第1单元 第3课时 蛋白质是生命活动的主要承担者（word教师用书）-【高考领航】2025年高考生物大一轮复习

第3课时　蛋白质是生命活动的主要承担者 　1.通过对蛋白质功能的理解，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。(生命观念)　2.通过对氨基酸结构与种类、蛋白质结构及其多样性的分析，培养分析和处理信息的能力。(科学思维)　3.结合蛋白质的结构及其功能，评价市场上蛋白质制品。(社会责任) 考点一　蛋白质的结构与功能 1．蛋白质的基本组成单位——氨基酸 　(必修1 P32拓展应用)在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量。这是为什么？ 提示：组成人体蛋白质的氨基酸中有8种是人体细胞不能合成的，被称为必需氨基酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取。 2．蛋白质的合成 (1)多肽的形成过程 ①肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽。 ②H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。 ③一条直链的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)蛋白质的结构层次(以血红蛋白为例) 　①多肽命名的依据是其含有的氨基酸数目，而不是含有肽键的数目。②蛋白质的多样性与肽链形成的空间结构有关，而不是与氨基酸的空间结构有关。 　(必修1 P30正文)蛋白质分子中，不同氨基酸之间可能通过哪些化学键相连接？请举例说明。 提示：一条肽链中相邻氨基酸通过肽键相连接，不同肽链之间的氨基酸可通过氢键或二硫键相连接。 3．蛋白质结构多样性与功能多样性 　(必修1 P32“图2－13”及文字延伸)结合镰状细胞贫血的致病原理说明蛋白质结构与功能的关系？ 提示：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，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 高考情境探究 1．若蛋白质空间结构改变一定是蛋白质变性吗？举例说明。 提示：不一定；例如，细胞膜上的载体蛋白在转运物质进出细胞过程中，空间构象就发生了改变，但这种改变却没有变性。 2．蛋类营养丰富，蛋清中营养素主要是蛋白质，不但含有人体所需要的必需氨基酸，且氨基酸组成与人体组成模式接近，是食物中最理想的优质蛋白质，蛋清也是核黄素的良好来源。蛋黄比蛋清含有更多种类的营养成分，钙、磷和铁等无机盐多集中于蛋黄中，蛋黄还含有较多的维生素A、D、B1和B2。食用方法有煎、炒、炖、腌等，更有别具风味的松花蛋。 (1)熟鸡蛋更容易消化的原因是什么？ 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。 (2)高温使蛋白质变性后与双缩脲试剂还能有颜色反应吗？ 提示：有颜色反应，因为肽键没有断裂。 (3)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐而中毒，你认为应采用怎样的措施解毒，为什么？ 提示：服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质，它们能与重金属盐迅速发生反应，从而保护人畜。 重点难点阐释 1．蛋白质变性和水解的辨析 2．归纳常考蛋白质的分布和功能 1．(2024·河南南阳模拟)如图表示半胱氨酸、硒代半胱氨酸和丝氨酸的结构图。硒代半胱氨酸由硒取代丝氨酸羟基中的氧形成，由硒代半胱氨酸参与合成的蛋白质为硒蛋白，迄今为止，硒代半胱氨酸已被发现是25种硒酶的活性中心，是含硒酶的灵魂。下列叙述正确的是(　　) A．细胞中的每种蛋白质都由21种氨基酸组成 B．氨基酸结构中的R基不参与化学键的形成 C．硒蛋白可能具有降低化学反应活化能的作用 D．图中三个氨基酸缩合形成的化合物称为二肽 解析：C　组成生物体的氨基酸有21种，但不是每种蛋白质都由21种氨基酸组成，A错误；氨基酸结构中的R基不参与多肽链中化学键的形成，但可能和其他氨基酸的R基之间产生化学键，B错误；硒代半胱氨酸已被发现是25种硒酶的活性中心，据此可推测，硒蛋白可能具有降低化学反应活化能的作用，C正确；图中三个氨基酸缩合形成的化合物称为三肽，含有2个肽键，D错误。 2．(2024·江苏南京模拟)科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去导致该酶去折叠的巯基乙醇和尿素，再将没有活性的该酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现该酶的活性得以恢复。下列叙述正确的是(　　) A．因为巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质中的肽键，故该酶失去了活性 B．该蛋白质的氨基酸序列与其空间结构形成有关 C．这个实验证明蛋白质的结构并不一定决定功能 D．这个实验说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环境决定的 解析：B　由题意知，由于巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质的空间结构，才使酶失去了活性，A错误；蛋白质的空间结构与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构有关，故蛋白质的氨基酸序列一定程度上可以影响蛋白质的空间结构，B正确；这个实验证明蛋白质的结构决定功能，C错误；这个实验能说明外界环境能影响蛋白质的结构，但不能说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环境决定的，D错误。 考点二　蛋白质相关计算的重要题型 突破一　考查氨基酸脱水缩合基本规律相关计算 1．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目＝肽链数目。 (2)游离氨基或羧基数目＝肽链数目＋R基中含有的氨基或羧基数目。 2．蛋白质相对分子质量、氨基酸数目、肽链数目、肽键数目和失去水分子数目的关系 (1)肽键数目＝失去水分子数目＝氨基酸数目－肽链数目。 (2)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(假设为a)－脱去水分子数目×18(不考虑形成二硫键)。 肽链 数目 氨基 酸数目 肽键 数目 脱去水 分子数目 多肽链相对分子质量 氨基 数目 羧基 数目 1条 m m－1 m－1 am－18 (m－1) 至少 1个 至少 1个 n条 m m－n m－n am－18 (m－n) 至少 n个 至少 n个 　①环状肽特点是肽键数目与氨基酸数目相同，即肽键数目＝脱去水分子数目＝氨基酸数目。②如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。 [演练1]　二硫键“—S—S—”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学键。如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，下列相关叙述正确的是(　　) A．该蛋白质至少有280个氨基 B．形成该蛋白质的过程中脱去了278个水分子 C．该蛋白质含有2个游离的羧基 D．