高考生物一轮复习考点一遍过考点04 细胞中的蛋白质(含解析)

考点04  细胞中的蛋白质

高考频度：★★★☆☆     难易程度：★★★☆☆

1．组成蛋白质的氨基酸及其种类

（1）组成元素：C、H、O、N，有的还含有P、S等。

（2）结构特点

①氨基和羧基的数量：每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基。

②氨基和羧基的连接位置：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

③氨基酸不同的决定因素：R基的不同。

（3）种类：约20种。

根据能否在人体内合成

2．蛋白质的结构及其多样性

（1）二肽的形成过程

①过程a名称：脱水缩合，场所为核糖体。

②物质b名称：二肽。

③结构c名称：肽键，其结构简式为：—NH—CO—(或—CO—NH—)。

④H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。

⑤多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为多肽。

（2）蛋白质的结构层次

氨基酸多肽蛋白质

（3）蛋白质分子多样性的原因

①氨基酸

②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。

3．蛋白质的功能(连线)

考向一  蛋白质的结构和形成过程

1．下图为某多肽的结构简式，据图分析下列说法不正确的是

A．该多肽由5个氨基酸脱水缩合而成

B．如果该多肽含S元素，则只能存在于氨基酸的R基中

C．该多肽含有4个肽键

D．形成该多肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自氨基

【参考答案】D

【试题解析】肽键可表示为—CO—NH—，该多肽含有四个肽键，氨基酸数=肽键数+肽链条数=4+1=5个，A正确；根据氨基酸通式，如果该多肽含 S 元素，则只能存在于氨基酸的R 基中，B正确；肽键可表示为—CO—NH—，该多肽含有四个肽键，C正确；形成该多肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，D错误。

易错警示

蛋白质结构的4个易错点

（1）不要将氨基错写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为或COOH；也不要将肽键误写为CO—NH或。

（2）煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，易被蛋白酶分解。

（3）高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会。

（4）酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。

2．如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是

A．胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水

B．胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基

C．沸水浴时肽键断裂导致了胰岛素的生物活性丧失

D．理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能

【答案】D

【解析】从图中可以看出，保留的肽链中含有51(即30＋21)个氨基酸，所以肽键的数目＝51－2＝49(个)，A项错误；胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，也可能含有更多的氨基和羧基(存在于R基上)，B项错误；沸水浴时破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键，C项错误；因为合成一个胰岛素分子就要切去一段C肽，所以可以通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能，D项正确。

考向二  蛋白质的功能

3．下列关于真核细胞中蛋白质功能的叙述，错误的是

A．蛋白质与某种RNA结合，成为蛋白质的“装配机器”

B．神经递质与受体结合，完成突触处兴奋的双向传递

C．蛋白质与糖类结合，成为细胞间互相联络的“语言”

D．RNA聚合酶与DNA结合，降低基因转录所需的活化能

【参考答案】B

【试题解析】核糖体由蛋白质和RNA构成，是蛋白质的“装配机器”，A正确；神经递质只存在于突触前膜的突触小泡内，只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，故兴奋在突触部位只能单向传递，B错误；蛋白质与糖类结合构成糖蛋白，位于细胞膜的外侧，成为细胞间互相联络的“语言”，C正确；RNA聚合酶催化转录过程，其与DNA某一部位结合，能降低基因转录所需的活化能，D正确。

规律总结

熟记蛋白质结构多样性的4个原因和5种功能

4．如图所示，物质甲是在胰岛B细胞中合成的，物质乙是一种淋巴因子，物质丙由浆细胞合成分泌；物质丁由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。则下列说法正确的是

A．物质甲、乙、丙、丁的结构多样性只与a有关

B．控制甲、乙、丙、丁合成的物质是核糖核酸

C．物质甲、丁分别为胰岛素、抗利尿激素

D．物质乙、丙均在特异性免疫中发挥作用

【答案】D

【解析】甲(胰岛素)、乙(淋巴因子)、丙(抗体)、丁(生长激素)的化学本质都是蛋白质，蛋白质的结构多样性与氨基酸的数目、种类、排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关；控制甲、乙、丙、丁合成的物质是脱氧核糖核酸；淋巴因子和抗体均在特异性免疫中发挥作用。

考向三  蛋白质的相关计算

5．绿色荧光蛋白简称GFP，最初是从维多利亚多管发光水母中分离出来的结构蛋白。其相关数据如下图所示，下列有关叙述正确的是

A．据图可推测该蛋白质含有2条肽链，R基上的氨基有15个
B．该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基
C．控制该蛋白质合成的mRNA中至少含有378个密码子

D．GFP是由核糖体合成，经内质网加工并由高尔基体分泌的

【参考答案】A

【试题解析】柱形图显示：游离羧基总数和游离氨基总数均为17个，R基上的羧基数目为15个，而蛋白质分子中的羧基总数＝肽链数＋R基上的羧基数目，氨基总数＝肽链数＋R基上的氨基数目，所以该蛋白质含有17－15＝2条肽链，R基上的氨基有17－2＝15个，A正确；氨基酸脱水缩合形成肽链时，脱去的水中的H来自氨基和羧基，所以该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基和羧基，B错误；该蛋白质由126个氨基酸脱水缩合形成，每个氨基酸由1个密码子编码，终止密码子不编码氨基酸，因此控制该蛋白质合成的mRNA中至少含有127个密码子，C错误；GFP（绿色荧光蛋白）是一种结构蛋白，由核糖体合成，但不需要高尔基体分泌，D错误。

解题技巧

1．有关蛋白质分子计算的2点提醒

（1）若形成的多肽是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。

（2）在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱去氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。

2．利用原子守恒法计算肽链中的原子数

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。氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。

（1）碳原子数＝氨基酸分子数×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＝肽键数＋肽链数＋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为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。

6．某蛋白质含a个氨基酸，由b条肽链组成，该蛋白质至少含有的氧原子数为

A．a－b 

B．a＋2b

C．a＋b

D．a－2b

【答案】C

【解析】根据氨基酸的结构通式可知，每个氨基酸至少含一个羧基（—COOH），所以a个氨基酸至少含2a个氧原子；b条肽链、a个氨基酸组成的蛋白质，在脱水缩合过程中脱去的水分子数＝氨基酸数目-肽链数＝(a-b)个，每个水分子含1个O原子，因此共脱去(a-b)个O原子；不考虑R基，该蛋白质至少含氧原子个数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数＝2a-（a-b）＝(a＋b)个。因此，C项正确，A、B、D项错误。

1．一条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列3种氨基酸：

据此判断，下列有关叙述错误的是

A．1个C22H34O13N6分子水解后可以产生3个谷氨酸

B．合成1个C22H34O13N6分子同时将产生5个水分子

C．1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和2个游离的羧基

D．在细胞中合成一个C22H34O13N6分子至少需要3种tRNA

2．分析一条多肽链E和一条多肽链F得到以下结果（单位：个）：

推测组成两条多肽链的氨基酸的数目最可能是

A．A B．B 

C．C D．D

3．小鼠的颌下腺中存在一种表皮生长因子EGF，它是由53个氨基酸组成的单链，其中含有6个二硫键（形成一个二硫键会脱去2个H），EGF与靶细胞表面的受体结合后，激发了细胞内的信号传递过程，从而促进了细胞增殖。下列说法不正确的是

A．EGF的基因至少含有318个脱氧核苷酸

B．在氨基酸形成EGF的过程中，相对分子量减少了948

C．EGF和高温处理变性后的EGF都能与双缩脲试剂产生紫色反应

D．EGF能促进细胞增殖是因为EGF能进入细胞内发挥调节作用

4．如图是有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析不正确的是

A．A至少含有4种化学元素

B．组成人体的B约有20种,其中有8种必须从食物中获得,称为必需氨基酸

C．一条多肽链中B的数目比C的数目大1

D．蛋白质结构多样性的原因是其功能的多样性

5．如图表示细胞中常见的反应，下列叙述错误的是

A．图中虚线框内为肽键   

B．化合物甲的R基为H

C．图中的X是水

D．化合物丙含2个游离羧基

6．某蛋白质由n条肽链组成，相对分子质量为a，如果该蛋白质分子含有的氨基酸个数为c个，则氨基酸的平均相对分子质量是

A．a+18（c-n）/c 

B．a-18（c-n）/c

C．a-18（c-n）/a 

D．a+18（c-n）/ a

7．1965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。下列有关分析正确的是

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．若饥饿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

8．血红蛋白分子有四条多肽链（即两条α链，两条β链）。下列有关人体血红蛋白的叙述，不正确的是

A．一个血红蛋白分子至少有4个游离的氨基和4个游离的羧基

B．沸水浴加热之后，构成血红蛋白的肽链充分伸展并断裂

C．血红蛋白的功能取决于氨基酸的序列和肽链的空间结构

D．可从成年人的胰岛B细胞中分离到控制合成血红蛋白的基因

9．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，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．该蛋白质特异性的主要原因是氨基酸的排列顺序
B．该蛋白质分子中至少含有两个羧基
C．图中连接2个相邻氨基酸间的“—”代表的化学键是通过脱水缩合形成的

