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2020版一轮复习生物通用版学案：第一单元第四讲生命活动的主要承担者——蛋白质
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第四讲生命活动的主要承担者——蛋白质
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命观念
通过对氨基酸的结构和脱水缩合过程的分析，建立起生命的物质性观点
科学思维
通过对蛋白质形成过程的相关计算，培养逻辑思维能力和学科间知识的综合应用能力
社会责任
通过对蛋白质与人体健康及在疾病治疗等方面的应用问题分析，培养学生关注科技发展，获取信息、应用信息解决实际问题的能力
考点一 组成蛋白质的氨基酸的结构和种类[基础识记类]
1．分析下列氨基酸结构并回答问题
(1)元素组成：除C、H、O、N外，有的还有S等。
(2)比较上述三种氨基酸，写出氨基酸共有的结构：。
(3)氨基酸理化性质的不同取决于R基的不同，图中三种氨基酸的R基依次是—(CH2)2—COOH、—(CH2)4—NH2、—CH2—SH。
(4)在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的部位。
2．归纳总结组成蛋白质的氨基酸的特点及其种类
谐音法巧记八种必需氨基酸
一(异亮氨酸)家(甲硫氨酸)人来(赖氨酸)写(缬氨酸)两(亮氨酸)三(色氨酸)本(苯丙氨酸)书(苏氨酸)。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)具有氨基和羧基的化合物，不一定都是构成蛋白质的氨基酸(√)
(2)每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上(×)
(3)有些氨基酸不能在人体细胞内合成(√)
(2012·海南卷，T1B)
(4)不同氨基酸之间的差异是由R基引起的(√)
(2012·海南卷，T1D)
(5)评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量(√)
2．判断下列化合物是否是组成蛋白质的氨基酸
属于组成蛋白质的氨基酸的是①③⑥⑦。(填序号)
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：赖氨酸是人体必需的氨基酸，在人体不能合成，必须从食物中获得，而玉米等谷类食物中缺少赖氨酸
(2)人和牛羊等动物的蛋白质结构不同，但人体却可以通过摄食牛羊肉中的蛋白质合成自身的蛋白质，请分析原因：_____________________________________________________
_____________________________________________________。
提示：组成人体和牛羊等动物的蛋白质的氨基酸的种类都是相同的，人体摄食牛羊肉中的蛋白质后消化为氨基酸并吸收，以此为原料在人体细胞中合成自身的蛋白质
1．熟记氨基酸的结构通式
找出氨基酸的共同体，即图中“不变部分”(连接在同一碳原子上的—NH2、—COOH和—H)，剩下的部分即为R基。倘若找不到上述“不变部分”，则不属于构成蛋白质的氨基酸。
2．“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
从数量上看
至少有一个—NH2和一个—COOH，下列不属于构成蛋白质的氨基酸：
①H2N—CH2—CH2OH⇒缺少羧基(—COOH)
从位置上看
必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上，如下不属于构成蛋白质的氨基酸：
[对点落实]
1.如图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是( )
A．结构④在所有生物体内均有20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一般不参与脱水缩合
D．生物体内n个氨基酸形成一条多肽链脱去n个水
解析：选C 氨基酸的种类由R基决定，R基约有20种，所以氨基酸的种类约有20种，但并不是所有的生物体内均有20种；氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自①和③；n个氨基酸形成一条多肽链脱去(n－1)个水。
2．(2019·邯郸模拟)层粘连蛋白是一种大型的糖蛋白，由一条重链(α)和两条轻链(β1、β2)经二硫键交联而成，外形呈十字形。若将层粘连蛋白彻底水解，不可能产生的物质是( )
解析：选D 糖蛋白由蛋白质和多糖组成，多糖彻底水解得到葡萄糖，蛋白质彻底水解得到氨基酸。选项D中—NH2和—COOH未连在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸。
3．(2019·山西四校联考)下列关于人体氨基酸的叙述，正确的是( )
A．氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位
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与基因的功能无关
解析：选B 氨基酸是胰岛素等蛋白质或多肽类激素分子的基本单位；氨基酸的种类取决于R基的种类；人患白化病的根本原因是体内控制酪氨酸酶的基因异常，不能把酪氨酸转变为黑色素；非必需氨基酸在体内的合成需要酶的催化，这些酶的化学本质是蛋白质，而基因能控制蛋白质的合成。
考点二 蛋白质的结构层次与功能[重难深化类]
1．图析氨基酸的脱水缩合过程
(1)H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。
(2)脱水缩合的过程发生在核糖体。
(3)肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为肽。
(4)一条肽链上氨基数或羧基数的确定：一条肽链上至少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；其余的氨基(或羧基)在R基上。
2．蛋白质的四个结构层次
3．蛋白质结构多样性的四个原因和五种功能
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是氨基酸，肽键是在核糖体中形成的(2018·全国卷Ⅲ，T30(1)改编)(√)
(2)细胞膜上的载体蛋白能识别并结合激素(×)
(2018·天津卷T3B改编)
(3)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质(2013·天津卷，T1C)(√)
(4)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接(×)
(5)蛋白质是生物体主要的能源物质(×)
(6)有些蛋白质是染色体的组成成分(√)
(7)有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能会发生改变(√)
(8)食盐作用下析出的蛋白质发生了变性(×)
2．下图为脑啡肽的结构简式，据图回答
(1)脑啡肽分子是由种氨基酸形成的，其共有结构是H2N—CH—COOH，造成氨基酸种类不同的原因是R基不同。
(2)组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，则S存在R基中。
(3)脑啡肽是肽，形成场所是核糖体，形成过程称为脱水缩合。
(4)脑啡肽中含有个肽键，其结构简式是—NH—CO—，形成过程中共脱去分子水。
3．将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来
4．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：蛋白质的结构包括组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和多肽链盘曲、折叠形成的空间结构。胰岛素在核糖体上合成的只是具有氨基酸的种类、数量、排列顺序的多肽链，还需要内质网和高尔基体加工成具有一定空间结构的蛋白质才具有降低血糖的生理作用
(2)熟鸡蛋更容易消化的原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解
(3)胰高血糖素能使人体的血糖升高，这体现了蛋白质的什么功能？________________________________________________________________________。
提示：信息传递和调节机体生命活动的功能
1．蛋白质形成过程中的相关数量关系
(1)肽键数与氨基酸数的关系
肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
(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或羧基数＝肽链数。
②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
(3)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。
环状多肽主链中无氨基和羧基，环状多肽中氨基或羧基数目取决于构成环状多肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，由图示可知：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。
2．从三个角度分析蛋白质的多样性
分析角度
具体分析
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多样→结构多样性→功能多样性
遗传物质
千变万化的碱基排列顺序→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
[对点落实]
1．(2018·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 浆细胞产生的抗体能与相应的抗原(如病毒抗原)发生特异性结合；肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等参与肌肉收缩的过程；Fe2＋参与构成血红蛋白，血红蛋白具有运输O2的功能；细胞核中染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA。
2．(2018·江苏高考)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 分析题中激素的结构简式可知，激素中的环状肽都是由6个氨基酸构成的，故为六肽环；氨基酸脱水缩合形成的水分子中的氢分别来自氨基和羧基；肽链中游离氨基的数目与构成肽链的氨基酸R基上的氨基数目有关；分析题中激素的结构简式可知，两种激素间有2个氨基酸种类不同，故这两种激素生理功能不同是由这2个氨基酸种类不同导致的。
3．(2017·江苏高考)下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是( )
