資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
人教(2019)生物必修1（知識點+跟蹤檢測）
第4講 生命活動的主要承擔者——蛋白質
【課標導航】
1.1.6　闡明蛋白質通常由20種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結構，細胞的功能主要由蛋白質完成
一、組成蛋白質的氨基酸種類及脫水縮合
1．理解氨基酸的結構通式
2．下圖為腦啡肽的結構簡式，據圖回答
(1)組成氨基酸的元素中一定含有C、H、O、N，若某氨基酸含有S元素，則S存在R基中。
(2)腦啡肽分子是由4種氨基酸形成的，其共有結構是，造成氨基酸種類不同的原因是R基不同。
(3)一個氨基酸的羧基(—COOH)與另一個氨基酸的氨基(—NH2)相連接，脫去一分子水，形成—CO—NH—(肽鍵)，這種方式稱為脫水縮合反應。腦啡肽中含有4個肽鍵，形成過程中共脫去4分子水，腦啡肽的名稱是五肽，合成場所是核糖體。
二、蛋白質的結構多樣性和功能多樣性
1．據圖判斷蛋白質結構多樣性的原因(“”表示不同的氨基酸)
2．“實例法”助記相應的蛋白質的功能
[基礎微點練清]
1．判斷正誤
(1)蛋白質是生物體內重要的貯能物質(×)
(2)蛋白質的分解都需要核酸的直接參與(×)
(3)高溫會破壞蛋白質分子中的肽鍵(×)
(4)肌細胞中的某些蛋白質參與肌肉收縮的過程(√)
(5)不同氨基酸之間的差異是由R基引起的(√)
(6)蛋白質徹底水解的產物是氨基酸(√)
[新人教版必修1 P32“概念檢測”T1(1)]
(7)細胞中氨基酸種類和數量相同的蛋白質不一定是同一種蛋白質(√)
(8)氨基酸僅通過脫水縮合的方式就可以形成蛋白質(×)
[新人教版必修1 P32“概念檢測”T1(2)]
(9)有些結構不同的蛋白質具有相似的功能，蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開時，其特定功能會發生改變(√)
2．下列關于生物體內氨基酸的敘述，錯誤的是(　　)
A．每種氨基酸至少都含有一個氨基和一個羧基
B．非必需氨基酸不能在人體中合成
C．人體內的氨基酸可以互相轉化
D．不同氨基酸的R基一定不同
解析：選B　非必需氨基酸在人體內合成，必需氨基酸在人體內不能合成。
3．下列關于蛋白質的敘述，錯誤的是(　　 )
A．氨基酸種類和數量相同的蛋白質是同一種蛋白質
B．蛋白質可被氧化分解釋放能量
C．有些蛋白質能夠調節機體的生命活動
D．細胞核中某些蛋白質是染色體的重要組成成分
解析：選A　氨基酸種類和數量相同的蛋白質可能氨基酸排列順序和蛋白質的空間結構不同，不一定是同一種蛋白質，A錯誤；蛋白質是有機化合物，可以被氧化分解釋放能量，B正確；有些蛋白質能夠調節機體的生命活動，如胰島素可以調節血糖平衡，C正確；真核細胞具有染色體，染色體由DNA和蛋白質組成，D正確。
4．(新人教版必修1 P32“概念檢測”T4)下列物質中，不屬于蛋白質的是(　　)
A．胰島素　　　　　　　　 B．膽固醇
C．胃蛋白酶 D．抗體
解析：選B　膽固醇屬于脂質，不屬于蛋白質。
5．人或動物PrP基因編碼一種蛋白(PrPc)，該蛋白無致病性。 PrPc的空間結構改變后成為PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以誘導更多的PrPc轉變為PrPsc，實現朊粒的增殖，可以引起瘋牛病。據此判斷，下列敘述正確的是(　　)
A．朊粒侵入機體后可整合到宿主的基因組中
B．朊粒的增殖方式與肺炎雙球菌的增殖方式相同
C．蛋白質空間結構的改變可以使其功能發生變化
D．PrPc轉變為PrPsc的過程屬于遺傳信息的翻譯過程
解析：選C　朊粒的化學本質是蛋白質，不能整合到宿主的基因組中，A錯誤；PrPsc可以誘導更多的PrPc轉變為PrPsc，實現朊粒的增殖，而肺炎雙球菌的增殖方式是分裂增殖，因此兩者的增殖方式不相同，B錯誤；PrPc無致病性，但PrPc的空間結構改變后成為PrPsc(朊粒)就具有了致病性，可見蛋白質空間結構的改變可以使其功能發生變化，C正確；PrPc轉變為PrPsc的過程中僅僅是空間結構發生改變，并沒有發生遺傳信息的翻譯過程，D錯誤。
6．(新人教版必修1 P32與社會的聯系)為什么吃煮熟的雞蛋、肉類更容易消化？
提示：蛋白質變性是指蛋白質在某些物理和化學因素作用下其特定的空間構象被破壞，從而導致其理化性質的改變和生物活性喪失的現象。例如，雞蛋、肉類經煮熟后蛋白質變性就不能恢復原來狀態。原因是高溫使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟雞蛋、熟肉容易消化。
一、突破蛋白質的結構和功能
[試考題·查欠缺]
1．(全國卷Ⅱ)下列關于人體中蛋白質功能的敘述，錯誤的是(　　)
A．漿細胞產生的抗體可結合相應的病毒抗原
B．肌細胞中的某些蛋白質參與肌肉收縮的過程
C．蛋白質結合Mg2＋形成的血紅蛋白參與O2運輸
D．細胞核中某些蛋白質是染色體的重要組成成分
