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生物第一单元细胞的分子组成第2讲蛋白质和核酸01考点1蛋白质的结构、功能和相关计算02考点2核酸的结构和功能03易错·盲点·清零04高效作业知能提升考点1蛋白质的结构、功能和相关计算1．组成蛋白质的氨基酸及其种类2．蛋白质的合成及其结构、功能多样性(1)二肽的形成过程①过程a名称：__________；场所：________。②物质b：______。③结构c：______，其结构简式为________________。④H2O中H的来源：____________________________；O来源于______。(2)蛋白质的结构层次氨基酸――→________________――→盘曲折叠蛋白质脱水缩合核糖体二肽肽键—NH—CO—一个来自氨基，一个来自羧基羧基脱水缩合多肽(3)蛋白质结构与功能的多样性[助学巧记]巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能(必修1P23“与生活的联系”改编)(1)蛋白质的盐析：在鸡蛋清中加入食盐，会出现________，蛋白质本身结构没有发生变化，仍维持原有的生物活性。(2)蛋白质的变性：高温加热后，鸡蛋清会呈现白色固态，这是由于高温破坏了_________，使蛋白质变性失活，但没有破坏氨基酸之间的________。答案：(1)白色絮状物(2)蛋白质的空间结构肽键【真题例证·体验】(2018·高考全国卷Ⅱ)下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是()A．浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原B．肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程C．蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参与O2运输D．细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分解析：选C。浆细胞产生的特异性抗体可与相应抗原结合而发挥免疫功能，A项正确；肌细胞中的肌球蛋白、肌动蛋白等参与肌肉收缩，B项正确；参与O2运输的血红蛋白中有Fe2＋，而没有Mg2＋，C项错误；染色体主要由蛋白质和DNA组成，所以细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分，D项正确。【考法纵览·诊断】(1)在大豆种子匀浆液中加入斐林试剂，液体由蓝色变成紫色[2018·江苏卷，T17B]()(2)从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法[2017·全国卷Ⅱ，T3C]()(3)氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构[2017·海南卷，T1D]()(4)α鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键[2017·江苏卷，T3A]()×√√√(5)蛋白质变性是由肽键的断裂造成的[2017·江苏卷，T3C]()(6)变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应[2017·江苏卷，T3D]()(7)细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同[2016·全国卷Ⅲ，T1B]()(8)氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基[2016·江苏卷，T4B]()×××√(9)细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与[2016·江苏卷，T4C]()(10)蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团相关[2016·江苏卷，T4D]()(11)蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化[2015·全国卷Ⅰ，T5C]()(12)用双缩脲试剂检测蛋白尿，需水浴加热方可呈现出紫色[2015·四川卷，T5A]()√√√×【长句应答·特训】(2018·高考全国卷Ⅲ)回答下列与蛋白质相关的问题：(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是________。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在________这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如________(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能．．是________________________。(2)通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和________结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因．．是___________________________________________。(3)如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能．．．．是_______________________________。解析：(1)氨基酸是生物体中组成蛋白质的基本单位；氨基酸在核糖体上脱水缩合形成多肽，连接多肽的化学键即为肽键；胃蛋白酶属于分泌蛋白；高尔基体在分泌蛋白形成过程中的作用是对来自内质网的分泌蛋白进行加工、分类和包装。(2)蛋白质中正确的氨基酸序列和空间结构决定了其生物学功能；蛋白质变性是空间结构遭到了破坏，失去了生物活性。变性蛋白质的肽键暴露出来，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。(3)编码血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被替换，但其未引起血红蛋白中氨基酸序列改变，说明突变前后mRNA上相应密码子对应同一种氨基酸，即遗传密码具有简并性。答案：(1)氨基酸核糖体胃蛋白酶对蛋白质进行加工、分类和包装(2)空间蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解(3)遗传密码具有简并性1．几种常考蛋白质的分布和功能此部分经常借助某些具体的蛋白质从不同角度进行命题，现举例如下：名称分布功能绝大多数酶细胞内或细胞外催化作用载体蛋白细胞膜运输某些物质，如离子、氨基酸等某些激素(如生长激素、胰岛素)内环境中调节生命活动名称分布功能抗体、淋巴因子内环境中免疫作用血红蛋白红细胞内主要运输O2和部分CO2糖蛋白(受体蛋白)等细胞膜表面保护、润滑、识别等作用结构蛋白细胞膜、肌纤维等构成细胞和生物体的成分2.