高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者课时练习

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题组一 掌握蛋白质的功能
1.下列不属于生物体内蛋白质功能的是( )
A.是构成肌肉、蛛丝、头发等的主要成分
B.催化细胞内化学反应
C.调节机体的生命活动
D.是供给细胞代谢的主要能源物质
2.(2021河北沧州任丘一中高一上月考)蛋白质是生命活动的主要承担者,下列叙述正确的是( )
A.性激素调节生命活动,体现了蛋白质的功能
B.组成细胞的化合物中含量最多的就是蛋白质
C.蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2的运输
D.人体内的抗体是蛋白质,可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的危害
题组二 辨析氨基酸的结构及其种类
3.(2021湖南长沙长郡中学高一上联考)在下列物质中,有的属于构成蛋白质的氨基酸,有的不属于。其中属于构成蛋白质的氨基酸的是( 深度解析 )
①
②
③
④
⑤
A.①②③ B.②③⑤ C.①②③⑤ D.②④
4.(2021山东烟台招远一中高一上联考)阿胶原产于山东,已有两千多年的应用历史,与人参、鹿茸一起被誉为“中药三宝”,阿胶的滋补作用主要体现为:加快机体的新陈代谢,促进组织细胞再生和增强免疫力,下列说法中正确的是( )
A.阿胶为人体提供的主要营养物质可能是必需氨基酸
B.驴皮细胞的脂肪含量较低,其主要储能物质是葡萄糖
C.“中药三宝”具有滋补作用的原因是含有对人体有益的Zn、Fe、Ca等微量元素
D.食用驴皮熬成的阿胶能减少人体对糖类的摄入,因为阿胶中含有丰富的纤维素
5.(2021山东济宁曲阜一中高一上月考)如图是三种化合物的结构式,下列有关三种化合物的叙述中,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中的游离氨基数相同
题组三 分析蛋白质结构及其多样性
6.(2021河北石家庄二中高一上联考)生物体内的蛋白质千差万别,其原因不可能是( )
A.连接相邻氨基酸的化学键不同
B.组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同
C.氨基酸排列顺序不同
D.蛋白质的空间结构不同
7.(2021吉林长春农安高一上期末)下列能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的是( )
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸分子之间脱水缩合 ④多肽 ⑤形成一定的空间结构
A.①③④②⑤ B.②①④③⑤
C.②①③⑤④ D.②①③④⑤
8.[2021新高考八省(市)1月联考,山东卷]已知蛋白质受热、酸碱、重金属盐、某些有机物(乙醇、甲醛等)、紫外线等作用时,蛋白质空间结构发生破坏,这种情况称为蛋白质变性。蛋白尿是诊断肾炎的重要依据,也是评定肾炎治疗效果的重要指标之一,鉴定尿中是否有蛋白质常用加热法来检验。以下说法正确的是( )
A.加热使蛋白质的肽链充分伸展并断裂
B.加热使蛋白质发生变性,其原理与水解相同
C.加热后的蛋白质仍然可与双缩脲试剂发生作用并产生紫色反应
D.加热后的蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后,其特定功能并未发生改变
9.如图是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程。请回答下列问题。
(1)从氨基酸到蛋白质的形成过程为:氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定 的蛋白质。
(2)两个相邻氨基酸,一个氨基酸的 和另一个氨基酸的 发生反应失去一分子水形成肽键,这个过程称为 ,形成的化合物称为 。
(3)不同的蛋白质分子结构不同,体现在组成蛋白质的氨基酸的 不同和蛋白质的 不同等方面。
(4)血红蛋白分子是由574个氨基酸脱水形成4条肽链后,盘曲、折叠而成的,则在形成过程中生成了 个肽键。
(5)血红蛋白分子的功能说明有些蛋白质具有 功能。
题组四 掌握与蛋白质有关的计算
10.(2021天津一中高一上期末)下列有关图示多肽的叙述,正确的是( )
A.由5个氨基酸缩合而成
B.形成过程中失去了3分子水
C.有4种不同的侧链基团
D.游离的氨基和羧基各1个
11.(2021安徽合肥庐江中学高一上月考)某链状多肽的分子式为C42H65N11O9,它彻底水解后只得到如图所示的3种氨基酸,则此多肽中共含有几个赖氨酸( )
