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一课一练

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题组一 蛋白质的功能
1.(2024河南郑州月考)蛋白质是目前已知结构最复杂、功能最多样的分子。下列有关蛋白质及其功能的叙述,不正确的是( )
A.生物体的很多结构,如肌肉、头发、羽毛等的主要成分都是蛋白质
B.血红蛋白能够运输氧气,说明蛋白质具有运输功能
C.在病毒感染自愈者的体内,发现了抗体的存在,说明蛋白质具有免疫功能
D.总体来说,蛋白质具有催化、免疫、运输、遗传等功能
2.蛋白质是生命活动的主要承担者,下列关于蛋白质功能的叙述及举例正确的是( )
A.调节机体生命活动,如性激素促进生殖器官发育
B.构成细胞和生物体,如组成肌细胞的肌动蛋白
C.有些蛋白质有免疫功能,如胃蛋白酶能催化蛋白质的水解
D.有些蛋白质能进行物质的运输,如胆固醇参与血液中脂质的运输
题组二 蛋白质的基本单位——氨基酸
3.(2024湖北荆州中学月考)下列化合物中,属于构成蛋白质的氨基酸的是( )


A.①②③④ B.①②③ C.①② D.②④
4.(2024湖南邵阳月考)硒代半胱氨酸是被发现的人体第21种氨基酸。已知硒代半胱氨酸的分子式为C3H7NO2Se,该氨基酸的R基是( )
A.—CH2Se B.—CH2SeH
C.—CH3 D.—CH2OSeH
5.(易错题)(2024黑龙江哈尔滨九中期中)关于组成人体蛋白质的氨基酸分子结构的描述正确的是( )
A.氨基酸的不同种类由②决定
B.结构④中不含氨基或者羧基
C.n个氨基酸分子形成一条多肽链脱去(n-1)个H2O
D.氨基酸脱水缩合产生的水中的H来自②和③
6.(2024天津南开中学学情调查)氨基酸是构成蛋白质的基本单位,而蛋白质是生命活动的主要承担者。下列叙述正确的是( )
A.必需氨基酸是指必须在人体内合成的氨基酸
B.评价食物中蛋白质成分的营养价值时,常以非必需氨基酸的种类和含量为标准
C.酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异是由R基的不同引起的
D.非必需氨基酸是人体生命活动不需要的
题组三 蛋白质的结构及其多样性
7.(易错题)(2024湖南长沙阶段练习)肉类、鸡蛋等要做熟之后吃,下列叙述正确的是( )
A.高温烹制使肽键断裂,蛋白质更容易被消化吸收
B.高温烹制后的蛋白质不可与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
C.高温会改变蛋白质的空间结构,温度降低后蛋白质能恢复之前状态
D.蛋白质变性后更容易被消化吸收
8.(2024广东梅州三校联考)血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链,其空间结构如图甲所示;图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答下列问题:
(1)图乙所示结构含有 种氨基酸,①的名称是 。
(2)血红蛋白是由574个氨基酸组成的,氨基酸经过 过程形成4条多肽链,该过程中形成 个肽键。
(3)若两条β肽链完全相同,则图甲所示的血红蛋白至少含有 个羧基。
(4)若图甲血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代,就可能形成聚合成纤维状的异常血红蛋白,则由其参与组成的红细胞运输氧的能力将
(填“不变”“减弱”或“增强”)。由此能得到什么结论?
