2022版高考生物一轮复习 第1单元 细胞的化学组成 第3讲 蛋白质的结构和功能教案 苏教版必修1

2022版高考生物一轮复习第1单元细胞的化学组成第3讲蛋白质的结构和功能教案苏教版必修1
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第3讲蛋白质的结构和功能
蛋白质的结构和功能(Ⅱ)
1.蛋白质结构的多样性决定功能的多样性(生命观念
)
2．蛋白质的合成及计算；模型与建模：建立蛋白质
的结构模型(科学
思维)
3．结合蛋白质与人体健康方面的关系，形成关注科
学发展的意识(社会责任)
1．组成蛋白质的氨基酸及其种类
2．蛋白质的结构和功能的多样性
(1)多肽的形成及过程
①过程a名称：脱水缩合；场所：核糖体。

②物质b：二肽。

多个氨基酸发生a过程形成的产物被称为多肽。

③结构c：肽键，其结构简式为—NH—CO—(或—CO—NH—)。

④H2O中H原子的来源：H来自相邻氨基酸的氨基(—NH2)和羧基(—COOH)；O来源于羧基(—COOH)。

⑤由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有1个游离的氨基和1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)蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
3．区别蛋白质的三种变化
(1)盐析：是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。

(2)变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属等因素导致的，蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。

(3)水解：在蛋白酶和肽酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。

水解和脱水缩合的过程相反。

1．(人教版必修1 P23“与生活的联系”)在鸡蛋清中加入食盐会出现白色絮状物，高温加热后鸡蛋清会呈现白色固体状，导致蛋白质出现这两种情况的原因相同吗？说明理由。

提示：不同。

在食盐作用下析出蛋白质，蛋白质本身的结构没有改变，仍维持原有的生物活性；高温加热后蛋白质的空间结构发生了改变，丧失了原有的生物活性。

2．(人教版教材必修1 P38“思维拓展”)1969年，人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸，这些氨基酸不是来自地球。

由此你可以作出什么推测？运用了什么推理方式？
提示：运用了演绎推理。

氨基酸是组成蛋白质的基本单位，蛋白质是生命活动的承担者。

陨石中有氨基酸，推测地球外可能存在生命形式。

1．具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。

(×)
提示：构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。

2．非必需氨基酸不能在人体细胞内合成。

(×)
提示：不能在人体细胞内合成的是必需氨基酸。

3．细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质。

(×)
提示：氨基酸的排列顺序和多肽链的空间结构不同，蛋白质的结构也不同。

4．血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。

(×)
提示：血红蛋白的不同肽链之间的化学键不是肽键，而是其他的化学键。

5．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变。

(×)
提示：蛋白质的空间结构破坏，其特定功能会改变。

6．在蛋白酶的作用下，蛋白质水解过程中肽键断裂。

(√)
1．胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因是_______________________________________________ ________________________________________________________________。

提示：核糖体上合成的多肽不具有复杂的空间结构，只有经过盘曲折叠形成空间结构后才能行使正常的生理功能
2．吃熟鸡蛋容易消化，原因是____________________________________
________________________________________________________________。

提示：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
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，如血红蛋白是运输氧的载体，细胞膜上有运输葡萄糖、Na＋、K＋等的载体蛋白；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。

1．如图表示蛋白质的结构层次示意图，据图分析：
(1)组成蛋白质的化学元素中通常含有S，S元素在b中存在于哪部分？
(2)若该蛋白质是胰岛素，那么②发生的场所是哪里？
(3)图中③和④分别是什么过程？有何区别？
提示：(1)存在于b的R基中。

(2)由多肽到成熟分泌蛋白的形成发生在内质网和高尔基体中。

(3)③是变性的过程，蛋白质的空间结构丧失；④是水解的过程，蛋白质中肽键断裂。

2．用酒精消毒的原理是酒精可以使蛋白质变性杀死病菌或病毒，根据下面的实验材料设计实验验证酒精能够使蛋白质变性。

实验材料：酒精、淀粉溶液、α淀粉酶溶液、碘液、蒸馏水等
请写出实验设计的步骤和预期结果。

思路建模：设置对照实验→分组编号→控制自变量→检测因变量。

提示：取两支试管编号A、B，向A试管中加入1 mL酒精，向B试管中加入1 mL 蒸馏水，然后向A、B两支试管中各加入2 mL α淀粉酶溶液，振荡试管后分别加入2 mL淀粉溶液，振荡试管后保存一段时间，最后分别向两支试管中加入两滴碘液检测。

A试管溶液变蓝色，B试管溶液不变蓝。

考查组成蛋白质的氨基酸
1．下列关于氨基酸结构的叙述，错误的是( )
A．每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，并且都连接在同一个碳原子上B．生物体组成蛋白质的氨基酸约有20种，其结构上的不同在于R基的不同
C．亮氨酸的R基为—C4H9，则它的分子式为C6H13O2N
D．半胱氨酸和甲硫氨酸均含有S，S一定位于R基中
A [组成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，而不是全部的氨基和羧基都连接在同一个碳原子上，如果还有氨基和羧基，一定是在R基上，A项错误。

]
2．下列关于人体氨基酸的叙述，正确的是 ( )
A．氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因
D．非必需氨基酸的合成与基因的功能无关
B [有些激素如性激素不是蛋白质；氨基酸的不同在于R基的不同；患白化病的根本原因是基因突变造成酪氨酸酶缺少，合成黑色素减少；非必需氨基酸的合成需要酶的催化，该酶是蛋白质，与基因功能有关。

]
“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
考查蛋白质的结构和功能
3．(2020·湖南衡阳八中月考)某些溶剂可以破坏多肽链结合时的非共价相互作用。

用尿素处理蛋白质，可以使蛋白质变性，成为失去原有空间结构的松散肽链。

当去除尿素时，蛋白质又可以自发地重新复性成为原来的构象，实验如图所示。

下列说法错误的是( )
A．变性的蛋白质能够恢复原来的构象
B．实验中暴露在高浓度的尿素中的肽链只由它的氨基酸序列决定
C．无法用双缩脲试剂来检测蛋白质是否变性
D．对变性后的蛋白质进行氨基酸序列测定，无法得到其准确序列
D [本题考查蛋白质的变性与复性。

由题图可知，尿素处理会导致蛋白质变性，去除尿素，变性的蛋白质能够恢复原来的构象，A正确；实验中失去原有空间结构的松散肽链由它的一级结构即氨基酸序列决定，B正确；无论蛋白质是否变性，均有肽键，均可以与双缩脲试剂发生紫色反应，故无法用双缩脲试剂来检测蛋白质是否变性，C正确；蛋白质变性只破坏其空间结构，不破坏肽键及氨基酸序列，故对变性后的蛋白质进行氨基酸序列测定，可以得到其准确序列，D错误。

]
4．(2020·山东二模)防御素是一类具有抗菌活性的蛋白质，广泛存在于动物体中。

有关说法错误的是( )
A．防御素参与机体的免疫调节，利于维持机体稳态
B．防御素高温变性后与双缩脲试剂作用不会产生紫色反应
C．加入NaCl后防御素会从溶液中析出，此过程不会造成其失活
D．防御素在细胞的核糖体上合成，破坏此细胞的核仁将影响防御素的形成
B [防御素可以抑制细菌的活性，参与机体的免疫调节，利于维持机体稳态，A 正确；防御素高温变性后，其空间结构改变，但一级结构不变，与双缩脲试剂作用会产生紫色反应，B错误；加入NaCl后防御素会从溶液中析出，其空间结构和一级结构均不发生改变，所以此过程不会造成防御素失活，C正确；核仁与核糖体的形成有关，破坏此细胞的核仁将影响防御素的形成，D正确。

]
考点二蛋白质结构的相关计算
有关蛋白质结构的计算规律
1．氨基数和羧基数的计算
(1)氨基数＝肽链数＋R
基中的氨基数＝氨基酸中所有的氨基数－肽键数。

(2)羧基数＝肽链数＋R基中的羧基数＝氨基酸中所有的羧基数－肽键数。

2．肽键数、脱去水分子数和蛋白质相对分子质量的计算
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条链状多肽或m 条链状多肽：
形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量
1n－1n－1
至少
1个
至少
1个
an－18(n－1) m n－m n－m
至少
m个
至少
m个
an－18(n－m)
1．一条肽链只含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。

