高中生物第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者精品练习

这是一份高中生物第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者精品练习，共14页。试卷主要包含了蛋白质的功能，蛋白质的基本组成单位——氨基酸，蛋白质的结构及其多样性等内容，欢迎下载使用。

第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者

一、蛋白质的功能

1．含量：组成细胞的有机物中含量最多的是蛋白质。
2．蛋白质功能的多样性
实例
蛋白质的功能
羽毛、肌肉、蛛丝、头发等含有蛋白质
构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白
绝大多数酶是蛋白质，如胃蛋白酶
催化功能
血红蛋白能运输氧气
运输功能
胰岛素等蛋白质类激素
信息传递(调节)功能
抗体可抵御病菌和病毒等抗原的侵害
免疫功能

一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。

(1)所有激素的化学本质都是蛋白质(　　)
(2)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能(　　)
(3)蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸

1．氨基酸的种类
组成蛋白质的氨基酸有21种，其中8种是人体细胞不能合成的，称为必需氨基酸，这些氨基酸必须从外界环境中获取；另外，13种氨基酸是人体细胞能够合成的，称为非必需氨基酸。
巧记　8种必需氨基酸
甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。
2．氨基酸的元素组成及结构特点
(1)组成氨基酸的共有元素是C、H、O、N，有的氨基酸还含有S等元素。
(2)氨基酸的结构特点：观察教材中四种氨基酸的化学结构式，可以发现：
①每种氨基酸分子至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
②每种氨基酸分子中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，该碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示。各种氨基酸的区别在于R基的不同。
③写出氨基酸的结构通式：。
特别提醒　(1)类比推理法理解氨基酸的结构
①类比：把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子。
②图示

(2)氨基、羧基、R基的书写
①正确的格式：—NH2、—COOH、—R(千万不要忘记在原子团前面加“—”)。
②避免两种错误格式
a．写成NH2、COOH、R。
b．写成NH3、—NH3、HCOOH等。
③结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别



(1)蛋白质的组成元素只有C、H、O、N(　　)
(2)只要含有一个氨基、一个羧基的化合物均是生物体内的氨基酸(　　)
(3)氨基酸分子的氨基和羧基都连在同一个碳原子上(　　)
(4)酪氨酸和精氨酸理化性质不同的原因是R基不同(　　)
(5)非必需氨基酸是指人不一定需要的氨基酸(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×





观察下列四种氨基酸的结构，探究以下问题：

(1)构成蛋白质的氨基酸共有的部分是。
(2)这四种氨基酸分子不同的R基分别是—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH。
(3)“氨基酸”这一名词与其分子结构有怎样的对应关系？
提示　“氨基酸”代表了其分子结构中的主要部分，即氨基和羧基。
(4)组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗？若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？
提示　每种氨基酸分子中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，部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基位于R基上。
三、蛋白质的结构及其多样性

1．蛋白质的结构层次
氨基酸
↓脱水缩合
二肽：由两个氨基酸缩合而成的化合物
↓
多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，通常呈链状结构
↓盘曲、折叠(原因：由于氨基酸之间能形成氢键等)
蛋白质：具有一定的空间结构






2．脱水缩合的过程

(1)过程①名称：脱水缩合。
(2)物质②名称：二肽。
(3)结构③名称：肽键。
3．蛋白质种类多样性的原因

在细胞中，组成蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，其排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。
4．蛋白质的变性
(1)概念：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。
(2)应用：①鸡蛋、肉类煮熟后由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，易于被蛋白酶水解，因而易于消化。②经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。

(1)含有两个肽键的化合物叫作二肽(　　)
(2)蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的(　　)
(3)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应(　　)
(4)蛋白质变性是可逆的化学反应(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×

请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：

(1)肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？
提示　氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
(2)氨基酸、肽链、水分子、肽键的数量关系是什么？
提示　氨基酸数－肽链数＝水分子数＝肽键数。
(3)肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？
提示　有。位于肽链的两端，R基中也可能有。
(4)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？
提示　na－18(n－1)；na－18(n－m)。


1．蛋白质是生命活动的主要承担者。
2．蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能。
3．氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
4．每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
5．蛋白质多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
6．我国科学家1965年完成了结晶牛胰岛素的合成，摘取人工合成蛋白质的桂冠。





