生物必修1《分子与细胞》第2节 生命活动的主要承担者──蛋白质同步训练题

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[重难点击] 1.蛋白质结构多样性的原因。2.描述蛋白质的功能。
一 蛋白质结构的多样性
生物界中的蛋白质高达1010～1012种，20种氨基酸是如何形成种类繁多的蛋白质的呢？下图中“□”或者“○”代表不同的氨基酸，请阅读教材P23第一段内容，分析各图代表的含义，归纳蛋白质结构多样性的原因。


1.蛋白质结构多样性的原因
(1)图甲说明：氨基酸的种类不同，构成的肽链不同。
(2)图乙说明：氨基酸的数目不同，构成的肽链不同。
(3)图丙说明：氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同。
(4)图丁说明：肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同。
2.氨基酸的排列与多肽种类的计算
假若有A、B、C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为如下两种情形分析：
(1)每种氨基酸都无限的情况下，可形成二肽的种类为9种，可形成三肽的种类为27种。
(2)每种氨基酸只有一个的情况下，形成二肽的种类为6种，形成三肽的种类为6种。
归纳提炼
活学活用
1.人体的肌肉主要由蛋白质组成。同样是肌肉，心肌具有自动收缩的特性，平滑肌有较强的舒张性，骨骼肌能够强有力地收缩，这些区别说明构成它们的蛋白质有区别，这些区别可能是( )
A.所含氨基酸的数目不同
B.所含氨基酸的种类不同
C.所含氨基酸的排列顺序不同
D.所含氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同
答案 D
解析 蛋白质的多样性可以从氨基酸和肽链两个角度来分析。氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同都会导致蛋白质的结构不同。故D项最符合。
二 蛋白质的功能
蛋白质是生命活动的主要承担者，多种多样的蛋白质执行着各种复杂的功能，请结合教材P23～24内容和下面材料，探讨蛋白质的功能多样性。
1.下图中的羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白质。这说明：有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质，称为结构蛋白。
2.细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质(图中所示为胃蛋白酶结晶)。这说明：有些蛋白质具有催化作用。
3.红细胞内的血红蛋白(如图)具有运输氧的功能。这说明：有些蛋白质具有运输载体的功能。
4.动物体的内分泌细胞能分泌激素，如胰岛素(图中央浅色区域的部分细胞分泌胰岛素)，大多数激素属于蛋白质，它们通过向靶细胞传达信息，起到调节机体生命活动的作用。这说明：有些蛋白质具有信息传递和调节功能。
5.人体内的抗体(如图)是蛋白质。抗体是活跃在血液中的一支“突击队”，具有保卫机体免受细菌和病毒的侵害，提高机体抵抗力的作用。这说明：有些蛋白质具有免疫作用。
6.每克蛋白质在体内氧化分解可产生17.9 kJ(4.3 kcal)能量。一般成人每日约有18%的能量来自蛋白质，但糖与脂肪可以代替蛋白质提供能量。这说明蛋白质也能为生命活动提供能量。
小贴士 1盐析：鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色絮状物，兑水稀释后消失。属于物理变化。
2变性：高温、过酸、过碱或在重金属离子的作用下，蛋白质的分子结构变得伸展、松散，失去活性。属于化学变化。
3不同生物之间同类蛋白质也有区别，可以作为鉴定生物间亲缘关系远近的依据。
归纳提炼
活学活用
2.连一连
名称 功能
a.大多数酶 Ⅰ.免疫作用
b.载体蛋白 Ⅱ.运输某些物质如离子、氨基酸等
c.某些激素 Ⅲ.保护、润滑、识别等组成成分
d.抗体 Ⅳ.催化作用
e.血红蛋白 Ⅴ.主要运输氧气和部分二氧化碳
f.糖蛋白 Ⅵ.调节机体的生命活动
g.结构蛋白 Ⅶ.构成细胞和生物体
答案 a－Ⅳ b－Ⅱ c－Ⅵ d－Ⅰ e－Ⅴ f－Ⅲ g－Ⅶ
当堂检测
1.鸡蛋煮熟后，蛋白质失去活性，原因是高温破坏了蛋白质的( )
A.肽键 B.肽链
C.空间结构 D.氨基酸
答案 C
解析 高温使肽链盘曲、折叠形成的蛋白质的一些化学键破坏或断开，从而使其空间结构遭到破坏，影响其功能。
2.蛋白质是细胞中重要的有机化合物，以下关于蛋白质的说法正确的是( )
①所有的酶都是蛋白质 ②大多数抗体是蛋白质 ③所有的抗原都是蛋白质 ④部分激素是蛋白质 ⑤生物膜上的载体都是蛋白质
A.①②⑤ B.②③④⑤
C.④⑤ D.②⑤
答案 C
解析 有的酶是RNA；抗体都是蛋白质，但并非所有的抗原都是蛋白质。
3.生长激素和胰岛素都是人体内对生命活动起着重要调节作用的激素，但是功能不同，与此无关的是( )
