【创新方案】2022年高考生物一轮复习 第二章 第二讲 生命活动的主要承担者 蛋白质训练 新人教版

【创新方案】2022年高考生物一轮复习第二章第二讲生命活动的主要承担者蛋白质训练新人教版1.各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同。2．评价蛋白质食品营养价值的主要依据是必需氨基酸的种类和含量。3．判断是否是构成生物体的氨基酸的依据是氨基酸的结构特点，即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在同一个碳原子上。4．蛋白质具有多样性的根本原因是DNA多样性。5．高温使蛋白质发生变性的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散、易被蛋白酶水解。一、氨基酸及其种类(1)写出图中结构名称：a．氨基；c.羧基。(2)通过比较图中两种氨基酸，写出氨基酸的结构通式：(3)根据写出的氨基酸结构通式归纳其结构特点：至少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在同一个碳原子上。(4)不同的氨基酸取决于R基的不同，图中两种氨基酸的R基分别是b、d(填字母)。从氨基酸共有部分分析组成蛋白质的元素至少含有哪些？若含有其他元素如Fe、S等，则位于哪些结构上？提示：①至少含有C、H、O、N。②Fe、S等其他元素一定位于R基上。二、蛋白质的结构及其多样性\n1．二肽的形成(1)过程①名称：脱水缩合；场所：核糖体。(2)物质②：二肽。(3)结构③：肽键，其结构简式为：。(4)H2O中H的来源：羧基和氨基。(5)多个氨基酸发生该反应，产物名称为多肽。2．蛋白质多样性的原因(1)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。(2)组成蛋白质的多肽链形成的空间结构不同。根据氨基酸形成多肽的过程分析，一条肽链中有无游离的氨基和羧基？有多少？存在于哪些部位？提示：有。至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。分别位于肽链的两端，多余的氨基和羧基位于R基上。三、蛋白质的功能[连线][知识体系构建]\n①C、H、O、N　②　③肽键　④功能⑤免疫　⑥信息传递　⑦种类　⑧排列顺序　⑨空间结构蛋白质的结构和功能(1)(2022·海南卷T1D)不同氨基酸之间差异是由R基引起的。(√)(2)(2022·上海卷T6D)生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致氨基酸分解为氨基和碳链化合物。(×)(3)(2022·海南卷T1B)生物体内组成蛋白质的氨基酸中有些氨基酸不能在人体细胞内合成。(√)(4)(2022·海南卷T2B)盐析作用下析出的蛋白质发生了变性。(×)(5)(2022·海南卷T1C)氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键。(√)(6)(2022·北京卷T4C)胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关。(×)(7)(2022·福建卷T4A)蛋白质的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变。(×)1．蛋白质的结构层次及其多样性\n2．三个角度分析蛋白质多样性的原因分析角度蛋白质多样性的原因蛋白质本身氨基酸的数量、种类、排列顺序及多肽链盘曲折叠形成的空间结构→结构多样性→功能多样性遗传物质千变万化的碱基对排列顺序→遗传信息的多样性→蛋白质的多样性生物进化千变万化的环境条件→通过自然选择保留适应环境的个体及个体内的蛋白质→个体的多样性和蛋白质的多样性[关键一点](1)氨基、羧基、肽键的书写：不要将氨基错写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为或COOH；也不要将肽键误写为CO—NH或。(2)用结构与功能相适应的生物学观点分析问题：物质结构发生改变，其功能一定发生改变，即结构决定功能。高考地位本考点知识与细胞代谢、遗传等知识联系密切，是高考高频考点之一，常以综合性选择题的形式考查\n命题角度(1)以选择题形式直接考查对蛋白质结构与功能的理解进行考查，如典例1；(2)以新情景材料的形式对蛋白质结构和功能进行考查，如典例2。[典例1]　下列有关蛋白质结构和功能的叙述中，不正确的是(　　)A．各种蛋白质的基本连接键都是肽键B．各种蛋白质的基本组成单位都是氨基酸C．氨基酸的空间结构和种类决定了蛋白质的功能D．细胞膜上的糖蛋白参与细胞间的信息传递[解析]　选C　各种蛋白质都是以氨基酸为基本组成单位，氨基酸之间通过肽键连接。组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列次序及蛋白质的空间结构决定了蛋白质的功能。不同的蛋白质承担着不同的生物学功能，如细胞膜上的糖蛋白参与细胞间的信息传递。