H2N—CH2—COOH(甘氨酸)
A.2个 B.3个 C.5个 D.8个
12.(2021河北张家口宣化一中高一上月考)甲硫氨酸是构成人体的必需氨基酸之一,R基为—C3H7S,则1分子甲硫氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是( )
A.5、11、2、1 B.4、8、5、1
C.5、9、4、1 D.4、9、4、1
13.(2020吉林省实验中学期中)某蛋白质的相对分子质量为12 392,在合成这个蛋白质分子过程中,脱去的水分子的相对分子质量为1 944,假设氨基酸的平均相对分子质量为128,则该蛋白质分子含有几条肽链( 深度解析 )
A.2条 B.3条 C.4条 D.5条
14.(2021河北沧州任丘一中高一月考)二硫键“—S—S—”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学键。如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图,下列相关叙述正确的是( )
A.该蛋白质至少有2个游离的羧基
B.形成该蛋白质的过程中脱去了277个水分子
C.该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定
D.该蛋白质至少含有280个氨基
15.(2021河北石家庄二中高一上月考)某一蛋白质由4条肽链组成,共含有109个肽键,则此蛋白质分子中至少含有的—NH2和—COOH个数及合成此蛋白质所需的氨基酸数分别为( )
A.105,105,105 B.110,110,110
C.4,4,113 D.1,1,113
16.某致病细菌分泌的外毒素为无色、细针状结晶,对小鼠和人体有很强的毒性,可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等,最终导致死亡。该外毒素为环状肽,结构简式如下图所示。
请据图分析回答:
(1)该化合物中含有 个游离的氨基, 个游离的羧基。
(2)组成该化合物的氨基酸有 种,其中重复出现的R基是 。
(3)该化合物称为 化合物,含有 个肽键。
(4)B框所示的R基所构成的氨基酸的相对分子质量是 。
(5)该外毒素在环状肽形成过程中失去了 个水分子,相对分子质量减少了 。
能力提升练

题组一 掌握与蛋白质相关的计算
1.(2021湖南长沙一中高一上期中,)某多肽有30个氨基酸,其中含天门冬氨酸4个,分别位于第5、6、15、30位(见图);肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键,肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键,下列相关叙述不正确的是( )
A.该30肽含有肽键29个
B.该30肽至少含游离的氨基和羧基分别为1个和5个
C.肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸29个
D.肽酶Y完全作用后产生的多肽中,氧原子比30肽多4个
2.(2021湖北随州一中高一上联考,)某条多肽链中有p个N,q个O,它彻底水解后,只得到下列四种氨基酸。分析推算可知,1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为( )
半胱氨酸
丙氨酸
赖氨酸
苯丙氨酸
A.p-q B.q-1 C.p-q+1 D.q-p+1
3.(2021山东泰安新泰中学高一上月考,)如图为牛胰岛素结构图,该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列说法正确的是( )
A.牛胰岛素为51肽,其中含有50个肽键
B.牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH
C.牛胰岛素水解产物含有21种不同的氨基酸
D.牛胰岛素形成时,减少的相对分子质量为882
题组二 蛋白质结构和功能的综合
4.(2021辽宁辽阳集美学校高一上联考,)如图为组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是 ( )
A.结构④在生物体内约有21种
B.氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自②和③
C.结构④中含有的氨基或羧基都参与脱水缩合
D.生物体内n个氨基酸形成m条多肽链时,形成的肽键数为n-m+1
5.(2021湖南邵阳邵东一中高一上期中,)如图为有关蛋白质分子的简要概念图,下列对图示分析正确的是 ( )
A.a中肯定含有S
B.多肽中b的数目等于c的数目
C.①过程产生的水分子数目等于c的数目