1．(2019·北京高一期末)有关人体内蛋白质的功能，下列叙述错误的是(　　)
A．有些蛋白质具有运输作用
B．有些蛋白质具有催化作用
C．许多蛋白质是构成细胞结构的重要物质
D．有些蛋白质是细胞代谢的主要能源物质
答案　D
解析　细胞代谢的主要能源物质是糖类，D错误。
2．(2019·临沂第十九中学高一月考)下列化合物中，属于构成蛋白质的氨基酸的是(　　)

A．①②③④ B．①②③
C．①② D．②④
答案　B
解析　①、②、③中的该化合物中都含有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，都是组成蛋白质的氨基酸，①、②、③正确；④中该化合物的氨基和羧基不连接在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸，④错误。故选B。
3．(2019·山东泰安一中高一期中)构成生物体的氨基酸约21种，有的氨基酸几乎不溶于水，而有的氨基酸却易溶于水，这种差异的产生最可能取决于两者的(　　)
A．R基组成不同 B．氨基、羧基数目不同
C．结构完全不同 D．相对分子质量不同
答案　A
解析　由于决定氨基酸种类和性质的是氨基酸的R基，故选A。
4．(2019·北京市延庆区第一中学高一期末)人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以及它们在脱水缩合过程中生成的水分子数分别是(　　)
A．145和144 B．146和145
C．146和146 D．145和145
答案　B
解析　肽键数＝氨基酸数－肽链数＝脱去的水分子数。因此一条肽链有145个肽键，则氨基酸个数为145＋1＝146(个)，肽键的数目等于脱去的水分子数，故选B。
5．(2019·山东泰安一中高一期中)已知21种氨基酸的平均相对分子质量是a，现有某蛋白质分子由n条肽链组成，相对分子质量为b，则此蛋白质分子中氨基酸数为(　　)
A．(b－18n)/(a－18) B．(b－an)/(a－18)
C．(b－18n)/(a－18)－1 D．(b－n)/a
答案　A
解析　设蛋白质分子中氨基酸数为x，则b＝ax－18(x－n)，求得x＝(b－18n)/(a－18)。

A组　基础对点练
题组一　蛋白质的功能
1．(2019·天津市四合庄中学高一月考)下列不属于蛋白质生理功能的是(　　)
A．催化作用 B．运输作用
C．免疫作用 D．储存能量
答案　D
解析　蛋白质不是储能物质，淀粉、糖原和脂肪才是储能物质，D项符合题意。
2．蛋白质功能多种多样，下列与其功能不相符的是(　　)
A．酶——催化 B．抗体——免疫
C．肌肉蛋白——调节 D．血红蛋白——运输
答案　C
解析　酶具有催化作用，A正确；抗体具有免疫作用，B正确；肌肉蛋白属于结构蛋白，C错误；血红蛋白可以运输氧气，D正确。
题组二　蛋白质的基本组成单位——氨基酸
3．(2019·山东聊城二中高一月考)下列四个结构式中，属于构成蛋白质的氨基酸分子的是(　　)
A. B.
C. D.
答案　D
解析　A图所示结构式没有羧基，不属于氨基酸；B图所示结构式没有氨基，不属于氨基酸；C图所示结构式氨基和羧基没有连在同一个碳原子上，不属于构成蛋白质的氨基酸；D图所示结构式有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，属于构成蛋白质的氨基酸，故选D。
4．(2019·山东师范大学附中高一月考)下列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基本单位，由氨基和羧基组成
B．组成蛋白质的氨基酸的共有结构是
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
解析　蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸由一分子氨基、一分子羧基、一个氢原子和一个R基连接在同一个中心碳原子上构成，A错误；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，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，图中表示的是组成蛋白质的氨基酸的共有结构，B正确；每个氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N，氨基酸中的R基可能含有S等，C错误；组成蛋白质的氨基酸有的能在人体内合成，称为非必需氨基酸，有的不能在人体内合成，称为必需氨基酸，D错误。
5．某氨基酸分子中含有两个氨基(—NH2)，其中一个氨基和羧基连在同一个碳原子上，则另一个氨基的部位应(　　)
A．和羧基连在同一个碳原子上
B．一定连在羧基上
C．在R基上
D．与氨基相连
答案　C
解析　根据氨基酸通式可知，氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基，多出的氨基在R基上。故选C。
题组三　蛋白质的结构及其多样性
6．(2019·北京高一期末)两种氨基酸结构式如图，它们在形成二肽化合物时，最可能相互缩合的基团是(　　)