A．α鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键
B．蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的
C．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的
D．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
解析：选A α鹅膏蕈碱是环状八肽，是由8个氨基酸脱去8分子水形成的，因而肽键的数目和脱去的水分子数目相同；蛋白质是由肽链盘曲、折叠形成的，可能由1条肽链构成，也可能由多条肽链构成；蛋白质变性主要是由其空间结构被破坏造成的，肽键并不一定断裂；变性蛋白质中仍含有肽键，能与双缩脲试剂发生反应。
[易错提醒]
与蛋白质有关的3个易误点
(1)导致蛋白质结构多样性的原因有四个，并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中的一点，这两个蛋白质分子的结构就不同。
(2)由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质的种类和数量会出现差异。
(3)高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。
蛋白质是生命活动的承担者，通过改造、修饰蛋白质结构，使其能够用于疾病治疗和科学研究。以此为信息，考查蛋白质的结构和功能是高考常见的命题角度。
[对点落实]
4．科学家发现SFRP5是脂肪细胞分泌的一种蛋白质类激素，经证实它与糖尿病、肥胖有关。下列叙述正确的是( )
A．SFRP5在内质网内形成成熟的空间结构
B．SFRP5的合成和运输所需要的能量均来自线粒体
C．SFRP5可对胰岛细胞的生理活动起调节和催化作用
D．SFRP5靶细胞受体的化学本质最可能是糖蛋白
解析：选D 依题意可知SFRP5属于分泌蛋白，需经内质网的初步加工和高尔基体的进一步修饰加工，才能形成成熟的空间结构；SFRP5的合成和运输所需要的能量主要来自线粒体；SFRP5是一种蛋白质类激素，可对胰岛细胞的生理活动起调节作用，但没有催化作用；SFRP5靶细胞受体能够识别SFRP5，其化学本质最可能是糖蛋白。
5．近年来的研究初步表明，βAP(β淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病因。βAP是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP形成βAP的过程如图所示。根据上述信息所做的推论错误的是( )
A．用双缩脲试剂检测βAP，有紫色反应
B．βAP的效果可能是引起大脑功能异常
C．一个βAP分子中至少含有39个肽键
D．β分泌酶很可能是突变基因表达的产物
解析：选C 根据题意，βAP(β淀粉样蛋白)的化学本质是蛋白质，用双缩脲试剂检测呈现紫色；根据题干“βAP(β淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病因”可知，βAP的作用效果可能是引起大脑功能异常；据图分析，βAP分子中的氨基酸个数＝635－596＝39(个)，则肽键数＝氨基酸数－肽链数＝38(个)；βAP是在β分泌酶和γ分泌酶的作用下将APP分解形成的，这可能是正常机体发生了基因突变，突变基因表达的β分泌酶和γ分泌酶促进了βAP的形成。
[类题通法]
信息类试题的解题思路
考点三 有关蛋白质的复杂计算[题点精析类]
方法(一) 利用“质量守恒”计算蛋白质(多肽)相对分子质量
1．下面为牛胰岛素结构模式图，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．牛胰岛素中至少有2个—NH2和2个—COOH
C．牛胰岛素水解产物含有20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
解析：选B 牛胰岛素含51个氨基酸，由两条肽链组成，含有的肽键数为51－2＝49(个)；至少含2个游离的—NH2和2个游离的—COOH；牛胰岛素水解可得到51个氨基酸，最多有20种氨基酸，但并非一定是20种；牛胰岛素形成时，51个氨基酸脱水缩合的同时还减少了6个H，故减少的相对分子质量为49×18＋6＝888。
2．已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质分子由3条肽链组成，在肽链形成空间结构时，产生了4个二硫键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，共有肽键97个，此蛋白质分子的相对分子质量最接近( )
A．11 046 B．11 060
C．12 800 D．12 280
解析：选A 蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，不考虑其他化学键变化时，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－失去的水分子数×水的相对分子质量＝(97＋3)×128－97×18＝11 054。由于在肽链形成空间结构时，生成了4个二硫键，失去H数＝2×4＝8(个)，所以蛋白质的相对分子质量＝11 054－8＝11 046。
[类题通法]
形成蛋白质的相对分子质量计算
(1)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。
(2)在计算蛋白质相对分子质量时，还要考虑是否存在特殊的变化，如二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，相对分子质量减少2。
方法(二) 利用“原子守恒”计算蛋白质(多肽)中的原子数
3．下图示为由30个氨基酸组成的多肽链，经加工，第1位甲氨酸被切除，第16与17位氨基酸之间的肽键被切断并生成两条多肽链，两条多肽链通过二硫键相连。下列有关此过程的说法错误的是( )
A．加工过程中，氧原子数目增加一个
B．经加工，比原多肽链增加了一个氨基和一个羧基
C．此加工过程是在内质网中进行的
D．此多肽链的合成过程生成了29个水分子、加工过程消耗了2个水分子
解析：选A 加工过程减少了一个肽键(含一个氧)，另一个肽键(含一个氧)被水解，生成一个羧基(含两个氧)和一个氨基，所以氧原子数没变；此多肽链的合成过程生成了29个肽键，形成29个水分子，加工过程水解了2个肽键，消耗了2个水分子。
4．(2019·石嘴山模拟)经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一个二硫键(—S—S—)。已知该多肽是由下列氨基酸中的其中几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列关于该多肽的叙述，错误的是( )
A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是苯丙氨酸、亮氨酸和半胱氨酸
B．该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5
C．该多肽形成过程中至少需要3种tRNA
D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54
解析：选D 多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个硫，所以水解产物中有2个半胱氨酸。题中每个氨基酸中都只有1个N，所以该多肽由三种氨基酸组成。根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸。该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸；该多肽形成过程中脱去3分子水和形成一个二硫键脱去2个氢，所以多肽中氧为8－3＝5(个)，氢为38－6－2＝30(个)；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少18×3＋2＝56。
[类题通法]
蛋白质形成过程中相关原子数的变化
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。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：
(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，计算特定氨基酸的个数最为简便。若已知某肽链的分子式，则在该肽链中：
①含2个氨基的氨基酸数＝N原子数－肽键数－1。
②含2个羧基的氨基酸数为＝。
方法(三) 巧用“比例关系”解答氨基酸数与相应DNA、RNA中的碱基数问题
5．氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个2条链的多肽，相对分子质量为12 276，合成这个多肽的氨基酸的数目和指导它合成的DNA分子中的最少脱氧核苷酸数目依次为( )
A．144 864 B．144 432
C．120 720 D．120 360
解析：选C 在多肽合成时，氨基酸数－肽链条数＝肽键数＝脱去的水分子数。氨基酸数×120－(氨基酸数－肽链数)×18＝12 276，代入后可求得氨基酸数＝120；在DNA指导蛋白质合成时，DNA分子中脱氧核苷酸数目∶氨基酸数≥6∶1，所以DNA分子中脱氧核苷酸数目至少为120×6＝720。
6．某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的相对分子质量最多为( )
A．2/3ab－6b＋18n B．1/3ab－6b
C．(1/3b－a)×18 D．1/3ab－(1/3b－n)×18
解析：选D 控制某蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质由b/3个氨基酸脱水缩合而成；氨基酸平均相对分子质量为a，则组成该蛋白质的氨基酸的总相对分子质量为1/3ab；由于氨基酸经脱水缩合形成n条肽链，进而组成该蛋白质共脱去水分子(b/3－n)，相对分子质量减少(1/3b－n)×18。即该蛋白质的相对分子质量为：1/3ab－(1/3b－n)×18。
[类题通法]
基因表达过程中的相关数量关系
基因表达中，DNA控制mRNA的合成，mRNA指导蛋白质的合成。DNA中碱基排列顺序转录为mRNA中碱基排列顺序，进而翻译为蛋白质中氨基酸的排列顺序。其数量关系图解如下：
DNA(基因)mRNA蛋白质
碱基数 ∶ 碱基数 ∶氨基酸数
6 ∶ 3 ∶ 1
由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成n个氨基酸形成的多肽至少需要mRNA上的3n个碱基和DNA(基因)上的6n个碱基。
课堂一刻钟
1．(2018·浙江高考)蛋白质在生物体内具有重要作用。下列叙述正确的是( )
A．蛋白质化学结构的差异只是R基团的不同
B．某些化学物质可使蛋白质的空间结构发生改变
C．蛋白质控制和决定着细胞及整个生物体的遗传特性
D．“检测生物组织中的蛋白质”需同时加入双缩脲试剂A和B
易错探因——张冠李戴
R基的不同是区分20种氨基酸的依据，而不是蛋白质不同的原因。命题者将两者混淆，考查考生的辨识能力。