D.蛋白质功能的多样性导致细胞内蛋白质种类繁多
6.(不定项)()肉毒杆菌是一种对人体有致命影响的病原体,在繁殖过程中分泌肉毒毒素(化学成分是蛋白质)。人们食入并吸收这种毒素后,神经系统的功能将遭到破坏。该毒素由两条肽链组成。如图为肉毒毒素的局部结构示意图,据此判断下列说法不正确的是( 易错 )
A.由图示结构可知,肉毒毒素的单体是氨基酸
B.该局部结构由5种单体组成,含4个肽键
C.一分子肉毒毒素至少含有1个氨基和1个羧基
D.组成肉毒毒素的元素一定只有C、H、O、N
7.(2020安徽师大附中高一期中,)牛胰核糖核酸酶由一条多肽链构成,包含8个含巯基(—SH)的半胱氨酸,脱氢后形成4个二硫键(—S—S—)。形成如图所示结构时,该酶具有生物活性。图中圆圈表示氨基酸,序号表示氨基酸的序号,半胱氨酸缩写为“半胱”,其他氨基酸的标注略。
请回答问题:
(1)牛胰核糖核酸酶中的肽键数为 。
(2)牛胰核糖核酸酶中游离的氨基至少有 个。
(3)该酶维持空间结构,需要氢键和二硫键共同作用。科学家发现β-巯基乙醇可破坏该酶的二硫键,尿素可破坏该酶的氢键。若用β-巯基乙醇和尿素同时处理该酶,会使其失去活性。若去除β-巯基乙醇只保留尿素时,该酶活性仅恢复到1%左右,若去除尿素只保留β-巯基乙醇时,可以重新形成氢键,该酶活性能恢复到90%左右,说明在维持该酶空间结构的因素中,氢键比二硫键的作用 。
(4)从蛋白质多样性角度分析, 决定了蛋白质分子中氢键和二硫键的位置,使蛋白质具有特定的空间结构。
答案全解全析
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
基础过关练
1.D 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,如构成肌肉、蛛丝、头发等,A不符合题意;部分蛋白质具有催化功能,如酶,B不符合题意;部分蛋白质具有调节机体生命活动的作用,如胰岛素,C不符合题意;细胞代谢的主要能源物质是糖类,不是蛋白质,D符合题意。
2.D 性激素的本质是脂质,不是蛋白质,A错误;组成细胞的化合物中含量最多的是水,B错误;蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2运输,C错误;有些蛋白质具有免疫功能,人体内的抗体是蛋白质,可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害(教材P28),D正确。
3.B 构成蛋白质的氨基酸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连接在同一个碳原子上,这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团(教材P29),因此除了①④外,其余都属于构成蛋白质的氨基酸分子,B正确。
方法技巧
组成蛋白质的氨基酸的特点
(1)至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
(2)有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(3)这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。
4.A 阿胶的主要成分是蛋白质,组成人体蛋白质的氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸,阿胶为人体提供的主要营养物质可能是必需氨基酸,A正确;驴皮细胞的脂肪含量较低,其主要成分是蛋白质,葡萄糖是主要的能源物质,B错误;Ca属于大量元素,C错误;动物细胞中没有纤维素,阿胶不含有纤维素,纤维素是植物细胞细胞壁的主要成分,D错误。
5.B 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,这个碳原子还连接有一个H和一个侧链基团(R基),氨基酸的结构通式为:。根据图示分析可知:三种氨基酸都有一个氨基、一个羧基连在同一个碳原子上,这个碳原子还连接有一个H和一个侧链基团,所以都是组成蛋白质的氨基酸,都可以用一个结构通式表示,A正确;第二种化合物含有2个羧基,B错误;氨基酸不能与双缩脲试剂发生紫色反应,C正确;三种化合物都只含有1个氨基,故两两结合形成的物质中的游离氨基数相同,D正确。
6.A 连接相邻氨基酸分子的化学键是肽键,A符合题意;在生物体中组成蛋白质的氨基酸种类不同,是蛋白质千差万别的原因之一,B不符合题意;组成蛋白质的氨基酸的数目可能成千上万,形成肽链时,不同种类氨基酸的排列顺序千变万化,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别(教材P31),这些都是细胞中蛋白质种类繁多的原因,C、D不符合题意。