A．①与③ B．②与④
C．②与⑥ D．③与④
答案　B
解析　①与④均为氨基，②与⑤均为羧基，③与⑥均在R基中。图示的两种氨基酸分子通过脱水缩合形成二肽，而脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水，因此最可能相互缩合的基团是①与⑤或②与④，故选B。
7．(2020·天津高一期末)两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，生成的水分子中的氧来自氨基酸的(　　)
A．氨基 B．羧基
C．R基 D．氨基和羧基
答案　B
解析　两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽时，一个氨基酸上的氨基和另一个氨基酸上的羧基通过脱水缩合的方式形成肽键，同时氨基上的“—H”和羧基上的“—OH”结合生成水，所以水分子中的氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。故选B。
8．血红蛋白由两条α链和两条β链构成，每条α链含有141个氨基酸，每条β链含有146个氨基酸。下列关于血红蛋白的结构叙述错误的是(　　)
A．血红蛋白分子至少含有4个氨基、4个羧基
B．血红蛋白分子至少含有570个肽键
C．血红蛋白分子形成过程中至少失去574个水分子
D．血红蛋白含有铁元素
答案　C
解析　形成的肽键数等于脱去的水分子数，所以该过程至少失去570个水分子，C错误。
9．(2019·中央民族大学附属中学高一月考)下图表示某蛋白质结构的一部分，图中A、B、C、D标出的是不同的化学键，当蛋白质发生水解反应时，断裂的化学键是(　　)

答案　C
解析　水解时从肽键处断裂，C处表示肽键。
10．肉毒梭菌产生的肉毒类毒素是一种致病性极高的神经麻痹毒素，该毒素是由两条肽链盘曲折叠而成的一种生物大分子。下面是肉毒类毒素的局部结构简式，请据此回答：

(1)上图所示的片段中，共有________个肽键，________种氨基酸组成；从左向右数，第三个氨基酸不同于其他氨基酸的基团是________(填化学式)。
(2)肉毒类毒素是在细胞中由氨基酸经过____________过程形成的；一分子肉毒类毒素至少含有________个氨基。
(3)1 g肉毒类毒素可毒死20亿只小鼠，但煮沸1 min或75 ℃下加热5～10 min，就能使其完全丧失活性。高温可使肉毒类毒素失活的主要原理是高温使其____________________。
(4)肉毒类毒素可用__________试剂鉴定，该试剂使用方法是__________________________，在煮沸后的肉毒类毒素溶液(无色)中加入该试剂，其溶液颜色将变为________。
答案　(1)4　5　—CH3　(2)脱水缩合　2　(3)空间结构遭到破坏　(4)双缩脲　先加A液，摇匀后再加B液　紫色
解析　(1)据试题分析可知，题图部分含5种R基，即有 5种氨基酸，所以肽键数＝5－1＝4(个)；这5个氨基酸的R基依次是—CH2—C6H4OH、—H、—CH3、—CH2—C6H5、—CH2—CH(CH3)2；第三个氨基酸不同于其他氨基酸的基团是R基(—CH3)。(2)肉毒类毒素的化学本质是蛋白质，是由氨基酸经过脱水缩合形成的。肉毒类毒素是由两个亚单位(每个亚单位由一条链盘曲折叠而成)组成的，每个亚单位至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此一分子肉毒类毒素至少含有2个氨基和2个羧基，它们分别位于两条肽链的两端。(3)高温可破坏肉毒类毒素的空间结构而使其失活。(4)肉毒类毒素含有多个肽键，可用双缩脲试剂鉴定，该试剂使用方法是先加A液，摇匀后再加B液，反应颜色为紫色。
B组　综合强化练
1．已知苯丙氨酸的分子式是C9H11NO2，那么该氨基酸的R基是(　　)
A．—C7H7O B．—C7H7
C．—C7H7N D．—C7H5NO
答案　B
解析　氨基酸的结构通式是：，根据结构通式和苯丙氨酸的分子式C9H11NO2，可知它的R基是—C7H7，故选B。
2．谷氨酸的R基为—C3H5O2，2分子谷氨酸脱水缩合形成的二肽中C、H、O、N原子数依次是(　　)
A．10、16、6、2 B．10、18、8、2
C．10、16、7、2 D．10、17、6、2
答案　C
解析　氨基酸的结构简式为：，谷氨酸的R基为—C3H5O2，即一个谷氨酸中C、H、O、N原子数依次为：5、9、4、1,2个谷氨酸脱水缩合形成二肽时，脱去1分子水，故二肽中C、H、O、N原子数依次为10、16、7、2。
3．(2020·济南市历城第二中学高一期末)如图所示为一条肽链的结构简式，R1、R2和R3是3个不同的化学基团。下列有关分析不正确的是(　　)