[典例2]　(2022·皖南八校联考)日本的研究人员发现了一种与精神分裂症发病有关的被称之为“Dysbindin—1”的蛋白质，该蛋白质存在于脑神经细胞的“突触”中。如果减少这种蛋白质的含量，在“突触”中接受信息的组织就无法正常发育，从而导致精神分裂症。反之，如果补充这种蛋白质，有关组织的机能得到恢复。有关“Dysbindin—1”蛋白质的说法，错误的是(　　)A．“Dysbindin—1”的基本组成单位是氨基酸B．脑神经细胞间的信息传递必须经过“突触”C．一切生命活动都离不开这种蛋白质D．该发现为治疗精神分裂症提供了理论基础解析：选C　由题干信息知，该物质为蛋白质，其基本组成单位为氨基酸；神经细胞间的信息传递通过突触进行；从“Dysbindin—1”蛋白质的作用机理可知，适量补充该物质可达到治疗精神分裂症的目的；一切生命活动离不开蛋白质，而不是专指“这种”蛋白质。蛋白质合成过程中相关计算(1)(2022·江苏卷T3A)由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白酶结构中至少含有129个氨基和129个羧基。(×)(2)(2022·上海卷T15)现有800个氨基酸，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，这些氨基酸脱水缩合形成含有2条肽链的蛋白质中共有798个肽键、2个氨基和2个羧基。(×)(3)(2022·上海卷T15)m条肽链、n个氨基酸组成的蛋白质中至少有n－2m个氧原子。(×)1．氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系\n2．相关计算(1)脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数。(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＝各氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数。(5)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子的总数。(6)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子的总数－脱水数。(7)H原子数＝各氨基酸中H原子的总数－2×脱水数。(8)假设氨基酸平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链或m条肽链。形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1n－1n－1至少1个至少1个na－18(n－1)mn－mn－m至少m个至少m个na－18(n－m)3．氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系DNA(基因)mRNA蛋白质　碱基数　∶　碱基数　∶　氨基酸数6　　　∶　　　3　　∶　　　1[关键一点]有关蛋白质合成过程中计算的注意问题(1)氨基酸与相应DNA、RNA片段中碱基数目之间计算时，当出现关键词“最多”、“至少”时，不应考虑该计算过程中终止密码子的碱基数。(2)计算O和H的数量变化时，不要漏掉增加H2O中O、H数值。(3)环状肽中肽键数目与氨基酸数目相同。高考地位本考点知识理解难度大，需要有严密逻辑思维和计算能力，是高考命题中热点之一\n命题角度(1)以具体的某多肽为背景，考查其合成过程中肽键、氨基、羧基及各种原子数目的变化，如典例3；(2)利用图示为信息载体，考查蛋白质(多肽)水解过程中相关结构、原子数目变化及逆向思维能力，如典例4。[典例3]　(2022·长沙模拟)某多肽，经测定其分子式是C21HxOyN4S2(无二硫键)。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)，天冬氨酸(C4H7O4N)、亮氨酸(C6H13O2N)、丙氨酸(C3H7O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)，下列有关叙述不正确的是(　　)A．该多肽水解后形成3种氨基酸B．该多肽中氢原子数和氧原子数分别为32和5C．该多肽中有3个肽键D．该多肽中不止1个羧基[解析]　选D　依据分子式中N为4个，并分析提供的氨基酸种类，可得出其由4个氨基酸组成，为四肽，存在3个肽键；再分析S的数目为2个，可得出4个氨基酸中有2个是半胱氨酸(C3H7O2NS)；再结合C原子数目为21个，减去6个C原子(2个是半胱氨酸)，剩余15个C原子，可分析出另两个氨基酸为苯丙氨酸和亮氨酸，进一步推出该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5。由于不含天冬氨酸，所以只有一个羧基。[典例4]　某三十九肽中共有丙氨酸4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的肽链(如右图)，下列有关叙述，错误的是(　　)A．肽键数目减少了7个B．