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浙科版高考生物一轮复习第1单元细胞的分子组成与结构第2讲蛋白质与核酸课件
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这是一份浙科版高考生物一轮复习第1单元细胞的分子组成与结构第2讲蛋白质与核酸课件，共53页。PPT课件主要包含了考点一蛋白质与核酸，提示角蛋白等内容，欢迎下载使用。
1.蛋白质的结构与功能
特别提醒(1)构成蛋白质的氨基酸大约有20种,但不是构成每种蛋白质的氨基酸都有20种。(2)氨基酸化学结构的差异只是R基团的不同,蛋白质化学结构的差异主要是组成蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同。(3)有些复杂的蛋白质分子由多条肽链组成,有的蛋白质分子只由一条肽链组成。蛋白质发生热变性后,其空间结构发生了不可逆的破坏,而正确的空间结构是蛋白质发挥生物活性的前提。
2.蛋白质和核酸的结构与功能的关系
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)T2噬菌体的遗传物质可被水解成4种脱氧核糖核酸。( )提示 T2噬菌体的遗传物质是DNA,可被水解成4种脱氧核糖核苷酸。(2)组成生物体内蛋白质的氨基酸,在脱水缩合形成多肽时,每失去1分子H2O,就失去2个H原子和1个O原子,同时C原子和N原子的数目也减少。( )提示 组成生物体内蛋白质的氨基酸,其通式为C2H4O2NR(R基团上C、H、O、N的原子数不确定),在脱水缩合形成多肽时,每失去1分子H2O,就失去2个H原子和1个O原子,但C原子和N原子的数目不会减少。
(3)蛋白质、核酸的水解产物和代谢终产物不相同。( )(4)生长素、肾上腺素、甲状腺激素、抗利尿激素、催产素都是蛋白质类物质。( )提示 生长素不是蛋白质类物质,它的本质是吲哚乙酸,是由色氨酸形成的有机小分子物质。肾上腺素、甲状腺激素是氨基酸类衍生物。抗利尿激素、催产素是多肽类物质。(5)由n个氨基酸形成一条肽链,生成n个水分子。( )提示 由n个氨基酸形成一条肽链,生成n-1个水分子。
(6)我国科学家率先用人工方法合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素。科学家发现,将组成胰岛素的两条肽链分开,胰岛素失去活性;将人工合成的两条肽链在适宜条件下混合,能形成具有活性的胰岛素,由此说明每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构,蛋白质空间结构的改变,会影响其功能。( )
2.结合必修1第10页、第12页“小资料”思考:(1)蚕和蜘蛛吐出的细而坚韧的丝、雄孔雀求偶季节展示的华丽的羽毛、羚羊浓密的毛和坚硬的角的本质是什么?
(2)什么是必需氨基酸,食物中的必需氨基酸有哪些?
提示 必需氨基酸是指人体需要的,但不能在人体内合成,必须由食物供给的那些氨基酸,包括甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。
3.长句训练。(1)营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象,从蛋白质的功能角度分析,原因是 。 提示 营养不良导致蛋白质摄入不足,影响血红蛋白和抗体的合成。血红蛋白具有运输O2的功能,抗体具有免疫功能(2)生物大分子能够发挥相应的功能与其特定的空间结构及空间结构的变化有关。试举两例说明。提示 酶在发挥作用的过程中,其空间结构会发生变化;双链DNA分子需解旋后才能进行转录;某些蛋白质的结构发生变化后,仍可具有相应的功能
考向一 蛋白质的结构和功能[典例1](2022浙江绍兴二模)谷胱甘肽几乎存在于人体每一个细胞中,具有保持正常的免疫功能、抗氧化、解毒等作用。下图是谷胱甘肽的结构,下列叙述正确的是( )A.谷胱甘肽是由三个氨基酸通过脱水缩合形成的三肽B.基因通过控制氨基酸结构从而控制谷胱甘肽的合成C.谷胱甘肽分子中含有4个羧基和3个氨基D.谷胱甘肽和其他多肽的主要区别是空间结构不同
解析 根据氨基酸的结构通式可知,图示为三个氨基酸通过脱水缩合形成的三肽,A项正确;基因不能控制氨基酸的结构,基因通过控制氨基酸的种类和排列顺序从而控制谷胱甘肽的合成,B项错误;羧基的结构简式为—COOH,氨基的结构简式为—NH2,据图可知,谷胱甘肽分子中含有2个羧基和1个氨基,C项错误;谷胱甘肽和其他多肽的主要区别是氨基酸的种类、数量和排列顺序不同,D项错误。
总结归纳蛋白质知识归纳
[对点练] 1.下图是某一多肽链的分子结构式,据图分析,下列叙述错误的是( )A.①是氨基,⑤是羧基B.该肽链中只有一个肽键,是④C.该肽链中的R基团有②③⑥D.该多肽形成时失去了两分子水
解析 分析题图可知,①是氨基,②③⑥是R基团,④是肽键,⑤是羧基。该多肽链中共有2个肽键,属于三肽,B项错误。
2.(2023浙江精诚联盟一模)蛋白质是生命活动的主要承载者。下列关于细胞中蛋白质的叙述,正确的是( )A.蛋白质是生物的直接能源物质B.蛋白质的合成过程中没有水的生成C.绝大多数酶是蛋白质D.热变性后的蛋白质遇双缩脲试剂不呈紫色