该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类和排列顺序三方面决定 解析：B　根据题图分析可知，该蛋白质是由280个氨基酸组成的2条链状肽和1条环状肽构成的，一条肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此该蛋白质至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基，A、C错误；形成该蛋白质的过程中共形成280－2＝278(个)肽键，即脱去了278个水分子，B正确；该蛋白质的功能是由氨基酸的数量、种类、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构决定的，D错误。 突破二　利用原子守恒计算蛋白质(多肽)中的原子数 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，要失去部分氢原子和氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。多肽中的相关数量关系如下： ①碳原子数＝氨基酸的个数×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。 　由于R基上的碳原子数不容易确定，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。 [演练2]　有一条由12个氨基酸组成的多肽，分子式为CXHYOWNZS(Z＞12，W＞13)，这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、赖氨酸(C6H14O2N2)、苯丙氨酸(C9H11O2N)。水解产物中天冬氨酸的数目是(　　) A．(Y＋12)个　　　　　 B．(Z＋12)个 C．(W－13)个 D．(W－13)/2个 解析：D　由题意可知，天冬氨酸(C4H7O4N)中含有2个羧基，4个氧原子，设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个，根据题干信息可知脱去12－1＝11个水，根据氧原子守恒，2×(12－x)＋4x－11＝W，解得：x＝(W－13)/2。 突破三　利用“排列组合”求解多肽种类 1．若n种氨基酸形成一个m肽，则形成的多肽种类为nm种。 2．若有n种氨基酸形成一个n肽，且每种氨基酸只有一个，则形成n肽的种类为n×(n－1)×(n－2)×…×1＝n！。 [演练3]　如果有足量的三种氨基酸，分别为甲、乙、丙，则它们能形成的三肽种类以及包含三种氨基酸的三肽种类最多是(　　) A．9种　9种 B．6种　3种 C．27种　6种 D．3种　3种 解析：C　由题意可知，足量的甲、乙、丙三种氨基酸，它们能形成的三肽的种类由氨基酸的种类、排列顺序决定，即3×3×3＝33＝27(种)；由甲、乙、丙三种氨基酸形成的含有三种氨基酸的三肽的种类只由氨基酸的排列顺序决定，即3×2×1＝6(种)。 1．(2023·海南卷)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕，使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白，该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述，正确的是(　　) A．该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同 B．该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成 C．该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 D．高温可改变该蛋白的化学组成，从而改变其韧性 解析：B　该蛋白的基本组成单位是氨基酸，与天然蜘蛛丝蛋白的基本单位相同，A错误；氨基酸是组成蛋白质的基本单位，该蛋白的肽链由氨基酸经过脱水缩合反应通过肽键连接而成，B正确；该蛋白彻底水解的产物为氨基酸，不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，C错误；高温可改变该蛋白的空间结构，从而改变其韧性，但不会改变其化学组成，D错误。 2．(2023·湖北卷)球状蛋白分子空间结构为外圆中空，氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧，而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后，会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是(　　) A．蛋白质变性可导致部分肽键断裂 B．球状蛋白多数可溶于水，不溶于乙醇 C．加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质 D．变性后生物活性丧失是因为原有空间结构破坏 解析：A　蛋白质的变性主要是由于蛋白质分子内部的结构被破坏，天然蛋白质的空间结构是通过氢键等次级键维持的，而变性后次级键被破坏，A错误；球状蛋白氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧，而非极性基团分布在内侧，说明外侧主要是极性基团，可溶于水，不易溶于乙醇，B正确；加热变性的蛋白质空间结构发生改变，该改变不可逆，降低温度后不能恢复原有的结构和性质，C正确；变性后蛋白质的空间结构改变，导致一系列理化性质变化，生物活性丧失，D正确。 3．(2022·湖南卷)胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列叙述正确的是(　　) A．胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中 B．皮肤表面涂抹的胶原蛋白可被直接吸收 C．胶原蛋白的形成与内质网和高尔基体有关 D．胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高 解析：C　氨基酸脱水缩合过程中，氨基和羧基脱水形成—CO—NH—，故胶原蛋白的氮元素主要存在于—CO—NH—中，A错误；胶原蛋白为生物大分子物质，涂抹于皮肤表面不能被直接吸收，B错误；内质网是蛋白质的合成、加工场所和运输通道，高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装，胶原蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关，C正确；由题可知，胶原蛋白非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，而人体需要从食物中获取必需氨基酸，非必需氨基酸自身可以合成，衡量蛋白质营养价值的高低主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量及组成比例，因此并不能说明胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高，D错误。 4．(2023·江苏卷)细胞色素c是一种线粒体内膜蛋白，参与呼吸链中的电子传递，在不同物种间具有高度保守性。下列关于细胞色素c的叙述正确的是(　　) A．仅由C、H、O、N四种元素组成 B．是一种能催化ATP合成的蛋白质 C．是由多个氨基酸通过氢键连接而成的多聚体 D．不同物种间氨基酸序列的相似性可作为生物进化的证据 解析：D　蛋白质的元素组成一般是C、H、O、N等，但细胞色素c的组成元素中含有Fe和S元素，A错误；细胞色素c是一种线粒体内膜蛋白，参与呼吸链中的电子传递，但催化ATP合成的蛋白质是ATP合成酶，B错误；细胞色素c是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚体，C错误；不同物种间细胞色素c氨基酸序列的相似性可作为生物进化的证据，相似度越高，说明生物的亲缘关系越近，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$