解析：选B 氨基酸化学结构的差异只是R基团的不同，而蛋白质化学结构的差异体现在氨基酸的种类、数目、排列顺序及空间结构上；某些化学物质，如蛋白酶可催化蛋白质水解，使蛋白质的空间结构发生改变；遗传物质DNA控制和决定着细胞及整个生物体的遗传特性；“检测生物组织中的蛋白质”，需先向组织样液中加入双缩脲试剂A液(0.1 g/mL的NaOH溶液)1 mL，摇匀后再加入双缩脲试剂B液(0.01 g/mL CuSO4溶液)4滴并摇匀。
2．(2017·海南高考)有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是( )
A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
易错探因——原理不明
蛋白质变性会使蛋白质活性丧失，而盐析的原理是通过改变蛋白质的溶解度使蛋白质析出，一般不会使蛋白质的生物活性丧失。
解析：选C 蛋白质的功能主要取决于组成其的氨基酸数目、种类、排列顺序及形成其的空间结构；数量相同的5种氨基酸可以有多种组合方式，形成不同的多肽链；在质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)中，抗体将保持其活性，在较高浓度的NaCl溶液中，会发生盐析现象，但蛋白质的活性并不会丧失；氨基酸序列相同的多肽链受其所处环境中的温度、pH等理化因素影响，可能形成不同的空间结构。
3．(2016·江苏高考)蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是( )
A．细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质
B．氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基
C．细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与
D．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
易错探因——惯性思维
细胞膜上运输氨基酸的是载体蛋白，在翻译过程中细胞质基质中运输氨基酸的是tRNA，命题者利用学生建立的“细胞膜利用载体蛋白主动运输氨基酸”的思维定式，设置干扰，导致本选项的出错率较高。
解析：选A 细胞膜上运载氨基酸的载体是蛋白质，但细胞质基质中负责转运氨基酸的是tRNA，tRNA属于核酸；氨基酸脱水缩合生成的H2O中，氢分别来自氨基和羧基；细胞内蛋白质的水解通常需要蛋白酶的催化，而蛋白酶的化学本质是蛋白质；蛋白质的结构决定其功能，蛋白质的结构与碳骨架和功能基团都有关。
4．(2015·海南高考)关于蛋白质的叙述，错误的是( )
A．rRNA能参与蛋白质的生物合成
B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分
C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质
D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用
易错探因——知识不全
在基因表达的翻译过程中，合成蛋白质时需要核糖体参与，而核糖体是由rRNA和蛋白质组成的。如果对此知识缺失极易错选A。
解析：选D rRNA是核糖体的组成成分，核糖体是蛋白质合成的场所；DNA和蛋白质是染色体的组成成分；人体血浆中含有浆细胞分泌的抗体，抗体属于蛋白质；核糖体上合成的蛋白质可通过核孔进入细胞核，在细胞核中发挥作用。
5．(2018·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________________________。
破题障碍——不会迁移
第（3）小题考查的知识要迁移到基因突变与生物性状的关系方面才能解答。命题者以蛋白质的合成为背景，将知识迁移到基因突变和翻译过程，综合性强。考生只有在备考复习中重视加强知识间的联系，才能做到灵活迁移应用。
解析：(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在核糖体上形成的。胃蛋白酶是分泌蛋白，逆转录酶和酪氨酸酶都是细胞内的蛋白质。分泌蛋白分泌到细胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装。(2)具有生物活性的蛋白质都有特定的氨基酸序列和空间结构。变性的蛋白质其空间结构被破坏，肽键暴露，暴露的肽键容易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。(3)DNA分子发生突变，导致转录产生的mRNA中的碱基序列发生改变，由于密码子具有简并性，所以可能出现虽然密码子已经改变，但仍对应同一种氨基酸的情况。
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
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.蛋白质的结构，其中蛋白质结构多样性是高考命题的高频点。
2.蛋白质的功能，结合实例考查蛋白质的功能是常考点，尤其是蛋白质的结构与功能的关系是高考命题的重点。
3.结合基因表达的翻译过程考查脱水缩合过程。
考查能力
1.识记能力：主要考查对蛋白质结构和功能多样性的识记能力。
2.推理能力：通过对氨基酸脱水缩合过程的分析，考查蛋白质的相关计算。
3.综合能力：结合基因表达蛋白质的翻译过程和基因突变与生物性状的关系，考查知识的综合运用能力。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．氨基酸的结构、性质
(1)组成生物体蛋白质的氨基酸分子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。
(2)脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水的过程。
2．蛋白质的结构、功能
(1)氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
(2)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别是蛋白质结构多样性的直接原因。
(3)蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，具有催化、运输、免疫、信息传递等多种功能。一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。
[课下达标检测]
一、选择题
1．下列有关细胞内蛋白质的叙述，错误的是( )
A．细胞中各种蛋白质的组成元素都有C、H、O、N
B．基因控制蛋白质合成的两个阶段均需蛋白质参与
C．可以利用斐林试剂的甲液和乙液检验组织中的蛋白质
D．细胞内的蛋白质都可为生命活动提供能量
解析：选D 组成蛋白质的基本元素是C、H、O、N，有些还含有P、S等；基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个阶段，转录过程中的RNA聚合酶，翻译过程中的肽酰转移酶、转肽酶等的化学本质均是蛋白质；斐林试剂的甲液和双缩脲试剂的A液均是质量浓度为0.1 g/mL的氢氧化钠溶液，斐林试剂的乙液是质量浓度为0.05 g/mL硫酸铜溶液，将其浓度稀释为0.01 g/mL，就变为检测蛋白质的双缩脲试剂的B液，所以可以利用斐林试剂的甲液和乙液(稀释后)作为双缩脲试剂用来检验组织中的蛋白质；蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞内的蛋白质一般不作生命活动的能量物质。
2．下列有关肽键的叙述，错误的是( )
A．蛋白质中的肽键数等于或小于脱水缩合过程中的氨基酸数
B．含肽键的物质都可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
C．核糖体上可形成肽键，溶酶体内可发生肽键的水解
D．肽键的元素组成为C、H、O、N，其牢固程度与碳碳双键紧密相关
解析：选D 在链状肽中，肽键数＝蛋白质中含有的氨基酸数－肽链数，在环状肽中，肽键数＝蛋白质中含有的氨基酸数；双缩脲反应是指具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成紫色的络合物，可见，含肽键的物质都可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应；氨基酸的脱水缩合过程发生在核糖体上，因此核糖体上可形成肽键，溶酶体内含有多种水解酶，可发生肽键的水解；肽键的元素组成为C、H、O、N，其结构式为—CO—NH—，不含碳碳双键。
3．(2019·菏泽模拟)下列有关氨基酸及蛋白质的叙述，错误的是( )
A．甲硫氨酸中的硫元素只位于氨基酸的R基中
B．天然蛋白质中的—CO—NH—在核糖体上形成
C．蛋白质的基本性质与碳骨架、功能基团都相关
D．在细胞间完成信息传递的物质都是蛋白质或氨基酸
解析：选D 根据氨基酸的结构通式可知，甲硫氨酸中的硫元素只能位于氨基酸的R基中；氨基酸脱水缩合形成肽键(—CO—NH—)的过程发生在核糖体中；蛋白质的基本性质与碳骨架、功能基团都相关；细胞膜外糖蛋白与细胞内外的信息传递有重要的关系，但传递信息的物质不一定是蛋白质或氨基酸，如性激素的本质是脂质中的固醇类。
4．下图表示生物体内发生的某一化学反应，下列有关该反应叙述错误的是( )
A．该反应为脱水缩合反应 B．反应发生的场所是核糖体
C．反应速率与温度有关 D．需要水解酶的催化
解析：选D 图示为两个氨基酸脱水缩合形成二肽的过程；二肽的合成场所是核糖体；该反应需要酶催化，酶活性受温度影响；二肽的形成不需要水解酶催化。
5．组成蛋白质的氨基酸中有两种氨基酸含有S元素，已知某一蛋白质分子中含有一个S原子。则下列说法错误的是( )
A．该蛋白质分子除了含有S元素外，还含有C、H、O、N
B．该蛋白质分子完全水解后最多可以得到20种氨基酸
C．该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成
D．该蛋白质分子中有“N—C—C—N—C—C—…”的重复结构
解析：选B C、H、O、N是组成蛋白质的基本元素；生物体内组成蛋白质的氨基酸约有20种，其中有2种氨基酸含有S元素，而该蛋白质分子中只含有一个S原子，说明该蛋白质只有一种含S的氨基酸，故组成该蛋白质的氨基酸最多有19种；根据题干信息不能确定该蛋白质所含的肽链数，故该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成；根据氨基酸的结构和脱水缩合的过程可知，蛋白质分子中含有“N—C—C—N—C—C—…”的重复结构。
6．纤毛是某些原核细胞和真核细胞表面伸出的、能运动的突起，精子的尾部也属于纤毛。纤毛的运动与其含有的动力蛋白有关，动力蛋白具有ATP酶的活性，能通过自身空间结构的改变引起运动。下列说法合理的是( )
A．真核细胞和原核细胞中合成动力蛋白的细胞器不同
B．动力蛋白具有催化功能，通过提供能量与改变自身空间结构引起纤毛运动
C．纤毛运动中动力蛋白通过肽键的合成与断裂改变空间结构
D．动力蛋白基因突变会导致男性不育
解析：选B 无论真核细胞还是原核细胞，其蛋白质的合成场所都是核糖体；根据题干信息“动力蛋白具有ATP酶的活性，能通过自身空间结构的改变引起运动”可推断动力蛋白具有催化功能，能水解ATP提供能量，其空间结构改变有利于纤毛运动；空间结构的改变，一般不涉及肽键的断裂；动力蛋白基因突变可影响精子纤毛的运动，但不一定导致男性不育。
7．(2019·南通模拟)如图表示某高等植物体内与“水”有关的生理过程，下列相关分析正确的是( )
A．①产生的H2O中的H和O分别来自—NH2和—COOH
B．②表示线粒体内膜，②处的[H]全部来自线粒体基质
C．③上产生的ATP可用于根对无机盐离子的吸收
D．③表示叶绿体类囊体薄膜，③处产生的[H]将在叶绿体基质中被消耗
解析：选D ①过程表示氨基酸脱水缩合的过程，该过程产生的H2O中的H来自—NH2和—COOH，H2O中的O来自—COOH；②表示线粒体内膜，②处的[H]来自细胞质基质和线粒体基质；③表示叶绿体类囊体薄膜，该部位在光反应阶段产生的ATP只用于暗反应，③处产生的[H]用于暗反应阶段C3的还原，暗反应的场所是叶绿体基质。
8．植物A被害虫咬伤后，受伤部位分泌的多肽S与受体结合后，能激活相邻细胞内蛋白酶抑制剂基因，增加蛋白酶抑制剂的合成，从而抑制害虫消化道中蛋白酶的活性，据此分析正确的是( )
A．多肽S和双缩脲试剂发生反应产生砖红色沉淀
B．由于受到害虫攻击，多肽S诱导植物A产生基因突变
C．多肽S在植物A细胞间的信息交流中发挥作用
D．多肽S作为化学信息调节植物A与害虫的种间关系
解析：选C 多肽S中有肽键，能与双缩脲试剂发生紫色反应；由题意可知，多肽S与受体结合后，能激活蛋白酶抑制剂基因，而不是引起基因突变；根据题干信息“多肽S与受体结合后，能激活相邻植物细胞的蛋白酶抑制剂基因”，则多肽S能在细胞间信息交流中起作用；多肽S作为信号分子，只在植物个体的细胞间起调节作用，而蛋白酶抑制剂能阻止害虫取食和病原菌繁殖，才能调节种间关系，维持生态系统的稳定。
9．(2019·青岛校级模拟)细胞受到冰冻时，蛋白质分子相互靠近，当接近到一定程度时，蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)氧化形成二硫键(—S—S—)。解冻时，蛋白质氢键断裂，二硫键仍保留(如图所示)。下列说法错误的是( )
A．巯基位于氨基酸的R基上
B．解冻后蛋白质功能可能异常
C．结冰和解冻过程会涉及肽键的变化
D．抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力
解析：选C 巯基(—SH)中含有S，由氨基酸的结构通式可知，巯基位于氨基酸的R基上；蛋白质的结构决定蛋白质的功能，由题干“解冻时，蛋白质氢键断裂”可知解冻后的蛋白质结构会发生变化，其功能也可能发生异常；由题干信息知，结冰时会增加蛋白质分子中的二硫键，解冻会减少蛋白质分子中的氢键，结冰和解冻过程未涉及肽键的变化；细胞受到冰冻时，蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)会被氧化形成二硫键(—S—S—)，抗冻植物能够适应较冷的环境，根据形态结构和功能相适应的观点，可推知抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力。
10．用氨基酸自动分析仪测定两种肽类化合物的氨基酸数目，结果如表。表中两种物质的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用截然不同。下列解释中正确的是( )
化合物名称
降钙素
胰高血糖素样多肽
氨基酸数目
34个
34个
A．氨基酸间的连接方式不同
B．肽键的组成元素不同
C．氨基酸的空间结构不同
D．氨基酸的种类、排列方式不同
解析：选D 氨基酸之间的连接方式为肽键；肽键的结构为—CO—NH—，组成元素相同；氨基酸空间结构大多相同；氨基酸的种类、排列顺序不同导致蛋白质结构不同，进而导致功能不同。
11．1965年，我国科学家在世界上率先合成具有生物活性的牛胰岛素结晶，其大致过程是根据已知的氨基酸序列，先用化学方法分别合成胰岛素a、b两条肽链，再催化两条肽链间形成二硫键。下列分析正确的是( )
A．上述合成胰岛素的方法必须利用mRNA为模板
B．一些氨基酸R基上的氨基或羧基参与肽键的形成
C．形成二硫键后，a、b两条肽链的肽键数目增多、形成更复杂的空间结构
D．若正常小鼠被注射该产物后出现低血糖症状，则说明产物具有生物活性
解析：选D 由于已经知道氨基酸序列，因此合成胰岛素时不需要用mRNA为模板；参与形成肽键的氨基与羧基必须是与中心碳原子直接相连的，R基上的氨基或羧基不参与肽键的形成；二硫键不是肽键，形成二硫键后不会导致肽键数目增多；胰岛素具有降血糖的作用，若正常小鼠被注射该产物后出现低血糖症状，则说明产物具有生物活性。
12．如图为由a、b、c三条链共81个氨基酸构成的胰岛素原，其需切除c链才能成为有活性的胰岛素，下列相关叙述正确的是( )
A．c链的切除在细胞质基质中完成
B．胰岛素原中至少含有3个游离的氨基
C．参与构成该蛋白质分子的氨基酸共有81个羧基
D．胰岛素分子中含有2条肽链、49个肽键
解析：选D c链的切除是在高尔基体上进行的；胰岛素原是一条肽链，所以至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基；参与构成该蛋白质分子的氨基酸至少含有81个羧基；由题图可知，胰岛素分子是由51个氨基酸形成的2条肽链，形成的肽键数是49个，含有3个二硫键。
二、非选择题
13．(2019·泰州校级月考)抗体是由2条相同的H链和2条相同的L链通过链间二硫键连接而成的结构。整个抗体分子可分为恒定区(C)和可变区(V)两部分(如图所示)。在同一个物种中，不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列。请回答：
(1)合成此抗体时，氨基酸之间发生________反应；若某种抗体的一条H链有450个氨基酸，一条L链有212个氨基酸，则该抗体中含有________个肽键。
(2)同一个体中抗体的结构不尽相同，主要是因为V区中的____________________不同。
(3)抗体中____区具有识别和结合抗原的功能；根据图中该区的形状判断，此抗体能与抗原____(填“a”“b”或“c”)结合。
(4)蛋白质除具有免疫功能外，还具有__________________________等功能。(至少写2点)
(5)在生产上常用Na2SO4从血清中盐析并分离出所需抗体，获得的抗体仍有活性，这说明在盐析过程中，蛋白质结构______________。
解析：(1)蛋白质是在核糖体上由氨基酸脱水缩合形成；蛋白质中的肽键数＝氨基酸个数－肽链数，根据题中信息可知，抗体由2条H链和2条L链组成，因此含有的肽键数为(450＋212)×2－4＝1 320。(2)蛋白质结构多样性的原因有组成其的氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构不同。(3)根据题中信息“在同一个物种中，不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列”，说明恒定区没有特异性，因此可变区有特异性，与抗原结合。根据图中抗原的图形及抗体V区的形状，a能与抗体的V区结合。(4)蛋白质具有催化、运输、免疫、调节、信息传递、结构物质等功能。(5)蛋白质的结构决定功能，盐析后的抗体有活性，说明抗体的结构没有变化。
答案：(1)脱水缩合 1 320 (2)空间结构(或氨基酸种类或氨基酸排列顺序或氨基酸数量) (3)V a (4)催化、运输、细胞的结构物质、信息传递 (5)没有发生变化(或没有被破坏)
14．如图为线粒体中蛋白质来源示意图，据此回答下列问题。
(1)基因指导蛋白质合成过程中，在线粒体与细胞核中均可以发生的过程是________，核糖体蛋白质合成场所是____________________。
(2)由图可知，氨酰tRNA合成酶的作用是____________________________________________。线粒体DNA缺陷会导致某些疾病，这些疾病只能通过________传给后代。人们常将线粒体、叶绿体称为半自主性遗传的细胞器，结合图，分析其原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)以下图中的两个氨基酸(分别称为R1和R2)合成二肽时，脱水缩合会形成________种二肽化合物，因此在人工合成蛋白质时，需要先对相应氨基酸的氨基或羧基采取保护，再让“正确”的氨基和羧基之间发生脱水缩合，最后去掉第一步的“保护”得到所需的产物。
每条肽链的一端有1个游离的氨基(称为多肽链的N端)，另一端有1个游离的羧基(称为多肽链的C端)。如果想让R1成为二肽的N端需要先对R1的________(填“氨基”或“羧基”)进行保护，再让R1与R2进行反应。
解析：(1)基因指导蛋白质的合成过程中，需要转录出mRNA，在线粒体与细胞核中均可以发生转录过程，核糖体蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体。(2)氨酰tRNA合成酶可以催化氨基酸和tRNA结合成完整的氨酰tRNA；细胞质DNA只能通过母亲来遗传给后代；由于线粒体、叶绿体有自己的DNA和RNA，它们能编码自身的部分蛋白质外，还编码自身的RNA，因此被称为半自主性细胞器。(3)两种不同的氨基酸排列顺序不同，可以脱水缩合形成两种多肽，氨基酸中的氨基在脱水缩合过程中会和羧基结合形成肽键，因此将R1的氨基进行保护才能使其成为N端。
答案：(1)转录 细胞质中的核糖体 (2)催化氨基酸和tRNA结合形成氨酰tRNA 母亲 由于线粒体、叶绿体有自己的DNA和RNA，它们能编码自身的部分蛋白质外，还编码自身的RNA，因此被称为半自主性细胞器 (3)2 氨基
15．盐藻是一种单细胞真核藻类，其鞭毛是由微管蛋白聚合而成的。为研究泛素和蛋白酶体是否参与盐藻鞭毛的解聚过程，科研人员进行了相关研究。
(1)借助荧光显微镜，观察到盐藻鞭毛上存在泛素，它是由76个________组成的多肽，可与微管蛋白形成泛素化蛋白。
(2)科研人员检测了不同处理下盐藻鞭毛中泛素化蛋白的含量，其电泳结果如图1。 (对照组：正常生长状态的盐藻细胞；组装组：鞭毛组装状态的盐藻细胞；解聚组：鞭毛解聚状态的盐藻细胞)
据图1分析，与对照组相比，鞭毛解聚时细胞内泛素化蛋白含量________，由此推测，泛素参与了___________过程。
(3)进一步用带有荧光的物质检测盐藻蛋白酶体的活性，结果如图2。据图分析，鞭毛解聚组蛋白酶体的活性________对照组。
(4)综合图1和图2说明_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)图3为泛素(Ub)作用机理示意图。
据图3分析，在多种酶的________作用及ATP供能条件下，微管蛋白的________断裂，导致鞭毛解聚。
(6)人体组织细胞中存在多种蛋白质降解途径，请你再举一例：____________。
解析：多肽是由氨基酸脱水缩合形成的。由图1可看出，与对照组相比，鞭毛解聚组细胞内泛素化蛋白含量多，由此推测，泛素参与了鞭毛解聚过程。由图2分析可知，鞭毛解聚组蛋白酶体的活性高于对照组。由此可说明泛素和蛋白酶体均参与盐藻鞭毛的解聚过程。据图3分析可知，导致鞭毛解聚的原因是在多种酶的催化作用下微管蛋白的肽键发生断裂。