解析 ATP是生物的直接能源物质,A项错误;氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质,这一过程中有水生成,B项错误;酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA,C项正确;双缩脲试剂与肽键发生反应呈紫色,蛋白质热变性后不影响肽键,遇双缩脲试剂呈紫色,D项错误。
3.对下列四幅图表示的意义的叙述,不正确的是( )A.甲、乙、丙三图分别表示组成多肽链的氨基酸的数目、种类和排列顺序不同B.图丁中共有三条肽链,它们之间相连接的键叫作肽键C.图丁表示组成蛋白质分子的多肽链的结构不同D.图中每一条肽链都至少含有一个游离的氨基
解析 图丁中共有三条肽链,②中两条肽链相连接的键叫作二硫键,B项错误。
考向二 蛋白质的相关计算[典例2]图甲表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子(数字表示相应位置),图乙表示该蛋白质分子的其中一条肽链,其中有2个丙氨酸(R基团为—CH3)。下列相关叙述错误的是( )A.该蛋白质分子中含有199个肽键B.该蛋白质分子中至少含有2个—NH2C.200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时相对分子质量减少了3 566D.该蛋白质分子必定含有C、H、O、N、S元素
解析 图甲中,该蛋白质分子共有200个氨基酸,2条肽链,2条肽链之间有1个二硫键和1个肽键,则肽键总数=200-2+1=199,共含有199个肽键,A项正确;每条肽链至少有1个氨基和1个羧基,该蛋白质分子共有2条肽链,则该蛋白质分子中至少含有2个—NH2,B项正确;200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时,减少的分子质量包括脱去水的相对分子质量、形成二硫键时失去的H的质量,则减少的相对分子质量=18×199+2×1=3 584,C项错误;氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素,图中甲含有S,因此,该蛋白质分子必定含有C、H、O、N、S,D项正确。
总结归纳蛋白质相关计算归纳(1)游离氨基数=肽链数+R基团上的氨基数=各氨基酸中氨基总数-肽键数。(2)游离羧基数=肽链数+R基团上的羧基数=各氨基酸中羧基总数-肽键数。(3)氮原子数=肽键数+肽链数+R基团上的氮原子数=各氨基酸中N的总数。(4)氧原子数=肽键数+2×肽链数+R基团上的氧原子数=各氨基酸中O的总数-脱去的水分子数。(5)氢原子数=各氨基酸中H的总数-2×脱去的水分子数。
(6)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链:
(7)在形成蛋白质时,两条肽链之间可能形成二硫键(—S—S—),每形成1个二硫键,脱去2个H,在计算时要考虑脱去H的质量。
(8)氨基酸脱水缩合形成肽链时,有时候首尾的氨基和羧基可以形成新的肽键,从而形成环肽。环肽的主链中无游离的氨基和羧基,环肽中的氨基数和羧基数取决于构成环状肽的氨基酸的R基团中的氨基和羧基的数目。环肽中肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数;环状多肽的相对分子质量=m(a-18),其中m表示氨基酸数目,a表示氨基酸平均相对分子质量。
[对点练] 4.某多肽有20个氨基酸,其中天冬氨酸有4个,分别位于第5、6、15、20位(如图所示);肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键,肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键,下列相关叙述正确的是( )A.该20肽至少含有21个肽键B.该20肽游离的氨基和羧基各为1个和8个C.肽酶X完全作用后产生的多肽共含有19个氨基酸D.肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比20肽多了4个
解析 由图可知,该多肽有1条肽链,根据肽键数目=氨基酸数目-肽链条数,故该20肽含有的肽键数目应是20-1=19(个),A项错误;该20肽含游离的氨基或羧基数目=肽链条数+R基团中含有的氨基或羧基数,则氨基数目至少为1个,而羧基数目至少为4+1=5(个),B项错误;肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键,完全作用后第6位氨基酸脱离该多肽链,剩下的多肽链中共含有19个氨基酸,C项正确;肽酶Y专门作用于天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、19和20位氨基酸之间),其中的第5位和第20位天冬氨酸会脱离肽链,每断开1个肽键消耗1分子水而增加1个氧原子,故增加4个氧原子,又因为第5位和第20位天冬氨酸的脱离(每个天冬氨酸中含有4个氧原子),共减少8个氧原子,所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中,氧原子数目比20肽少了8-4=4(个), D项错误。
考向三 蛋白质的应用[典例3]2023年1月,西湖大学施一公团队在阿尔茨海默病领域取得重大原创发现——找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”,为人类对付阿尔茨海默病带来一线曙光。科学家利用基因测序技术发现,APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因。APOE基因主要负责编码APOE蛋白。APOE蛋白在人群中有APOE2、APOE3和APOE4等3种亚型。研究发现,APOE2的携带者不易患阿尔茨海默病;而APOE4的携带者患病风险成倍增加。因此,找到APOE4的受体,可能是破解阿尔茨海默病的关键,施一公团队找到了阿尔茨海默病最强风险因子APOE4受体。
下列相关叙述不正确的是( )A.施一公团队从分子水平找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”B.APOE4的携带者患病风险成倍增加,可能与细胞膜上的受体蛋白有关C.APOE蛋白存在不同的亚型只与蛋白质的空间结构有关D.这一发现对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义
解析 施一公团队发现的阿尔茨海默病最强风险因子APOE4受体,可能是破解阿尔茨海默病的关键,找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”,A项正确;科学家利用基因测序技术发现,APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因,施一公团队找到了阿尔茨海默病最强风险因子APOE4受体, APOE4的携带者患病风险成倍增加,可能与细胞膜上的受体蛋白APOE4受体有关,B项正确;蛋白质分子的种类与组成它的氨基酸种类、数目、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关,C项错误;在阿尔茨海默病领域取得的重大原创发现,对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义,D项正确。
总结归纳常见蛋白质的分布和功能
[对点练] 5.(2023浙江6月选考)我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素,其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同。结晶牛胰岛素的化学本质是( )A.糖类 B.脂质C.蛋白质D.核酸
解析 胰岛素的化学本质是蛋白质,由题干“我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素,其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同”可知,结晶牛胰岛素的化学本质也是蛋白质,C项符合题意。
考向四 蛋白质与核酸[典例4](2023浙江拔尖学生培养联盟适应性考试)牛胰核糖核酸酶是一种能催化核糖核酸降解的蛋白质分子,而物质X会导致该酶去折叠而失去活性,当去除物质X后,它又会重新折叠恢复活性。下列叙述正确的是( )A.组成牛胰核糖核酸酶和核糖核酸的元素相同B.牛胰核糖核酸酶和核糖核酸均由各自基本单位脱水形成C.物质X可能破坏了牛胰核糖核酸酶中的肽键而使其失去活性D.该实例表明高温下变性失活的蛋白质通过一定处理也能恢复活性
解析 牛胰核糖核酸酶属于蛋白质分子,含有C、H、O、N、S五种元素,而核糖核酸的元素组成为C、H、O、N、P五种,元素组成不完全相同,A项错误;牛胰核糖核酸酶是由氨基酸脱水缩合而成的,核糖核酸是由核糖核苷酸脱水缩合而成的,B项正确;物质X可能破坏了牛胰核糖核酸酶中肽链的空间结构而使其失去活性,C项错误;该实例表明物质X导致的蛋白质的变性失活,在去除物质X后也能恢复活性,D项错误。
解题指津通过阅读,从题干中获取有效信息:一是牛胰核糖核酸酶的本质是蛋白质,核糖核酸是核酸的一种,可判断选项A、B。二是“物质X会导致该酶去折叠而失去活性,当去除物质X后,它又会重新折叠恢复活性”,可知物质X导致的蛋白质的变性失活,在去除物质X后也能恢复活性,可判断选项C、D。
[对点练] 6.(2023浙江金华一模)蛋白质和核酸的相对分子质量常以万至百万计,被称为生物大分子。下列关于细胞内这两类生物大分子的叙述,错误的是( )A.均以碳骨架作为结构基础B.彻底水解得到其基本单位C.蛋白质承载细胞的生命活动D.核酸控制细胞的生命活动
解析 蛋白质彻底水解后的产物是氨基酸,是其基本单位;核酸彻底水解后的产物是磷酸、含氮碱基、脱氧核糖(核糖),不是其基本单位脱氧核苷酸(核糖核苷酸),B项错误。
7.核酸是生物体内重要的化合物,当用蛇毒磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,得到的产物是5'-核苷酸(五碳糖的5'位连接磷酸)的混合物;当用牛脾磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,得到的产物是3'-核苷酸(五碳糖的3'位连接磷酸)的混合物。下列有关核酸的叙述,正确的是( )A.用上述两种酶分别处理核酸均可得到4种水解产物B.蛇毒磷酸二酯酶发挥作用的机理是提高反应所需的能量C.上述实验证明核苷酸是通过3',5'-磷酸二酯键连接而成的D.小鼠体内的核酸主要存在于细胞核中,并且可以与蛋白质相结合
解析 用蛇毒磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,由于小鼠的核酸有两种,即DNA和RNA,因而可得到8种水解产物;当用牛脾磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,也得到8种水解产物,A项错误。蛇毒磷酸二酯酶发挥作用的机理是降低化学反应的活化能,B项错误。用两种磷酸二酯酶处理的结果不同,因而题述实验证明核苷酸是通过3',5'-磷酸二酯键连接而成的,C项正确。小鼠体内的DNA主要存在于细胞核中,而RNA主要存在于细胞质中,D项错误。
考点二 检测生物组织中的油脂、糖类与蛋白质
特别提醒(1)实验成功的关键点①油脂的检测a.制作切片时,切片要薄且均匀,若切片较厚会导致观察不清楚。b.用乙醇洗掉多余的染料的过程要快,防止乙醇将花生种子中的油脂溶解掉,看不到实验现象。c.乙醇能够洗去苏丹Ⅲ染液的原因是苏丹Ⅲ染液易溶于乙醇。②糖类的检测a.检测淀粉时,碘-碘化钾溶液的用量不宜过多,否则淀粉易变成黑色。b.在检测还原糖时,需要进行热水浴加热,若不加热,则无红黄色沉淀出现。
③蛋白质的检测a.在检测的过程中注意双缩脲试剂的正确使用方法。b.在试剂的使用过程中,注意双缩脲试剂B加入的量为5滴,不能过量,否则会生成Cu(OH)2沉淀,遮盖反应中产生的紫色。(2)物质检测实验一般不设置对照实验,若需设置对照实验,对照组应加入成分已知的物质,如验证唾液淀粉酶是蛋白质,对照组可加入稀释的鸡蛋清。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)检测淀粉时,把2 mL碘-碘化钾溶液直接加到2 mL马铃薯匀浆中。( )提示 检测淀粉时,取2 mL样本上清液,加入5滴碘-碘化钾溶液,与样本上清液比较,观察是否出现蓝色。(2)检测油脂的过程中滴加1~2滴体积分数为95%的乙醇溶液的目的是洗去浮色,原因是苏丹Ⅲ染液易溶于乙醇。( )提示 油脂检测的过程中滴加1~2滴体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色。
(3)检测还原糖时,在梨汁中加入本尼迪特试剂并沸水浴后溶液变红色。( )提示 梨汁中含还原糖较多,滴加本尼迪特试剂,热水浴加热后会出现红黄色沉淀。(4)为检测生物组织中的还原糖,应选择苹果浅黄色澄清的匀浆,而不选择苹果浅红色浑浊的匀浆的原因是与浅红色浑浊的匀浆相比,浅黄色澄清的匀浆颜色浅,更容易观察实验现象,更适合用于检测苹果中的还原糖。( )
2.结合必修1第12页“检测生物组织中的糖类和蛋白质”实验活动思考:在样液中加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀,能说明样液中含有葡萄糖吗?
提示 不能。在样液中加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀,说明样液中含有还原糖,但不能确认样液中含有葡萄糖。
3.长句训练。(1)在进行还原糖检测实验时,注意不选用甘蔗、甜菜、马铃薯等材料的原因是 。 提示 甘蔗、甜菜中含有的主要是非还原糖——蔗糖;马铃薯富含淀粉(2)糖尿病患者的尿液中一般含有葡萄糖而不含蛋白质,肾小球肾炎患者的尿液中往往会同时含有葡萄糖和蛋白质。现有两份尿液样品,一份是糖尿病患者的,另一份是肾小球肾炎患者的。利用本尼迪特试剂和双缩脲试剂进行区分的原理是 。 提示 与本尼迪特试剂反应呈红黄色但与双缩脲试剂反应不呈紫色的尿样为糖尿病患者的;与本尼迪特试剂反应呈红黄色,且与双缩脲试剂反应呈紫色的尿样为肾小球肾炎患者的
(3)蛋白质检测时,先加双缩脲试剂A液再加双缩脲试剂B液的原因是 。提示 蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2+生成紫色络合物,所以先加双缩脲试剂A液营造碱性环境,后加双缩脲试剂B液提供Cu2+ 双缩脲试剂B液不能过量的原因是 。 提示 过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2,使溶液呈蓝色,进而掩盖实验生成的紫色
考向 检测生物组织中的油脂、糖类与蛋白质[典例](2023浙江温州二模改编)生物组织或细胞中有机物的某些成分可通过显色法或染色法进行鉴定。现将某一生物组织充分研磨、制成匀浆后取样本上清液,分为甲、乙、丙、丁4组备用。下列叙述错误的是( )A.甲组中加入苏丹Ⅲ染液后混匀,若呈紫色,则说明该组织中含有脂肪B.乙组中加入双缩脲试剂后混匀,若呈紫色,则说明该组织中含有蛋白质或多肽C.丙组中加入碘-碘化钾溶液后混匀,若呈蓝色,则说明该组织中含有淀粉D.丁组中加入本尼迪特试剂,热水浴加热后出现红黄色沉淀,则说明该组织中含有还原糖
解析 苏丹Ⅲ染液可使脂肪呈橙黄色,A项错误。
[对点练] 1.禽流感病毒是一种主要由蛋白质和RNA组成的RNA病毒,它会造成急性呼吸道感染,在世界各地常会有周期性的大流行。某生物兴趣小组就该病毒的主要化学组成进行探究。在提出假说的前提下设计并进行如下实验,将病毒破碎,稀释成溶液。下列实验步骤和结果均正确的是( )