解析：選C　漿細胞產生的抗體能與相應的抗原(如病毒抗原)發生特異性結合；肌細胞中的肌動蛋白和肌球蛋白等參與肌肉收縮的過程；Fe2＋參與構成血紅蛋白，血紅蛋白具有運輸O2的功能；細胞核中染色體的主要組成成分是蛋白質和DNA。
2．(2021·福州調研)胰島素的A、B兩條肽鏈是由一個基因編碼的。下列有關胰島素的敘述，正確的是(　　)
A．胰島素基因的兩條DNA單鏈分別編碼A、B兩條肽鏈
B．沸水浴加熱之后，構成胰島素的肽鏈充分伸展并斷裂
C．胰島素的功能取決于氨基酸的序列，與空間結構無關
D．核糖體合成的多肽鏈需經蛋白酶的作用形成胰島素
解析：選D　胰島素基因的兩條DNA單鏈中只有一條為模板鏈進行轉錄形成mRNA，再以mRNA為模板翻譯形成蛋白質，A、B兩條肽鏈是由一個胰島素基因的不同區段來編碼的，不是兩條DNA單鏈分別編碼A、B兩條肽鏈，A錯誤。沸水浴加熱后，構成胰島素的肽鏈充分伸展，蛋白質的空間結構改變，但是肽鏈不斷裂，肽鏈斷裂是在蛋白酶和肽酶的作用下完成的，B錯誤。胰島素的功能由胰島素的結構決定，胰島素的結構由氨基酸的種類、數目、排列順序和蛋白質的空間結構決定，因此胰島素的功能與氨基酸的序列、空間結構有關，C錯誤。核糖體合成的多肽鏈需經內質網、高爾基體的加工、修飾等才能形成胰島素，在加工、修飾的過程中需要蛋白酶的水解作用，以適當去掉一些氨基酸等，D正確。
3．(全國卷Ⅲ)回答下列與蛋白質相關的問題：
(1)生物體中組成蛋白質的基本單位是________。在細胞中合成蛋白質時，肽鍵是在________這一細胞器上形成的。合成的蛋白質中有些是分泌蛋白，如________(填“胃蛋白酶”“逆轉錄酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白從合成至分泌到細胞外需要經過高爾基體，此過程中高爾基體的功能是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)通常，細胞內具有正常生物學功能的蛋白質需要有正確的氨基酸序列和________結構。某些物理或化學因素可以導致蛋白質變性，通常，變性的蛋白質易被蛋白酶水解，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果DNA分子發生突變，導致編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA序列中一個堿基被另一個堿基替換，但未引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變，其原因可能是________________________________。
解析：(1)組成蛋白質的基本單位是氨基酸。在細胞中合成蛋白質時，肽鍵是在核糖體上形成的。胃蛋白酶是分泌蛋白，逆轉錄酶和酪氨酸酶都是細胞內的蛋白質。分泌蛋白分泌到細胞外需要經過高爾基體的加工、分類和包裝。(2)具有生物活性的蛋白質都有特定的氨基酸序列和空間結構。變性的蛋白質其空間結構被破壞，肽鍵暴露，暴露的肽鍵容易與蛋白酶接觸，使蛋白質降解。(3)DNA分子發生突變，導致轉錄產生的mRNA中的堿基序列發生改變，由于密碼子具有簡并性，所以可能出現雖然密碼子已經改變，但仍對應同一種氨基酸的情況。
答案：(1)氨基酸　核糖體　胃蛋白酶　對蛋白質進行加工、分類和包裝　(2)空間　蛋白質變性使肽鍵暴露，暴露的肽鍵易與蛋白酶接觸，使蛋白質降解　(3)遺傳密碼具有簡并性
[強知能·補欠缺]
1．關注蛋白質結構和性質的七個易錯點
(1)氨基、羧基和肽鍵的書寫誤區：不要將氨基錯寫為NH2或—NH3；不要將羧基誤寫為COOH，也不要將肽鍵誤寫為CO—NH。正確的書寫應為—NH2、—COOH、—CO—NH—。
(2)蛋白質變性的誤區：高溫使蛋白質變性的原因不是破壞了氨基酸之間的肽鍵，而是破壞了肽鏈盤曲折疊形成的空間結構。
(3)由于基因的選擇性表達，同一生物的不同細胞中蛋白質的種類和數量會出現差異。
(4)不同蛋白質的合成場所：真核細胞胞內蛋白在游離的核糖體上合成，分泌蛋白則在附著于內質網上的核糖體中合成。
(5)氨基酸數目≠氨基酸種類：蛋白質分子含有多個氨基酸，構成生物體蛋白質的氨基酸約有20種。
(6)R基中不一定有C原子，如甘氨酸中R基為H原子；S元素一定在R基中。
(7)多肽≠蛋白質：在核糖體上合成的是多肽，不是蛋白質，多肽必須經過加工后，才能形成具有一定空間結構和特定功能的蛋白質。
2．巧用“一、二、三、四、五”助記蛋白質的結構與功能
3．圖解蛋白質脫水縮合的過程
(1)一條肽鏈上至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端；其余的氨基和羧基在R基上。
(2)H2O中的H來自—COOH和—NH2，而O只來自—COOH。
(3)參與脫水縮合的分別是兩個氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。
[練題點·全過關]
1.如圖為氨基酸分子的結構通式，下列敘述正確的是(　　)
A．結構④在所有生物體內均有20種