答案：(1)氨基酸 (2)增加 鞭毛解聚 (3)高于 (4)泛素和蛋白酶体均参与盐藻鞭毛的解聚过程 (5)催化 肽键 (6)溶酶体途径
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命观念
通过对氨基酸的结构和脱水缩合过程的分析，建立起生命的物质性观点
科学思维
通过对蛋白质形成过程的相关计算，培养逻辑思维能力和学科间知识的综合应用能力
社会责任
通过对蛋白质与人体健康及在疾病治疗等方面的应用问题分析，培养学生关注科技发展，获取信息、应用信息解决实际问题的能力
考点一 组成蛋白质的氨基酸的结构和种类[基础识记类]
1．分析下列氨基酸结构并回答问题
(1)元素组成：除C、H、O、N外，有的还有S等。
(2)比较上述三种氨基酸，写出氨基酸共有的结构：。
(3)氨基酸理化性质的不同取决于R基的不同，图中三种氨基酸的R基依次是—(CH2)2—COOH、—(CH2)4—NH2、—CH2—SH。
(4)在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的部位。
2．归纳总结组成蛋白质的氨基酸的特点及其种类
谐音法巧记八种必需氨基酸
一(异亮氨酸)家(甲硫氨酸)人来(赖氨酸)写(缬氨酸)两(亮氨酸)三(色氨酸)本(苯丙氨酸)书(苏氨酸)。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)具有氨基和羧基的化合物，不一定都是构成蛋白质的氨基酸(√)
(2)每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上(×)
(3)有些氨基酸不能在人体细胞内合成(√)
(2012·海南卷，T1B)
(4)不同氨基酸之间的差异是由R基引起的(√)
(2012·海南卷，T1D)
(5)评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量(√)
2．判断下列化合物是否是组成蛋白质的氨基酸
属于组成蛋白质的氨基酸的是①③⑥⑦。(填序号)
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：赖氨酸是人体必需的氨基酸，在人体不能合成，必须从食物中获得，而玉米等谷类食物中缺少赖氨酸
(2)人和牛羊等动物的蛋白质结构不同，但人体却可以通过摄食牛羊肉中的蛋白质合成自身的蛋白质，请分析原因：_____________________________________________________
_____________________________________________________。
提示：组成人体和牛羊等动物的蛋白质的氨基酸的种类都是相同的，人体摄食牛羊肉中的蛋白质后消化为氨基酸并吸收，以此为原料在人体细胞中合成自身的蛋白质
1．熟记氨基酸的结构通式
找出氨基酸的共同体，即图中“不变部分”(连接在同一碳原子上的—NH2、—COOH和—H)，剩下的部分即为R基。倘若找不到上述“不变部分”，则不属于构成蛋白质的氨基酸。
2．“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
从数量上看
至少有一个—NH2和一个—COOH，下列不属于构成蛋白质的氨基酸：
①H2N—CH2—CH2OH⇒缺少羧基(—COOH)
从位置上看
必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上，如下不属于构成蛋白质的氨基酸：
[对点落实]
1.如图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是( )
A．结构④在所有生物体内均有20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一般不参与脱水缩合
D．生物体内n个氨基酸形成一条多肽链脱去n个水
解析：选C 氨基酸的种类由R基决定，R基约有20种，所以氨基酸的种类约有20种，但并不是所有的生物体内均有20种；氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自①和③；n个氨基酸形成一条多肽链脱去(n－1)个水。
2．(2019·邯郸模拟)层粘连蛋白是一种大型的糖蛋白，由一条重链(α)和两条轻链(β1、β2)经二硫键交联而成，外形呈十字形。若将层粘连蛋白彻底水解，不可能产生的物质是( )
解析：选D 糖蛋白由蛋白质和多糖组成，多糖彻底水解得到葡萄糖，蛋白质彻底水解得到氨基酸。选项D中—NH2和—COOH未连在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸。
3．(2019·山西四校联考)下列关于人体氨基酸的叙述，正确的是( )
A．氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位
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与基因的功能无关
解析：选B 氨基酸是胰岛素等蛋白质或多肽类激素分子的基本单位；氨基酸的种类取决于R基的种类；人患白化病的根本原因是体内控制酪氨酸酶的基因异常，不能把酪氨酸转变为黑色素；非必需氨基酸在体内的合成需要酶的催化，这些酶的化学本质是蛋白质，而基因能控制蛋白质的合成。
考点二 蛋白质的结构层次与功能[重难深化类]
1．图析氨基酸的脱水缩合过程
(1)H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。
(2)脱水缩合的过程发生在核糖体。
(3)肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为肽。
(4)一条肽链上氨基数或羧基数的确定：一条肽链上至少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；其余的氨基(或羧基)在R基上。
2．蛋白质的四个结构层次
3．蛋白质结构多样性的四个原因和五种功能
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是氨基酸，肽键是在核糖体中形成的(2018·全国卷Ⅲ，T30(1)改编)(√)
(2)细胞膜上的载体蛋白能识别并结合激素(×)
(2018·天津卷T3B改编)
(3)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质(2013·天津卷，T1C)(√)
(4)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接(×)
(5)蛋白质是生物体主要的能源物质(×)
(6)有些蛋白质是染色体的组成成分(√)
(7)有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能会发生改变(√)
(8)食盐作用下析出的蛋白质发生了变性(×)
2．下图为脑啡肽的结构简式，据图回答
(1)脑啡肽分子是由种氨基酸形成的，其共有结构是H2N—CH—COOH，造成氨基酸种类不同的原因是R基不同。
(2)组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，则S存在R基中。
(3)脑啡肽是肽，形成场所是核糖体，形成过程称为脱水缩合。
(4)脑啡肽中含有个肽键，其结构简式是—NH—CO—，形成过程中共脱去分子水。
3．将下列实例与相应的蛋白质功能连接起来
4．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：蛋白质的结构包括组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和多肽链盘曲、折叠形成的空间结构。胰岛素在核糖体上合成的只是具有氨基酸的种类、数量、排列顺序的多肽链，还需要内质网和高尔基体加工成具有一定空间结构的蛋白质才具有降低血糖的生理作用
(2)熟鸡蛋更容易消化的原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解
(3)胰高血糖素能使人体的血糖升高，这体现了蛋白质的什么功能？________________________________________________________________________。
提示：信息传递和调节机体生命活动的功能
1．蛋白质形成过程中的相关数量关系
(1)肽键数与氨基酸数的关系
肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
(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或羧基数＝肽链数。
②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
(3)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。
环状多肽主链中无氨基和羧基，环状多肽中氨基或羧基数目取决于构成环状多肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，由图示可知：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。
2．从三个角度分析蛋白质的多样性
分析角度
具体分析
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多样→结构多样性→功能多样性
遗传物质
千变万化的碱基排列顺序→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
[对点落实]
1．(2018·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 浆细胞产生的抗体能与相应的抗原(如病毒抗原)发生特异性结合；肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等参与肌肉收缩的过程；Fe2＋参与构成血红蛋白，血红蛋白具有运输O2的功能；细胞核中染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA。
2．(2018·江苏高考)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 分析题中激素的结构简式可知，激素中的环状肽都是由6个氨基酸构成的，故为六肽环；氨基酸脱水缩合形成的水分子中的氢分别来自氨基和羧基；肽链中游离氨基的数目与构成肽链的氨基酸R基上的氨基数目有关；分析题中激素的结构简式可知，两种激素间有2个氨基酸种类不同，故这两种激素生理功能不同是由这2个氨基酸种类不同导致的。
3．(2017·江苏高考)下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是( )
A．α鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键
B．蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的