。
(5)不同的蛋白质具有不同的功能,其直接原因是
。
题组四 蛋白质形成过程中的数量关系
9.(2024河北保定阶段检测)有关图中蛋白质的叙述正确的是( )
A.此蛋白质共有2条肽链
B.共有95个肽键
C.此蛋白质的R基中共含有22个氨基
D.99个氨基酸形成此蛋白质时,共减少的相对分子质量为1 764
10.(2024山东泰安阶段测试)某致病细菌分泌的外毒素,无色,为细针状结晶,对小鼠和人体有很强的毒性,可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等,以致死亡。该外毒素为环状肽,结构式如下图所示:
请据图分析并回答问题。
(1)该化合物的基本组成单位的结构通式是 。
(2)该化合物中含有 个游离的氨基、 个游离的羧基,称为
肽。
(3)组成该化合物的氨基酸有 种,其中有 个氨基酸的R基相同,这个R基是 。
(4)该外毒素在环肽形成过程中相对分子质量减少了 。
能力提升练
题组 蛋白质的结构和功能
1.(2024山东聊城月考)下列关于氨基酸和蛋白质的叙述,错误的是( )
A.亮氨酸的R基是—C4H9,则它的分子式是C6H13NO2
B.分子式为C63H105N17O45S2的多肽化合物中,最多含有16个肽键
C.两个氨基酸脱水缩合失去的H2O中的H来源于氨基和羧基
D.10个氨基酸构成的多肽有9个肽键,称为九肽
2.(2024北京丰台期中)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,蛋白质中的氢键断裂,二硫键仍保留(如图所示)。下列说法错误的是( )
A.结冰过程中蛋白质的相对分子质量不变
B.解冻以后蛋白质的功能可能会出现异常
C.巯基(—SH)一定位于氨基酸的R基上
D.抗冻植物可能具有较强的抗巯基氧化的能力
3.(2024陕西西安月考)某兴趣小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液,过程如图所示(蛋白酶的化学本质为蛋白质,能水解其他蛋白质),有关判断正确的是( )
A.①②所依据的原理不同,过程②破坏了蛋白质的空间结构和肽键
B.③④所依据的原理不同,过程③破坏了蛋白质的空间结构和肽键
C.过程②产生的蛋白块也可以用③的方法进行溶解
D.在溶解后产生的溶液中分别加入双缩脲试剂,都会变成紫色
4.(2024天津一中期中)色氨酸是一种必需氨基酸,可由动物肠道微生物产生。当色氨酸进入大脑时会转化为血清素,血清素是产生饱腹感的一种重要信号分子,最终会转化为褪黑素使人感觉困倦。下列叙述正确的是( )
A.色氨酸中至少含四种大量元素,在人体内可由其他氨基酸转化而来
B.已知食物A比B中色氨酸的含量高,若要产生同样的饱腹感,需摄入更多食物A
C.血液中色氨酸含量较多的动物,肠道中产生色氨酸的微生物可能更多
D.人在吃饱之后容易产生困倦的直接原因是血液中色氨酸含量上升
5.(多选题)(2024河北邯郸期中)研究发现,一类称作“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽,并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合,从而帮助这些多肽折叠、组装或转运,其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。下列叙述正确的是( )
A.“分子伴侣”一般具有识别功能
B.“分子伴侣”介导加工的环状八肽化合物中至少含有8个氧原子和8个氮原子
C.“分子伴侣”可循环发挥作用,说明蛋白质空间结构的改变都是可逆转的
D.“分子伴侣”折叠蛋白质的过程中可能涉及氢键的形成
6.(2024四川泸州月考)如图所示,该蛋白质共由67个氨基酸构成,包括两条多肽链和一个环状肽。数字代表两条多肽链上氨基酸的起止数字,该蛋白质由二硫键(2个—SH形成1个—S—S—)相连,假设氨基酸的平均相对分子质量为a,下列说法错误的是( )
A.该蛋白质分子至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基
B.该蛋白质分子至少含有氧原子67个
C.该蛋白质分子含有肽键65个