D．形成该蛋白质分子时分子总量减少了684

10．肉毒梭菌产生的肉毒类毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素，该物质是由两条链盘曲折叠而成的一种生物大分子。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）上图所示的片段中，共有____个肽键，____种基本单位组成；从左向右数，第三个基本单位不同于其他基本单位的基团是____________（填化学式）。

（2）肉毒类毒素是在细胞中由氨基酸经过____________过程形成的。

（3）一分子肉毒类毒素至少含有____个氨基和____个羧基。

（4）1 g肉毒类毒素可毒死20亿只小鼠，但煮沸1min或75 ℃下加热5~10 min，就能使其完全丧失活性。高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是高温使其____________。

（5）肉毒类毒素可用____________试剂鉴定，该试剂的使用方法是____________，在肉毒类毒素溶液（无色）中加入该试剂，其溶液颜色将变为____________。

11．（2019江苏卷·1）下列关于细胞内蛋白质和核酸的叙述，正确的是

A．核酸和蛋白质的组成元素相同

B．核酸的合成需要相应蛋白质的参与

C．蛋白质的分解都需要核酸的直接参与

D．高温会破坏蛋白质和核酸分子中肽键

12．（2018·新课标II卷）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

13．（2018·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

14．（2017·江苏卷）下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是

A．琢鄄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

1．【答案】C

【解析】分析题图，图示3种氨基酸中都只含有一个N原子，根据分子式（C22H34O13N6）中的N原子数可知，该多肽是由6个氨基酸构成的，形成多肽时脱去5个H2O；3种氨基酸只有谷氨酸含有2个羧基即4个O原子，假设谷氨酸的数目为X，则根据O原子数计算，4X+2（6﹣X）﹣5=13，解得X=3，故谷氨酸数目为3个，据此分析。据分析可知，1个C22H34O13N6分子水解后可以产生3个谷氨酸，A正确；据分析可知，该多肽由6个氨基酸脱水缩合而成，故合成C22H34O13N6时产生5个水分子，B正确；据图可知，甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸都只有一个氨基，因此由这三种氨基酸形成的多肽链含有游离的氨基数=肽链数=1个，又由于其中谷氨酸的羧基是2个，且该化合物中含有3个谷氨酸，因此该化合物中的游离的羧基数=肽链数+ R基中的羧基数=1+3=4个，C错误；根据题意，合成C22H34O13N6分子需要3种氨基酸，故需要3种tRNA，D正确。

2．【答案】C

【解析】多肽链是由氨基酸经脱水缩合过程形成的，根据氨基酸的结构通式可知：多肽链E中有氨基5个，可判定出其R基中含有的氨基为5-1=4个，排除这4个氨基中的N原子，还有42-4=38个N原子，按照一个氨基含一个N原子，则肽链E最多应由38个氨基酸组成；同理多肽链F中有氨基8个，可判定出其R基中含有的氨基为8-1=7个，排除这7个氨基中的N原子，还有51-7=44个N原子，按照一个氨基含一个N原子，则肽链F最多应由44个氨基酸组成；故选C。

3．【答案】D

【解析】EGF中含有53个氨基酸，故控制其合成的基因中至少含有53×6=318个脱氧核苷酸，A正确；在氨基酸形成EGF的过程中，相对分子量减少了52×18+6×2=948，B正确；EGF含有肽键，高温处理破坏EGF的空间结构，不破坏其肽键，故二者都能与双缩脲试剂产生紫色反应，C正确；由题意可知，EGF通过与靶细胞表面的受体结合传递信息，未进入细胞内，D错误。因此，本题答案选D。

4．【答案】D

【解析】据图可知A是组成蛋白质的基本元素，至少包括C、H、O、N，4种，A项正确；B表示组成蛋白质的基本单位——氨基酸，在人体中大约有20种，其中有8种必须从食物中获取，自身体内不能合成的氨基酸称为必需氨基酸，剩余12种在体内可合成的氨基酸称为非必需氨基酸，B项正确；C表示肽键，在一条多肽链中，肽键数=氨基酸数-1，C项正确；组成蛋白质的氨基酸数量、氨基酸的排列顺序、氨基酸的种类以及肽链的缠绕方式不同导致蛋白质结构多样性，D项错误。

5．【答案】B

【解析】图中的曲线框内是由—NH2和—COOH脱去1分子水形成的是肽键，X是水，A、C项正确；化合物甲的R基是—CH2COOH，B项错误；化合物丙含2个游离的羧基，D项正确。

6．【答案】A

【解析】设氨基酸的平均相对分子质量为X。根据题意可知，该蛋白质分子含有的氨基酸个数为c个，并由n条肽链组成，说明蛋白质在合成过程中脱去的水分子数=c-n个，则蛋白质的相对分子质量为a=X×c-18（c-n），由此可以计算：X= a+18（c-n）/c。故选A。