C．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的
D．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
解析：选A α鹅膏蕈碱是环状八肽，是由8个氨基酸脱去8分子水形成的，因而肽键的数目和脱去的水分子数目相同；蛋白质是由肽链盘曲、折叠形成的，可能由1条肽链构成，也可能由多条肽链构成；蛋白质变性主要是由其空间结构被破坏造成的，肽键并不一定断裂；变性蛋白质中仍含有肽键，能与双缩脲试剂发生反应。
[易错提醒]
与蛋白质有关的3个易误点
(1)导致蛋白质结构多样性的原因有四个，并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中的一点，这两个蛋白质分子的结构就不同。
(2)由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质的种类和数量会出现差异。
(3)高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构。
蛋白质是生命活动的承担者，通过改造、修饰蛋白质结构，使其能够用于疾病治疗和科学研究。以此为信息，考查蛋白质的结构和功能是高考常见的命题角度。
[对点落实]
4．科学家发现SFRP5是脂肪细胞分泌的一种蛋白质类激素，经证实它与糖尿病、肥胖有关。下列叙述正确的是( )
A．SFRP5在内质网内形成成熟的空间结构
B．SFRP5的合成和运输所需要的能量均来自线粒体
C．SFRP5可对胰岛细胞的生理活动起调节和催化作用
D．SFRP5靶细胞受体的化学本质最可能是糖蛋白
解析：选D 依题意可知SFRP5属于分泌蛋白，需经内质网的初步加工和高尔基体的进一步修饰加工，才能形成成熟的空间结构；SFRP5的合成和运输所需要的能量主要来自线粒体；SFRP5是一种蛋白质类激素，可对胰岛细胞的生理活动起调节作用，但没有催化作用；SFRP5靶细胞受体能够识别SFRP5，其化学本质最可能是糖蛋白。
5．近年来的研究初步表明，βAP(β淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病因。βAP是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP形成βAP的过程如图所示。根据上述信息所做的推论错误的是( )
A．用双缩脲试剂检测βAP，有紫色反应
B．βAP的效果可能是引起大脑功能异常
C．一个βAP分子中至少含有39个肽键
D．β分泌酶很可能是突变基因表达的产物
解析：选C 根据题意，βAP(β淀粉样蛋白)的化学本质是蛋白质，用双缩脲试剂检测呈现紫色；根据题干“βAP(β淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病因”可知，βAP的作用效果可能是引起大脑功能异常；据图分析，βAP分子中的氨基酸个数＝635－596＝39(个)，则肽键数＝氨基酸数－肽链数＝38(个)；βAP是在β分泌酶和γ分泌酶的作用下将APP分解形成的，这可能是正常机体发生了基因突变，突变基因表达的β分泌酶和γ分泌酶促进了βAP的形成。
[类题通法]
信息类试题的解题思路
考点三 有关蛋白质的复杂计算[题点精析类]
方法(一) 利用“质量守恒”计算蛋白质(多肽)相对分子质量
1．下面为牛胰岛素结构模式图，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．牛胰岛素中至少有2个—NH2和2个—COOH
C．牛胰岛素水解产物含有20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
解析：选B 牛胰岛素含51个氨基酸，由两条肽链组成，含有的肽键数为51－2＝49(个)；至少含2个游离的—NH2和2个游离的—COOH；牛胰岛素水解可得到51个氨基酸，最多有20种氨基酸，但并非一定是20种；牛胰岛素形成时，51个氨基酸脱水缩合的同时还减少了6个H，故减少的相对分子质量为49×18＋6＝888。
2．已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质分子由3条肽链组成，在肽链形成空间结构时，产生了4个二硫键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，共有肽键97个，此蛋白质分子的相对分子质量最接近( )
A．11 046 B．11 060
C．12 800 D．12 280
解析：选A 蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，不考虑其他化学键变化时，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－失去的水分子数×水的相对分子质量＝(97＋3)×128－97×18＝11 054。由于在肽链形成空间结构时，生成了4个二硫键，失去H数＝2×4＝8(个)，所以蛋白质的相对分子质量＝11 054－8＝11 046。
[类题通法]
形成蛋白质的相对分子质量计算
(1)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。
(2)在计算蛋白质相对分子质量时，还要考虑是否存在特殊的变化，如二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，相对分子质量减少2。
方法(二) 利用“原子守恒”计算蛋白质(多肽)中的原子数
3．下图示为由30个氨基酸组成的多肽链，经加工，第1位甲氨酸被切除，第16与17位氨基酸之间的肽键被切断并生成两条多肽链，两条多肽链通过二硫键相连。下列有关此过程的说法错误的是( )
A．加工过程中，氧原子数目增加一个
B．经加工，比原多肽链增加了一个氨基和一个羧基
C．此加工过程是在内质网中进行的
D．此多肽链的合成过程生成了29个水分子、加工过程消耗了2个水分子
解析：选A 加工过程减少了一个肽键(含一个氧)，另一个肽键(含一个氧)被水解，生成一个羧基(含两个氧)和一个氨基，所以氧原子数没变；此多肽链的合成过程生成了29个肽键，形成29个水分子，加工过程水解了2个肽键，消耗了2个水分子。
4．(2019·石嘴山模拟)经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一个二硫键(—S—S—)。已知该多肽是由下列氨基酸中的其中几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列关于该多肽的叙述，错误的是( )
A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是苯丙氨酸、亮氨酸和半胱氨酸
B．该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5
C．该多肽形成过程中至少需要3种tRNA
D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54
解析：选D 多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个硫，所以水解产物中有2个半胱氨酸。题中每个氨基酸中都只有1个N，所以该多肽由三种氨基酸组成。根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸。该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸；该多肽形成过程中脱去3分子水和形成一个二硫键脱去2个氢，所以多肽中氧为8－3＝5(个)，氢为38－6－2＝30(个)；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少18×3＋2＝56。
[类题通法]
蛋白质形成过程中相关原子数的变化
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。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：
(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，计算特定氨基酸的个数最为简便。若已知某肽链的分子式，则在该肽链中：
①含2个氨基的氨基酸数＝N原子数－肽键数－1。
②含2个羧基的氨基酸数为＝。
方法(三) 巧用“比例关系”解答氨基酸数与相应DNA、RNA中的碱基数问题
5．氨基酸的平均相对分子质量为120，如有一个2条链的多肽，相对分子质量为12 276，合成这个多肽的氨基酸的数目和指导它合成的DNA分子中的最少脱氧核苷酸数目依次为( )
A．144 864 B．144 432
C．120 720 D．120 360
解析：选C 在多肽合成时，氨基酸数－肽链条数＝肽键数＝脱去的水分子数。氨基酸数×120－(氨基酸数－肽链数)×18＝12 276，代入后可求得氨基酸数＝120；在DNA指导蛋白质合成时，DNA分子中脱氧核苷酸数目∶氨基酸数≥6∶1，所以DNA分子中脱氧核苷酸数目至少为120×6＝720。
6．某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的相对分子质量最多为( )
A．2/3ab－6b＋18n B．1/3ab－6b
C．(1/3b－a)×18 D．1/3ab－(1/3b－n)×18
解析：选D 控制某蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质由b/3个氨基酸脱水缩合而成；氨基酸平均相对分子质量为a，则组成该蛋白质的氨基酸的总相对分子质量为1/3ab；由于氨基酸经脱水缩合形成n条肽链，进而组成该蛋白质共脱去水分子(b/3－n)，相对分子质量减少(1/3b－n)×18。即该蛋白质的相对分子质量为：1/3ab－(1/3b－n)×18。
[类题通法]
基因表达过程中的相关数量关系
基因表达中，DNA控制mRNA的合成，mRNA指导蛋白质的合成。DNA中碱基排列顺序转录为mRNA中碱基排列顺序，进而翻译为蛋白质中氨基酸的排列顺序。其数量关系图解如下：
DNA(基因)mRNA蛋白质
碱基数 ∶ 碱基数 ∶氨基酸数
6 ∶ 3 ∶ 1
由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成n个氨基酸形成的多肽至少需要mRNA上的3n个碱基和DNA(基因)上的6n个碱基。
课堂一刻钟
1．(2018·浙江高考)蛋白质在生物体内具有重要作用。下列叙述正确的是( )
A．蛋白质化学结构的差异只是R基团的不同
B．某些化学物质可使蛋白质的空间结构发生改变
C．蛋白质控制和决定着细胞及整个生物体的遗传特性
D．“检测生物组织中的蛋白质”需同时加入双缩脲试剂A和B
易错探因——张冠李戴
R基的不同是区分20种氨基酸的依据，而不是蛋白质不同的原因。命题者将两者混淆，考查考生的辨识能力。