D.该蛋白质的相对分子质量为67a-1 174
7.(2024广东阳江期中)蛋白水解酶分内切酶和外切酶2种,外切酶专门作用于肽链末端的肽键,内切酶则作用于肽链内部特定区域。若某蛋白内切酶作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)两侧的肽键,某四十九肽经该内切酶作用后的情况如下图,下列叙述错误的是( )
A.形成短肽A、B、C共消耗2分子水
B.短肽A、B、C共比四十九肽的氧原子少1个
C.该四十九肽苯丙氨酸存在于第17、31、32号位上
D.若用蛋白外切酶处理该多肽,最终会得到49个氨基酸
8.(不定项)(2024辽宁沈阳阶段练习)某非环状多肽的分子式是C25HxN5OyS2,该多肽含一个二硫键(—S—S—,由两个—SH缩合而成),其他R基没有参与反应。已知该多肽是由下列氨基酸中的某几种作为原料合成的。苯丙氨酸(C9H11NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、丙氨酸(C3H7NO2)、亮氨酸(C6H13NO2)、半胱氨酸(C3H7NO2S)。下列有关该多肽的叙述,正确的是( )
A.该多肽有四个肽键,为五肽化合物
B.该多肽彻底水解后能产生4种氨基酸
C.该多肽中氧原子数是8
D.该多肽形成过程中相对分子质量减少了72
9.(2024山东临沂阶段练习)阿尔茨海默病是一种多发于老年人群的神经系统退行淀粉样前体蛋白性疾病,可导致老年性痴呆。此病的重要病理特征之一是β淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块。请回答下列问题:

(1)Aβ由淀粉样前体蛋白(一种膜蛋白)水解形成,如图1所示。由图1可知,淀粉样前体蛋白先后经过 的催化作用,切断氨基酸之间的 (化学键)而形成Aβ,每经此过程生成1分子Aβ需要 分子水。
(2)Aβ的空间结构如图2。许多证据表明,Aβ在健康人的大脑中有营养神经的作用。但在遗传因素和环境因素的共同作用下,Aβ产生量过多,可形成不同的Aβ聚集体(图3为含12个Aβ的聚集体),产生神经毒性并最终使患者出现认知功能障碍和记忆衰退的症状。可见,这种蛋白质功能改变的直接原因是 。
(3)综上所述,请你提出治疗阿尔茨海默病的一种思路: 。
答案与分层梯度式解析
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
基础过关练
1.D 蛋白质不具有遗传功能,D错误。
2.B 性激素、胆固醇属于脂质,不属于蛋白质,A、D错误;有些蛋白质具有免疫功能,如抗体可帮助人体抵御抗原的侵害,胃蛋白酶催化蛋白质的水解体现的是催化功能,C错误。
3.B ①②③中的化合物中都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,都是组成蛋白质的氨基酸,①②③符合题意;④中化合物的氨基和羧基不连接在同一个碳原子上,不是组成蛋白质的氨基酸,④不符合题意。
方法技巧 组成蛋白质的氨基酸的判断思路:氢原子(—H)、氨基(—NH2)、羧基(—COOH)有无连接在同一个C上。
4.B 硒代半胱氨酸的分子式为C3H7NO2Se,去掉—COOH(羧基)、—NH2(氨基)、—H、一个中心碳原子,剩下的为R基,则R基为—CH2SeH,故选B。
5.C 根据氨基酸的结构通式可知,①为氨基,②为连在中心碳原子上的H,③为羧基,④为R基。氨基酸的种类因R基的不同而不同,A错误;R基中可含氨基或羧基,B错误;氨基酸脱水缩合形成蛋白质时,脱去的水分子数=形成的肽键数=氨基酸数-肽链数,故n个氨基酸形成一条多肽链脱去(n-1)个H2O,C正确;氨基酸脱水缩合产生的水中的H来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基,不是来自同一个氨基酸的氨基和羧基,也不是来自图中的②和③,D错误。
6.C 必需氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界获取的氨基酸,评价食物中蛋白质的营养价值时,常以必需氨基酸的种类和含量为标准,A、B错误;氨基酸的不同在于R基的不同,所以酪氨酸和精氨酸溶解度不同的原因是R基不同,C正确;非必需氨基酸是人体细胞能够合成的氨基酸,必需氨基酸和非必需氨基酸都是人体生命活动所需要的,D错误。
