生物第一节 细胞中的元素和无机化合物课后作业题

课后素养落实(三)　细胞的功能主要由蛋白质完成

(建议用时：40分钟)

题组一　蛋白质的基本组成单位——氨基酸

1．下列关于组成蛋白质的氨基酸概念的叙述，正确的是(　　)

A．氨基酸是蛋白质的组成单位，由氨基和羧基组成

B．每个氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基

C．一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成多肽

D．氨基酸是酸碱两性化合物，分子中至少含有一个氨基和一个羧基，且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上

D　[氨基和羧基只是氨基酸的必要部分，一个完整的氨基酸分子不只含有氨基和羧基，故A项错误；因每个氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，故B项错误；一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成的是二肽，故C项错误。]

2．(多选)下图为构成蛋白质的氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是(　　)

A．自然界中结构④在生物体内有21种

B．氨基酸理化性质的不同是由结构④不同决定的

C．从图中可以看出，一个氨基酸一定仅含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)

D．若甘氨酸的结构简式为，则甘氨酸是构成蛋白质的氨基酸中相对分子质量最小的氨基酸

ABD　[图中①为氨基，③为羧基，④为侧链基团(R基)。生物体中组成蛋白质的氨基酸有21种，而R基是氨基酸分类的重要依据，A项正确；氨基酸的不同仅仅是侧链基团(R基)不同，R基决定了氨基酸理化性质的不同，B项正确；一个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，R基中也可能含有氨基或羧基，C项错误；由甘氨酸的结构简式可知，甘氨酸的R基为—H，因此甘氨酸是构成蛋白质的氨基酸中相对分子质量最小的氨基酸，D项正确。]

题组二　蛋白质的结构、功能及其多样性

3．人的血红蛋白分子共有574个氨基酸，含有4条多肽链，则该蛋白质分子中至少含有的氨基数和形成肽键脱去的水分子数目依次为(　　)

A．4个、573个 B．4个、570个

C．4个、572个 D．2个、570个

B　[每条肽链至少含1个氨基和1个羧基，4条多肽链至少含4个氨基和4个羧基。脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数，即574－4＝570个。]

4．某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是(　　)

A．6　18 B．5　18

C．5　17 D．6　17

C　[氨基酸通过脱水缩合形成多肽，每一条多肽链上含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，含有的肽键数＝氨基酸总数－肽链数。根据题目给出的条件可知：5个多肽至少含有5个游离的氨基和17个肽键。]

5．三个不同的氨基酸可以合成三肽的种类，以及三种不同的氨基酸在数量足够多时能合成的三肽的种类数分别是(　　)

A．3，9 B．6，9

C．3，27 D．6，27

D　[蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的数目、空间结构有关，三个不同的氨基酸合成三肽的种类是3×2×1＝6种，三种不同的氨基酸在数量足够多时能合成的三肽的种类33＝27种。]

6.免疫球蛋白IgG的结构如图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键数(　　)

A．m个 B．(m＋1)个

C．(m－2)个 D．(m－4)个

D　[由氨基酸脱水缩合成蛋白质的过程中，存在这样的关系：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数(对于非环状多肽而言)。从图中给出的信息可以判断出IgG的结构中有4条肽链，由于共有m个氨基酸，因此可以得出肽键的数量为(m－4)个。]

7．某多肽链的分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到以下3种氨基酸，则此多肽中含有的赖氨酸个数为(　　)

赖氨酸

A．2个 B．3个

C．5个 D．8个

B　[假设水解得到的氨基酸个数为N，则该多肽合成时脱去的水分子数目为N－1。根据氧原子守恒进行计算，该多肽中氧原子数目＝氨基酸数目×2－脱去的水分子数×1＝2N－(N－1)＝9，可计算出N＝9－1＝8，由于三种氨基酸中只有赖氨酸含有两个氨基，假设每个氨基酸中只含有一个氨基，则多余的氨基来自赖氨酸，所以赖氨酸的数目为11－8＝3，故选B。]

8．下图为脑啡肽的结构简式，据图分析下列说法正确的是(　　)

A．该脑啡肽由4个氨基酸脱水缩合而成，称为四肽，含有4个肽键

B．该脑啡肽中含1个游离的氨基，2个游离的羧基

C．高温、X射线、强酸等会引起蛋白质的空间结构遭到破坏而变性

D．形成该脑啡肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自氨基

C　[题图所示为脑啡肽的结构简式，图中该分子有4个肽键，所以是由5个氨基酸分子脱水缩合形成的，称为五肽，A项错误；该脑啡肽中含有1个游离的氨基(最左边)和1个游离的羧基(最右边)，B项错误；高温、X射线、强酸等会破坏蛋白质的空间结构，从而引起蛋白质变性，C项正确；脱去的水中的氢来自氨基和羧基，D项错误。]

9．据图回答相关问题：

(1)该化合物中①表示________；⑥表示________；④表示________，图中共有________个④结构。

(2)该化合物是由________个氨基酸分子失去________分子水形成的，该化学反应称为________，此化合物称为________。

(3)各种氨基酸之间的区别在于侧链基团的不同，请写出形成该化合物的最右边氨基酸的侧链基团编号：________。

(4)组成人体蛋白质的氨基酸有________种，已知天冬氨酸的R基是—CH2—COOH，写出该氨基酸的组成元素：________________。

(5)蛋白质是生命活动的主要承担者，请举例说明蛋白质的功能(要求写出两种不同类型蛋白质的名称及其作用)。

名称：________，作用：________________________________。

名称：________，作用：_______________________________。

[解析]　(1)该结构式中①表示氨基，④表示肽键，⑥表示羧基，该化合物含有2个肽键。(2)该化合物由3个氨基酸分子失去2个水分子形成，这种反应叫作脱水缩合，此化合物称为三肽。(3)该化合物最右边的氨基酸中⑥表示羧基，与⑥相连的C为中心C，因此⑤是最右边氨基酸的侧链基团。(4)组成人体蛋白质的氨基酸有21种，已知天冬氨酸的R基，根据氨基酸的结构通式，可知天冬氨酸的组成元素为C、H、O、N。(5)组成生物体的蛋白质常见功能有5种：结构蛋白，举例：羽毛、肌肉、头发、蛛丝等；催化功能，举例：消化酶等；运输功能，举例：血红蛋白、细胞质膜上的载体蛋白等；调节机体生命活动，举例：胰岛素等；防御功能，举例：抗体等。

[答案]　(1)氨基　羧基　肽键　2

(2)3　2　脱水缩合　三肽

(3)⑤

(4)21　C、H、O、N　

(5)抗体　防御功能　血红蛋白　运输功能(合理即可)

10．甲图表示有关蛋白质分子的简要概念图；乙图表示某三十九肽中共有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽。据图回答下列问题：

(1)甲图中A的元素组成为________，在人体内可以合成的B属于________，C是________。

(2)蛋白质的结构具有多样性，从蛋白质自身分析，原因有氨基酸的____________________不同，以及蛋白质的________千变万化。

(3)乙图中，三十九肽被水解后肽键数量减少________个。这些肽链和三十九肽相比，氨基和羧基分别增加________个，C原子减少________个，O原子减少__________个。

(4)若该蛋白质是血红蛋白，说明蛋白质具有________作用；若该蛋白质是酶，说明蛋白质具有________作用。

(5)高温加热后，蛋白质用双缩脲试剂检验________(填“能”或“否”)发生紫色反应。

[解析]　(1)甲图中的B是蛋白质的基本单位——氨基酸，它的元素组成有C、H、O、N等，氨基酸脱水缩合后形成肽键(C)。(2)蛋白质结构多样性的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质的空间结构不同。(3)乙图中的多肽未被破坏前的肽键数量为38个，去掉4个氨基酸后形成4条肽链，故肽键的数量为35－4＝31个，所以肽键数量减少了7个。每一条肽链的一端是一个氨基，另一端是一个羧基，故氨基和羧基的数目都增加了3个。去掉4个丙氨酸，每个丙氨酸含有3个C原子，故C原子数目减少12个。在该过程中，O原子数目减少1个。(4)蛋白质的功能具有多样性，如血红蛋白具有运输氧气的功能、酶具有催化作用。(5)高温加热后，蛋白质的空间结构受到破坏，但不会破坏肽链中的肽键，故与双缩脲试剂能发生紫色反应。

[答案]　(1)C、H、O、N(缺一不可)　非必需氨基酸　肽键

(2)种类、数量和排列顺序　空间结构

(3)7　3、3　12　1

(4)运输　催化

(5)能

11．有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是(　　)

A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关

B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链

C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失

D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构

C　[蛋白质种类多样性取决于构成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和肽链条数以及蛋白质的空间结构；蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关，蛋白质的空间结构发生改变时，其生物活性也发生改变，A正确；数量相同的5种氨基酸种类可能不同，排列顺序也可能不同，因此可以组成不同的多肽链，B正确；抗体化学本质是蛋白质，蛋白质溶解在NaCl溶液中，其结构没有发生改变，因此生物活性不会丧失，C错误；氨基酸序列相同的多肽链折叠方式不同，形成的蛋白质空间结构不同，D正确。]

12．分析蛋白质E和蛋白质F，得到以下数据：(单位：个)

则这两种蛋白质中氨基酸的数目最可能依次是(　　)

A．199，181 B．340，281

C．52，51 D．51，49

C　[根据氮原子守恒可知：蛋白质中的氮原子数＝氨基酸数＋R基中的氨基数，R基中的氨基数＝蛋白质中的氨基数－肽链数，解得：氨基酸数＝蛋白质中的氮原子数－蛋白质中的氨基数＋肽链数，代入数字得，蛋白质E中的氨基酸数＝53－3＋2＝52个，同理，蛋白质F中的氨基酸数＝54－6＋3＝51个。]