4条肽链能重新连接，从而形成三十九肽C．4条肽链若重新连接成一条长链将脱去3个水分子D．如果新生的4条肽链总共有5个羧基，那么其中必有一个羧基在R基上[解析]　选B　本题主要考查氨基酸的脱水缩合及相关计算。根据题意可知，三十九肽中含有38个肽键，去掉三十九肽中的4个丙氨酸后，形成由35个氨基酸构成的4条肽链，故肽键数目为35－4＝31(个)，比原来减少7个，故A正确；如果将4条肽链重新连接，形成的物质为三十五肽，而不是三十九肽，故B错误；4条肽链若重新连接成一条链，脱掉的水分子数为3，故C正确；每条肽链的末端只有1个羧基，新生的4条肽链共有5个羧基，说明有一个羧基位于R基上，故D正确。————————————————————蛋白质水解中相关计算(1)蛋白质彻底水解，产物为氨基酸。计算时可参照脱水过程，可简单理解为脱水缩合的“逆过程”即加入水分子数＝\n氨基酸数－肽链数。(2)不彻底水解产物为几段短肽。如典例2中去掉4个丙氨酸，得到不同长短的多肽。去除的氨基酸位于肽链中间，需断开2个肽键增加2分子水，若位于肽链一端则只需断开一个肽键，增加1分子水。实验平台—1．概念和特点(1)概念：指实验者针对已知的生物学事实而进行的以验证生物学事实、巩固和加强有关知识、培养实验操作技能为目的的印证性和体验性实验。(2)特点：①验证研究对象的已知属性、特征及与其他因素的关系。②由于实验原理、结论是已知的，因此不存在实验假设。③实验目的、结果、结论三者是一致的、统一的。④实验的操作步骤可以是曾经做过的，也可以是未曾做过的。2．设计思路(1)根据验证的目的，运用所学的知识或题目所提供的信息找出完成实验的依据，即实验原理。(2)从题目所给的实验材料、用具、药品中寻找实验的设计思路，明确具体的设计方案。(3)依据实验目的、实验原理确定实验变量，弄清自变量如何操作，因变量如何检测，无关变量如何控制。(4)依据对变量的分析，合理设置对照，以实现对单一变量的控制，排除无关变量的干扰，增强实验结果的可信度和说服力。某玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米，请用所学的方法设计实验加以验证。实验原理：_________________________________________________________。材料用品：新鲜的普通玉米子粒，新鲜的新品种玉米子粒，研钵，试管，漏斗，纱布，吸管，清水，双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，量筒方法步骤：①将等量的两种玉米子粒分别进行________，制备组织样液。②取A、B两支试管，向A中加入新品种玉米组织样液2mL，B中加入普通玉米组织样液2mL。\n③向A、B两支试管中分别加入2mL________，摇匀，再分别加入3滴________，摇匀。④观察______________________________________________________________。预期的结果：_______________________________________________________。[解析]　检测蛋白质应选用双缩脲试剂，颜色反应的深浅与蛋白质含量有关，蛋白质含量越高，紫色反应越深。双缩脲试剂的使用时先滴加A液振荡均匀后，再滴加B液，混合均匀即可观察现象。[答案]　实验原理：蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质含量越高颜色越深①研磨　③双缩脲试剂A　双缩脲试剂B　④颜色变化并比较紫色的深浅预期结果：新品种玉米子粒组织样液(A试管)紫色较深技法平台—与蛋白质相关的计算题，题型较多，难度较大。但总体上可分为三种类型，且每类题型都有相应解题策略。如下表：题目类型解题策略有关蛋白质的相对分子质量、氨基酸数、氨基数、羧基数、肽链数、肽键数、脱水数的计算列方程求解蛋白质(或多肽)中原子数计算用原子守恒解答多肽种类计算用数学中“排列组合”解答1.蛋白质中氨基酸、氨基、羧基、肽链、肽键、脱水数及蛋白质的相对分子质量的计算[典例1]　(2022·衡水质检)已知氨基酸的平均相对分子质量为128，测得某蛋白质的相对分子质量为5646，则组成该蛋白质的氨基酸数、肽链数以及至少游离的氨基数分别为(　　)A．51、1、51　　　　　　　B．51、2、2C．51、2、51D．44、2、2[技法应用]　选B　解题时可采用“列方程求解”的方法。设氨基酸数为n，肽链数为x，则n×128＝5646＋(n－x)×18，化简得110n＋18x＝5646。当x＝1时，n≈51.16；当x＝2时，n＝51。因此只有B、C项的数值符合氨基酸数和肽链数。又知两条肽链上至少游离着2个氨基，故B项正确。可将肽链看作“C”与“—CO—NH—”交替连接构成的基本骨架，在“C”上连接着R基和H，在肽链的两端分别游离着“—NH2”和“—COOH”，如下图所示：\n结合上面的示意图，可以得出如下规律：(1)缩合时脱去的水分子数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数。(2)蛋白质中氨(羧)基数＝肽链数＋R基上的氨(羧)基数＝各氨基酸中氨(羧)基的总数－肽键数。