7.D 高温会使蛋白质发生变性,即其空间结构发生变化,蛋白质更容易被消化吸收,但高温没有断裂肽键,变性后的蛋白质仍可与双缩脲试剂发生作用并产生紫色反应,A、B错误,D正确;高温可以导致蛋白质发生不可逆的结构改变,温度降低后蛋白质不能恢复之前状态,C错误。
8.答案 (1)3 氨基 (2)脱水缩合 570 (3)8 (4)减弱 蛋白质结构与功能相适应 (5)氨基酸的数目、种类、排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
解析 (1)图乙中①为氨基、②③④⑤为R基,且④⑤相同,故图乙所示结构含有3种氨基酸。(2)血红蛋白含有4条多肽链,共由574个氨基酸组成,氨基酸经过脱水缩合过程形成的肽键数=氨基酸数-肽链数=574-4=570。(3)游离羧基数目=肽链数+R基中的羧基数,图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列,由图可知,该肽链的R基中至少含有2个游离的羧基,则两条完全相同的β肽链的R基中至少含有4个游离的羧基,故图甲所示的血红蛋白至少含有的羧基数=4(肽链数)+4(R基中的羧基数)=8。
9.C 肽链数=羧基总数-R基上的羧基数=氨基总数-R基上的氨基数;此蛋白质含有的肽链数=26-23=3,R基上的氨基数=25-3=22,A错误,C正确。肽键数=脱水数=氨基酸总数-肽链数;此蛋白质中的肽键数=99-3=96,B错误。99个氨基酸形成此蛋白质的过程中,共减少的相对分子质量=脱去水的相对分子质量=脱水数×18=(99-3)×18=1 728,D错误。
10.答案 (1) (2)0 0 七(或环状七) (3)5 3 —CH3 (4)126
解析 (1)(2)(3)分析题图:
该化合物为环状肽,且含有7个肽键,故该化合物是由七个氨基酸脱水缩合形成的环状七肽,基本组成单位是氨基酸。R基上都没有氨基或羧基,所以该化合物中不含游离的氨基和羧基。组成该化合物的氨基酸中,有3个氨基酸的R基都是—CH3,其余4个氨基酸的R基各不相同,因此组成该化合物的氨基酸共有5种。(4)该外毒素由七个氨基酸脱去7分子水形成,故相对分子质量减少了18×7=126。
能力提升练
1.D 由氨基酸结构通式可知,氨基酸的分子式可表示为C2H4NO2+R基,已知亮氨酸的R基为—C4H9,则亮氨酸的分子式是C6H13NO2,A正确;每个组成蛋白质的氨基酸分子中至少含有1个氨基,每个氨基都有1个N,由多肽化合物的分子式C63H105N17O45S2可得,该多肽最多含有17个氨基酸、16个肽键,B正确;两个氨基酸脱水缩合失去的H2O中的H来源于氨基和羧基,H2O中的O来源于羧基,C正确;10个氨基酸构成的多肽有9个肽键,称为十肽,D错误。
2.A 结冰时蛋白质中巯基氧化形成二硫键,蛋白质的相对分子质量变小,A错误。
根据氨基酸的结构通式可知,巯基(—SH)一定位于氨基酸的R基上,C正确。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,推测抗冻植物可能具有较强的抗巯基氧化能力,D正确。
3.D
过程②加热后产生的蛋白块,其空间结构已经被破坏,用③的方法不能使其再溶解,C错误。
4.C 组成生物体蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上,另外连在碳原子上的有一个氢原子和一个R基,故色氨酸中一定含有C、H、O、N四种大量元素,但色氨酸是必需氨基酸,不能在人体内合成,A错误;色氨酸进入大脑可转化为血清素,最终使机体产生饱腹感,食物A中色氨酸的含量较食物B中高,则若要产生同样的饱腹感,食物A摄取量较食物B少,B错误;色氨酸是一种必需氨基酸,可由动物肠道微生物产生,故血液中色氨酸含量较多的动物,其肠道中产生色氨酸的微生物可能更多,C正确;由题意可知,人在吃饱后产生困倦的直接原因是血液中褪黑素的含量增加,D错误。
