考点04 细胞中的蛋白质
高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆
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—)。
④H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，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)
考向一 蛋白质的结构和形成过程
1．下图为某多肽的结构简式，据图分析下列说法不正确的是
A．该多肽由5个氨基酸脱水缩合而成
B．如果该多肽含S元素，则只能存在于氨基酸的R基中
C．该多肽含有4个肽键
D．形成该多肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自氨基
【参考答案】D
【试题解析】肽键可表示为—CO—NH—，该多肽含有四个肽键，氨基酸数=肽键数+肽链条数=4+1=5个，A正确；根据氨基酸通式，如果该多肽含 S 元素，则只能存在于氨基酸的R 基中，B正确；肽键可表示为—CO—NH—，该多肽含有四个肽键，C正确；形成该多肽时，脱去的水中的氧来自羧基，氢来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，D错误。
易错警示
蛋白质结构的4个易错点
（1）不要将氨基错写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为或COOH；也不要将肽键误写为CO—NH或。
（2）煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，易被蛋白酶分解。
（3）高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会。
（4）酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。
2．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
【解析】从图中可以看出，保留的肽链中含有51(即30＋21)个氨基酸，所以肽键的数目＝51－2＝49(个)，A项错误；胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，也可能含有更多的氨基和羧基(存在于R基上)，B项错误；沸水浴时破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键，C项错误；因为合成一个胰岛素分子就要切去一段C肽，所以可以通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能，D项正确。
考向二 蛋白质的功能
3．下列关于真核细胞中蛋白质功能的叙述，错误的是
A．蛋白质与某种RNA结合，成为蛋白质的“装配机器”
B．神经递质与受体结合，完成突触处兴奋的双向传递
C．蛋白质与糖类结合，成为细胞间互相联络的“语言”
D．RNA聚合酶与DNA结合，降低基因转录所需的活化能
【参考答案】B
【试题解析】核糖体由蛋白质和RNA构成，是蛋白质的“装配机器”，A正确；神经递质只存在于突触前膜的突触小泡内，只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，故兴奋在突触部位只能单向传递，B错误；蛋白质与糖类结合构成糖蛋白，位于细胞膜的外侧，成为细胞间互相联络的“语言”，C正确；RNA聚合酶催化转录过程，其与DNA某一部位结合，能降低基因转录所需的活化能，D正确。
规律总结
熟记蛋白质结构多样性的4个原因和5种功能
4．如图所示，物质甲是在胰岛B细胞中合成的，物质乙是一种淋巴因子，物质丙由浆细胞合成分泌；物质丁由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。则下列说法正确的是
A．物质甲、乙、丙、丁的结构多样性只与a有关
B．控制甲、乙、丙、丁合成的物质是核糖核酸
C．物质甲、丁分别为胰岛素、抗利尿激素
D．物质乙、丙均在特异性免疫中发挥作用
【答案】D
【解析】甲(胰岛素)、乙(淋巴因子)、丙(抗体)、丁(生长激素)的化学本质都是蛋白质，蛋白质的结构多样性与氨基酸的数目、种类、排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关；控制甲、乙、丙、丁合成的物质是脱氧核糖核酸；淋巴因子和抗体均在特异性免疫中发挥作用。
考向三 蛋白质的相关计算
5．绿色荧光蛋白简称GFP，最初是从维多利亚多管发光水母中分离出来的结构蛋白。其相关数据如下图所示，下列有关叙述正确的是
A．据图可推测该蛋白质含有2条肽链，R基上的氨基有15个
B．该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基
C．控制该蛋白质合成的mRNA中至少含有378个密码子
D．GFP是由核糖体合成，经内质网加工并由高尔基体分泌的
【参考答案】A
【试题解析】柱形图显示：游离羧基总数和游离氨基总数均为17个，R基上的羧基数目为15个，而蛋白质分子中的羧基总数＝肽链数＋R基上的羧基数目，氨基总数＝肽链数＋R基上的氨基数目，所以该蛋白质含有17－15＝2条肽链，R基上的氨基有17－2＝15个，A正确；氨基酸脱水缩合形成肽链时，脱去的水中的H来自氨基和羧基，所以该肽链水解时，水中氢的去向是形成氨基和羧基，B错误；该蛋白质由126个氨基酸脱水缩合形成，每个氨基酸由1个密码子编码，终止密码子不编码氨基酸，因此控制该蛋白质合成的mRNA中至少含有127个密码子，C错误；GFP（绿色荧光蛋白）是一种结构蛋白，由核糖体合成，但不需要高尔基体分泌，D错误。