B．氨基酸脫水縮合產生水，水中的氫來自②和③
C．結構④中含有的氨基或羧基一般不參與脫水縮合
D．生物體內n個氨基酸形成一條多肽鏈脫去n個水
解析：選C　氨基酸的種類由R基決定，R基約有20種，所以氨基酸的種類約有20種，但并不是所有的生物體內均有20種，A錯誤；氨基酸脫水縮合產生水，水中的氫來自①和③，B錯誤；n個氨基酸形成一條多肽鏈脫去(n－1)個水，D錯誤。
2．下列關于人體氨基酸的敘述，正確的是(　　)
A．氨基酸是胰島素等各種激素分子的基本單位
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因
D．非必需氨基酸的合成與基因的功能無關
解析：選B　氨基酸是胰島素等蛋白質或多肽類激素分子的基本單位；氨基酸的種類取決于R基的種類；人患白化病的根本原因是體內控制酪氨酸酶的基因異常，不能把酪氨酸轉變為黑色素；非必需氨基酸在體內的合成需要酶的催化，這些酶的化學本質是蛋白質，而基因能控制蛋白質的合成。
3．下面關于蛋白質分子結構和功能的敘述，正確的是(　　)
A．氨基酸種類、數量和排列順序相同的蛋白質功能可能不同
B．由n條肽鏈組成的蛋白質，含有氨基和羧基各n個
C．組成蛋白質的氨基酸之間可按不同方式脫水縮合
D．高溫會使蛋白質變性，因此煮熟的食物不易被人體消化
解析：選A　氨基酸種類、數量和排列順序相同，但肽鏈的空間結構不同，則功能也不同，A正確。由于R基中可能含有氨基或羧基，且不參與脫水縮合，因此蛋白質中氨基數或羧基數＝n(肽鏈數)＋R基中的氨基或羧基數，B錯誤。所有氨基酸脫水縮合的方式都是氨基脫去氫原子，羧基脫去羥基，故方式相同，C錯誤。高溫使蛋白質的空間結構發生改變，蛋白質變性后易于被消化，D錯誤。
4．(2021·龍巖模擬)有科學家發現了一種名為“Notch”的蛋白質，它能快速修復受損的腦細胞。下列有關該蛋白質的說法，錯誤的是(　　)
A．指導蛋白質合成的基因中的堿基有C、G、A、T、U
B．合成蛋白質時的脫水等過程是在核糖體中完成的
C．細胞的生長、增殖、衰老、凋亡等生命歷程都與蛋白質密切相關
D．構成該蛋白質的氨基酸的R基可能有多種
解析：選A　指導蛋白質合成的基因是有遺傳效應的DNA片段，DNA中含有的堿基有C、G、A、T，A錯誤；合成蛋白質的翻譯過程會發生氨基酸的脫水縮合，其場所是核糖體，B正確；蛋白質是生命活動的主要承擔者，細胞的生長、增殖、衰老、凋亡等生命歷程都與蛋白質密切相關，C正確；在生物體中組成蛋白質的氨基酸約有20種，這些氨基酸的區別在于R基不同，因此構成該蛋白質的氨基酸的R基可能有多種，D正確。
二、氨基酸的脫水縮合及相關計算
1．有關蛋白質結構的計算規律
(1)假設氨基酸的平均相對分子質量為a，由n個氨基酸分別形成1條鏈狀多肽或m條鏈狀多肽：
形成肽鏈數 形成肽鍵數 脫去水分子數 蛋白質相對分子質量
1 n－1 n－1 na－18(n－1)
m n－m n－m na－18(n－m)
[特別提醒]
①計算多肽的相對分子質量時，除了考慮水的減少外，還要考慮其他化學變化過程，如肽鏈上出現一個二硫鍵(—S—S—)時，要再減去2(兩個氫原子)，若無特殊說明，不考慮二硫鍵。
②若為環狀多肽，則可將相對分子質量計算公式na－18(n－m)中的肽鏈數(m)視為零，再進行相關計算。
(2)利用原子守恒法計算肽鏈中的原子數：氨基酸的結構通式是解答此類題目的突破口。在一個氨基酸中，若不考慮R基，至少含有2個碳原子、2個氧原子、4個氫原子和1個氮原子。在脫水縮合形成多肽時，要失去部分氫、氧原子，但是碳原子、氮原子的數目不會減少。其相關數量關系如下：
①碳原子數＝氨基酸的分子數×2＋R基上的碳原子數。
②氫原子數＝各氨基酸中氫原子的總數－脫去的水分子數×2。
③氧原子數＝各氨基酸中氧原子的總數－脫去的水分子數。
④氮原子數＝肽鏈數＋肽鍵數＋R基上的氮原子數＝各氨基酸中氮原子的總數。
⑤由于R基上的碳原子數不好確定，且氫原子數較多，因此以氮原子數或氧原子數的計算為突破口，計算氨基酸的分子式或氨基酸個數最為簡便。
2．基因表達過程中的相關數量關系
基因表達中，DNA控制mRNA的合成，mRNA指導蛋白質的合成。DNA中堿基排列順序轉錄為mRNA中堿基排列順序，進而翻譯為蛋白質中氨基酸的排列順序。其數量關系圖解如下：
DNA(基因) mRNA蛋白質
　 堿基數　∶ 堿基數 ∶氨基酸數
　　 　6 ∶　 3 ∶ 　1
由于mRNA中有終止密碼子等原因，上述關系應理解為每合成n個氨基酸形成的多肽至少需要mRNA上的3n個堿基和DNA(基因)上的6n個堿基。
[針對訓練]
題點(一)　利用“結構與功能觀”分析蛋白質的結構
1．(2018·江蘇高考)哺乳動物的催產素具有催產和排乳的作用，加壓素具有升高血壓和減少排尿的作用。兩者結構簡式如下圖，各氨基酸殘基用3個字母縮寫表示。下列敘述正確的是(　　)
A．兩種激素都是由八肽環和三肽側鏈構成的多肽類化合物
B．氨基酸之間脫水縮合形成的水分子中氫全部來自氨基
C．肽鏈中游離氨基的數目與參與構成肽鏈的氨基酸種類無關
D．兩種激素間因2個氨基酸種類不同導致生理功能不同