A．该肽链至少含有4个氧原子
B．该肽链含有3种氨基酸
C．该肽链是由3个氨基酸脱去3分子水缩合形成的
D．该化合物叫作三肽
答案　C
解析　该肽链是由3个氨基酸脱去2分子水缩合形成的，C错误。
4．如图表示一个由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3 600
D．该蛋白质中至少含有4个游离的羧基
答案　C
解析　由题图看出该蛋白质有两条肽链并且两条肽链由两个肽键连接，链内肽键有198个，链间肽键有2个，共200个肽键，A错误；因链间的肽键是R基上的氨基和羧基形成的，所以这200个氨基酸中至少有202个氨基，B错误；脱水缩合成该蛋白质时脱去了200个水分子，相对分子质量减少了200×18＝3 600，C正确；该蛋白质有两条肽链，至少含2个游离的羧基，D错误。
5.胰岛素是胰岛素原通过蛋白酶的水解作用而生成的(如图)，那么胰岛素原水解所需的水中的氢用于(　　)

A．形成—COOH和—SH
B．形成—COOH和连接碳的—H
C．形成—NH2和—COOH
D．形成—SH和—OH
答案　C
解析　由氨基酸经脱水缩合形成胰岛素原的过程中，脱去的水中的氢来自氨基酸的—NH2和—COOH，反之，胰岛素原水解所需的水中的氢用于形成—NH2和—COOH。
6．下列关于蛋白质分子的结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A．组成人体蛋白质的非必需氨基酸是人体不能合成的
B．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
C．可通过双缩脲试剂与蛋白质产生紫色反应来区分蛋白质和多肽
D．吃熟鸡蛋易消化的原因是高温使蛋白质的空间结构发生了改变
答案　D
解析　必须从外界环境中直接获取，人体不能合成的氨基酸叫作必需氨基酸，故A错误；组成蛋白质的氨基酸之间的连接方式相同，都是一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基发生脱水缩合形成肽键，通过肽键进行连接，故B错误；双缩脲试剂可以与肽键产生紫色反应，蛋白质与多肽都含有肽键，因此无法使用双缩脲试剂来区分蛋白质和多肽，故C错误；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，所以吃熟鸡蛋容易消化，故D正确。
7．神经肽Y是由36个氨基酸分子组成的一条多肽链，与动物的摄食行为和血压调节具有密切关系。下图是神经肽Y的部分氨基酸组成示意图和谷氨酸(Glu)的结构式，请回答下列问题：