解析 病毒中含有核糖,核糖为还原糖,遇本尼迪特试剂呈现红黄色沉淀,A项错误;病毒中不含脂肪,此外用苏丹Ⅲ染液检测脂肪时显现的是橙黄色,B项错误;病毒中含有蛋白质,遇双缩脲试剂呈紫色,C项正确;禽流感病毒是RNA病毒,含碱基U不含碱基T,碱基T是DNA特有的碱基,D项错误。
1.蛋白质的结构与功能
特别提醒(1)构成蛋白质的氨基酸大约有20种,但不是构成每种蛋白质的氨基酸都有20种。(2)氨基酸化学结构的差异只是R基团的不同,蛋白质化学结构的差异主要是组成蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同。(3)有些复杂的蛋白质分子由多条肽链组成,有的蛋白质分子只由一条肽链组成。蛋白质发生热变性后,其空间结构发生了不可逆的破坏,而正确的空间结构是蛋白质发挥生物活性的前提。
2.蛋白质和核酸的结构与功能的关系
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)T2噬菌体的遗传物质可被水解成4种脱氧核糖核酸。( )提示 T2噬菌体的遗传物质是DNA,可被水解成4种脱氧核糖核苷酸。(2)组成生物体内蛋白质的氨基酸,在脱水缩合形成多肽时,每失去1分子H2O,就失去2个H原子和1个O原子,同时C原子和N原子的数目也减少。( )提示 组成生物体内蛋白质的氨基酸,其通式为C2H4O2NR(R基团上C、H、O、N的原子数不确定),在脱水缩合形成多肽时,每失去1分子H2O,就失去2个H原子和1个O原子,但C原子和N原子的数目不会减少。
(3)蛋白质、核酸的水解产物和代谢终产物不相同。( )(4)生长素、肾上腺素、甲状腺激素、抗利尿激素、催产素都是蛋白质类物质。( )提示 生长素不是蛋白质类物质,它的本质是吲哚乙酸,是由色氨酸形成的有机小分子物质。肾上腺素、甲状腺激素是氨基酸类衍生物。抗利尿激素、催产素是多肽类物质。(5)由n个氨基酸形成一条肽链,生成n个水分子。( )提示 由n个氨基酸形成一条肽链,生成n-1个水分子。
(6)我国科学家率先用人工方法合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素。科学家发现,将组成胰岛素的两条肽链分开,胰岛素失去活性;将人工合成的两条肽链在适宜条件下混合,能形成具有活性的胰岛素,由此说明每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构,蛋白质空间结构的改变,会影响其功能。( )
2.结合必修1第10页、第12页“小资料”思考:(1)蚕和蜘蛛吐出的细而坚韧的丝、雄孔雀求偶季节展示的华丽的羽毛、羚羊浓密的毛和坚硬的角的本质是什么?
(2)什么是必需氨基酸,食物中的必需氨基酸有哪些?
提示 必需氨基酸是指人体需要的,但不能在人体内合成,必须由食物供给的那些氨基酸,包括甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。
3.长句训练。(1)营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象,从蛋白质的功能角度分析,原因是 。 提示 营养不良导致蛋白质摄入不足,影响血红蛋白和抗体的合成。血红蛋白具有运输O2的功能,抗体具有免疫功能(2)生物大分子能够发挥相应的功能与其特定的空间结构及空间结构的变化有关。试举两例说明。提示 酶在发挥作用的过程中,其空间结构会发生变化;双链DNA分子需解旋后才能进行转录;某些蛋白质的结构发生变化后,仍可具有相应的功能
考向一 蛋白质的结构和功能[典例1](2022浙江绍兴二模)谷胱甘肽几乎存在于人体每一个细胞中,具有保持正常的免疫功能、抗氧化、解毒等作用。下图是谷胱甘肽的结构,下列叙述正确的是( )A.谷胱甘肽是由三个氨基酸通过脱水缩合形成的三肽B.基因通过控制氨基酸结构从而控制谷胱甘肽的合成C.谷胱甘肽分子中含有4个羧基和3个氨基D.谷胱甘肽和其他多肽的主要区别是空间结构不同
解析 根据氨基酸的结构通式可知,图示为三个氨基酸通过脱水缩合形成的三肽,A项正确;基因不能控制氨基酸的结构,基因通过控制氨基酸的种类和排列顺序从而控制谷胱甘肽的合成,B项错误;羧基的结构简式为—COOH,氨基的结构简式为—NH2,据图可知,谷胱甘肽分子中含有2个羧基和1个氨基,C项错误;谷胱甘肽和其他多肽的主要区别是氨基酸的种类、数量和排列顺序不同,D项错误。
总结归纳蛋白质知识归纳
[对点练] 1.下图是某一多肽链的分子结构式,据图分析,下列叙述错误的是( )A.①是氨基,⑤是羧基B.该肽链中只有一个肽键,是④C.该肽链中的R基团有②③⑥D.该多肽形成时失去了两分子水
解析 分析题图可知,①是氨基,②③⑥是R基团,④是肽键,⑤是羧基。该多肽链中共有2个肽键,属于三肽,B项错误。
2.(2023浙江精诚联盟一模)蛋白质是生命活动的主要承载者。下列关于细胞中蛋白质的叙述,正确的是( )A.蛋白质是生物的直接能源物质B.蛋白质的合成过程中没有水的生成C.绝大多数酶是蛋白质D.热变性后的蛋白质遇双缩脲试剂不呈紫色
解析 ATP是生物的直接能源物质,A项错误;氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质,这一过程中有水生成,B项错误;酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA,C项正确;双缩脲试剂与肽键发生反应呈紫色,蛋白质热变性后不影响肽键,遇双缩脲试剂呈紫色,D项错误。
