2027届高三人教版生物一轮复习讲义第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者

第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者 考点一　蛋白质的结构和功能 知|识|巩|固 1．组成蛋白质的氨基酸的结构和种类 (1)氨基酸的结构 (2)氨基酸的种类 种类 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) 3．蛋白质结构多样性与功能多样性 教材隐含知识 1．(必修1 P30正文信息)由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。 2．(必修1 P30图2－11)图中胰岛素由2条肽链构成，通过二硫键(—S—S—)相互结合在一起，其中共含有3个二硫键。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)具有氨基和羧基的化合物都是构成生物体蛋白质的氨基酸。(　　) (2)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质。(　　) (3)胰岛素和抗体的差异与组成它们的氨基酸之间的连接方式有关。(　　) (4)肽链能折叠是由于氨基酸之间能形成氢键或二硫键。(　　) (5)高温处理过的蛋白质空间结构被破坏，功能丧失，但仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√ 延|伸|探|究 1．2021年3月，一篇熟鸡蛋返生孵小鸡的论文引发网络关注。央视评论：“侮辱性很强，伤害性极大”。 (1)熟鸡蛋无法返生的原因是________________________。 (2)在鸡蛋清中加入食盐析出白色絮状物，兑水后絮状物消失，这一现象说明________________________；相对于生鸡蛋，煮熟的鸡蛋更容易消化，这是因为________________________。 (3)经常食用鸡蛋、牛奶、大豆制品，人体一般就不会缺乏必需氨基酸，必需氨基酸是指________________________。高温加热后，蛋白质用双缩脲试剂检验______(填“能”或“不能”)发生紫色反应。双缩脲试剂的使用方法是________________________。评价食物中蛋白质成分的营养价值时，应特别关注的问题是________________________。 提示：(1)高温破坏蛋白质的空间结构，使蛋白质变性，且该过程是不可逆的 (2)盐析过程中蛋白质的结构没有发生变化　鸡蛋煮熟过程中，高温使蛋白质变性，蛋白质空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解 (3)人体细胞自身不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸　能　先加A液(NaOH溶液)，再加B液(CuSO4溶液)　必需氨基酸的种类和含量 2．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过程中空间构象发生改变。 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。 剖析难点·考点突破 重|难|精|讲 1．辨析蛋白质的盐析、变性和水解 (1)盐析：蛋白质在高浓度盐溶液中因溶解度下降而沉淀析出，蛋白质的空间结构没有发生变化，在加水稀释后可以重新溶解。 (2)变性：是由高温、过酸、过碱、重金属盐、酒精、紫外线及X射线照射、超声波等因素导致的，蛋白质的空间构象的变化不可逆，活性丧失，但肽键一般不断裂，还能与双缩脲试剂发生紫色反应。 (3)水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质初步水解为短肽，短肽进而彻底水解为氨基酸。 2．常考蛋白质的分布和功能 提醒：载体与受体的区别 载体是协助物质运输的蛋白质，如细胞膜上有运输葡萄糖、Na＋、K＋等的转运蛋白；受体是接受信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子受体，其主要作用是实现细胞间信息交流。 精|准|命|题 考向一　围绕氨基酸的结构及种类，考查结构功能观 》例1　(2025·广东深圳调研)食用花卉是一类富含氨基酸且有利于人体氨基酸营养平衡的天然绿色食品。下列有关食用花卉中氨基酸的叙述，正确的是(　　) A．各种氨基酸都含有元素C、H、O、N、S B．食用花卉中的氨基酸可以用双缩脲试剂来检测 C．必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标 D．通过检测氨基酸的种类可鉴定区分不同种类的花卉 答案：C 解析：组成蛋白质的基本元素是C、H、O、N，有的含有S，A错误；双缩脲试剂与蛋白质中的肽键发生紫色反应，从而鉴定蛋白质，而氨基酸中不含此结构，因而食用花卉中的氨基酸不可以用双缩脲试剂来检测，B错误；必需氨基酸是人体不能合成只能从食物中获得的氨基酸，故必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标，C正确；通过检测氨基酸的种类不能鉴定区分不同种类的花卉，因为氨基酸不具有物种的特异性，D错误。 〔变式训练1〕　(2024·黑龙江哈尔滨期中)科学家已经发现了第21种和第22种氨基酸——硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸，硒代半胱氨酸也可以在人体中合成，吡咯赖氨酸只存于甲烷菌中。下列关于组成蛋白质的氨基酸的说法，错误的是(　　) A．组成人体蛋白质的氨基酸有13种必需氨基酸，8种非必需氨基酸 B．组成人体蛋白质的氨基酸都含有C、H、O、N C．这两种氨基酸的结构也符合组成蛋白质的氨基酸的结构通式 D．第21种和第22种氨基酸的理化性质不同，原因是二者的R基不同 答案：A 解析：组成人体蛋白质的氨基酸中有8种必需氨基酸，13种非必需氨基酸，A错误。 考向二　围绕蛋白质的结构和功能，考查生命观念 》例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被破坏 答案：A 解析：蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象，蛋白质变性一般不会导致肽键断裂，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，根据相似相溶可知，球状蛋白多数可溶于水，不溶于乙醇，B正确；加热变性的蛋白质空间结构发生改变，该空间结构改变不可逆，不能恢复原有的结构和性质，C正确；变性后原有空间结构改变，导致一系列理化性质变化，生物活性丧失，D正确。 〔变式训练2〕　(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 答案：B 解析：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，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。故选B。 考点二　蛋白质的相关计算 剖析难点·考点突破 重|难|精|讲 蛋白质相关的计算规律 (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＝肽链数； ②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。 (2)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系 ①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数； 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－脱去水分子数×18(不考虑形成二硫键)。 肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 蛋白质相 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 注：假设氨基酸平均相对分子质量为a。 提醒：①环状肽特点是肽键数与氨基酸数相同，即肽键的数目＝脱去的水分子的数目＝氨基酸的数目。 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。 (3)利用原子守恒计算肽链中原子数 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。 提醒：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。 精|准|命|题 考向　围绕蛋白质的合成及相关计算，考查科学思维能力 》例　(2025·江苏苏州调研)多肽有链状的，也有环状的。下列有关说法不正确的是(　　) A．一条链状多肽至少含有1个氨基和1个羧基 B．n个氨基酸形成环状多肽时相对分子质量的变化为18n C．多肽能盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子 D．将环状n肽彻底水解需要破坏的肽键数量为(n－1)个 答案：D 解析：环状n肽含有n个肽键，因此，将环状n肽彻底水解需要破坏的肽键数量为n个，D错误。 〔变式训练1〕　(2025·辽宁实验中学阶段检测)如图为一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子，其中“—S—S—”是将两条肽链连接起来的二硫键(由两个—SH形成，即—SH＋—SH→—S—S—＋2H)。下列叙述正确的是(　　) A．该分子中含有197个肽键 B．该蛋白质中至少含有2个游离的氨基 C．参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基 D．合成该蛋白质的过程中，其相对分子质量减少了3 568 答案：D 解析：该蛋白质分子含有3条肽链并且乙和丙这2条肽链间有一个肽键，所以链内肽键数＝氨基酸数－肽链数＝200－3＝197(个)，链间肽键1个，该蛋白质分子共有肽键数＝197＋1＝198(个)，A错误；该蛋白质中含有3条肽链，至少含有3个游离的氨基，B错误；图中1条肽链的R基上的氨基与另一条肽链的R基上的羧基反应形成了一个肽键，因此在这200个氨基酸中，至少含有201个氨基和201个羧基，C错误；200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时脱去的水分子数为198个，并形成2个二硫键，所以合成该蛋白质时相对分子质量减少198×18＋2×2＝3 568，D正确。 〔变式训练2〕　(2024·河北唐山高三一模)下图中甲、乙、丙为组成生物体的相关化合物，乙为一个由α、β、γ三条肽链形成的蛋白质分子，共含271个氨基酸，图中每条虚线表示由两个巯基(—SH)脱氢形成一个二硫键(—S—S)。下列相关叙述错误的是(　　) A．甲为组成乙的基本单位，且乙中最多含有21种甲 B．由不同的甲形成乙后，相对分子量比原来少了4 832 C．丙主要存在于细胞核中，且在乙的生物合成中具有重要作用 D．如果甲中的R基为—C3H5O2，则由两分子甲形成的化合物中含有16个H 答案：C 解析：题图中的甲和乙分别是氨基酸和蛋白质，构成蛋白质的氨基酸有21种，所以蛋白质中含有的氨基酸最多有21种，A正确；题图中的甲和乙分别是氨基酸和蛋白质，由甲(氨基酸)形成乙(蛋白质)的过程中的脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝271－3＝268(个)，形成4个二硫键过程中脱去8个—H，所以相对分子质量比原来减少的数值为268×18＋4×2＝4 832，B正确；题图中的乙和丙分别是蛋白质和核苷酸，由丙(核苷酸)组成的核酸有DNA和RNA两种，其中真核细胞中的DNA主要存在于细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，核酸在蛋白质的生物合成中具有重要作用，C错误；氨基酸的结构通式为，如果甲中的R基为—C3H5O2，则该氨基酸分子中含有H的个数是4＋5＝9(个)，由两分子甲形成的化合物中含有的H的个数＝两分子甲中的H原子数－脱去水分子(1个)中的H原子数＝9×2－2×1＝16(个)，D正确。 素养提升·强化思维 构|建|网|络 真|题|再|现 1．(2024·黑吉辽卷)钙调蛋白是广泛存在于真核细胞的Ca2＋感受器。小鼠钙调蛋白两端有近似对称的球形结构，每个球形结构可结合2个Ca2＋，下列叙述错误的是(　　) A．钙调蛋白的合成场所是核糖体 B．Ca2＋是钙调蛋白的基本组成单位 C．钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关 D．钙调蛋白结合Ca2＋后，空间结构可能发生变化 答案：B 解析：钙调蛋白属于蛋白质，其合成场所是核糖体，A正确；蛋白质的基本组成单位是氨基酸，B错误；由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，钙调蛋白两端的肽链盘曲、折叠成近似对称的球形结构，C正确；蛋白质与特定分子结合往往会发生空间结构(构象)的改变，D正确。 2．(2024·新课标卷)大豆是我国重要的粮食作物。下列叙述错误的是(　　) A．大豆油含有不饱和脂肪酸，熔点较低，室温时呈液态 B．大豆的蛋白质、脂肪和淀粉可在人体内分解产生能量 C．大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸 D．大豆中的脂肪和磷脂均含有碳、氢、氧、磷4种元素 答案：D 解析：植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，在室温时呈液态，如日常炒菜用的食用油(花生油、豆油等)，不饱和脂肪酸的熔点较低，不容易凝固，A正确；大豆中的蛋白质、脂肪和淀粉经人体消化系统消化吸收后，在人体内可通过呼吸作用分解释放能量，B正确；大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸，C正确；脂肪只含C、H、O元素，磷脂除了含有C、H、O，还含有P甚至N，D错误。 3．(2023·浙江卷)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 答案：C 解析：胰岛素的化学本质是蛋白质，而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，因此，结晶牛胰岛素的化学本质是蛋白质，C正确。故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $