而无法发育成小鸡。
观点2:吃鸡蛋能补充溶菌酶,有益于身体健康。
【提示】 观点1错误,煮熟的鸡蛋无法发育成小鸡,是因为鸡蛋煮熟后蛋白质变性失活,蛋白质的空间结构变得伸展松散。煮熟的鸡蛋中蛋白质的肽键并未断裂,蛋白质并未水解。
观点2错误,虽然鸡蛋清中含有溶菌酶,但溶菌酶的化学本质是蛋白质,吃鸡蛋时鸡蛋清中的溶菌酶会被水解为氨基酸,所以吃鸡蛋不能补充溶菌酶。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
[学习目标] 1.概述氨基酸的结构通式和特点。2.阐述氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程。3.阐明蛋白质结构与功能多样性的关系。4.使用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质。
一、蛋白质的组成元素和基本单位
1.组成元素:除含有C、H、O、N外,大多数蛋白质还含有S。
2.基本单位——氨基酸
(1)种类:生物体内,蛋白质通常由常见的20种氨基酸分子组成。
(2)结构特点:在每个氨基酸分子中,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与同一个碳原子相连接,这个碳原子还分别与一个氢原子、一个侧链基团(R)相连接。
(3)结构通式:。
(4)各种氨基酸分子的区别:在于R的不同,即不同氨基酸的R各不相同。
二、蛋白质的结构和功能及其多样性
1.氨基酸的脱水缩合
(1)此生理过程的名称是脱水缩合。
(2)写出字母代表的结构或名称:a.肽键;b.二肽。
(3)判断产物H2O中原子的来源。
①H:来自R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的氨基。
②O:来自R1所在氨基酸的羧基。
2.蛋白质的形成过程
元素:C、H、O、N等
组成
氨基酸:蛋白质的基本组成单位
脱水缩合
二肽:由两个氨基酸分子脱水缩合而成的物质
脱水缩合
多肽(链):由n个(n≥3)氨基酸分子以肽键彼此相连形成的物质,通常呈链状结构
蛋白质:具有一定的空间结构
3.蛋白质的结构和功能的多样性
(1)蛋白质种类繁多的原因:组成肽链的氨基酸在种类、数量、排列顺序上的不同,以及构成蛋白质的肽链在数量和空间结构上的千差万别,决定了细胞中的蛋白质是多种多样的。
(2)蛋白质的功能(实例连线)。
三、活动:检测生物组织中的蛋白质
1.试剂:质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液,这两种溶液配合使用,称为双缩脲试剂。
2.实验原理:在牛奶等蛋白质样液中加入NaOH溶液后,试管中的溶液呈碱性,含肽键的物质与Cu2+形成紫色的复杂化合物。
3.实验过程
判断正误
(1)所有氨基酸中一定含有C、H、O、N四种元素。( )
【答案】 √
(2)非必需氨基酸是指人体不需要的氨基酸。( )
【答案】 ×
【提示】 人体能自行合成并满足自身需要,不必由食物供给的氨基酸,称为非必需氨基酸。
(3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。( )
【答案】 ×
【提示】 组成蛋白质的氨基酸之间都是按相同的方式脱水缩合。
(4)蛋白质正确的空间结构是蛋白质表现其生物活性所必需的。( )
【答案】 √
(5)双缩脲试剂使用时先加CuSO4溶液,摇匀后再加NaOH溶液。( )
【答案】 ×
【提示】 双缩脲试剂使用时先加2 mL NaOH溶液,摇匀后再加3~4滴CuSO4溶液。
任务一 分析氨基酸的结构及特点
观察下列四种氨基酸的分子结构示意图,探究下列问题。
(1)比较这四种氨基酸,各种氨基酸的共有元素是C、H、O、N,其中半胱氨酸还含有S元素。
(2)这四种氨基酸分子的R分别是什么
【提示】 丙氨酸:—CH3、半胱氨酸:—CH2—SH、赖氨酸:—(CH2)4—NH2、天冬氨酸:—CH2—COOH。
(3)观察天冬氨酸和赖氨酸的结构,分析每种氨基酸都只含有一个氨基和一个羧基吗 若有两个或两个以上的氨基或羧基,多出来的氨基或羧基分布在哪里
【提示】 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与同一个碳原子相连接,其余的氨基或羧基分布在R中。
(4)同为组成生物体蛋白质的氨基酸,酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异的产生是由何种基团决定的 为什么
【提示】 R。R具有可变性,R的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨基酸的结构与性质的差异性。
(5)营养学家认为,良好的饮食其实是平衡膳食,要增加食物的多样性和均衡性,五谷杂粮、肉类等的摄取要均衡。试从氨基酸角度分析平衡膳食的合理性。
【提示】 组成人体蛋白质的氨基酸有必需氨基酸和非必需氨基酸两类,必需氨基酸在人体细胞中不能合成,只能从外界食物中获取,平衡膳食可保证人体对必需氨基酸的摄入,利于身体健康。
核心归纳
氨基酸的结构通式
典型例题
1.(2025·镇江月考)下列四种物质中,属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
[A]
[B]
[C]
[D]
【答案】 A
【解析】 每种氨基酸分子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与同一个碳原子相连接,这个碳原子还分别与一个氢原子和一个侧链基团相连接。A选项物质符合要求,B选项物质无氨基,不是构成蛋白质的氨基酸,C选项物质无羧基,不是构成蛋白质的氨基酸,D选项物质结构错误,羧基上的C多连接了两个氢原子。
【方法技巧】
“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
2.由多种氨基酸组成的复方制剂在现代静脉营养输液以及“要素饮食”疗法中占有非常重要的地位,对维持危重病人的营养、抢救患者生命起积极作用。下列关于人体内氨基酸的叙述,正确的是( )
[A]必需氨基酸就是正常生命活动离不开的所有氨基酸
[B]每种氨基酸的所有氨基和羧基都连接在同一个碳原子上
[C]谷氨酸为酸性氨基酸,精氨酸为碱性氨基酸,这种差异由R决定
[D]甲硫氨酸的R是—CH2—CH2—S—CH3,则甲硫氨酸的分子式是C5H13O2NS
【答案】 C
【解析】 必需氨基酸是指人体自身不能合成的8种氨基酸,必须由食物提供;每种氨基酸分子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,其余的氨基或羧基在R中,R中的氨基或羧基不与中心碳原子直接相连;各种氨基酸的区别在于R的不同,R中有氨基或羧基会导致氨基酸呈现出不同的酸碱性;氨基酸的分子通式可以简写为C2H4O2NR,甲硫氨酸的R是—CH2—CH2—S—CH3,则甲硫氨酸的分子式是C5H11O2NS。
任务二 理解蛋白质的结构和功能及其多样性
肉毒杆菌产生的肉毒毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素,该毒素是由两条肽链盘曲、折叠而成的一种生物大分子。下图所示是肉毒毒素的局部结构简式,请据此回答下列问题。
(1)如图所示的片段中,共有4个肽键,5种氨基酸;从左向右数,第三个氨基酸不同于其他氨基酸的基团是—CH3(填化学式)。
(2)肉毒毒素是在细胞中由氨基酸经过脱水缩合过程形成的;一分子肉毒毒素至少含有
2个游离的氨基和2个游离的羧基。
(3)肉毒毒素毒性极强,但煮沸1 min或75 ℃下加热5~10 min,就能使其完全丧失活性。高温可使肉毒毒素失活的主要原理是高温使其空间结构遭到破坏。
核心归纳
蛋白质形成过程的有关计算规律
链状肽模式图如下:
(1)氨基数=肽链数+R中的氨基数=各氨基酸中的氨基总数-肽键数。
(2)羧基数=肽链数+R中的羧基数=各氨基酸中的羧基总数-肽键数。
(3)氮原子数=肽链数+肽键数+R中的氮原子数=各氨基酸中的氮原子总数。
(4)氧原子数=肽键数+2×肽链数+R中的氧原子数=各氨基酸中的氧原子总数-脱去的水分子数。
(5)氢原子数=各氨基酸中的氢原子总数-2×脱去的水分子数。
(6)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链或环状多肽。
形成的 多肽 形成的 肽键数 脱去的 水分 子数 氨基 数目 羧基 数目 多肽的相对 分子质量
1条 肽链 n-1 n-1 至少 1个 至少 1个 na-18(n-1)
m条 肽链 n-m n-m 至少 m个 至少 m个 na-18(n-m)
环状 多肽 n n 最少 为0 最少 为0 na-18n
(7)若蛋白质中含有二硫键(—S—S—),要考虑脱去氢的质量,每形成1个二硫键,脱去
2个 H。
典型例题
3.某种脑啡肽具有镇痛作用,可以作为药物来使用,下图是它的结构简式。下列叙述错误的是( )
[A]脑啡肽是五肽化合物
[B]图中氨基酸的R有5种
[C]脑啡肽只含有一个羧基、一个氨基
[D]脑啡肽不能采用口服法给药,因为口服会使其被消化而失去药效
【答案】 B
【解析】 根据题图所示可知,题图中的化合物由 5个氨基酸脱水缩合形成,这5个氨基酸的R依次为、—H、—H、、—CH2—CH(CH3)2,即存在
4种R;题图中的R上没有游离的氨基和羧基,因此据题图可知,脑啡肽只含有一个羧基、一个氨基;脑啡肽是由5个氨基酸脱水缩合形成的多肽,若采用口服法,会被消化道内的蛋白酶分解而失去药效。
4.(2025·南京期中)下图所示胰岛素由A、B两条肽链组成,其中A链有21个氨基酸,B链有 30个氨基酸,两条链之间通过二硫键(—S—S—)连接在一起,二硫键是两个巯基(—SH)氧化脱氢后形成的共价键。下列说法正确的是( )
[A]胰岛素为五十一肽,其中含有50个肽键
[B]51个氨基酸形成胰岛素时,减少了104个氢原子
[C]该蛋白质有2个游离的羧基和2个游离的氨基
[D]该蛋白质的功能仅由氨基酸的种类、数量、排列顺序决定
【答案】 B
【解析】 胰岛素由A、B两条肽链组成,其中A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸,形成51-2=49(个)肽键;51个氨基酸形成胰岛素时,脱去51-2=49(个)水分子,形成3个二硫键,共减少了49×2+3×2=104(个)氢原子;每条多肽链的两端分别含有一个游离的氨基和一个游离的羧基,R中也可能含有氨基和羧基,因此含有两条多肽链的胰岛素至少含有2个游离的羧基和2个游离的氨基;该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序以及肽链的数量、空间结构决定。
5.(2024·扬州月考)某同学发现尿素加热后,加入双缩脲试剂溶液显紫色。下列推测合理的是( )
[A]尿素加热后产生了氨基酸
[B]尿素加热后发生了脱水缩合
[C]尿素具有还原性
[D]尿素加热后产物分子中含有肽键
【答案】 D
【解析】 双缩脲试剂可用于检测蛋白质,其原理是:具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成紫色复杂化合物。尿素加热后,加入双缩脲试剂溶液显紫色,原因可能是尿素加热后产物分子中含有肽键。
随堂检测
1.(2025·南通期中)神经细胞受到刺激时,细胞质膜上的钠离子通道(一种蛋白质)打开,引起钠离子大量内流,使细胞产生兴奋,这体现了蛋白质的何种功能( )
[A]催化 [B]运输
[C]调节 [D]免疫
【答案】 B
【解析】 神经细胞兴奋时,细胞质膜上Na+通道打开,引起大量Na+内流,Na+通道的化学本质为蛋白质,体现了蛋白质的运输功能。
2.(2025·盐城期中)下图为一个多肽化合物的结构式,有关该多肽的叙述,错误的是( )
[A]有1个氨基 [B]有1个羧基
[C]有2个肽键 [D]有3种氨基酸
【答案】 D
【解析】 分析题图可知,该多肽含有3个R,从左至右分别是—CH3、—CH2OH、—CH3,该多肽含有 2种氨基酸。
3.(2024·盐城调研)形成蛋白质分子结构的层次,从小到大依次是( )
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脱水缩合 ④一条或几条肽链连接在一起 ⑤多肽 ⑥蛋白质
[A]②→①→③→④→⑥→⑤
[B]①→②→③→④→⑤→⑥
[C]②→①→⑥→③→④→⑤
[D]②→①→③→⑤→④→⑥
【答案】 D
【解析】 C、H、O、N等元素构成氨基酸,氨基酸分子之间脱水缩合形成多肽,一条或几条肽链盘曲折叠连接在一起,形成具有空间结构的蛋白质,因此,形成蛋白质分子结构的层次,从小到大依次是②→①→③→⑤→④→⑥。
4.(2025·徐州期中)烫发时发型的形成与头发角蛋白中二硫键(—S—S—)的断裂与再生有关。下图是角蛋白部分结构示意图,图中的数字代表每条肽链上氨基酸的序号。下列叙述错误的是( )
[A]角蛋白彻底水解后的产物是氨基酸
[B]烫发过程有蛋白质空间结构的改变
[C]该角蛋白只含有2个氨基和2个羧基
[D]S只存在于氨基酸的R中
【答案】 C
【解析】 蛋白质的基本单位是氨基酸,角蛋白彻底水解后的产物是氨基酸;烫发时头发角蛋白中二硫键(—S—S—)发生断裂与再生,有蛋白质空间结构的改变;蛋白质中的氨基和羧基除了存在于肽链末端外,还可存在于氨基酸的R上,故该角蛋白可能不只含有2个氨基和 2个羧基。
5.(多选)(2025·南通期中)下列关于检测生物组织中蛋白质的实验的叙述,错误的有( )
[A]用于检测还原糖的斐林试剂,可直接用于蛋白质的检测
[B]为了使实验结果更明显,可以直接用鸡卵清蛋白进行实验,不需要稀释
[C]水浴加热后,溶液颜色从浅蓝色变为紫色
[D]依次加入NaOH溶液和CuSO4溶液,且加入后都需要摇匀
【答案】 ABC
【解析】 斐林试剂与双缩脲试剂都有NaOH溶液和CuSO4溶液,但CuSO4溶液质量浓度不相同,且两种溶液的使用方法不同,因此斐林试剂不可直接用于蛋白质的检测;检测鸡卵清蛋白中的蛋白质时,应将鸡卵清蛋白稀释,防止其与双缩脲试剂发生反应时黏在试管内壁上,使反应不彻底等;用双缩脲试剂检测蛋白质时不需要加热;检测生物组织中的蛋白质时,要先加入质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液,摇匀后再加入质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液,摇匀后观察实验现象。
鸡蛋既是人们餐桌上富有营养的食品,又可用于提取绿色天然的酶制剂。鸡蛋清中含有的溶菌酶,是一种催化肽聚糖水解的酶,可破坏细菌的细胞壁,使细菌裂解,有很高的开发应用价值。请据此回答下列问题。
(1)鸡蛋中含量最多的有机化合物是蛋白质。
(2)我们吃鸡蛋后,摄入的蛋白质不能直接被人体利用,需要经过消化水解成其基本单位氨基酸后才能被细胞吸收。试辨析下面观点的正误,并说明理由。
观点1:煮熟的鸡蛋因蛋白质水解而无法发育成小鸡。
观点2:吃鸡蛋能补充溶菌酶,有益于身体健康。
【提示】 观点1错误,煮熟的鸡蛋无法发育成小鸡,是因为鸡蛋煮熟后蛋白质变性失活,蛋白质的空间结构变得伸展松散。煮熟的鸡蛋中蛋白质的肽键并未断裂,蛋白质并未水解。
观点2错误,虽然鸡蛋清中含有溶菌酶,但溶菌酶的化学本质是蛋白质,吃鸡蛋时鸡蛋清中的溶菌酶会被水解为氨基酸,所以吃鸡蛋不能补充溶菌酶。
课时作业
(时间:30分钟 分值:47分)
第1~8题每题3分,第9~10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 氨基酸的结构及其特点
1.(2025·镇江期中)下列物质中,属于构成蛋白质的氨基酸的是( )
[A]H2N—CH2—CH2—COOH
[B]H2N—CH2—COOH
[C]HOOC—CH2—COOH
[D]
【答案】 B
【解析】 A选项物质中有氨基和羧基,但氨基和羧基没有连在同一个碳原子上,不属于构成蛋白质的氨基酸;C选项物质中没有氨基,不属于构成蛋白质的氨基酸;D选项物质中氨基和羧基没有连在同一个碳原子上,不属于构成蛋白质的氨基酸。
2.(2025·南通期中)γ氨基丁酸(右图所示)是一种神经递质,具有降血压、抗抑郁、改善睡眠等多种生理功能,是谷氨酸脱羧酶(GAD)催化谷氨酸脱羧形成的。下列叙述正确的是( )
[A]γ氨基丁酸不能参与生物体内蛋白质的合成
[B]非必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标
[C]γ氨基丁酸是组成GAD的基本单位
[D]γ氨基丁酸与其他氨基酸结构相同,都含有一个氨基、一个羧基
【答案】 A
【解析】 γ氨基丁酸不符合蛋白质中氨基酸的结构通式,所以不能参与生物体内蛋白质的合成;必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标;γ氨基丁酸是谷氨酸脱羧酶(GAD)催化谷氨酸脱羧形成的,不是组成GAD的基本单位;γ氨基丁酸的氨基和羧基没有连接在同一个碳原子上,与其他氨基酸结构不同。
知识点2 蛋白质的结构和功能及其多样性
3.(2025·连云港期中)下列有关蛋白质的叙述,正确的是( )
[A]氨基酸间的连接方式不同导致蛋白质结构不同
[B]胰岛素和抗体都是具有免疫功能的蛋白质
[C]蛋白质是生物体维持生命活动的主要能源物质
[D]蛋白质变性后,其特定空间结构会被破坏
【答案】 D
【解析】 氨基酸间的连接方式相同,蛋白质具有多样性,由组成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序以及肽链的数量和空间结构决定;胰岛素具有调节机体生命活动的功能,不具有免疫功能;糖类是生物体维持生命活动的主要能源物质。
4.哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用,加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者的结构简式如下图所示,各氨基酸的残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是( )
[A]两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物
[B]氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢全部来自氨基
[C]肽链中游离的氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸的种类无关
[D]两种激素间因2个氨基酸的种类不同,而使两者的生理功能不同
【答案】 D
【解析】 两种激素都是由六肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物;氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢来自氨基和羧基;由于R中可能有氨基,所以肽链中游离的氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关;催产素和加压素的结构相似,但氨基酸的种类不完全相同,所以两者的生理功能不同。
5.(2025·扬州期中)钙调蛋白是真核细胞中的Ca2+感受器,能够接受Ca2+浓度变化的信息并传递信号。下列叙述错误的是( )
[A]钙调蛋白的基本组成单位是氨基酸
[B]钙调蛋白一定含有C、H、O、N元素
[C]钙调蛋白空间结构的形成与氢键无关
[D]钙调蛋白与Ca2+结合后,空间结构可能发生变化
【答案】 C
【解析】 氨基酸之间能够形成氢键等,从而使得肽链能够盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质分子,钙调蛋白空间结构的形成与氢键有关。
6.(2025·宿迁期中)下图是某多肽化合物的结构式。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]该化合物中氨基酸的种类不同取决于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
【答案】 D
【解析】 题图为由3个氨基酸脱水缩合形成的三肽化合物,含有2个肽键;题图中②④⑥表示R,决定了氨基酸的种类;该三肽是由3个氨基酸脱去2个水分子形成的;题图中多肽链含有2个羧基、1个氨基。
知识点3 检测生物组织中的蛋白质
7.(2024·扬州月考)某生物兴趣小组以一种白色野果为实验材料,对白色野果组织样液进行了有机物的鉴定,下列叙述正确的是( )
[A]用苏丹Ⅲ染色液检测,样液变成橘黄色,说明样液中含有脂肪
[B]加入斐林试剂并水浴加热,样液呈现砖红色,说明含有果糖
[C]利用双缩脲试剂检测白色野果样液中的蛋白质需进行加热
[D]斐林试剂和双缩脲试剂中都有0.01 g/mL的NaOH溶液
【答案】 A
【解析】 苏丹Ⅲ染色液能将脂肪染成橘黄色,用苏丹Ⅲ染色液检测,样液变成橘黄色,说明样液中含有脂肪;加入斐林试剂并水浴加热,样液呈现砖红色,说明该野果中含有还原糖,但不一定是果糖;双缩脲试剂可检测白色野果样液中的蛋白质,但不需要加热;斐林试剂和双缩脲试剂中都有0.1 g/mL的NaOH溶液。
8.(2024·盐城期中)在用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,正确的操作步骤是( )
[A]取2 mL蛋白质稀释液,先加2 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液,再加3~4滴0.01 g/mL的 CuSO4 溶液
[B]取2 mL蛋白质稀释液,先加3~4滴0.1 g/mL的CuSO4溶液,再加0.1 g/mL的NaOH溶液2 mL
[C]取2 mL蛋白质稀释液,同时加入0.01 g/mL的NaOH溶液和0.01g/mL的CuSO4溶液的混合液
[D]在NaOH和CuSO4混合液中加2 mL蛋白质稀释液
【答案】 A
【解析】 用双缩脲试剂鉴定蛋白质实验时,正确的操作是在 2 mL蛋白质稀释液中先加0.1 g/mL的NaOH溶液 2 mL,振荡摇匀后,再加3~4滴 0.01 g/mL 的CuSO4溶液,再振荡摇匀观察颜色变化。
综合提升练
9.(多选)(2025·连云港期中)血红蛋白分子是由 574个氨基酸组成的,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序列。下列分析错误的有( )
[A]图乙所示结构含有3种氨基酸
[B]若2条β肽链完全相同,则图甲所示的血红蛋白至少含有2个氨基
[C]血红蛋白4条肽链合成过程中失去570个水分子
[D]血红蛋白中含有Mg元素,而不含有Fe元素
【答案】 BD
【解析】 由图乙可知,①为氨基,②③④⑤为R,其中④⑤相同,氨基酸种类不同的原因是R(侧链基团)的种类不同,说明图乙所示结构含3种氨基酸;图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列,由题图可知,该β肽链中至少含有 2个氨基,2条相同的β肽链至少含有4个氨基,2条α肽链至少含有2个氨基,故图甲所示的血红蛋白至少含有6个氨基;血红蛋白是由4条多肽链、574个氨基酸组成的,氨基酸经脱水缩合过程失去的水分子数=574-4=570(个);血红蛋白含有Fe元素,不含Mg元素。
10.(多选)(2025·南通期中)某蛋白质由一条多肽链构成,分子式为C42H65N11O9,彻底水解后只得到图示3种氨基酸。已知苯丙氨酸的R中不含氧元素和氮元素。下列相关叙述错误的有( )
[A]该蛋白质是一个九肽化合物
[B]甘氨酸是相对分子质量最小的一种氨基酸
[C]此多肽中含有1个游离的羧基,3个游离的氨基
[D]组成蛋白质的氨基酸之间按照不同方式脱水缩合
【答案】 ACD
【解析】 由题图可知,3种氨基酸的R中都不含氧原子,假设水解得到的氨基酸个数为x,则该多肽合成时脱去的水分子数目为x-1。根据氧原子守恒进行计算,该多肽中氧原子数目=氨基酸数目×2-脱去的水分子数=2x-(x-1)=9,可计算出x=8,则该蛋白质是八肽化合物;甘氨酸的R只有一个H,所以甘氨酸是相对分子质量最小的一种氨基酸;由于3种氨基酸中只有赖氨酸含有两个氨基,其余只含有1个氨基,则多余的氨基来自赖氨酸,所以赖氨酸的数目为11-8=3,即该八肽的R中含3个氨基,所以该化合物中含有1个羧基、4个氨基;组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式是相同的。
11.(11分)(2025·扬州期中)水母发光依靠GFP蛋白,蓝光及紫外线等都能激发GFP蛋白发出绿色荧光。GFP蛋白能在厌氧细胞以外的任何细胞中发荧光,是一种被广泛应用的活体报告蛋白。GFP蛋白由228个氨基酸组成多肽链,其中第65、第66、第67位分别为丝氨酸、酪氨酸、甘氨酸,其结构如下图所示,数字代表氨基酸位点。请回答下列问题。
(1)GFP蛋白的N—端和C—端分别表示 (基团名称)和 (基团名称),第65、第66、第67位3种氨基酸结构中的 不同。高温条件下,GFP蛋白被激发后不能发出绿色荧光,分析其原因是 。
(2)科研团队仅将第66位的酪氨酸转换成组氨酸后,获得的BFP蛋白能发蓝色荧光。和GFP蛋白比,BFP蛋白发蓝色荧光与其特定的氨基酸 有关。
(3)在GFP蛋白第157位谷氨酰胺和第158位赖氨酸之间插入短肽,GFP蛋白仍能发出绿色荧光。插入短肽之前需先断裂两种氨基酸之间的 (填化学键),插入短肽的过程中发生了 反应,此过程产生了 分子水。
(4)若氨基酸的平均相对分子质量为120,则GFP蛋白的相对分子质量为 。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)氨基 羧基 R 高温使GFP蛋白的空间结构发生改变(或高温使GFP蛋白变性)(2分)
(2)排列顺序
(3)肽键 脱水缩合 2
(4)23 274(2分)
【解析】 (1)GFP蛋白的N—端和C—端分别是氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。不同氨基酸的差别是R的不同,所以第65、第66、第67位3种氨基酸结构中的R不同。高温使GFP蛋白的空间结构发生改变(或高温使GFP蛋白变性),所以高温下,GFP蛋白被激发后不能发出绿色荧光。
(2)仅将第66位的酪氨酸转换成组氨酸后,获得的BFP蛋白能发蓝色荧光,说明BFP蛋白与GFP蛋白的功能发生了变化,其原因是将第66位的酪氨酸转换成组氨酸后蛋白质中的氨基酸的排列顺序发生了改变。
(3)在GFP蛋白第157位谷氨酰胺和第158位赖氨酸之间插入短肽,则需要先将第157位和第 158位氨基酸之间的肽键断裂,插入短肽的过程中发生了脱水缩合反应,此过程产生了2分子水。
(4)蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量-脱去水分子数×18,若氨基酸的平均相对分子质量为120,则GFP蛋白的相对分子质量为 228×120-18×(228-
1)=23 274。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