7.D 蛋白质分子由简到繁的结构层次是:②C、H、O、N等元素→①氨基酸→③氨基酸分子之间脱水缩合→④多肽→⑤形成一定空间结构的蛋白质分子。D正确。
8.C 加热会使蛋白质的空间结构发生改变,但是肽链不会断裂,A错误。加热变性后的蛋白质,空间结构发生改变,但其肽键没有断裂,仍能与双缩脲试剂作用产生紫色反应;水解后的蛋白质结构和功能发生变化,肽键被破坏,不能与双缩脲试剂反应显现紫色,B错误,C正确。蛋白质的结构与功能相适应,蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后,其结构会发生改变,特定功能也将发生改变,D错误。
9.答案 (1)空间结构 (2)羧基(或氨基) 氨基(或羧基) 脱水缩合 二肽 (3)种类、数目和排列顺序 空间结构 (4)570 (5)运输
解析 (1)从氨基酸到蛋白质的形成过程为:氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定空间结构的蛋白质。(2)两个相邻的氨基酸,一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基发生反应失去一分子水形成肽键,这个过程称为脱水缩合,形成的化合物称为二肽。(3)不同的蛋白质分子结构不同,体现在组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同和蛋白质的空间结构不同等方面。(4)血红蛋白分子是由574个氨基酸脱水形成4条肽链后,盘曲、折叠而成的,肽键数=氨基酸数-肽链数,则在形成过程中生成的肽键数为574-4=570。(5)血红蛋白分子的功能说明有些蛋白质具有运输功能。
10.B 根据氨基酸的结构通式和多肽的形成,图中的多肽应为四肽,A错误;4个氨基酸形成四肽过程中,形成3个肽键,失去3分子水,B正确;图中的4个氨基酸,共有3种R基,C错误;据图分析,该多肽中游离的羧基有2个,D错误。
11.B 假设题述多肽水解得到N个氨基酸,则该链状多肽合成时脱去的水分子数为N-1。根据氧原子数目进行计算,该多肽中氧原子数=氨基酸数×2-脱去的水分子数=2N-(N-1)=9,可计算出N=8,由于三种氨基酸中只有赖氨酸中含有两个氨基,假设每个氨基酸中只含有一个氨基,则8个氨基酸形成的八肽应含有8个氮原子,故多肽中多余的氨基应来自赖氨酸,所以赖氨酸的数目为11-8=3。综上分析,B正确。
12.A 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,结构通式为,该氨基酸的R基是—C3H7S,因此该氨基酸分子中,含有的C、H、O、N的原子数依次是2+3=5、4+7=11、2、1,A正确。
13.C 根据脱去水分子的相对质量为1 944可知,脱掉水分子的数为1 944÷18=108;假设该分子含有的肽链数为x,则(x+108)×128-1 944=12 392,解得x=4。
归纳总结
氨基酸形成多肽过程中的相关计算
(1)肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链。
(2)蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18。
14.A 据题意和图可知:图示是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图,该蛋白质含2条链状多肽,而每条链状多肽至少含有一个游离的羧基,因此该蛋白质分子至少含有2个游离的羧基,A正确;该蛋白质合成时脱去的水分子数=280-2=278,B错误;该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序和蛋白质的空间结构决定,C错误;该蛋白质含2条链状多肽,每条链状多肽至少含有一个氨基,因此该蛋白质分子至少含有2个氨基,D错误。
15.C 蛋白质分子中至少含有的—NH2和—COOH个数与肽链数相等,即均等于4,蛋白质所需的氨基酸数=肽键数+肽链数=113。
16.答案 (1)0 0 (2)5 —CH3 (3)环状七肽 7 (4)163 (5)7 126
解析 (1)该外毒素为环状肽,肽链首尾相连,R基上没有氨基和羧基,因此该化合物中不含有游离的氨基和羧基。(2)根据图示分析可知,该化合物7个R基中有3个为“—CH3”,其他皆不同,这说明组成该化合物的氨基酸有5种。(3)该外毒素是由7个氨基酸彼此相连而成的环状七肽,含有7个肽键。(4)经计算可知B框所示的R基的相对分子质量为12×4+1×9+16×2=89,氨基酸中其他部分的相对分子质量为12×2+1×4+16×2+14=74,因此该氨基酸的相对分子质量为89+74=163。(5)在环状肽形成过程中,每形成一个肽键会失去一个水分子,因此,该外毒素在环状肽形成过程中失去了7个水分子,相对分子质量减少了18×7=126。