解析：選D　分析題中激素的結構簡式可知，激素中的環狀肽都是由6個氨基酸構成的，故為六肽環；氨基酸脫水縮合形成的水分子中的氫分別來自氨基和羧基；肽鏈中游離氨基的數目與構成肽鏈的氨基酸R基上的氨基數目有關；分析題中激素的結構簡式可知，兩種激素間有2個氨基酸種類不同，故這兩種激素生理功能不同是由這2個氨基酸種類不同導致的。
2．胰腺合成的胰蛋白酶原進入小腸后，在腸激酶作用下形成有活性的胰蛋白酶，該激活過程如圖所示(圖中數字表示氨基酸位置)，下列分析錯誤的是(　　)
A．胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6個肽鍵
B．環狀結構形成的原因僅與二硫鍵直接相關
C．腸激酶與限制酶具有相似的作用特性
D．激活過程可避免胰蛋白酶破壞自身細胞
解析：選B　根據分析可知，胰蛋白酶和胰蛋白酶原含有的肽鍵數分別為222個、228個，所以胰蛋白酶比胰蛋白酶原少的肽鍵數為228－222＝6(個)，A正確；該蛋白質的環狀結構的形成與肽鍵和二硫鍵都有關，B錯誤；腸激酶與限制酶具有相似的作用特性，都具有特定的識別序列和切割位點，C正確；胰蛋白酶原在胰腺分泌出來時沒有活性，到了小腸后才有活性，所以題圖中胰蛋白酶的激活過程可避免胰蛋白酶破壞自身細胞(胰腺中的蛋白質)，D正確。
題點(二)　利用“質量守恒”計算蛋白質(多肽)相對分子質量
3．(2021·南平質檢)如圖所示，該蛋白質分子共由67個氨基酸構成，包括兩條多肽鏈和一個環狀肽。數字代表兩條多肽鏈上氨基酸的起止數字，該蛋白質由二硫鍵(兩個—SH形成—S—S—)相連，假設氨基酸的平均相對分子質量為a，下列說法錯誤的是(　　)
A．該蛋白質分子至少有2個游離的氨基和2個游離的羧基
B．該蛋白質分子至少含有氧原子67個
C．該蛋白質分子含有肽鍵65個
D．該蛋白質的相對分子質量為67a－1 174
解析：選B　環狀肽可能沒有游離的氨基和羧基，所以該蛋白質至少含有2個游離的氨基和2個游離的羧基，A正確；該蛋白質分子至少含有O原子的數量為(18－1＋2)＋(14－1＋2)＋35＝69(個)，B錯誤；該蛋白質共有肽鍵(32－2)＋35＝65(個)，C正確；一個蛋白質分子由兩條多肽鏈(32個氨基酸)和一個環狀肽(35個氨基酸)組成，且它們之間由二硫鍵(兩個—SH形成—S—S—)相連，則該蛋白質的相對分子質量為(32＋35)×a－[65×18＋2×2]＝67a－1 174，D正確。
4．已知20種氨基酸的平均相對分子質量是128，現有一蛋白質分子由3條肽鏈組成，在肽鏈形成空間結構時，產生了4個二硫鍵(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，共有肽鍵97個，此蛋白質分子的相對分子質量最接近(　　)
A．11 046　　　　　　　　　 B．11 060
C．12 800 D．12 280
解析：選A　蛋白質是由氨基酸脫水縮合形成的，蛋白質的相對分子質量＝氨基酸數×氨基酸的平均相對分子質量－失去的水分子數×水的相對分子質量＝(97＋3)×128－97×18＝11 054。由于在肽鏈形成空間結構時，生成了4個二硫鍵，失去2×4＝8個H，所以蛋白質的相對分子質量＝11 054－8＝11 046。
題點(三)　利用“原子守恒”計算蛋白質(多肽)中的原子數
5．如圖為由30個氨基酸組成的多肽鏈，經加工，第1位甲硫氨酸被切除，第16與17位氨基酸之間的肽鍵被切斷并生成兩條多肽鏈，兩條多肽鏈通過二硫鍵相連。有關此過程的說法，錯誤的是(　　)
A．加工過程中，氧原子數目增加1個
B．經加工，比原多肽鏈增加了1個氨基和1個羧基
C．此加工過程是在內質網中進行的
D．此多肽鏈的合成過程生成了29個水分子，加工過程消耗了2個水分子
解析：選A　加工過程中減少了1個肽鍵(含1個氧)，另1個肽鍵(含1個氧)被水解，生成1個羧基(含2個氧)和1個氨基，所以氧原子數沒變；內質網對形成的多肽鏈進行初步加工；此多肽鏈的合成過程生成了29個肽鍵，形成29個水分子，加工過程水解了2個肽鍵，消耗了2個水分子。
6．經測定，某多肽鏈的分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一個二硫鍵(—S—S—)。已知該多肽是由下列氨基酸中的其中幾種作為原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列關于該多肽的敘述，錯誤的是(　　)
A．該多肽水解后產生的氨基酸分別是苯丙氨酸、亮氨酸和天冬氨酸
B．該多肽中H原子數和O原子數分別是30和5
C．該多肽形成過程中至少需要3種tRNA
D．該多肽在核糖體上形成，形成過程中相對分子質量減少了56
解析：選A　該多肽鏈的分子式是C21HxOyN4S2，含有2個硫，所以水解產物中有2個半胱氨酸。根據C原子守恒和N原子的數目，可知該多肽由三種氨基酸組成，半胱氨酸含有3個C，所以另兩個氨基酸共含有15個C，可知為苯丙氨酸和亮氨酸。該多肽水解后產生的氨基酸分別是2個半胱氨酸、1個苯丙氨酸和1個亮氨酸；該多肽形成過程中脫去3分子水和形成二硫鍵脫去2個氫，所以多肽中O原子數為8－3＝5，H原子數為38－6－2＝30；該多肽由3種氨基酸組成，形成過程中至少需要3種tRNA；該多肽形成時脫去3分子水和2個氫，相對分子質量減少18×3＋2＝56。
