高考生物一轮复习 专题1.3 生命活动的主要承担者教学

1.3 生命活动的主要承担者

1．近年高考中，蛋白质的结构和功能、蛋白质的鉴定是高考命题的热点。在理综高考中蛋白质的结构和功能常与代谢、调节、遗传等知识进行综合考查。

2．对本讲的复习可从以下角度展开：

(1)按照网络图中的元素→氨基酸→多肽→结构→功能的层次依次掌握各部分知识。

(2)联系翻译过程和分泌蛋白的加工理解氨基酸的脱水缩合和蛋白质的空间结构。

(3)通过示意图和模型理解蛋白质结构的多样性，通过调节、免疫、催化、运输等具体实例理解蛋白质功能的多样性。

(4)由蛋白质的多样性联系基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。

一、蛋白质的结构和功能

1.组成蛋白质的氨基酸及其种类 (1)组成元素：C 、H 、O 、N ，有的还含有P 、S 等。

(2)结构特点

①氨基和羧基的数量：每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基。

②氨基和羧基的连接位置：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

③氨基酸不同的决定因素：R 基的不同。

(3)种类：约20种。

根据能否在人体内合成????? 必需氨基酸8种，婴儿9种非必需氨基酸12种

2.蛋白质的结构及其多样性

(1)二肽的形成过程

①过程a 名称：脱水缩合，场所为核糖体。

②物质b 名称：二肽。

③结构c 名称：肽键，其结构简式为：—NH —CO —(或—CO —NH —)。

④H 2O 中各元素的来源：H 来自—COOH 和—NH 2，O 来自—COOH 。

⑤多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为多肽。

(2)蛋白质的结构层次

氨基酸―――→脱水缩合多肽―――――→盘曲、折叠蛋白质

(3)蛋白质分子多样性的原因

①氨基酸????? a.种类不同b.数目成百上千

c.排列顺序千变万化

②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。

3.蛋白质的功能(连线)

二、蛋白质的相关计算

利用蛋白质结构图示完成相关计算

肽链

数目

氨基酸

数目

肽键数目

脱去水

分子数

多肽的相对

分子质量

氨基数目羧基数目1条m m－1 m－1 ma－18(m－1) 至少1个至少1个n条m m－n m－n ma－18(m－n) 至少n个至少n个注：设氨基酸的平均相对分子质量为a。

高频考点一、蛋白质的结构与功能

例1．如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是( )

A.胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水

B.胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基

C.沸水浴时肽键断裂导致了胰岛素的生物活性丧失

D.理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能

【答案】 D

【变式探究】关于生物体内氨基酸的叙述，正确的是( )

A.氨基酸是蛋白质分子的单体，由氨基和羧基组成

B.组成蛋白质的氨基酸共有的结构是

C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素

D.组成人体的氨基酸都在人体内合成

【答案】 B

高频考点二、考查蛋白质的计算

1．氨基酸数、肽链数、失去水分子数与肽键数的关系

(1)形成一条肽链时：肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－1

(2)形成n条肽链时：肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－n

(3)形成环状多肽的肽键

环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，由图示可知：

肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。

2．氨基、羧基、原子个数与肽链、肽键的关系

(1)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数

(2)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数

(3)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N的总数

(4)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱水数

3．氨基酸平均相对分子质量与蛋白质相对分子质量关系

蛋白质相对分子质量＝氨基酸相对分子质量×氨基酸数目－失去水分子数×水的相对分子质量

4．氨基酸与相应DNA、RNA片段中碱基数目之间的关系

DNA(基因)转录信使RNA翻译蛋白质(性状)

碱基数6∶碱基数3 ∶氨基酸数1

例2、下列有关图中所示多肽的叙述中，正确的是( )

A.由5个氨基酸缩合而成

B.有游离的氨基和羧基各1个

C.有4种不同的侧链基团

D.该多肽在形成过程中失去了3分子水

【答案】 D

【解析】图示多肽中共有3个肽键，形成过程中失去3分子水；由4个氨基酸缩合而成，但R基只有3种，游离的氨基为1个、羧基为2个。

【变式探究】如图所示的某条多肽链中有3个甘氨酸(分别位于第8、20、23位)参与其组成。下列叙述正确的是( )

A．此多肽至少含有N和O各30个

B．形成此多肽时，参与脱水缩合的氨基酸相对分子总量减少了540

C．用特殊水解酶选择性除去3个甘氨酸，形成的产物中有4条多肽链

D．组成此多肽的氨基酸种类，数目和排列顺序都不变，也可构成多种蛋白质分子

【答案】D

高频考点三、氨基酸脱水缩合的有关计算

1．原子守恒法——多肽中各原子数的计算

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H 、O 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)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数＝肽键数＋2＋R 基团上氧原子数。

(2)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。

(3)根据N 、O 原子数计算肽链中R 基团上含有氨基(如赖氨酸)、含有羧基(如天冬氨酸)的氨基酸个数。 根据N 原子数计算R 基团上含氨基的氨基酸，根据O 原子数计算R 基团上含羧基的氨基酸个数。 R 基团上含有氨基的氨基酸数＝N 原子数－肽键数－1