(×)
提示：一条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。

2．某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。

该蛋白质至少含有—COOH、—NH2、氧原子的个数分别为m、m、n＋m。

(√)
3．某甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则该甜味肽可能是二肽。

(√)
4．环状肽中一定不含游离的氨基和羧基。

(×)
提示：R基中可能有游离的氨基和羧基。

利用原子守恒法计算肽链中原子数
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、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。

其相关数量关系如下：
1．碳原子数＝氨基酸的分子数×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＝肽链数＋肽键数＋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的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。

如图为无活性的胰岛素原加工为有活性的胰岛素的过程，据图回答下列问题。

(1)切除C肽过程需要什么酶？在哪一细胞器中完成？
(2)有活性的胰岛素至少含有几个氨基？几个羧基？几个肽键？
提示：(1)蛋白酶；高尔基体。

(2)2；2；49。

考查多肽或蛋白质的结构
1．(2020·河北安平中学质检)如图是一多肽化合物，相关说法正确的是( )
A．该化合物是三肽化合物，形成过程中，共产生3分子的水
B．该多肽化合物含有2个游离的羧基，1个游离的氨基
C．该化合物水解后，会形成4种氨基酸
D．该4个氨基酸可以形成24种三肽化合物
B [本题考查氨基酸的脱水缩合。

该多肽中含有3个肽键，由4个氨基酸组成，形成过程中共产生3分子的水，所以该化合物是四肽化合物，A错误；由于有1个R 基中含有羧基，所以该多肽化合物含有2个游离的羧基，1个游离的氨基，B正确；该多肽由4个氨基酸组成，其中首尾两个氨基酸相同，因此该多肽水解后，只形成3种氨基酸，C错误；该4个氨基酸属于3种，最多可形成A33＋2C13＝12种三肽化合物，D错误。

]
2．(2020·青岛模拟)由枯草芽孢杆菌
分泌的生物表面活性剂——脂肽，是一种高
效环保材料，已经在化妆品、洗涤工业等领
域得到广泛应用。

其结构如图所示，下列叙
述正确的是( )
A．该化合物的合成至少要经过7次氨基酸之间的脱水缩合反应
B．枯草芽孢杆菌分泌脂肽需要经过内质网、高尔基体等结构
C．该化合物加热变性后仍能与双缩脲试剂产生紫色反应
D．该化合物的空间结构主要由氨基酸的空间结构决定
C [该化合物的脱水缩合过程中，氨基酸之间的脱水缩合应为6次，A项错误；枯草芽孢杆菌是原核细胞，没有内质网、高尔基体，B项错误；该化合物加热变性后，肽键不被破坏，因此仍能与双缩脲试剂产生紫色反应，C项正确；该化合物的空间结构主要与氨基酸的数量、种类、排列顺序有关，D错误。

]
考查蛋白质结构的相关计算
3．(2020·江苏徐州一中、宿迁中学联考)某多肽的分子式是C21H x O y N4S2(二硫键)。

已知该多肽是由下列氨基酸中的某几种合成的：亮氨酸(C6H13NO2)、天门冬氨酸(C4H7NO4)、苯丙氨酸(C9H11NO2)、丙氨酸(C3H7NO2)、半胱氨酸(C3H7NO2S)。

以下对该多肽的叙述，不正确的是( )
A．有3个肽键
B．水解后得到4种氨基酸
C．含有氧原子和氢原子的数目分别为5和32
D．只有1个羧基
B [本题考查蛋白质的有关计算。

分析题干信息可知，该多肽中含有4个N原子，而组成多肽链的几种氨基酸都只含有一个N原子，因此该多肽链是由4个氨基酸脱水缩合形成的，故含有3个肽键，A正确；该多肽链含有4个氨基酸，根据S原子守恒，可知其中有2个是半胱氨酸(C3H7NO2S)，因此最多含有3种氨基酸，B错误；根据以上分析可知，该多肽链中含有4个氨基酸，其中包括两个半胱氨酸，再结合C原子守恒可知，另外两个氨基酸是苯丙氨酸(C9H11NO2)和亮氨酸(C6H13NO2)，4个氨基酸脱去3分子水，因此含有的O是2×4－3＝5，H是7×2＋11＋13－3×2＝32，C正确；该肽链是由2个半胱氨酸(C3H7NO2S)、1个苯丙氨酸(C9H11NO2)和1个亮氨酸(C6H13NO2)形成的，因此只有1个羧基，D正确。