注意：如果不考虑R基上的氨(羧)基数，一条多肽链中，至少含有一个氨(羧)基；若蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的氨(羧)基数等于肽链数。(3)蛋白质的相对分子质量＝氨基酸总相对分子质量(氨基酸个数×氨基酸平均相对分子质量)－失水量(18×脱去的水分子数)。注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即2个H)。(4)若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。2．多肽中各原子数的计算[典例2]　某多肽链为199肽，其分子式为CxHyNaObS2(a＞199、b＞200)，并且由下列5种氨基酸组成。那么该多肽彻底水解后将会分别得到赖氨酸、天冬氨酸的个数为(　　)A．a－199、(b－200)/2　　B．a－200、b－200C．a－199、(b－199)/2D．a－200、(b－200)/2[技法应用]　选A　由题意知该多肽为199肽，则它是由199个氨基酸组成的；又知该多肽分子式为CxHyNaObS2，其中N有a个，则可知组成该多肽的199个氨基酸共有a个氨基；又知组成该多肽的5种氨基酸中只有赖氨酸含有2个氨基，所以赖氨酸个数为a－199。由于组成该多肽的5种氨基酸中只有天冬氨酸含有2个羧基，设该多肽共含有天冬氨酸为d个，反应前199个氨基酸中氧原子共有4d＋(199－d)×2，形成199肽时脱去198个水分子，每个水分子含一个氧原子，所以该多肽分子中尚存在氧原子数为b＝4d＋(199－d)×2－198＝2d＋200，d＝(b－200)/2。氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。而脱水缩合形成多肽时，\n要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。(1)碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。(2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。(4)氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。(5)由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。3．多肽种类的计算[典例3]　现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有(　　)A．9种，9种B．6种，3种C．18种，6种D．27种，6种[技法应用]　选D　由上述“规律(1)”很容易计算出足量的3种氨基酸构成的三肽有33＝27种。对于包含3种氨基酸的三肽种类的理解，可借用示意图“□—□—□”来分析，即第一个位置的氨基酸有3种情况，第二个位置只能从另2种氨基酸中任选1种，第三个位置只能安放剩余的1种，虽然这3种氨基酸足量，但是仍需按“规律(2)”计算，即3×2×1＝6种。多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助下面的示意图(▭代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律。(以20种氨基酸形成的四肽化合物为例)(1)若每种氨基酸数目无限，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2、3、4号也是如此，即20×20×20×20＝204种)。(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20×19×18×17)种[即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择……即(20×19×18×17)种]。[高考随堂体验]一、选择题(每小题5分，共60分)\n1．(2022·上海高考)生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致(　　)A．蛋白质分解为多肽链B．多肽链分解为若干短肽C．多肽链分解为氨基酸D．氨基酸分解为氨基和碳链化合物解析：选C　肽酶可水解肽链末端的肽键，最终将多肽水解为氨基酸。2．(2022·海南高考)关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是(　　)A．分子量最大的氨基酸是甘氨酸B．有些氨基酸不能在人体细胞中合成C．氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键D．不同氨基酸之间的差异是由R基引起的解析：选A　甘氨酸是分子量最小的氨基酸；氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸只能从食物中获取，人体内不能合成；R基的不同引起了氨基酸之间的差异。