3.对下列四幅图表示的意义的叙述,不正确的是( )A.甲、乙、丙三图分别表示组成多肽链的氨基酸的数目、种类和排列顺序不同B.图丁中共有三条肽链,它们之间相连接的键叫作肽键C.图丁表示组成蛋白质分子的多肽链的结构不同D.图中每一条肽链都至少含有一个游离的氨基
解析 图丁中共有三条肽链,②中两条肽链相连接的键叫作二硫键,B项错误。
考向二 蛋白质的相关计算[典例2]图甲表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子(数字表示相应位置),图乙表示该蛋白质分子的其中一条肽链,其中有2个丙氨酸(R基团为—CH3)。下列相关叙述错误的是( )A.该蛋白质分子中含有199个肽键B.该蛋白质分子中至少含有2个—NH2C.200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时相对分子质量减少了3 566D.该蛋白质分子必定含有C、H、O、N、S元素
解析 图甲中,该蛋白质分子共有200个氨基酸,2条肽链,2条肽链之间有1个二硫键和1个肽键,则肽键总数=200-2+1=199,共含有199个肽键,A项正确;每条肽链至少有1个氨基和1个羧基,该蛋白质分子共有2条肽链,则该蛋白质分子中至少含有2个—NH2,B项正确;200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时,减少的分子质量包括脱去水的相对分子质量、形成二硫键时失去的H的质量,则减少的相对分子质量=18×199+2×1=3 584,C项错误;氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素,图中甲含有S,因此,该蛋白质分子必定含有C、H、O、N、S,D项正确。
总结归纳蛋白质相关计算归纳(1)游离氨基数=肽链数+R基团上的氨基数=各氨基酸中氨基总数-肽键数。(2)游离羧基数=肽链数+R基团上的羧基数=各氨基酸中羧基总数-肽键数。(3)氮原子数=肽键数+肽链数+R基团上的氮原子数=各氨基酸中N的总数。(4)氧原子数=肽键数+2×肽链数+R基团上的氧原子数=各氨基酸中O的总数-脱去的水分子数。(5)氢原子数=各氨基酸中H的总数-2×脱去的水分子数。
(6)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链:
(7)在形成蛋白质时,两条肽链之间可能形成二硫键(—S—S—),每形成1个二硫键,脱去2个H,在计算时要考虑脱去H的质量。
(8)氨基酸脱水缩合形成肽链时,有时候首尾的氨基和羧基可以形成新的肽键,从而形成环肽。环肽的主链中无游离的氨基和羧基,环肽中的氨基数和羧基数取决于构成环状肽的氨基酸的R基团中的氨基和羧基的数目。环肽中肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数;环状多肽的相对分子质量=m(a-18),其中m表示氨基酸数目,a表示氨基酸平均相对分子质量。
[对点练] 4.某多肽有20个氨基酸,其中天冬氨酸有4个,分别位于第5、6、15、20位(如图所示);肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键,肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键,下列相关叙述正确的是( )A.该20肽至少含有21个肽键B.该20肽游离的氨基和羧基各为1个和8个C.肽酶X完全作用后产生的多肽共含有19个氨基酸D.肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比20肽多了4个
解析 由图可知,该多肽有1条肽链,根据肽键数目=氨基酸数目-肽链条数,故该20肽含有的肽键数目应是20-1=19(个),A项错误;该20肽含游离的氨基或羧基数目=肽链条数+R基团中含有的氨基或羧基数,则氨基数目至少为1个,而羧基数目至少为4+1=5(个),B项错误;肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键,完全作用后第6位氨基酸脱离该多肽链,剩下的多肽链中共含有19个氨基酸,C项正确;肽酶Y专门作用于天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、19和20位氨基酸之间),其中的第5位和第20位天冬氨酸会脱离肽链,每断开1个肽键消耗1分子水而增加1个氧原子,故增加4个氧原子,又因为第5位和第20位天冬氨酸的脱离(每个天冬氨酸中含有4个氧原子),共减少8个氧原子,所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中,氧原子数目比20肽少了8-4=4(个), D项错误。
考向三 蛋白质的应用[典例3]2023年1月,西湖大学施一公团队在阿尔茨海默病领域取得重大原创发现——找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”,为人类对付阿尔茨海默病带来一线曙光。科学家利用基因测序技术发现,APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因。APOE基因主要负责编码APOE蛋白。APOE蛋白在人群中有APOE2、APOE3和APOE4等3种亚型。研究发现,APOE2的携带者不易患阿尔茨海默病;而APOE4的携带者患病风险成倍增加。因此,找到APOE4的受体,可能是破解阿尔茨海默病的关键,施一公团队找到了阿尔茨海默病最强风险因子APOE4受体。