能力提升练
1.D 题述30肽含有的肽键数=氨基酸数-肽链数=30-1=29,A正确;由题图可知,天门冬氨酸的R基中含1个游离的羧基(不含氨基),其他氨基酸的R基中也可能含有游离的氨基或羧基,因此该30肽至少含有游离的氨基数=肽链数=1,至少含有游离的羧基数=肽链数+四个天门冬氨酸的R基中含有的羧基数=1+4=5,B正确;肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键,肽酶X完全作用于该多肽链后,多肽中第6位的天门冬氨酸会脱离多肽链,即肽酶X完全作用后产生的多肽共含30-1=29(个)氨基酸,C正确;肽酶Y专门作用天门冬氨酸氨基端的肽键,肽酶Y完全作用于该多肽链后,共断开4个肽键(分别位于第4和5、5和6、14和15、29和30位氨基酸之间),其中,第5位和第30位的天门冬氨酸会脱离肽链,每断开一个肽键(消耗1分子水)增加1个氧原子,故共增加4个氧原子,又因为第5位和第30位的天门冬氨酸脱离,会减少8个氧原子,所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中,氧原子比30肽少8-4=4(个),D错误。
2.C 根据题意和图示分析可知:半胱氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸中都只有一个氨基和一个羧基,而赖氨酸中含有两个氨基和一个羧基。它们通过脱水缩合形成的一条多肽链中,氧原子数=氨基酸数+肽链条数+R基上的氧原子数,这四种氨基酸的R基上均无氧原子,所以氨基酸数=q-1;多肽链中的氮原子数=氨基酸数+R基上的氮原子数,四种氨基酸中只有赖氨酸的R基上有一个氮原子,所以含有的赖氨酸个数=p-(q-1)=p-q+1,C正确。
3.B 由题图知,牛胰岛素含有两条肽链,含有的肽键数=氨基酸的个数-肽链数=51-2=49,A错误;由题图知,胰岛素含有2条肽链,每条肽链中至少含有1个—NH2和1个—COOH,因此牛胰岛素中至少含有2个—NH2和2个—COOH,B正确;生物体中,构成蛋白质的氨基酸有21种,但不一定每种蛋白质都由21种氨基酸构成,C错误;氨基酸脱水缩合形成牛胰岛素的过程中脱去的水分子数=形成的肽键数=49,此过程中还形成3个二硫键(二硫键由两个—SH脱掉两个氢连接而成),即脱去6个H,所以51个氨基酸脱水缩合形成牛胰岛素时,减少的相对分子质量为49×18+6=888,D错误。
4.A 生物体内组成蛋白质的氨基酸有21种,氨基酸种类的不同取决于R基,所以结构④(R基)在生物体内约有21种,A正确;氨基酸脱水缩合产生水时,水中的氢一个来自①氨基,一个来自③羧基,B错误;结构④(R基)中的氨基或羧基不一定参与脱水缩合,C错误;链状多肽中,肽键数=氨基酸数-肽链数,故题述中的肽键数为n-m,D错误。
5.C a中肯定含有C、H、O、N,可能含有S,A错误;多肽链中b(氨基酸)的数目=c(肽键)的数目+1,B错误;①过程产生的水分子数与c肽键数相等,C正确;蛋白质结构多样性是其种类繁多的原因,D错误。
6.CD 肉毒毒素的化学本质是蛋白质,其单体是氨基酸,A正确。题图片段含有4个肽键,是由5个氨基酸脱水缩合形成的,且5个氨基酸的R基各不相同,因此这5个氨基酸是5种氨基酸,B正确。肉毒毒素是由两条肽链组成的,因此一分子肉毒毒素至少含有2个氨基和2个羧基,C错误。由题干能够判断组成肉毒毒素的元素一定有C、H、O、N,但不能够判断组成肉毒毒素的元素一定只有C、H、O、N,D错误。
易错警示
此题图表示肉毒毒素的局部结构,组成该蛋白质的氨基酸中,R基的组成元素是不确定的,可能含有除C、H、O、N外的其他元素,比如S,因此不能判断组成肉毒毒素的元素一定只有C、H、O、N。
7.答案 (1)123 (2)1 (3)强 (4)多肽链上氨基酸的排序
解析 (1)由题干和图示可知,牛胰核糖核酸酶由一条多肽链构成,含124个氨基酸,所以该酶含有的肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数=124-1=123。(2)牛胰核糖核酸酶由一条多肽链构成,所以该化合物中游离的氨基至少有1个。(3)该酶维持空间结构需要氢键和二硫键共同作用,根据题干信息可知,在维持该酶空间结构的因素中,氢键比二硫键的作用强。(4)从蛋白质多样性角度分析,多肽链上氨基酸的排序决定了蛋白质分子中氢键和二硫键的位置,使蛋白质具有特定的空间结构。
1.D
2.D
3.B
4.A
5.B
6.A
7.D
8.C
10.B
11.B
12.A
13.C
14.A
15.C
1.D
2.C
3.B
4.A
5.C
6.CD