A.氨基酸的数目、种类和排列顺序
B.构成蛋白质的多肽链的数目
C.构成蛋白质的多肽链的空间结构
D.每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基
答案 D
解析 蛋白质功能不同的原因在于结构不同，结构多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序及多肽链的数目和空间结构不同。
4.如图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图完成有关问题。
(1)它们结构的差别在于________的不同。
(2)7种氨基酸通过____________的方式形成一条肽链，此过程可形成______个肽键，脱去______个水分子，相对分子质量减少了________。
(3)如果上述肽链原长度不变，改变其中的______________，就可改变该肽链的性质。
(4)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？________________________________________________________________________，
原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)R基 (2)脱水缩合 6 6 108 (3)氨基酸的排列顺序 (4)不一定相同 分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子
解析 题目以不同的符号代表不同种类的氨基酸，将蛋白质结构这一抽象的知识形象化、直观化。构成天然蛋白质的氨基酸约有20种，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同决定了蛋白质结构的不同，而不同的蛋白质分子的空间结构也各不相同，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。
40分钟课时作业
基础过关
知识点一 蛋白质结构的多样性
1.生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是( )
A.组成肽键的化学元素不同
B.组成蛋白质的氨基酸的种类和数量不同
C.氨基酸的排列顺序不同
D.蛋白质的空间结构不同
答案 A
解析 组成肽键的化学元素都是C、H、O、N。
2.蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质( )
A.相对分子质量更大
B.含有的氨基酸数目更多
C.空间结构更复杂
D.氨基酸的排列顺序变化更多
答案 C
解析 蛋白质和多肽都是由氨基酸组成的，蛋白质是由多肽链折叠形成的，与多肽相比具有更为复杂的空间结构。
3.由一分子丙氨酸、一分子甘氨酸、一分子精氨酸，可以组成多少种三肽( )
A.6种 B.9种
C.12种 D.27种
答案 A
解析 3×2×1＝6。
4.狼体内有a种蛋白质，20种氨基酸；兔体内有b种蛋白质，20种氨基酸。狼捕食兔后，狼体内的一个细胞中含有的蛋白质种类和氨基酸种类最可能是( )
A.a＋b,40 B.a,20
C.大于a,20 D.小于a,20
答案 D
解析 狼捕食兔后，蛋白质经过消化吸收，以氨基酸的形式进入狼体内，所以狼体内的蛋白质并不会增加。由于细胞分化，基因有选择地表达，每个细胞内含有的蛋白质种类一定少于狼体内蛋白质种类的总数。每个细胞中有多种蛋白质，需要各种氨基酸，而合成蛋白质的氨基酸约有20种。
知识点二 蛋白质的功能
5.生物体的生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。下列属于血红蛋白生理功能的是( )
A.运输氧气
B.调节机体的生命活动
C.构成细胞的重要物质
D.催化细胞内的化学反应
答案 A
解析 血红蛋白的功能是运输氧气。
6.下面是关于蛋白质的论述，其中正确的是( )
A.每种蛋白质都含有C、H、O、N、P、Fe元素
B.每种蛋白质的分子结构中都含有肽键
C.蛋白质都是酶
D.羽毛的主要成分为蛋白质并不能体现蛋白质的功能
答案 B
解析 每种蛋白质都含有C、H、O、N，但不一定都有P、Fe；有些蛋白质是酶，有些蛋白质是结构蛋白等；羽毛的主要成分为蛋白质，体现了许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质的功能。
7.下列关于蛋白质功能的举例不正确的是( )
A.催化作用——酶
B.运输作用——胰蛋白酶
C.调节作用——胰岛素
D.免疫作用——抗体
答案 B
8.下列哪项不是蛋白质在人体内的生理功能( )
A.生物体和细胞的“建筑”材料
B.酶的主要成分
C.组织修复的原料
D.能量的主要来源
答案 D
解析 人体内的蛋白质具有下列生理功能：细胞内的组成成分、催化作用、运输物质、调节生命活动、免疫作用等。虽然蛋白质中含有能量，但不是主要的供能物质。
能力提升