5.ABD 题干信息:“分子伴侣”可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽→“分子伴侣”一般具有识别功能,A正确;不考虑R基,环状八肽含8个肽键,没有游离的氨基和羧基,N、O只位于“—CO—NH—”中,B正确;“分子伴侣”可循环发挥作用,说明“分子伴侣”空间结构的改变是可逆的,不能说明所有蛋白质空间结构的改变都是可逆的,C错误;蛋白质空间结构的形成与二硫键、氢键等有关,“分子伴侣”折叠蛋白质的过程,即蛋白质的空间结构形成过程,蛋白质的空间结构形成过程中可能涉及氢键的形成,D正确。
6.B 题述蛋白质分子由2条肽链和1个环状肽组成,1条肽链中至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基,环状肽中只有R基可能含有游离的氨基和羧基,所以该蛋白质至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基,A正确。
根据以上分析,题述蛋白质至少含有氧原子19+35+15=69(个),共有肽键17+35+13=65(个),相对分子质量为67a-65×18(脱去H2O的相对分子质量)-2×2(形成二硫键脱去H的相对分子质量)=67a-1 174,B错误,C、D正确。
7.A 某蛋白内切酶作用于苯丙氨酸两侧的肽键,形成第17、31、32位苯丙氨酸和A、B、C短肽,如下所示:
此过程共需要断裂5个肽键(分别位于16和17号之间、17和18号之间、30和31号之间、31和32号之间、32和33号之间),共消耗5分子水,A错误,C正确;与四十九肽相比,短肽A、B、C减少了3个苯丙氨酸(C9H11NO2),共减少了6个氧原子,但增加了5个H2O,则氧原子共减少了1个,B正确;外切酶专门作用于肽链末端的肽键,若用蛋白外切酶处理该四十九肽,最终可得到49个氨基酸,D正确。
8.ABC
根据以上分析可知,该多肽由5个氨基酸参与形成,为五肽,形成过程中脱去4分子水,形成了4个肽键,还形成了1个二硫键(脱去2个H),相对分子质量减少了4×18+2=74,A正确,D错误。根据C原子守恒,该多肽由5个氨基酸参与形成,其中2个为半胱氨酸(C3H7NO2S),另外3个氨基酸共有19个C,应为苯丙氨酸(C9H11NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、亮氨酸(C6H13NO2),且多肽中氧原子的总数是:(2+4+2+2+2)(5个氨基酸中的氧原子数)-4(脱去4个H2O中的氧原子数)=8,B、C正确。
9.答案 (1)β-分泌酶和γ-分泌酶 肽键 2 (2)肽链的数量及其形成的空间结构发生改变 (3)开发抑制β-分泌酶和(或)γ-分泌酶活性的药物;开发促进Aβ水解或清除Aβ的药物;开发抑制Aβ聚集的药物等(答出一点即可)
解析 (1)由图1可知,淀粉样前体蛋白先后经过β-分泌酶和γ-分泌酶的催化作用,切断氨基酸之间的肽键而形成Aβ。每经此过程生成1分子Aβ需要切断2个肽键,需要2分子水。(3)根据阿尔茨海默病的重要病理特征之一是β淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块可知,治疗阿尔茨海默病的主要思路是防止Aβ产生量过多,发生聚集。
1.D
2.B
3.B
4.B
5.C
6.C
7.D
9.C
1.D
2.A
3.D
4.C
5.ABD
6.B
7.A
8.ABC
分析
结论
①
使蛋白质的溶解度降低,蛋白质从溶液中析出,为物理变化
①②所依据的原理不同
②
利用高温使蛋白质变性,蛋白质的空间被结构破坏,但肽键并没有断裂,A错误
③
没有改变蛋白质的空间结构和肽键,加入双缩脲试剂,溶液会变成紫色,B错误
③④所依据的原理不同,在溶解后产生的溶液中分别加入双缩脲试剂,都会变成紫色,D正确
④
蛋白质的空间结构和肽键被破坏,而蛋白酶的化学本质也是蛋白质,因此溶解后产生的溶液中仍含有蛋白质
序号
氨基酸个数
至少含有氧原子个数
肽键个数
1~18
18
(18-1)(—CO—NH—中的氧原子数)+2(游离羧基中的氧原子数)=19
18-1=17
19~53
35
35(—CO—NH—中的氧原子数)
35
54~67
14
(14-1)(—CO—NH—中的氧原子数)+2(游离羧基中的氧原子数)=15
14-1=13