R 基团上含有羧基的氨基酸数＝O 原子数－肽键数－22

例3、某50肽中有丙氨酸(R 基为—CH 3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是( )

A.该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子

B.若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列

C.若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4个H 2O

D.新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基

【答案】 C

【解析】 据图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，即有8分子水参与，故该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子，A 项正确；得到的5个氨基酸，其中有4个是丙氨酸，故这5个氨基酸缩合成5肽，可有5种不同的氨基酸序列，B 项正确；若这4条多肽链重新连接成一条长链，则需要形成3个肽键，脱去3分子水，C 项错误；每条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基，D 项正确。

2．排列组合法——多肽种类的计算

多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助下面的示意图(?代表要安放的氨基酸的位置)。

(1)假若有n 种氨基酸形成一个三肽，那么形成三肽的种类：

n

n n

即n 3种。

(2)假若n 种氨基酸形成一个m 肽，则形成的多肽种类：n m 种。

(3)假若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类：

n n－1 n－2

即n×(n－1)×(n－2)种。

例4、现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3类氨基酸的三肽种类分别最多有( )

A．9种，9种B．6种，3种

C．18种，6种 D．27种，6种

【答案】D

3．比例关系法——蛋白质合成过程中碱基数目的计算

基因表达中，DNA中碱基排列顺序转录为mRNA中碱基排列顺序，进而翻译为蛋白质中氨基酸的排列顺序。其数量关系如下：

由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。

例5、某条多肽的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是( )

A．75对碱基B．78对碱基

C．90对碱基D．93对碱基

【解析】设多肽是由m个氨基酸构成的，蛋白质的相对分子质量＝110m－18(m－1)＝2778，则m等于30。那么控制该多肽的密码子有31(终止密码子不编码氨基酸)，则控制该多肽合成的基因至少有93对碱基。【答案】D

1.（2016?江苏卷.4）蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误

．．的是

A.细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质

B.氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基

C.细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与

D.蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团有关

【答案】A

【解析】细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质，细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是tRNA，A错误；氨基酸之间脱去的水分子中的氢来自氨基和羧基，氧来自羧基，B正确；细胞内蛋白质水解时需蛋白酶催化，蛋白酶属于蛋白质，C正确；蛋白质的基本性质与碳骨架有关，也与功能基团有关，D正确。

2.【2015广东卷.2】关于人胰岛素的叙述，正确的是（）

①以碳链为基本骨架②与双缩脲试剂反应呈蓝色

③促进肝糖原分解④由胰岛B细胞合成、分泌

A ①③

B ①④ C②③ D ③④

【答案】B

3.【2015海南卷.11】关于蛋白质的叙述，错误的是（）

A．rRNA能参与蛋白质的生物合成 B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分

C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质 D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用

【答案】D

【解析】rRNA是核糖体的组成成分，核糖体是蛋白质合成的场所，A正确；DNA和蛋白质是染色体的组成成分，B正确；人体血浆中含有浆细胞分泌的抗体，抗体属于蛋白质，C正确；核糖体上合成的蛋白质可通过核孔进入细胞核，在细胞核中发挥作用，D错误。

4.【2015福建卷.1】人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质 ( )

A.都含有20种氨基酸

B.都是在细胞内发挥作用

C.都具有一定的空间结构

D.都能催化生物化学反应

【答案】C

【解析】人体中蛋白质不是每种都含有20种氨基酸，例如胰岛素含有16种51个氨基酸，A错误。分泌蛋白例如消化酶、抗体、蛋白质类的激素均在细胞外发挥作用，B错误。只有酶起催化作用，但不是所有的蛋白质都属于酶，蛋白质在人体中结构多样性决定了其功能的多样性，人体中蛋白质具有运输、催化、免疫、调节等多种功能，D错误。蛋白质分子由多肽链组成，肽链的折叠、盘曲或者糖基化等过程使得蛋白质都具有一定的空间结构，C正确。

5.【2015四川卷﹒5】人体感染链球菌等细菌后可致急性肾小球肾炎，患者体内存在抗原－抗体复合物，并出现蛋白尿。下列叙述正确的是（）

A．用双缩脲试剂检测蛋白尿，需水浴加热方可呈现出紫色

B．患者血浆蛋白减少使血浆渗透压升高，可出现组织水肿

C．链球菌的抗原由核糖体合成并经高尔基体运输至细胞膜

D．内环境中形成的抗原－抗体复合物可被吞噬细胞吞噬消化

【答案】D

6.【2015课标I卷.5】人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrP c),该蛋白无致病性。 PrP c的空间结构改变后成为PrP Bc (朊粒)，就具有了致病性。PrP Bc可以诱导更多PrP c的转变为PrP Bc，实现朊粒的增——可以引起疯牛病.据此判——下列叙述正确的是（）

A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中

B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同

C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化

D. PrP c转变为PrP Bc的过程属于遗传信息的翻译过程

【答案】C

【解析】朊粒的化学本质为蛋白质，是PrP c（一种无毒蛋白）空间结构改变而成，结构改变，功能改变，进入机体后不能整合到宿主细胞基因组中；A错误。肺炎双球菌为细菌，其增殖方式为二分裂；而朊粒的增