3．(2022·海南高考)关于蛋白质的叙述，错误的是(　　)A．有些蛋白质是染色体的组成成分B．酶在催化反应前后，其分子结构不变C．食盐作用下析出的蛋白质发生了变性D．蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应解析：选C　染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质；作为催化剂的酶在反应前后不发生变化；向蛋白质溶液中加入浓的盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，该过程没有改变蛋白质的空间结构；蛋白质分子中含有肽键，可以与双缩脲试剂产生紫色反应。4．(2022·北京高考)胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述，正确的是(　　)A．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链B．沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂C．胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关D．核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素解析：选D　一个基因控制合成一种蛋白质时只以其中的一条链为模板，故胰岛素的两条肽链是以胰岛素基因的一条链为模板合成的；高温可破坏蛋白质的空间结构，但不会导致肽链的断裂；胰岛素的功能取决于胰岛素的分子结构，而胰岛素的分子结构除取决于氨基酸的序列外，与其空间结构也有关系。核糖体合成的一条多肽链需在蛋白酶的作用下水解为两条不同的多肽链，再经加工形成胰岛素。5．(2022·江苏高考)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质，下列叙述正确的是(　　)\nA．该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基B．该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应C．利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液D．用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好解析：选B　蛋白质中至少含游离的氨基和羧基数等于肽链数，而非氨基酸数目；据题干信息可知该酶的本质是蛋白质；利用透析法纯化蛋白质时，为了维持蛋白质的结构和功能相对稳定，应选择磷酸缓冲液来透析；油渍的主要成分是脂肪，酶具有专一性，因此去除油渍时选用加脂肪酶的洗衣粉比选含该蛋白酶的洗衣粉效果好。6．(2022·上海高考)右图表示生物体内的某化学反应，下列有关该反应的叙述中错误的是(　　)A．需要解旋酶B．属于水解反应C．会有能量变化D．反应速度与温度有关解析：选A　分析图形可知，该图可表示肽酶催化肽键断裂的水解过程，酶的活性受温度的影响，故反应速度与温度有关；水解过程中肽键断裂，会引起能量的变化。解旋酶用于DNA分子中氢键的断裂。7.(2022·新课标全国卷)水中氧含量随水温的升高而下降。生活在寒温带湖泊中的某动物，其血液中的血红蛋白含量与其生活的水温有关。右图中能正确表示一定温度范围内该动物血液中血红蛋白含量随水温变化趋势的曲线是(　　)A．甲　　　　　　　　　　B．乙C．丙D．丁解析：选A　血红蛋白的功能是运输氧气，随着水温的升高，水中氧的含量下降，机体会通过反馈调节增加血红蛋白的含量，来满足机体对氧的需求。8．(2022·上海高考)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－mB．n－2mC．n＋mD．n＋2m解析：选C　两个氨基酸脱水缩合形成一个肽键，里面含一个氧原子，n个氨基酸缩合形成m条肽链，应有肽键n－m个，所以肽键中氧原子是n－m个，一条肽链中除肽键外还至少含有一个完整的羧基，里面有两个氧原子，所以m条肽链中应至少还有2m个氧原子，再加上肽键中的n－m个，所以应至少有氧原子个数为n－m＋2m＝n＋m。9．(2022·安徽高考)2022年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”\n的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是(　　)A．追踪目的基因在细胞内的复制过程B．追踪目的基因插入到染色体上的位置C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构解析：选C　依题意，绿色荧光蛋白基因在基因工程中是作为标记基因的，故其表达产物(绿色荧光蛋白)在该研究中的主要作用是追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。