題點(四)　巧用“比例關系”解答氨基酸數與相應DNA、RNA中的堿基數問題
7．組成某多肽的氨基酸的平均相對分子質量為120，該多肽由2條鏈組成，相對分子質量為12 276，合成這個多肽的氨基酸的數目和指導它合成的DNA分子中的最少脫氧核苷酸數目依次為(　　)
A．144,864　　　　　　　　　 B．144,432
C．120,720 D．120,360
解析：選C　在多肽合成時，氨基酸數－肽鏈條數＝肽鍵數＝脫去的水分子數。氨基酸數×120－(氨基酸數－肽鏈數)×18＝12 276，代入后可求得氨基酸數＝120；在DNA指導蛋白質合成時，DNA分子中脫氧核苷酸數目∶氨基酸數(最多)＝6∶1(最多)，所以DNA分子中脫氧核苷酸數目至少為120×6＝720。
8．某蛋白質由n條肽鏈組成，氨基酸的平均相對分子質量為a，控制該蛋白質合成的基因含b個堿基對，則該蛋白質的相對分子質量最多為(　　)
A．2/3ab－6b＋18n B．1/3ab－6b
C．(1/3b－a)×18 D．1/3ab－(1/3b－n)×18
解析：選D　控制某蛋白質合成的基因含b個堿基對，則該蛋白質由b/3個氨基酸脫水縮合而成；氨基酸平均相對分子質量為a，則組成該蛋白質的氨基酸的總相對分子質量為1/3ab；由于氨基酸經脫水縮合形成n條肽鏈，進而組成該蛋白質共脫去水分子數為(b/3－n)，相對分子質量減少(1/3b－n)×18。即該蛋白質的相對分子質量為1/3ab－(1/3b－n)×18。
社會責任——從生命的物質觀關注蛋白質的應用
蛋白質是生命活動的承擔者，通過改造、修飾蛋白質結構，使其能夠用于疾病治療和科學研究。高考常以此為信息設置命題角度，引導學生關注人類健康，提升社會責任。歸納自然界中涉及的蛋白質類物質，有助于解答有關蛋白質應用類情境試題。
1．酶和激素
除少數的酶是RNA外，絕大多數的酶是蛋白質。部分激素，如胰島素、生長激素，其成分也是蛋白質。
2．抗毒素、干擾素、凝集素
三者的成分都是蛋白質。抗毒素一般指用外毒素給動物注射后，在其血清中產生的能特異性中和外毒素毒性的成分；干擾素指由多種細胞產生的具有廣泛的抗病毒、抗腫瘤和免疫調節作用的可溶性糖蛋白，正常情況下組織或血清中不含干擾素，只有在某些特定因素的作用下，才能使細胞產生干擾素；凝集素：指用細菌給動物注射后，在其血清中產生的能使細胞發生特異性凝集的成分。
3．抗體、抗原
抗體指機體受抗原刺激后產生的，并且能與該抗原發生特異性結合的具有免疫功能的球蛋白，主要分布于血清中，也分布于組織液等細胞外液中；抗原指引起機體產生抗體的物質，某些抗原成分是蛋白質，如紅細胞攜帶的凝集原、決定病毒抗原特異性的衣殼等。
4．載體、受體、糖被
載體位于細胞膜上，在物質運輸過程中起作用，其成分為蛋白質；突觸后膜上存在著一些特殊蛋白質為神經遞質的受體，能與一定的遞質發生特異性的結合，從而改變突觸后膜對離子的通透性，激起突觸后膜神經元產生神經沖動或發生抑制；糖被位于細胞膜的外表面，由蛋白質和多糖組成，有保護、潤滑、識別等作用。
5．血紅蛋白、肌紅蛋白
血紅蛋白是存在于紅細胞中的含Fe2＋的蛋白質，其特性是在氧濃度高的地方與氧結合，在氧濃度低的地方與氧分離。肌紅蛋白存在于肌細胞中，可以為肌細胞儲存氧氣。
6．血漿中的纖維蛋白原和凝血酶原
均為蛋白質。在凝血酶原激活物的作用下，凝血酶原轉變成凝血酶，在凝血酶的作用下纖維蛋白原轉變成不溶性纖維蛋白，起到止血和凝血作用。
7．朊病毒
近年來發現的，其成分為蛋白質，可導致瘋牛病。
8．單細胞蛋白
指通過發酵獲得的大量微生物菌體。可用作飼料、食品添加劑、蛋白食品等。
9．動物細胞間質
主要含有膠原蛋白等成分，在進行動物細胞培養時，用胰蛋白酶處理才能獲得單個細胞。
[素養訓練]
1．蛋白質是決定生物體結構和功能的重要物質，下列關于蛋白質的敘述錯誤的是(　　)
A．α 鵝膏蕈堿是一種環狀八肽，分子中含有八個肽鍵
B．細胞內蛋白質發生水解時，通常需要另一種蛋白質的參與
C．呼吸酶是一類物質氧化酶的總稱，可催化多糖、二糖和單糖的氧化分解
D．興奮在神經纖維上的傳導和神經元間的傳遞過程均與細胞膜上的蛋白質有關
解析：選C　環狀八肽分子中含有的肽鍵數＝氨基酸數＝8個，A正確；細胞內蛋白質發生水解時，需要蛋白酶的催化，蛋白酶的化學本質也是蛋白質，B正確；呼吸酶是一類物質氧化酶的總稱，但一般只能催化單糖的氧化分解，C錯誤；興奮在神經纖維上的傳導和在神經元間的傳遞過程均與細胞膜上的蛋白質有關，傳導過程中與細胞膜上的載體蛋白有關，傳遞過程中與突觸后膜上的受體有關，D正確。
2．近年來的研究初步表明，β AP(β 淀粉樣蛋白)沉積是Alzheimer型老年癡呆的主要病因。β AP是由其前體蛋白APP(一種含695個氨基酸的跨膜蛋白)在病理狀態下異常加工而成的。APP形成β AP的過程如圖所示。根據上述信息所做的推論錯誤的是(　　)
A．用雙縮脲試劑檢測β AP，有紫色反應