解析：选B 氨基酸化学结构的差异只是R基团的不同，而蛋白质化学结构的差异体现在氨基酸的种类、数目、排列顺序及空间结构上；某些化学物质，如蛋白酶可催化蛋白质水解，使蛋白质的空间结构发生改变；遗传物质DNA控制和决定着细胞及整个生物体的遗传特性；“检测生物组织中的蛋白质”，需先向组织样液中加入双缩脲试剂A液(0.1 g/mL的NaOH溶液)1 mL，摇匀后再加入双缩脲试剂B液(0.01 g/mL CuSO4溶液)4滴并摇匀。
2．(2017·海南高考)有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是( )
A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
易错探因——原理不明
蛋白质变性会使蛋白质活性丧失，而盐析的原理是通过改变蛋白质的溶解度使蛋白质析出，一般不会使蛋白质的生物活性丧失。
解析：选C 蛋白质的功能主要取决于组成其的氨基酸数目、种类、排列顺序及形成其的空间结构；数量相同的5种氨基酸可以有多种组合方式，形成不同的多肽链；在质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)中，抗体将保持其活性，在较高浓度的NaCl溶液中，会发生盐析现象，但蛋白质的活性并不会丧失；氨基酸序列相同的多肽链受其所处环境中的温度、pH等理化因素影响，可能形成不同的空间结构。
3．(2016·江苏高考)蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是( )
A．细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质
B．氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基
C．细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与
D．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
易错探因——惯性思维
细胞膜上运输氨基酸的是载体蛋白，在翻译过程中细胞质基质中运输氨基酸的是tRNA，命题者利用学生建立的“细胞膜利用载体蛋白主动运输氨基酸”的思维定式，设置干扰，导致本选项的出错率较高。
解析：选A 细胞膜上运载氨基酸的载体是蛋白质，但细胞质基质中负责转运氨基酸的是tRNA，tRNA属于核酸；氨基酸脱水缩合生成的H2O中，氢分别来自氨基和羧基；细胞内蛋白质的水解通常需要蛋白酶的催化，而蛋白酶的化学本质是蛋白质；蛋白质的结构决定其功能，蛋白质的结构与碳骨架和功能基团都有关。
4．(2015·海南高考)关于蛋白质的叙述，错误的是( )
A．rRNA能参与蛋白质的生物合成
B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分
C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质
D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用
易错探因——知识不全
在基因表达的翻译过程中，合成蛋白质时需要核糖体参与，而核糖体是由rRNA和蛋白质组成的。如果对此知识缺失极易错选A。
解析：选D rRNA是核糖体的组成成分，核糖体是蛋白质合成的场所；DNA和蛋白质是染色体的组成成分；人体血浆中含有浆细胞分泌的抗体，抗体属于蛋白质；核糖体上合成的蛋白质可通过核孔进入细胞核，在细胞核中发挥作用。
5．(2018·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________________________。
破题障碍——不会迁移
第（3）小题考查的知识要迁移到基因突变与生物性状的关系方面才能解答。命题者以蛋白质的合成为背景，将知识迁移到基因突变和翻译过程，综合性强。考生只有在备考复习中重视加强知识间的联系，才能做到灵活迁移应用。
解析：(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在核糖体上形成的。胃蛋白酶是分泌蛋白，逆转录酶和酪氨酸酶都是细胞内的蛋白质。分泌蛋白分泌到细胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装。(2)具有生物活性的蛋白质都有特定的氨基酸序列和空间结构。变性的蛋白质其空间结构被破坏，肽键暴露，暴露的肽键容易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。(3)DNA分子发生突变，导致转录产生的mRNA中的碱基序列发生改变，由于密码子具有简并性，所以可能出现虽然密码子已经改变，但仍对应同一种氨基酸的情况。
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
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.蛋白质的结构，其中蛋白质结构多样性是高考命题的高频点。
2.蛋白质的功能，结合实例考查蛋白质的功能是常考点，尤其是蛋白质的结构与功能的关系是高考命题的重点。
3.结合基因表达的翻译过程考查脱水缩合过程。
考查能力
1.识记能力：主要考查对蛋白质结构和功能多样性的识记能力。
2.推理能力：通过对氨基酸脱水缩合过程的分析，考查蛋白质的相关计算。
3.综合能力：结合基因表达蛋白质的翻译过程和基因突变与生物性状的关系，考查知识的综合运用能力。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．氨基酸的结构、性质
(1)组成生物体蛋白质的氨基酸分子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。
(2)脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水的过程。
2．蛋白质的结构、功能
(1)氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
(2)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别是蛋白质结构多样性的直接原因。
(3)蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，具有催化、运输、免疫、信息传递等多种功能。一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。
[课下达标检测]
一、选择题
1．下列有关细胞内蛋白质的叙述，错误的是( )
A．细胞中各种蛋白质的组成元素都有C、H、O、N
B．基因控制蛋白质合成的两个阶段均需蛋白质参与
C．可以利用斐林试剂的甲液和乙液检验组织中的蛋白质
D．细胞内的蛋白质都可为生命活动提供能量
解析：选D 组成蛋白质的基本元素是C、H、O、N，有些还含有P、S等；基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个阶段，转录过程中的RNA聚合酶，翻译过程中的肽酰转移酶、转肽酶等的化学本质均是蛋白质；斐林试剂的甲液和双缩脲试剂的A液均是质量浓度为0.1 g/mL的氢氧化钠溶液，斐林试剂的乙液是质量浓度为0.05 g/mL硫酸铜溶液，将其浓度稀释为0.01 g/mL，就变为检测蛋白质的双缩脲试剂的B液，所以可以利用斐林试剂的甲液和乙液(稀释后)作为双缩脲试剂用来检验组织中的蛋白质；蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞内的蛋白质一般不作生命活动的能量物质。
2．下列有关肽键的叙述，错误的是( )
A．蛋白质中的肽键数等于或小于脱水缩合过程中的氨基酸数
B．含肽键的物质都可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
C．核糖体上可形成肽键，溶酶体内可发生肽键的水解
D．肽键的元素组成为C、H、O、N，其牢固程度与碳碳双键紧密相关
解析：选D 在链状肽中，肽键数＝蛋白质中含有的氨基酸数－肽链数，在环状肽中，肽键数＝蛋白质中含有的氨基酸数；双缩脲反应是指具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成紫色的络合物，可见，含肽键的物质都可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应；氨基酸的脱水缩合过程发生在核糖体上，因此核糖体上可形成肽键，溶酶体内含有多种水解酶，可发生肽键的水解；肽键的元素组成为C、H、O、N，其结构式为—CO—NH—，不含碳碳双键。
3．(2019·菏泽模拟)下列有关氨基酸及蛋白质的叙述，错误的是( )
A．甲硫氨酸中的硫元素只位于氨基酸的R基中
B．天然蛋白质中的—CO—NH—在核糖体上形成
C．蛋白质的基本性质与碳骨架、功能基团都相关
D．在细胞间完成信息传递的物质都是蛋白质或氨基酸
解析：选D 根据氨基酸的结构通式可知，甲硫氨酸中的硫元素只能位于氨基酸的R基中；氨基酸脱水缩合形成肽键(—CO—NH—)的过程发生在核糖体中；蛋白质的基本性质与碳骨架、功能基团都相关；细胞膜外糖蛋白与细胞内外的信息传递有重要的关系，但传递信息的物质不一定是蛋白质或氨基酸，如性激素的本质是脂质中的固醇类。
4．下图表示生物体内发生的某一化学反应，下列有关该反应叙述错误的是( )
A．该反应为脱水缩合反应 B．反应发生的场所是核糖体
C．反应速率与温度有关 D．需要水解酶的催化
解析：选D 图示为两个氨基酸脱水缩合形成二肽的过程；二肽的合成场所是核糖体；该反应需要酶催化，酶活性受温度影响；二肽的形成不需要水解酶催化。
5．组成蛋白质的氨基酸中有两种氨基酸含有S元素，已知某一蛋白质分子中含有一个S原子。则下列说法错误的是( )
A．该蛋白质分子除了含有S元素外，还含有C、H、O、N
B．该蛋白质分子完全水解后最多可以得到20种氨基酸
C．该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成
D．该蛋白质分子中有“N—C—C—N—C—C—…”的重复结构
解析：选B C、H、O、N是组成蛋白质的基本元素；生物体内组成蛋白质的氨基酸约有20种，其中有2种氨基酸含有S元素，而该蛋白质分子中只含有一个S原子，说明该蛋白质只有一种含S的氨基酸，故组成该蛋白质的氨基酸最多有19种；根据题干信息不能确定该蛋白质所含的肽链数，故该蛋白质可能由一条、两条或多条肽链组成；根据氨基酸的结构和脱水缩合的过程可知，蛋白质分子中含有“N—C—C—N—C—C—…”的重复结构。
6．纤毛是某些原核细胞和真核细胞表面伸出的、能运动的突起，精子的尾部也属于纤毛。纤毛的运动与其含有的动力蛋白有关，动力蛋白具有ATP酶的活性，能通过自身空间结构的改变引起运动。下列说法合理的是( )
A．真核细胞和原核细胞中合成动力蛋白的细胞器不同
B．动力蛋白具有催化功能，通过提供能量与改变自身空间结构引起纤毛运动
C．纤毛运动中动力蛋白通过肽键的合成与断裂改变空间结构
D．动力蛋白基因突变会导致男性不育
解析：选B 无论真核细胞还是原核细胞，其蛋白质的合成场所都是核糖体；根据题干信息“动力蛋白具有ATP酶的活性，能通过自身空间结构的改变引起运动”可推断动力蛋白具有催化功能，能水解ATP提供能量，其空间结构改变有利于纤毛运动；空间结构的改变，一般不涉及肽键的断裂；动力蛋白基因突变可影响精子纤毛的运动，但不一定导致男性不育。