9.下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法，正确的是( )
A.蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关
B.已知某化合物含有C、H、O、N等元素，可以推断此物质为蛋白质
C.不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性
D.蛋白质空间结构改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，但这种改变一般是可逆的
答案 C
解析 蛋白质多样性与肽链的空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关，所以不选A。含有C、H、O、N等元素的化合物较多，不一定是蛋白质，如氨基酸等，所以不选B。蛋白质分子中的肽键都是—CO—NH—，组成元素都是C、H、O、N四种，无差异性。蛋白质的空间结构是决定蛋白质性质的因素之一，过酸、过碱或高温都会使蛋白质的空间结构发生改变，这种改变往往是不可逆的，如酶在高温下失活后即使再降低温度其活性也不会恢复。
10.下图表示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.甲中肯定含有S元素
B.多肽中乙的数目等于丙的数目
C.①过程都是经过脱水缩合完成的
D.蛋白质结构和功能的多样性只是由于氨基酸种类和数目多样性造成的
答案 C
解析 根据蛋白质的结构层次可知，甲表示构成氨基酸的元素，有C、H、O、N等，可能含有S，但是不一定有S。乙表示氨基酸，丙表示氨基酸分子脱水缩合形成的肽键，对于环状肽而言，乙的数目等于丙的数目，而对于链状肽，乙的数目－肽链数目＝丙的数目。①表示氨基酸分子脱水缩合形成多肽的过程。生物体中组成蛋白质的氨基酸种类约有20种，但由于氨基酸的数目成百上千，排列顺序千变万化，多肽链的空间结构千差万别，导致蛋白质的结构和功能多种多样。
11.如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“▲、★、■、●”表示不同种类的氨基酸，图中A链由21个氨基酸组成，B链由19个氨基酸组成，图中“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中，错误的是( )
A.该蛋白质多样性的主要原因是氨基酸的种类和排列顺序不同
B.该蛋白质分子中至少含有两个羧基
C.图中“－S—S－”代表的化学键也是肽键
D.形成该蛋白质分子时分子质量减少了686
答案 C
解析 组成蛋白质的基本单位是氨基酸；图中“—S—S—”代表的化学键不是肽键，是二硫键；在形成该蛋白质分子的过程中脱去38分子的水，同时形成一个二硫键失去2个氢，分子质量减少38×18＋2＝686；通过分析肽链分子的结构，不难发现每条多肽链至少保留一个羧基(—COOH)和一个氨基(—NH2)。
12.美国威斯康星大学的一个研究小组发现：用合成的蛋白质可以抑制艾滋病病毒的关键蛋白质gp41，使其不能与宿主细胞中的蛋白质发生作用，从而使病毒无法顺利入侵细胞。下列叙述不正确的是( )
A.构成艾滋病病毒的所有蛋白质中一定都含有20种氨基酸
B.鉴定多肽和蛋白质时都可以使用双缩脲试剂
C.某些蛋白质具有催化功能
D.有些蛋白质具有传递信息的作用，进而调节生命活动
答案 A
解析 构成蛋白质的氨基酸约有20种，但不是每种蛋白质都含有20种氨基酸；多肽和蛋白质都含有肽键，遇双缩脲试剂呈紫色；氨基酸在核糖体上合成多肽，酶具有催化功能；蛋白质具有调控生命活动的功能。
13.下列有关蛋白质结构和功能的叙述中，正确的是( )
A.催产素和血管舒张素均为九肽，但它们的功能差异很大，完全取决于构成两者的氨基酸种类
B.由三个不同种类的氨基酸构成的三肽最多有27种
C.鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，但并未引起蛋白质分子中肽键的断裂
D.肽键中元素组成的不同也是影响蛋白质结构多样性的原因
答案 C
解析 构成催产素和血管舒张素的氨基酸数目相同，但构成两者的氨基酸种类及排列顺序的差异，最终造成了两者功能的差异。由三个不同种类的氨基酸构成的三肽共有3×2×1＝6(种)。蛋白质的变性过程中不发生肽键的断裂，主要是空间结构的改变。蛋白质中肽键的元素组成是相同的。
14.如图表示人体内几种化学元素和化合物的相互关系，其中a表示有机小分子物质，A表示有机高分子物质。请据图分析回答：
(1)图中的X代表什么元素？________。
(2)a的结构通式为________________，由a→A的过程中，有下列数量关系：失去的水分子数＝__________分子数－________数目。
(3)A可分为A1……A4，其原因从a分析是：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
从A分析是因为____________________________________________________________。
(4)A1是________，它是一类________催化剂；A2是________；A3是______________，含有的特殊元素是________，存在于__________中。
答案 (1)N (2) 氨基酸 肽链
(3)a的种类不同 a的数目不同 a的排列顺序不同 多肽链在数目和空间结构上不同 (4)酶 生物 抗体 血红蛋白 Fe 红细胞
解析 据A1～A4的功能判断A为蛋白质，其基本组成元素有C、H、O、N，故X是N。氨基酸是构成蛋白质的基本单位，其结构通式为。缩合反应中脱下的水分子数＝氨基酸数－肽链数。蛋白质功能多样性是由结构多样性决定的，从a分析是因为其种类不同、数目不同、排列顺序不同，从A分析是多肽链在数目和空间结构上不同造成的。具有催化作用的是酶；具有免疫作用的是抗体；能运输O2的是血红蛋白，含Fe元素。
15.用氨基酸自动分析仪测定几种多肽化合物和蛋白质的氨基酸数目如下表所示：
(1)表中①②③的氨基酸数目虽相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的______________________________________不同。
(2)表中③与④、⑤与⑥的功能虽相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于________________________________________________________________________
________________。
(3)在未知平滑肌舒张素的情况下，推知这种肽类化合物至少有________个氨基和________个羧基，这些氨基和羧基位于肽类化合物的哪一位置？______________。
(4)⑧是由51个氨基酸组成的两条多肽链，共有________个肽键。
(5)⑧的生理功能说明蛋白质具有____________作用；⑨的生理功能说明蛋白质具有__________作用；⑩的生理功能说明蛋白质具有__________作用；⑩有4条肽链，在574个氨基酸分子脱水缩合过程中生成________个水分子。
(6)这些实例说明蛋白质的分子结构具有__________，这种结构特点决定了________________________________________________________________________。
答案 (1)氨基酸种类和排列顺序 (2)氨基酸的种类、数目、排列顺序不同 (3)1 1 肽链两端 (4)49 (5)调节 免疫 运输 570 (6)多样性 蛋白质分子具有多种功能
解析 (1)虽然①②③的氨基酸数目相同，但其种类和排列顺序未必相同，因此形成的多肽结构不同，生理功能各异。(2)结构的特异性决定了功能的专一性，就③与④、⑤与⑥而言，均为肽类物质，其结构的差异是由于氨基酸的种类、数目、排列顺序不同导致的。(3)从氨基酸脱水缩合生成多肽的过程可知，肽链为开链式结构，其两端各游离着一个氨基和一个羧基。(4)由51个氨基酸脱水缩合形成两条肽链时共形成49个肽键。(5)⑧为激素，可说明蛋白质具有调节作用；⑨为抗体，说明蛋白质具有免疫功能；⑩为血红蛋白，可运输O2，说明蛋白质具有运输功能；⑩由574个氨基酸形成4条肽链时共脱去水分子570个。(6)不同的蛋白质结构不同，所具有的功能也各不相同。
个性拓展
16.近年，利用肉毒素去皱美容的做法受到很多专家的质疑。肉毒梭菌是一种致死性很高的病原体，其致病性在于产生的神经麻痹毒素，即肉毒类毒素。它是由两条链盘曲折叠构成的一种生物大分子，1 mg可毒死20亿只小鼠。
煮沸1 min或75 ℃下加热5～10 min就能使其完全丧失活性。可能引起肉毒梭菌中毒的食品有腊肠、火腿、鱼及鱼制品、罐头食品、臭豆腐、豆瓣酱、面酱、豆豉等。下面是肉毒类毒素的局部结构简式，请据此回答下列问题：
(1)肉毒类毒素的化学本质是________________，其基本组成单位的结构通式是________________________。
(2)高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是__________________________________
______________________________________________________________________。
(3)由上图可知，该片段由________种单体组成，有______个肽键，在形成该片段时要脱去________分子水。
(4)一分子肉毒类毒素至少含有__________个氨基和________个羧基。
答案 (1)蛋白质 (2)高温导致蛋白质空间结构被破坏 (3)5 4 4 (4)2 2化合物
多肽化合物
蛋白质
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
催产素
牛加
压素
血管舒
缓素
平滑
肌舒
张素
猪促黑
色素细
胞激素
人促黑
色素细
胞激素
牛胰
岛素
人胰
岛素
免疫
球蛋白IgG
人血红
蛋白
氨基酸数目
9
9
9
10
13
22
223
51
660
574