7．【答案】D

【解析】因为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，A错误；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羧基和氨基，R基上的氨基或羧基不参与肽键的形成，B错误；二硫键不是肽键，形成二硫键后不会导致肽键数目增多，C错误；胰岛素具有降血糖的作用，若饥饿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，D正确。

8．【答案】B

【解析】根据题意分析，血红蛋白是由4条肽链组成的，因此至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基，A正确；沸水浴加热之后，构成血红蛋白的肽链空间结构发生改变，可能会充分伸展，但肽键不会打开，因此不会断裂，B错误；蛋白质的结构决定蛋白质的功能，而蛋白质的结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关，C正确；人体所有细胞中都含有控制血红蛋白合成的基因，因此可从成年人的胰岛B细胞中分离到控制合成血红蛋白的基因，D正确。

9．【答案】D

【解析】氨基酸形成肽链时，氨基酸的排列顺序千变万化，该蛋白质多样性的主要原因是氨基酸的排列顺序，A正确；由于一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，而该蛋白质分子含两条肽链，所以至少含有两个羧基和两个氨基，B正确；氨基酸通过脱水缩合形成肽键，C正确；形成该蛋白质分子时，共产生了（21-1）+（19-1）=38个水，又由于蛋白质加工过程中有两个“-SH”脱下2个H形成-S-S-，所以相对分子质量减少了38×18+2=686，D错误。

10．【答案】（1）4    5    —CH3 

（2）脱水缩合 

（3）2    2 

（4）空间结构遭到破坏 

（5）双缩脲     先加A液，再加B液     紫色

【解析】（1）据图分析可知该片段含有5个氨基酸分子，所以肽键数=5﹣1=4个；图中片段共含有5个氨基酸，这5个氨基酸的R基团依次是—CH2—C6H4OH、—H、—CH3、—CH2—C6H5、—CH2—CH（CH3），有5种R基，即有5种氨基酸；第三个基本单位不同于其他基本单位的基团是R基（-CH3）。（2）肉毒类毒素的化学本质是蛋白质，所以在细胞中核糖体上由氨基酸经过脱水缩合形成。（3）肉毒类毒素是由两个亚单位（每个亚单位为一条链盘曲折叠而成）组成的，每个亚单位至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此一种生物大分子至少含有2个氨基和2个羧基，它们分别位于两条肽链两端。（4）高温可破坏肉毒类毒素的空间结构而使其失活。（5）肉毒类毒素含有多个肽键，可用双缩脲试剂鉴定，该试剂的使用方法是先加A液，再加B液，反应颜色为紫色。

11．【答案】B

【解析】核酸的组成元素是C、H、O、N、P，而蛋白质的主要组成元素C、H、O、N，A错误；核酸包括DNA和RNA，两者的合成都需要相关酶的催化，而这些酶的化学本质是蛋白质，B正确；蛋白质的分解需要蛋白酶的参与，而蛋白酶的本质是蛋白质，因此蛋白质的分解不需要核酸的直接参与，C错误；高温会破坏蛋白质分子的空间结构，但是不会破坏肽键，且核酸分子中不含肽键，D错误。

12．【答案】C

【解析】抗原能和特异性抗体相结合，病毒、细菌等病原体表面的蛋白质等物质，都可以作为引起免疫反应的抗原，可见，浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原，A正确；肌肉细胞中的某些蛋白质（如肌动蛋白等）参与肌肉收缩的过程，B正确；蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2运输，C错误；染色体是细胞核的结构之一，染色体主要由DNA和蛋白质组成，D正确。

13．【答案】D

【解析】据图分析，催产素和加压素都是由9个氨基酸组成的多肽，且都含有一个由6个氨基酸组成的环状结构，两种物质的不同点在于环状和链状结构中各有一个氨基酸的种类不同。根据以上分析可知，两种激素都是由六环肽和三肽侧链构成的多肽化合物，A错误；氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢分别来自于一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，B错误；肽链中游离的氨基酸数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关，C错误；根据以上分析可知，两种激素在两个氨基酸种类上不同，进而导致两者的功能不同，D正确。

14．【答案】A

【解析】环状八肽由8个氨基酸脱水缩合形成，肽键数与氨基酸数相等，都是8个，A正确；蛋白质具有多样性，可能由1条多肽链构成，也可能由2条或2条以上多肽链构成，B错误；蛋白质变性是指蛋白质的空间结构被破坏，肽键没有断裂，C错误；变性蛋白质含有肽键，可与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。