7．(2019·南通模拟)如图表示某高等植物体内与“水”有关的生理过程，下列相关分析正确的是( )
A．①产生的H2O中的H和O分别来自—NH2和—COOH
B．②表示线粒体内膜，②处的[H]全部来自线粒体基质
C．③上产生的ATP可用于根对无机盐离子的吸收
D．③表示叶绿体类囊体薄膜，③处产生的[H]将在叶绿体基质中被消耗
解析：选D ①过程表示氨基酸脱水缩合的过程，该过程产生的H2O中的H来自—NH2和—COOH，H2O中的O来自—COOH；②表示线粒体内膜，②处的[H]来自细胞质基质和线粒体基质；③表示叶绿体类囊体薄膜，该部位在光反应阶段产生的ATP只用于暗反应，③处产生的[H]用于暗反应阶段C3的还原，暗反应的场所是叶绿体基质。
8．植物A被害虫咬伤后，受伤部位分泌的多肽S与受体结合后，能激活相邻细胞内蛋白酶抑制剂基因，增加蛋白酶抑制剂的合成，从而抑制害虫消化道中蛋白酶的活性，据此分析正确的是( )
A．多肽S和双缩脲试剂发生反应产生砖红色沉淀
B．由于受到害虫攻击，多肽S诱导植物A产生基因突变
C．多肽S在植物A细胞间的信息交流中发挥作用
D．多肽S作为化学信息调节植物A与害虫的种间关系
解析：选C 多肽S中有肽键，能与双缩脲试剂发生紫色反应；由题意可知，多肽S与受体结合后，能激活蛋白酶抑制剂基因，而不是引起基因突变；根据题干信息“多肽S与受体结合后，能激活相邻植物细胞的蛋白酶抑制剂基因”，则多肽S能在细胞间信息交流中起作用；多肽S作为信号分子，只在植物个体的细胞间起调节作用，而蛋白酶抑制剂能阻止害虫取食和病原菌繁殖，才能调节种间关系，维持生态系统的稳定。
9．(2019·青岛校级模拟)细胞受到冰冻时，蛋白质分子相互靠近，当接近到一定程度时，蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)氧化形成二硫键(—S—S—)。解冻时，蛋白质氢键断裂，二硫键仍保留(如图所示)。下列说法错误的是( )
A．巯基位于氨基酸的R基上
B．解冻后蛋白质功能可能异常
C．结冰和解冻过程会涉及肽键的变化
D．抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力
解析：选C 巯基(—SH)中含有S，由氨基酸的结构通式可知，巯基位于氨基酸的R基上；蛋白质的结构决定蛋白质的功能，由题干“解冻时，蛋白质氢键断裂”可知解冻后的蛋白质结构会发生变化，其功能也可能发生异常；由题干信息知，结冰时会增加蛋白质分子中的二硫键，解冻会减少蛋白质分子中的氢键，结冰和解冻过程未涉及肽键的变化；细胞受到冰冻时，蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)会被氧化形成二硫键(—S—S—)，抗冻植物能够适应较冷的环境，根据形态结构和功能相适应的观点，可推知抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力。
10．用氨基酸自动分析仪测定两种肽类化合物的氨基酸数目，结果如表。表中两种物质的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用截然不同。下列解释中正确的是( )
化合物名称
降钙素
胰高血糖素样多肽
氨基酸数目
34个
34个
A．氨基酸间的连接方式不同
B．肽键的组成元素不同
C．氨基酸的空间结构不同
D．氨基酸的种类、排列方式不同
解析：选D 氨基酸之间的连接方式为肽键；肽键的结构为—CO—NH—，组成元素相同；氨基酸空间结构大多相同；氨基酸的种类、排列顺序不同导致蛋白质结构不同，进而导致功能不同。
11．1965年，我国科学家在世界上率先合成具有生物活性的牛胰岛素结晶，其大致过程是根据已知的氨基酸序列，先用化学方法分别合成胰岛素a、b两条肽链，再催化两条肽链间形成二硫键。下列分析正确的是( )
A．上述合成胰岛素的方法必须利用mRNA为模板
B．一些氨基酸R基上的氨基或羧基参与肽键的形成
C．形成二硫键后，a、b两条肽链的肽键数目增多、形成更复杂的空间结构
D．若正常小鼠被注射该产物后出现低血糖症状，则说明产物具有生物活性
解析：选D 由于已经知道氨基酸序列，因此合成胰岛素时不需要用mRNA为模板；参与形成肽键的氨基与羧基必须是与中心碳原子直接相连的，R基上的氨基或羧基不参与肽键的形成；二硫键不是肽键，形成二硫键后不会导致肽键数目增多；胰岛素具有降血糖的作用，若正常小鼠被注射该产物后出现低血糖症状，则说明产物具有生物活性。
12．如图为由a、b、c三条链共81个氨基酸构成的胰岛素原，其需切除c链才能成为有活性的胰岛素，下列相关叙述正确的是( )
A．c链的切除在细胞质基质中完成
B．胰岛素原中至少含有3个游离的氨基
C．参与构成该蛋白质分子的氨基酸共有81个羧基
D．胰岛素分子中含有2条肽链、49个肽键
解析：选D c链的切除是在高尔基体上进行的；胰岛素原是一条肽链，所以至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基；参与构成该蛋白质分子的氨基酸至少含有81个羧基；由题图可知，胰岛素分子是由51个氨基酸形成的2条肽链，形成的肽键数是49个，含有3个二硫键。
二、非选择题
13．(2019·泰州校级月考)抗体是由2条相同的H链和2条相同的L链通过链间二硫键连接而成的结构。整个抗体分子可分为恒定区(C)和可变区(V)两部分(如图所示)。在同一个物种中，不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列。请回答：
(1)合成此抗体时，氨基酸之间发生________反应；若某种抗体的一条H链有450个氨基酸，一条L链有212个氨基酸，则该抗体中含有________个肽键。
(2)同一个体中抗体的结构不尽相同，主要是因为V区中的____________________不同。
(3)抗体中____区具有识别和结合抗原的功能；根据图中该区的形状判断，此抗体能与抗原____(填“a”“b”或“c”)结合。
(4)蛋白质除具有免疫功能外，还具有__________________________等功能。(至少写2点)
(5)在生产上常用Na2SO4从血清中盐析并分离出所需抗体，获得的抗体仍有活性，这说明在盐析过程中，蛋白质结构______________。
解析：(1)蛋白质是在核糖体上由氨基酸脱水缩合形成；蛋白质中的肽键数＝氨基酸个数－肽链数，根据题中信息可知，抗体由2条H链和2条L链组成，因此含有的肽键数为(450＋212)×2－4＝1 320。(2)蛋白质结构多样性的原因有组成其的氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构不同。(3)根据题中信息“在同一个物种中，不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列”，说明恒定区没有特异性，因此可变区有特异性，与抗原结合。根据图中抗原的图形及抗体V区的形状，a能与抗体的V区结合。(4)蛋白质具有催化、运输、免疫、调节、信息传递、结构物质等功能。(5)蛋白质的结构决定功能，盐析后的抗体有活性，说明抗体的结构没有变化。
答案：(1)脱水缩合 1 320 (2)空间结构(或氨基酸种类或氨基酸排列顺序或氨基酸数量) (3)V a (4)催化、运输、细胞的结构物质、信息传递 (5)没有发生变化(或没有被破坏)
14．如图为线粒体中蛋白质来源示意图，据此回答下列问题。
(1)基因指导蛋白质合成过程中，在线粒体与细胞核中均可以发生的过程是________，核糖体蛋白质合成场所是____________________。
(2)由图可知，氨酰tRNA合成酶的作用是____________________________________________。线粒体DNA缺陷会导致某些疾病，这些疾病只能通过________传给后代。人们常将线粒体、叶绿体称为半自主性遗传的细胞器，结合图，分析其原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)以下图中的两个氨基酸(分别称为R1和R2)合成二肽时，脱水缩合会形成________种二肽化合物，因此在人工合成蛋白质时，需要先对相应氨基酸的氨基或羧基采取保护，再让“正确”的氨基和羧基之间发生脱水缩合，最后去掉第一步的“保护”得到所需的产物。
每条肽链的一端有1个游离的氨基(称为多肽链的N端)，另一端有1个游离的羧基(称为多肽链的C端)。如果想让R1成为二肽的N端需要先对R1的________(填“氨基”或“羧基”)进行保护，再让R1与R2进行反应。
解析：(1)基因指导蛋白质的合成过程中，需要转录出mRNA，在线粒体与细胞核中均可以发生转录过程，核糖体蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体。(2)氨酰tRNA合成酶可以催化氨基酸和tRNA结合成完整的氨酰tRNA；细胞质DNA只能通过母亲来遗传给后代；由于线粒体、叶绿体有自己的DNA和RNA，它们能编码自身的部分蛋白质外，还编码自身的RNA，因此被称为半自主性细胞器。(3)两种不同的氨基酸排列顺序不同，可以脱水缩合形成两种多肽，氨基酸中的氨基在脱水缩合过程中会和羧基结合形成肽键，因此将R1的氨基进行保护才能使其成为N端。
答案：(1)转录 细胞质中的核糖体 (2)催化氨基酸和tRNA结合形成氨酰tRNA 母亲 由于线粒体、叶绿体有自己的DNA和RNA，它们能编码自身的部分蛋白质外，还编码自身的RNA，因此被称为半自主性细胞器 (3)2 氨基
15．盐藻是一种单细胞真核藻类，其鞭毛是由微管蛋白聚合而成的。为研究泛素和蛋白酶体是否参与盐藻鞭毛的解聚过程，科研人员进行了相关研究。
(1)借助荧光显微镜，观察到盐藻鞭毛上存在泛素，它是由76个________组成的多肽，可与微管蛋白形成泛素化蛋白。
(2)科研人员检测了不同处理下盐藻鞭毛中泛素化蛋白的含量，其电泳结果如图1。 (对照组：正常生长状态的盐藻细胞；组装组：鞭毛组装状态的盐藻细胞；解聚组：鞭毛解聚状态的盐藻细胞)
据图1分析，与对照组相比，鞭毛解聚时细胞内泛素化蛋白含量________，由此推测，泛素参与了___________过程。
(3)进一步用带有荧光的物质检测盐藻蛋白酶体的活性，结果如图2。据图分析，鞭毛解聚组蛋白酶体的活性________对照组。
(4)综合图1和图2说明_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)图3为泛素(Ub)作用机理示意图。
据图3分析，在多种酶的________作用及ATP供能条件下，微管蛋白的________断裂，导致鞭毛解聚。
(6)人体组织细胞中存在多种蛋白质降解途径，请你再举一例：____________。
解析：多肽是由氨基酸脱水缩合形成的。由图1可看出，与对照组相比，鞭毛解聚组细胞内泛素化蛋白含量多，由此推测，泛素参与了鞭毛解聚过程。由图2分析可知，鞭毛解聚组蛋白酶体的活性高于对照组。由此可说明泛素和蛋白酶体均参与盐藻鞭毛的解聚过程。据图3分析可知，导致鞭毛解聚的原因是在多种酶的催化作用下微管蛋白的肽键发生断裂。
答案：(1)氨基酸 (2)增加 鞭毛解聚 (3)高于 (4)泛素和蛋白酶体均参与盐藻鞭毛的解聚过程 (5)催化 肽键 (6)溶酶体途径
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