B．β AP的效果可能是引起大腦功能異常
C．一個β AP分子中至少含有39個肽鍵
D．β 分泌酶很可能是突變基因表達的產物
解析：選C　根據題意，β AP(β 淀粉樣蛋白)的化學本質是蛋白質，用雙縮脲試劑檢測呈紫色。“β AP(β 淀粉樣蛋白)沉積是Alzheimer型老年癡呆的主要病因”，故β AP的作用效果可能是引起大腦功能異常。據圖分析，β AP分子中的氨基酸個數＝695－596－(695－635)＝39，則肽鍵數＝氨基酸數－肽鏈數＝38(個)。β AP是在β 分泌酶和γ 分泌酶的作用下將APP分解形成的，這可能是正常機體發生了基因突變，突變基因表達的β 分泌酶和γ 分泌酶促進了β AP的形成。
3．(2021·重慶模擬)艾滋病(HIV)研究者發現一怪現象，有1%～2%HIV感染者不會患病。旅美中國學者張林琦博士為這一現象找到了初步的答案：這些感染者在感染HIV前體內存在3種名為“阿爾法—防御素”的小分子蛋白質，這可能是少數HIV感染者長期健康存活而不發病的原因。下列對“阿爾法—防御素”的認識不一定成立的是(　　)
A．它們是在核糖體上合成的
B．這3種“阿爾法—防御素”的小分子蛋白質最多含有20種氨基酸
C．硫是構成“阿爾法—防御素”的特征元素
D．可以人工合成“阿爾法—防御素”，并用于艾滋病的治療
解析：選C　“阿爾法—防御素”是小分子蛋白質，在核糖體上合成，A正確；構成蛋白質的氨基酸最多有20種，B正確；“阿爾法—防御素”不一定含有硫，C錯誤；“阿爾法—防御素”是少數HIV感染者體內產生的小分子蛋白質，能使感染者長期健康存活而不發病，D正確。
一、選擇題
1．(2021·重慶模擬)番茄葉一旦被昆蟲咬傷后，會釋放出系統素(一種由18個氨基酸組成的多肽鏈)與受體結合，激活蛋白酶抑制劑基因，抑制害蟲和病原微生物的蛋白酶活性，限制植物蛋白的降解，從而阻止害蟲的取食和病原菌繁殖。下列關于系統素的敘述，正確的是(　　)
A．內含18個肽鍵的系統素是一種信號分子
B．系統素能與雙縮脲試劑發生作用，產生磚紅色沉淀
C．系統素是在植物細胞核糖體上合成的
D．系統素能抑制植物體內與蛋白酶有關基因的表達
解析：選C　系統素由18個氨基酸組成，肽鍵數＝氨基酸數－肽鏈條數＝18－1＝17，A錯誤；系統素含有肽鍵，能與雙縮脲試劑發生作用，產生紫色反應，B錯誤；系統素是番茄葉被昆蟲咬傷后，釋放出來的一種多肽，所以是在植物細胞核糖體上合成的，C正確；系統素與受體結合，激活蛋白酶抑制劑基因，但不能抑制植物體內與蛋白酶有關基因的表達，不能發揮信號傳遞的作用， D錯誤。
2．關于蛋白質的敘述，錯誤的是(　　)
A．rRNA能參與蛋白質的生物合成
B．DNA和蛋白質是染色體的組成成分
C．人體血漿中含有漿細胞分泌的蛋白質
D．核糖體上合成的蛋白質不能在細胞核中發揮作用
解析：選D　rRNA是核糖體的組成成分，核糖體是蛋白質合成的場所；DNA和蛋白質是染色體的組成成分；人體血漿中含有漿細胞分泌的抗體，抗體屬于蛋白質；核糖體上合成的蛋白質可通過核孔進入細胞核，在細胞核中發揮作用。
3．科學家發現SFRP5是脂肪細胞分泌的一種蛋白質類激素，經證實它與糖尿病、肥胖有關。下列敘述正確的是(　　)
A．SFRP5在內質網內形成成熟的空間結構
B．SFRP5的合成和運輸所需要的能量均來自線粒體
C．SFRP5可對胰島細胞的生理活動起調節和催化作用
D．SFRP5靶細胞受體的化學本質最可能是糖蛋白
解析：選D　依題意可知，SFRP5屬于分泌蛋白，SFRP5需經內質網的初步加工和高爾基體的進一步修飾加工，才能形成成熟的空間結構，A錯誤；SFRP5的合成和運輸所需要的能量主要來自線粒體，B錯誤；SFRP5是一種蛋白質類激素，可對胰島細胞的生理活動起調節作用，但沒有催化作用，C錯誤；SFRP5靶細胞受體能夠識別SFRP5，其化學本質最可能是糖蛋白，D正確。
4．在某只鳥的一窩灰殼蛋中發現了一枚綠殼蛋，有人說這是另一種鳥的蛋。若要探究這種說法是否成立，下列做法中，不可能提供有效信息的是(　　)
A．觀察該鳥是否將該綠殼蛋啄毀或拋掉
B．待該綠殼蛋孵出小鳥后觀察其形態特征
C．將該綠殼蛋與已有的鳥蛋標本進行比對
D．以綠殼蛋蛋清與該鳥血漿蛋白為材料做親子鑒定
解析：選D　鳥將該綠殼蛋啄毀或拋掉，屬于鳥類的母性的本能行為；不同動物的形態特征不同；同一種鳥的蛋清蛋白與血漿蛋白也不相同。
5．蛋白質分子能被肽酶降解，至于哪一個肽鍵被斷裂則決定于肽酶的類型。肽酶P能斷裂帶有側鏈R4的氨基酸和相鄰氨基酸的羧基基團之間的肽鍵。下列說法正確的是(　　)
A．肽酶P可以催化⑤處的化學鍵斷裂
B．該肽鏈中含有游離的氨基和羧基各一個
C．如圖所示肽鏈一定由5種氨基酸脫水縮合而成
D．在肽酶P的作用下，經過脫水縮合可以形成兩條多肽鏈
解析：選A　根據題干信息判斷，帶有側鏈R4的氨基酸和相鄰氨基酸的羧基基團之間的肽鍵易被肽酶P斷裂，故可知肽酶P可以催化⑤處的化學鍵斷裂，A正確；據題目信息無法判斷R基上是否含有氨基和羧基，故不能計算出該肽鏈中含有的游離的氨基數和羧基數，B錯誤；因不知道R基的類型，所以圖中所示肽鏈不一定由5種氨基酸脫水縮合而成，C錯誤；在肽酶P的作用下，經過水解可以形成一條三肽和一條二肽，D錯誤。