下列相关叙述不正确的是( )A.施一公团队从分子水平找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”B.APOE4的携带者患病风险成倍增加,可能与细胞膜上的受体蛋白有关C.APOE蛋白存在不同的亚型只与蛋白质的空间结构有关D.这一发现对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义
解析 施一公团队发现的阿尔茨海默病最强风险因子APOE4受体,可能是破解阿尔茨海默病的关键,找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”,A项正确;科学家利用基因测序技术发现,APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因,施一公团队找到了阿尔茨海默病最强风险因子APOE4受体, APOE4的携带者患病风险成倍增加,可能与细胞膜上的受体蛋白APOE4受体有关,B项正确;蛋白质分子的种类与组成它的氨基酸种类、数目、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关,C项错误;在阿尔茨海默病领域取得的重大原创发现,对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义,D项正确。
总结归纳常见蛋白质的分布和功能
[对点练] 5.(2023浙江6月选考)我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素,其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同。结晶牛胰岛素的化学本质是( )A.糖类 B.脂质C.蛋白质D.核酸
解析 胰岛素的化学本质是蛋白质,由题干“我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素,其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同”可知,结晶牛胰岛素的化学本质也是蛋白质,C项符合题意。
考向四 蛋白质与核酸[典例4](2023浙江拔尖学生培养联盟适应性考试)牛胰核糖核酸酶是一种能催化核糖核酸降解的蛋白质分子,而物质X会导致该酶去折叠而失去活性,当去除物质X后,它又会重新折叠恢复活性。下列叙述正确的是( )A.组成牛胰核糖核酸酶和核糖核酸的元素相同B.牛胰核糖核酸酶和核糖核酸均由各自基本单位脱水形成C.物质X可能破坏了牛胰核糖核酸酶中的肽键而使其失去活性D.该实例表明高温下变性失活的蛋白质通过一定处理也能恢复活性
解析 牛胰核糖核酸酶属于蛋白质分子,含有C、H、O、N、S五种元素,而核糖核酸的元素组成为C、H、O、N、P五种,元素组成不完全相同,A项错误;牛胰核糖核酸酶是由氨基酸脱水缩合而成的,核糖核酸是由核糖核苷酸脱水缩合而成的,B项正确;物质X可能破坏了牛胰核糖核酸酶中肽链的空间结构而使其失去活性,C项错误;该实例表明物质X导致的蛋白质的变性失活,在去除物质X后也能恢复活性,D项错误。
解题指津通过阅读,从题干中获取有效信息:一是牛胰核糖核酸酶的本质是蛋白质,核糖核酸是核酸的一种,可判断选项A、B。二是“物质X会导致该酶去折叠而失去活性,当去除物质X后,它又会重新折叠恢复活性”,可知物质X导致的蛋白质的变性失活,在去除物质X后也能恢复活性,可判断选项C、D。
[对点练] 6.(2023浙江金华一模)蛋白质和核酸的相对分子质量常以万至百万计,被称为生物大分子。下列关于细胞内这两类生物大分子的叙述,错误的是( )A.均以碳骨架作为结构基础B.彻底水解得到其基本单位C.蛋白质承载细胞的生命活动D.核酸控制细胞的生命活动
解析 蛋白质彻底水解后的产物是氨基酸,是其基本单位;核酸彻底水解后的产物是磷酸、含氮碱基、脱氧核糖(核糖),不是其基本单位脱氧核苷酸(核糖核苷酸),B项错误。
7.核酸是生物体内重要的化合物,当用蛇毒磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,得到的产物是5'-核苷酸(五碳糖的5'位连接磷酸)的混合物;当用牛脾磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,得到的产物是3'-核苷酸(五碳糖的3'位连接磷酸)的混合物。下列有关核酸的叙述,正确的是( )A.用上述两种酶分别处理核酸均可得到4种水解产物B.蛇毒磷酸二酯酶发挥作用的机理是提高反应所需的能量C.上述实验证明核苷酸是通过3',5'-磷酸二酯键连接而成的D.小鼠体内的核酸主要存在于细胞核中,并且可以与蛋白质相结合