(1)连接Leu和Ala的化学键称为________，这样的化学键在神经肽Y中有________个。
(2)组成神经肽Y的11种氨基酸中，Glu占全部氨基酸的1/9，其他氨基酸分子中仅有一个羧基，则神经肽Y含有的游离羧基有________个。
(3)组成鱼和人的神经肽Y的氨基酸种类和数量相同，但两者的结构存在一定的差别，那么造成这种差别的原因可能是__________________________________________________。
(4)从鱼体内提纯神经肽Y并喂养小鼠后，小鼠的摄食行为和血压没有发生变化，原因是________________________________________________________________________。
答案　(1)肽键　35　(2)5　(3)氨基酸的排列顺序、肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同　(4)神经肽Y被小鼠消化而失效
解析　(1)连接氨基酸的键是肽键，故Leu和Ala靠肽键相连，神经肽Y是由36个氨基酸分子组成的一条多肽链，其中含有的肽键的数目为36－1＝35(个)。(2)神经肽Y中，Glu占全部氨基酸的1/9，则Glu的数目为36×1/9＝4(个)，若其他氨基酸分子中仅有一个羧基，在多肽链中游离羧基位于肽链的一端和氨基酸的R基中，Glu的R基中有一个羧基，则神经肽Y含有的羧基数目为4＋1＝5(个)。(3)组成鱼和人的神经肽Y的氨基酸种类和数量相同，但两者的结构存在一定的差别，其原因是氨基酸的排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。(4)从鱼体内提纯神经肽Y并喂养小鼠后，小鼠的摄食行为和血压没有发生变化，原因是神经肽Y被消化酶分解成氨基酸而失去了其原有的功能。
8．(2020·荆州质检)牛胰核糖核酸酶由一条多肽链构成，包含8个带巯基(—SH)的半胱氨酸，脱氢后形成4对二硫键(—S—S—)。形成下图所示结构时，该酶具有生物活性。图中圆圈表示氨基酸，序号表示氨基酸的个数，半胱氨酸可缩写为“半胱”，其他氨基酸的标注略。请回答下列问题：

(1)牛胰核糖核酸酶中的肽键数量为________个
(2)牛胰核糖核酸酶中的游离氨基至少有________个。
(3)该酶维持空间结构，需要氢键和二硫键共同作用。科学家发现β­巯基乙醇可破坏该酶的二硫键，尿素可破坏该酶的氢键。若用β­巯基乙醇和尿素同时处理该酶，会使其失去活性。若去除β­巯基乙醇只保留尿素时，该酶活性仅恢复到1%左右，若去除尿素只保留β­巯基乙醇时，可以重新形成氢键，该酶活性能恢复到90%左右，说明在维持该酶空间结构的因素中，氢键比二硫键的作用________(填“强”或“弱”)。
(4)从蛋白质多样性角度分析，__________________决定了蛋白质分子中氢键和二硫键的位置，使蛋白质具有特定的空间结构，进而决定其生物活性。
(5)将牛胰核糖核酸酶加热处理后，先加入双缩脲A液，溶液呈________色，加入双缩脲B液后，溶液呈________色。使用时________(填“是”或“否”)需要水浴加热。
答案　(1)123　(2)1　(3)强　(4)(多肽链上)氨基酸的排列顺序　(5)无　紫　否
解析　(1)牛胰核糖核酸酶的化学本质是蛋白质，该化合物中含有的肽键数量＝氨基酸数－肽链数＝124－1＝123(个)。(2)牛胰核糖核酸酶由一条多肽链构成，所以游离氨基至少有1个。(3)β­巯基乙醇可破坏该酶的二硫键，尿素可破坏该酶的氢键，若用β­巯基乙醇和尿素同时处理该酶，会使该酶中的二硫键和氢键均被破坏，但构成该酶的氨基酸的种类、数量及排列顺序均没有发生变化；若去除β­巯基乙醇只保留尿素时，该酶活性仅恢复到1%左右；若去除尿素只保留β­巯基乙醇时，可以重新形成氢键，该酶活性能恢复到90%左右，说明在维持该酶空间结构的因素中，氢键比二硫键的作用强。(4)牛胰核糖核酸酶包含8个带巯基(—SH)的半胱氨酸，脱氢后形成4对二硫键(—S—S—)，使蛋白质盘曲折叠，所以氨基酸的排列顺序决定了蛋白质分子中氢键和二硫键的位置，使蛋白质具有特定的空间结构，进而决定其生物活性。(5)将牛胰核糖核酸酶加热处理后，蛋白质变性，空间结构被破坏，但肽键没变，先加入双缩脲A液(氢氧化钠溶液)，溶液呈无色，加入双缩脲B液(硫酸铜溶液)后，溶液呈紫色。双缩脲试剂使用时不需要水浴加热。