6．在下列物質中，有的屬于構成生物體蛋白質的氨基酸，有的不是。若將其中構成生物體蛋白質的氨基酸縮合成多肽，則其中含有的氨基、羧基和肽鍵的數目依次為(　　)
A．2、2、2　　　　　　　　　 B．1、3、2
C．4、3、3 D．3、4、2
解析：選B　只有氨基和羧基連接在同一碳原子上的氨基酸才能構成生物體的蛋白質，①③⑤是構成生物體蛋白質的氨基酸，其余不是。①③⑤各只有一個氨基，①有一個羧基、③⑤各有兩個羧基，這3個氨基酸共有氨基3個，羧基5個，它們經脫水縮合形成多肽(不考慮成環)，脫去2分子水，形成兩個肽鍵，剩余3個游離羧基和1個游離氨基。
7．(2021·漳州模擬)用高濃度的尿素溶液處理從細胞中分離純化的蛋白質，可使其失去天然構象變為松散肽鏈(稱為“變性”)；除去尿素后，蛋白質又可以恢復原來的空間結構(稱為“復性”)，且蛋白質分子越小復性效果越好。下列相關敘述正確的是(　　)
A．尿素與蛋白酶的作用效果相似
B．氨基酸的種類和數量會影響蛋白質的空間結構
C．過氧化氫酶經高濃度尿素溶液處理后活性不變
D．變性蛋白質不能與雙縮脲試劑發生紫色反應
解析：選B　蛋白酶能水解蛋白質中的部分肽鍵，將蛋白質水解成小分子多肽，尿素只是改變蛋白質的空間結構，不會使蛋白質的肽鍵水解，與蛋白酶的作用效果不同，A錯誤；由題意可知，除去尿素后，蛋白質分子越小復性效果越好，這說明氨基酸的種類和數目可以影響蛋白質分子的空間結構而影響復性效果，B正確；由題意可知，蛋白質在尿素中的空間結構改變，因此過氧化氫酶經高濃度尿素溶液處理后活性改變，C錯誤；雙縮脲試劑能檢測蛋白質中的肽鍵結構，變性后的蛋白質肽鍵未被破壞，能與雙縮脲試劑發生紫色反應，D錯誤。
8．下列有關圖中蛋白質的敘述，正確的是(　　)
A．此蛋白質的R基中共含有22個氨基
B．共有95個肽鍵
C．此蛋白質共有2條肽鏈
D．99個氨基酸形成此蛋白質時，相對分子質量共減少1 764
解析：選A　非R基中游離的羧基數目＝羧基總數－R基中羧基數＝26－23＝3，則此蛋白質有3條肽鏈，非R基中游離的氨基數與游離的羧基數相等，也為3個，氨基總數是25個，所以R基含有25－3＝22(個)氨基，A正確，C錯誤；99個氨基酸組成3條肽鏈應有96個肽鍵，B錯誤；形成蛋白質時共脫掉96個水分子，相對分子質量共減少96×18＝1 728，D錯誤。
9．下圖表示生物體內發生的某一化學反應，下列有關該反應敘述錯誤的是(　　)
A．該反應為脫水縮合反應 B．反應發生的場所是核糖體
C．反應速率與溫度有關 D．需要水解酶的催化
解析：選D　圖示為兩個氨基酸脫水縮合形成二肽的過程；二肽的合成場所是核糖體；該反應需要酶催化，酶活性受溫度影響；二肽的形成不需要水解酶催化。
10．細胞受到冰凍時，蛋白質分子相互靠近，當接近到一定程度時，蛋白質分子中相鄰近的巰基(—SH)氧化形成二硫鍵(—S—S—)。解凍時，蛋白質氫鍵斷裂，二硫鍵仍保留(如圖所示)。下列說法錯誤的是(　　)
A．巰基位于氨基酸的R基上
B．解凍后蛋白質功能可能異常
C．結冰和解凍過程涉及肽鍵的變化
D．抗凍植物有較強的抗巰基氧化能力
解析：選C　由題干信息可知，結冰與二硫鍵(—S—S—)的形成有關，解凍與氫鍵斷裂有關，都不涉及肽鍵的變化。
11．(2020·榆林模擬)研究人員發現人體內有一種促進脂肪細胞生成的分泌蛋白——抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)，可通過采集靜脈血檢測其含量。該發現將為治療肥胖癥開辟新途徑。下列敘述錯誤的是(　　)
A．TRACP遇雙縮脲試劑呈現紫色
B．應在低溫下保存TRACP
C．在核糖體上合成的TRACP即具有生物活性
D．理論上可通過抑制TRACP的功能來治療肥胖癥
解析：選C　TRACP的本質是蛋白質，遇雙縮脲試劑發生紫色反應，A正確；酶在最適溫度環境中活性最高，但在低溫環境中更易保存，維持活性，B正確；TRACP為分泌蛋白，在核糖體上合成的肽鏈需經內質網和高爾基體的加工后才具有生物活性，C錯誤；TRACP促進脂肪細胞生成，理論上可通過抑制TRACP功能來治療肥胖癥，D正確。
12．根據某化合物分子的結構簡式判斷下列說法錯誤的是(　　)
A．該化合物的具體名稱是五肽
B．該化合物徹底水解產物的相對分子質量之和比該化合物的相對分子質量多了90
C．該化合物徹底水解的產物有4種
D．該化合物形成的同時還生成了水，水中的氧來自羧基
解析：選B　據該化合物分子結構簡式分析，該化合物含有4個肽鍵，是由5個氨基酸組成的五肽，A正確；該化合物形成過程中，每形成1個肽鍵就脫去1分子水，因此該化合物形成過程中共脫去4分子水，該化合物徹底水解產物的相對分子質量之和比該化合物的相對分子質量多了4×18＝72，B錯誤；圖示5個氨基酸中有2個氨基酸的R基是—CH3，因此該化合物徹底水解的產物為4種氨基酸，C正確；相鄰2個氨基酸經脫水縮合形成二肽，脫水縮合是指一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基相連接，同時脫去1分子水，因此脫去的水分子中的氧來自羧基，D正確。