13．(多选)如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)后，可转变成由A、B两条肽链构成的有活性的胰岛素(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49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胰岛素生物活性丧失

D．切去C肽不需要破坏二硫键

AD　[胰岛素分子含51个氨基酸、两条肽链，则具有51－2＝49个肽键，合成过程中脱去49分子水，A项正确；胰岛素分子含有两条肽链，至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基，B项错误；沸水浴时蛋白质的空间结构发生改变导致胰岛素生物活性的丧失，但肽键并未断裂，C项错误；由图知，切去C肽需要破坏肽键，不需要破坏二硫键，D项正确。]

14．二硫键“—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，对其叙述正确的是(　　)

A．该蛋白质至少有2个游离的羧基

B．形成该蛋白质的过程中脱去了277个水分子

C．该蛋白质至少有280个氨基

D．该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定

A　[该蛋白质由3个多肽组成，其中有两条是链状肽，每条链状肽至少含有一个羧基，因此该蛋白质分子至少含有2个游离的羧基，A正确；该蛋白质合成时脱去水分子数目＝280－2＝278，B错误；该蛋白质由3个多肽组成，其中有两条是链状肽，每条链状肽至少含有一个氨基，因此该蛋白质分子至少含有2个氨基，C错误；该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序和肽链形成的空间结构四方面决定，D错误。]

15．已知20种氨基酸的平均相对分子质量为m。图1为某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨基酸序号)，图2为部分肽链放大示意图，请据图回答下列问题：

图1　　　　　　　　　　图2

(1)该化合物由氨基酸脱去________个水分子形成，这种结合方式叫作________，图1所示的蛋白质的相对分子质量为________。

(2)图2中有________种R基，肽键是________(填序号)，该肽链至少有________个游离的羧基。

(3)虽然高温没有破坏此蛋白质的________键，但蛋白质的空间结构遭到破坏。

(4)假设有一个十肽，分子式为CxHyOzNmSn，组成该十肽的氨基酸只有图2中的几种，则含有①的氨基酸有________个。

[解析]　(1)图1所示蛋白质含124个氨基酸，1条肽链，因此脱去的水分子数为124－1＝123个；氨基酸通过脱水缩合方式形成蛋白质，图1所示的蛋白质的相对分子质量＝氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸个数－水的个数×18－6×1(3个—S—S—形成时脱去6个H)＝124×m－123×18－6＝124m－2 220。(2)图2中4个R基依次为—CH2—NH2、—CO—COOH、—CH2—SH、—CO—COOH，共有3种；图2中②④⑥表示肽键；图2的R基中含有2个羧基，每条肽链的一端含有一个羧基，因此该肽链至少有3个游离的羧基。(3)高温会破坏蛋白质的空间结构，但不会破坏蛋白质的肽键和二硫键。(4)图2中的4种氨基酸只有①的R基中含有氨基，假设有一个十肽，分子式为CxHyOzNmSn，组成该十肽的氨基酸只有图2中的几种，则根据N原子数可知含有①的氨基酸有m－10个。

[答案]　(1)123　脱水缩合　124m－2 220

(2)3　②④⑥　3　(3)二硫键和肽　(4)m－10

不能正确分析特殊情况下蛋白质的有关计算

16.右图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是(　　)

A．该分子中含有198个肽键

B．这200个氨基酸中至少有200个氨基

C．合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 582

D．该蛋白质中至少含有3个氨基

C　[该分子由两条肽链组成，正常情况下应有198个肽键，但两条链之间的R基上的氨基和羧基也脱水缩合形成了一个肽键，应有199个肽键，A项错误；由题图可知，这200个氨基酸中至少有201个氨基，B项错误；合成该蛋白质时脱去了199个水分子，相对分子质量减少了18×199＝3 582，C项正确；该蛋白质中至少有2个游离的氨基，D项错误。]

17．如下图所示，一个蛋白质分子由两条多肽链(52个氨基酸)和一个环状肽(20个氨基酸)组成，它们之间由二硫键(两个—SH形成—S—S—)相连，假设氨基酸的平均相对分子质量为a，则下列叙述错误的是(　　)

A．该蛋白质的相对分子质量为72a－1 264

B．该蛋白质共有肽键70个

C．该蛋白质至少含有两个氨基和两个羧基

D．该蛋白质分子至少含有N原子和O原子的数量分别为72和75

D　[该蛋白质合成时，共形成52－2＋20＝70个肽键，失去70个水分子，形成两个二硫键共失去4个H原子，该蛋白质的相对分子质量为72a－18×70－4＝72a－1 264，A、B两项正确；一条肽链至少含有1个氨基和1个羧基，该蛋白质至少含有两个氨基和两个羧基，C项正确；该蛋白质分子至少含有N原子和O原子的数量分别为72和74，D项错误。]