蛋白质的相关计算(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。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)肽链数目氨基酸数肽键数目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mm－1m－1am－18(m－1)至少1个至少1个n条mm－nm－nam－18(m－n)至少n个至少n个注：氨基酸平均相对分子质量为a。③计算蛋白质分子质量时易忽略二硫键：当肽链上出现二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即2个H)。(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)利用原子守恒法计算肽链中的原子数①N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数。②O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数。(4)基因表达中氨基酸数与相应DNA、mRNA中碱基数目的关系DNA(基因)――→转录mRNA――→翻译蛋白质碱基数∶碱基数∶氨基酸数6∶3(最多)∶1(最多)(5)环状肽的结构与相关计算(如图所示)根据图示可知，肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数(由于环肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环肽时比形成一条链状肽要多脱去一个水分子)。1．(2020·江苏常州一中期初检测)下面是三种化合物的结构简式，下列有关这三种化合物的叙述，错误的是()A．三种化合物可以用一个结构通式表示B．三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基C．三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应D．三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同蛋白质的结构生命观念解析：选B。三种物质都是构成蛋白质的氨基酸，都可用氨基酸的结构通式表示，A正确；图中三种氨基酸的共同点之一应为“都至少含有一个氨基、一个羧基”，B错误；双缩脲试剂鉴定蛋白质产生紫色反应是由于蛋白质中有肽键，而氨基酸中无肽键，故不能与双缩脲试剂发生紫色反应，C正确；三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数分别是1、1、1，D正确。2．(2020·四川成都摸底)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．氨基酸的不同种类决定于R基②④⑥C．该多肽链中含有4个羧基、3个氨基D．形成该多肽链时，会脱去2个水分子解析：选C。据图分析，图中化合物含有2个肽键，为三肽，A正确；图中②④⑥表示R基团，其决定了氨基酸的种类，B正确；图中多肽含有2个游离的羧基，1个游离的氨基，C错误；三肽是由三个氨基酸脱去2个水分子后形成的，D正确。3．(2021·预测)下列生理过程中，没有蛋白质直接参与的是()A．线粒体基质中的CO2进入细胞质基质的过程B．有丝分裂间期DNA进行半保留复制的过程C．受精作用过程中精子与卵细胞的识别过程D．免疫系统清除侵入内环境的病原体的过程蛋白质的功能生命观念解析：选A。CO2从线粒体基质进入细胞质基质的方式是自由扩散，不需要蛋白质的参与；DNA进行半保留复制的过程中需要解旋酶和DNA聚合酶的相关作用，这些酶属于蛋白质；受精作用过程中精子与卵细胞的识别过程与细胞膜上的糖蛋白有关；免疫系统清除侵入内环境的病原体的过程中，产生的抗体属于蛋白质。4．(不定项)“分子马达”是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，它们的结构会随着与ATP的结合而改变，在促使ATP转化成ADP的同时引起自身或与其结合的分子发生运动。下列相关叙述错误的是()A．“分子马达”具有酶的功能B．主动运输可能与“分子马达”有关C．放能反应一般与ATP水解反应相联系D．蛋白质结构改变意味着其失去活性解析：选CD。根据题干“它们的结构会随着与ATP的结合而改变，在促使ATP转化成ADP”可知，“分子马达”具有酶的功能，A正确；由题意可知，主动运输可能与“分子马达”有关，B正确；吸能反应(需要消耗能量，ATP是直接能源物质)一般与ATP水解反应相联系，C错误；蛋白质的结构决定其功能，但蛋白质结构改变其活性不一定丧失，如载体蛋白在运输物质时，其结构会发生改变，但这是可以恢复的，其并未失去活性，D错误。5．(2020·成都七中模拟)HSP是机体细胞受高温刺激后合成的一类热休克蛋白。该蛋白可发挥下图所示的作用，以保护机体细胞不受破坏。图中HSP起的作用是()A．促进肽键的形成B．抑制氨基酸脱水缩合C．促使肽链形成空间结构D．维持蛋白质结构稳定性结合新情景考查蛋白质的结构和功能科学思维解析：选C。分析题图可知，HSP能促进多肽链转变成蛋白质，即促使肽链形成空间结构，C项正确，A、B、D项错误。6．(2018·高考江苏卷)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。两者结构简式如下图，各氨基酸残基用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氢全部来自氨基C．肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关D．两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同解析：选D。分析结构简式可知，两种激素中的环状肽都是由6个氨基酸构成的，故为六肽环，A项错误；氨基酸之间脱水缩合产生的水分子中的氢来自氨基和羧基，B项错误；有些氨基酸的R基可能含有游离的氨基，C项错误；分析结构简式，两种激素间有2个氨基酸种类不同，故生理功能不同与这2个氨基酸种类不同有关，D项正确。7．(2020·洛阳联考)有一条由14个氨基酸组成，分子式为CXHYOWNZS(Z14，W15)的多肽，经过水解后的产物中有3种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)。水解产物中天冬氨酸的数目是()A．(Y＋14)个B．(Z＋14)个C．(W－15)个D．(W－15)/2个蛋白质的相关计算科学思维解析：选D。天冬氨酸(C4H7O4N)中含有4个氧原子，设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个，该多肽脱去14－1＝13个水，根据氧原子守恒，2×(14－x)＋4x－13＝W，解得：x＝(W－15)/2。8．(不定项)(2020·山东聊城高三期末)某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)2个，现脱掉其中