13.如圖所示，一個蛋白質分子由兩條多肽鏈(52個氨基酸)和一個環狀肽(20個氨基酸)組成，它們之間由二硫鍵(兩個—SH形成—S—S—)相連，假設氨基酸的平均相對分子質量為a，則下列敘述錯誤的是(　　)
A．該蛋白質的相對分子質量為72a－1 264
B．該蛋白質共有肽鍵70個
C．該蛋白質至少含有兩個氨基和兩個羧基
D．該蛋白質分子至少含有N原子和O原子的數量為72和75
解析：選D　該蛋白質合成時，共形成52－2＋20＝70個肽鍵，失去70個水分子，形成兩個二硫鍵共失去4個氫原子，該蛋白質的相對分子質量為72a－18×70－4＝72a－1 264；一條肽鏈(非環狀)至少含有1個氨基和1個羧基，該蛋白質至少含有兩個氨基和兩個羧基；該蛋白質分子至少含有N原子和O原子的數量為72和74。
二、非選擇題
14．(2021·成都模擬)蛋白質在人體生命活動中承擔著多種重要功能。請圍繞蛋白質相關知識完成下表。
物質名稱 (1)________ 載體蛋白 唾液淀粉酶
基本單位 (2)________
生理功能 構成細胞和生物體結構 (3)________ 催化
功能舉例 肌肉、頭發等結構的成分主要是蛋白質 參與協助擴散和(4)______________ 顯著降低淀粉水解反應的(5)_______
解析：(1)結構蛋白的功能是構成細胞和生物體的結構，常見實例是肌肉、頭發等結構的成分主要是蛋白質。(2)結構蛋白、載體蛋白和唾液淀粉酶的化學本質都是蛋白質，其基本組成單位是氨基酸。(3)結構蛋白是細胞和生物體的結構物質，功能蛋白如載體蛋白體現出蛋白質具有協助物質運輸的功能，酶具有催化功能。(4)協助擴散和主動運輸都需要載體蛋白的協助。(5)酶作為催化劑，其作用機理是顯著降低化學反應的活化能，進而提高酶促反應的速率。
答案：(1)結構蛋白　(2)氨基酸　(3)協助物質運輸
(4)主動運輸　(5)活化能
15．牛奶中的某種β 酪蛋白存在A1、A2兩種不同類型，二者氨基酸序列上的差異及消化產物如圖所示。研究發現，BCM 7會引起部分飲用者出現腹瀉等腸胃不適反應。標注“A2奶”的乳品在國內外市場受到越來越多消費者的青睞。回答下列問題：
(1)圖中A1、A2兩種類型的β 酪蛋白氨基酸序列的差異是由________直接決定的，造成這種差異的根本原因可能是________________________________。
(2)“A2奶”在國內外市場受到越來越多消費者的青睞的原因是________________________________________________________________________。
(3)結合題圖分析，你認為消化A1型和A2型β 酪蛋白的酶是否相同？為什么？________________________________________________________________________。
解析：(1)分析題圖可發現A1型和A2型兩種β 酪蛋白的氨基酸序列只有一個位置上的氨基酸種類有差異，而組氨酸與脯氨酸的不同直接由密碼子決定，由此推測這種差異的根本原因可能是基因突變。(2)據圖可知“A2奶”的消化產物沒有BCM 7，飲用“A2奶”不會引起部分飲用者出現腹瀉等腸胃不適反應，對所有人群均適用，因此受到越來越多消費者的青睞。(3)根據題圖推測，消化A1型和A2型β 酪蛋白的酶不同，因此酶具有專一性。
答案：(1)密碼子　基因突變　(2)“A2奶”的消化產物沒有BCM 7，不會引起部分飲用者出現腹瀉等腸胃不適反應　(3)不相同，因為酶具有專一性
16．鹽藻是一種單細胞真核藻類，其鞭毛是由微管蛋白聚合而成的。為研究泛素和蛋白酶體是否參與鹽藻鞭毛的解聚過程，科研人員進行了相關研究。
(1)借助熒光顯微鏡，觀察到鹽藻鞭毛上存在泛素，它是由76個______組成的多肽，可與微管蛋白形成泛素化蛋白。
(2)科研人員檢測了不同處理下鹽藻鞭毛中泛素化蛋白的含量，其電泳結果如圖1。
(對照組：正常生長狀態的鹽藻細胞；組裝組：鞭毛組裝狀態的鹽藻細胞；解聚組：鞭毛解聚狀態的鹽藻細胞)
據圖1分析，與對照組相比，鞭毛解聚組細胞內泛素化蛋白含量________，由此推測，泛素參與了________過程。
(3)進一步用帶有熒光的物質檢測鹽藻蛋白酶體的活性，結果如圖2。據圖分析，鞭毛解聚組蛋白酶體的活性________對照組。
(4)綜合圖1和圖2說明__________________________________________________。
(5)圖3為泛素(Ub)作用機理示意圖
據圖3分析，在多種酶的________作用及ATP供能條件下，微管蛋白的________斷裂，導致鞭毛解聚。
(6)人體組織細胞中存在多種蛋白質降解途徑，請你再舉一例：______________。
答案：(1)氨基酸　(2)增加　鞭毛解聚　(3)高于
(4)泛素和蛋白酶體均參與鹽藻鞭毛的解聚過程
(5)催化　肽鍵　(6)溶酶體途徑

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