解析 用蛇毒磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,由于小鼠的核酸有两种,即DNA和RNA,因而可得到8种水解产物;当用牛脾磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,也得到8种水解产物,A项错误。蛇毒磷酸二酯酶发挥作用的机理是降低化学反应的活化能,B项错误。用两种磷酸二酯酶处理的结果不同,因而题述实验证明核苷酸是通过3',5'-磷酸二酯键连接而成的,C项正确。小鼠体内的DNA主要存在于细胞核中,而RNA主要存在于细胞质中,D项错误。
考点二 检测生物组织中的油脂、糖类与蛋白质
特别提醒(1)实验成功的关键点①油脂的检测a.制作切片时,切片要薄且均匀,若切片较厚会导致观察不清楚。b.用乙醇洗掉多余的染料的过程要快,防止乙醇将花生种子中的油脂溶解掉,看不到实验现象。c.乙醇能够洗去苏丹Ⅲ染液的原因是苏丹Ⅲ染液易溶于乙醇。②糖类的检测a.检测淀粉时,碘-碘化钾溶液的用量不宜过多,否则淀粉易变成黑色。b.在检测还原糖时,需要进行热水浴加热,若不加热,则无红黄色沉淀出现。
③蛋白质的检测a.在检测的过程中注意双缩脲试剂的正确使用方法。b.在试剂的使用过程中,注意双缩脲试剂B加入的量为5滴,不能过量,否则会生成Cu(OH)2沉淀,遮盖反应中产生的紫色。(2)物质检测实验一般不设置对照实验,若需设置对照实验,对照组应加入成分已知的物质,如验证唾液淀粉酶是蛋白质,对照组可加入稀释的鸡蛋清。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)检测淀粉时,把2 mL碘-碘化钾溶液直接加到2 mL马铃薯匀浆中。( )提示 检测淀粉时,取2 mL样本上清液,加入5滴碘-碘化钾溶液,与样本上清液比较,观察是否出现蓝色。(2)检测油脂的过程中滴加1~2滴体积分数为95%的乙醇溶液的目的是洗去浮色,原因是苏丹Ⅲ染液易溶于乙醇。( )提示 油脂检测的过程中滴加1~2滴体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色。
(3)检测还原糖时,在梨汁中加入本尼迪特试剂并沸水浴后溶液变红色。( )提示 梨汁中含还原糖较多,滴加本尼迪特试剂,热水浴加热后会出现红黄色沉淀。(4)为检测生物组织中的还原糖,应选择苹果浅黄色澄清的匀浆,而不选择苹果浅红色浑浊的匀浆的原因是与浅红色浑浊的匀浆相比,浅黄色澄清的匀浆颜色浅,更容易观察实验现象,更适合用于检测苹果中的还原糖。( )
2.结合必修1第12页“检测生物组织中的糖类和蛋白质”实验活动思考:在样液中加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀,能说明样液中含有葡萄糖吗?
提示 不能。在样液中加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀,说明样液中含有还原糖,但不能确认样液中含有葡萄糖。
3.长句训练。(1)在进行还原糖检测实验时,注意不选用甘蔗、甜菜、马铃薯等材料的原因是 。 提示 甘蔗、甜菜中含有的主要是非还原糖——蔗糖;马铃薯富含淀粉(2)糖尿病患者的尿液中一般含有葡萄糖而不含蛋白质,肾小球肾炎患者的尿液中往往会同时含有葡萄糖和蛋白质。现有两份尿液样品,一份是糖尿病患者的,另一份是肾小球肾炎患者的。利用本尼迪特试剂和双缩脲试剂进行区分的原理是 。 提示 与本尼迪特试剂反应呈红黄色但与双缩脲试剂反应不呈紫色的尿样为糖尿病患者的;与本尼迪特试剂反应呈红黄色,且与双缩脲试剂反应呈紫色的尿样为肾小球肾炎患者的
(3)蛋白质检测时,先加双缩脲试剂A液再加双缩脲试剂B液的原因是 。提示 蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2+生成紫色络合物,所以先加双缩脲试剂A液营造碱性环境,后加双缩脲试剂B液提供Cu2+ 双缩脲试剂B液不能过量的原因是 。 提示 过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2,使溶液呈蓝色,进而掩盖实验生成的紫色
考向 检测生物组织中的油脂、糖类与蛋白质[典例](2023浙江温州二模改编)生物组织或细胞中有机物的某些成分可通过显色法或染色法进行鉴定。现将某一生物组织充分研磨、制成匀浆后取样本上清液,分为甲、乙、丙、丁4组备用。下列叙述错误的是( )A.甲组中加入苏丹Ⅲ染液后混匀,若呈紫色,则说明该组织中含有脂肪B.乙组中加入双缩脲试剂后混匀,若呈紫色,则说明该组织中含有蛋白质或多肽C.丙组中加入碘-碘化钾溶液后混匀,若呈蓝色,则说明该组织中含有淀粉D.丁组中加入本尼迪特试剂,热水浴加热后出现红黄色沉淀,则说明该组织中含有还原糖
解析 苏丹Ⅲ染液可使脂肪呈橙黄色,A项错误。
[对点练] 1.禽流感病毒是一种主要由蛋白质和RNA组成的RNA病毒,它会造成急性呼吸道感染,在世界各地常会有周期性的大流行。某生物兴趣小组就该病毒的主要化学组成进行探究。在提出假说的前提下设计并进行如下实验,将病毒破碎,稀释成溶液。下列实验步骤和结果均正确的是( )
解析 病毒中含有核糖,核糖为还原糖,遇本尼迪特试剂呈现红黄色沉淀,A项错误;病毒中不含脂肪,此外用苏丹Ⅲ染液检测脂肪时显现的是橙黄色,B项错误;病毒中含有蛋白质,遇双缩脲试剂呈紫色,C项正确;禽流感病毒是RNA病毒,含碱基U不含碱基T,碱基T是DNA特有的碱基,D项错误。
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