]
4．(2020·沈阳育才中学检测)近年来的研究初步表明，β­AP(β淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer(阿尔茨海默)型老年痴呆的主要病理特征。

β­AP是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成。

APP形成β­AP 的过程如图所示。

根据上述信息所作的推论错误的是( )
A．用双缩脲试剂检测β­AP，会产生紫色反应
B．β­AP中至少含有39个肽键
C．β­AP的作用效果可能是引起大脑功能异常
D．β分泌酶可能是突变基因表达的产物
B [β­AP是一种蛋白质，可与双缩脲试剂发生紫色反应，A正确；由图可知，β­AP分子中的氨基酸数目＝635－596＝39个，则肽键数为38个，B错误；β­AP 沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病理特征，可见β­AP的作用效果可能是引起大脑功能异常，C正确；由于β­分泌酶和γ­分泌酶的作用才产生了β­AP，导致产生了老年痴呆，推测β分泌酶可能是突变基因表达的产物，D正确。

]
1.组成蛋白质的元素一定有C、H、O、N，一般还含有S元素。

2．多肽和蛋白质的区别：多肽没有明显的空间结构，必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。

3．区别蛋白质的盐析、变性和水解：盐析是盐溶液中蛋白质的溶解度降低而析出，蛋白质的结构没发生变化；变性是蛋白质的空间结构发生改变，功能改变；水解是在蛋白酶作用下肽键断裂。

4．高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使1.组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

2．脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水的过程。

3．氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋
1．(2020·天津等级考)组成下列多聚体的单体的种类最多的是( )
A．血红蛋白B．DNA
C．淀粉D．纤维素
A [组成血红蛋白的单体是氨基酸，生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种；组成DNA的单体是脱氧核苷酸，根据碱基种类不同，脱氧核苷酸可分为4种；组成淀粉和纤维素的单体都是葡萄糖。

故选A。

]
2．(2019·江苏高考)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的肽键
B [蛋白质的元素组成主要是C、H、O、N，核酸的元素组成是C、H、O、N、P，A错误；核酸包括DNA和RNA，DNA的复制和RNA的合成分别需要DNA聚合酶(蛋白质)和RNA聚合酶(蛋白质)的催化，B正确；蛋白质的分解需要蛋白酶的催化，核酸控制蛋白酶合成，故是间接参与的，C错误；高温破坏的是蛋白质和核酸的空间结构，不会破坏其中的化学键，另外，核酸中没有肽键，D错误。

]
3．(2018·江苏高考)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
D [据图可知，两种激素都是由九个氨基酸脱水缩合形成的链状肽，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；肽链中游离的氨基数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关，C错误；根据分析可知，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。

]
4．(2018·全国卷Ⅱ)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
C [浆细胞产生的特异性抗体可与相应抗原结合而发挥免疫功能，A项正确；肌细胞中的肌球蛋白、肌动蛋白等参与肌肉收缩的过程，B项正确；参与O2运输的血红蛋白中有Fe2＋，而没有Mg2＋，C项错误；染色体主要由蛋白质和DNA组成，所以细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分，D项正确。

]
5．(2018·全国卷Ⅲ)回答下列与蛋白质相关的问题：
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是________。

在细胞中合成蛋白质时，肽键是在________这一细胞器上形成的。

合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如________(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。

分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是____________。

(2)通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和________结构。

某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是________________。

(3)如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是____________________。

[解析] (2)蛋白质中正确的氨基酸序列和空间结构决定了其生物学功能；蛋白质变性是空间结构遭到了破坏，失去了生物活性。

变性蛋白质的肽键暴露出来，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。

(3)编码血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被替换，但其未引起血红蛋白中氨基酸序列改变，说明突变前后mRNA上相应密码子对应同一种氨基酸，即遗传密码具有简并性。

[答案] (1)氨基酸核糖体胃蛋白酶对蛋白质进行加工、分类和包装(2)空间蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解(3)遗传密码具有简并性。