解题技巧
1．有关蛋白质分子计算的2点提醒
（1）若形成的多肽是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。
（2）在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱去氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。
2．利用原子守恒法计算肽链中的原子数
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。氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。
（1）碳原子数＝氨基酸分子数×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＝肽键数＋肽链数＋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为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
6．某蛋白质含a个氨基酸，由b条肽链组成，该蛋白质至少含有的氧原子数为
A．a－b
B．a＋2b
C．a＋b
D．a－2b
【答案】C
【解析】根据氨基酸的结构通式可知，每个氨基酸至少含一个羧基（—COOH），所以a个氨基酸至少含2a个氧原子；b条肽链、a个氨基酸组成的蛋白质，在脱水缩合过程中脱去的水分子数＝氨基酸数目-肽链数＝(a-b)个，每个水分子含1个O原子，因此共脱去(a-b)个O原子；不考虑R基，该蛋白质至少含氧原子个数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数＝2a-（a-b）＝(a＋b)个。因此，C项正确，A、B、D项错误。
1．一条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列3种氨基酸：
据此判断，下列有关叙述错误的是
A．1个C22H34O13N6分子水解后可以产生3个谷氨酸
B．合成1个C22H34O13N6分子同时将产生5个水分子
C．1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和2个游离的羧基
D．在细胞中合成一个C22H34O13N6分子至少需要3种tRNA
2．分析一条多肽链E和一条多肽链F得到以下结果（单位：个）：
元素或基团
C
H
O
N
氨基
羧基
多肽链E
201
348
62
42
5
2
多肽链F
182
294
55
51
8
1
推测组成两条多肽链的氨基酸的数目最可能是
选项
A
B
C
D
多肽链E
199
53
38
51
多肽链F
181
54
44
49
3．小鼠的颌下腺中存在一种表皮生长因子EGF，它是由53个氨基酸组成的单链，其中含有6个二硫键（形成一个二硫键会脱去2个H），EGF与靶细胞表面的受体结合后，激发了细胞内的信号传递过程，从而促进了细胞增殖。下列说法不正确的是
A．EGF的基因至少含有318个脱氧核苷酸
B．在氨基酸形成EGF的过程中，相对分子量减少了948
C．EGF和高温处理变性后的EGF都能与双缩脲试剂产生紫色反应
D．EGF能促进细胞增殖是因为EGF能进入细胞内发挥调节作用
4．如图是有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析不正确的是
A．A至少含有4种化学元素
B．组成人体的B约有20种,其中有8种必须从食物中获得,称为必需氨基酸
C．一条多肽链中B的数目比C的数目大1
D．蛋白质结构多样性的原因是其功能的多样性
5．如图表示细胞中常见的反应，下列叙述错误的是
A．图中虚线框内为肽键
B．化合物甲的R基为H
C．图中的X是水
D．化合物丙含2个游离羧基
6．某蛋白质由n条肽链组成，相对分子质量为a，如果该蛋白质分子含有的氨基酸个数为c个，则氨基酸的平均相对分子质量是
A．a+18（c-n）/c
B．a-18（c-n）/c
C．a-18（c-n）/a
D．a+18（c-n）/ a
7．1965年，我国科学家在世界上率先合成具有生物活性的牛胰岛素结晶，其大致过程是根据已知的氨基酸序列，先用化学方法分别合成胰岛素A、B两条肽链，再催化两条肽链间形成二硫键。下列有关分析正确的是
A．上述合成胰岛素的方法必须利用mRNA为模板B．一些氨基酸R基上的氨基或羧基参与肽键的形成C．形成二硫键后，A、B两条肽链的肽键数目增多、形成更复杂的空间结构
D．若饥饿小鼠被注射该产物后出现低血糖症状，则说明产物具有生物活性
8．血红蛋白分子有四条多肽链（即两条α链，两条β链）。下列有关人体血红蛋白的叙述，不正确的是
A．一个血红蛋白分子至少有4个游离的氨基和4个游离的羧基
B．沸水浴加热之后，构成血红蛋白的肽链充分伸展并断裂
C．血红蛋白的功能取决于氨基酸的序列和肽链的空间结构
D．可从成年人的胰岛B细胞中分离到控制合成血红蛋白的基因
9．如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“▲—★—■—●”表示不同种类的氨基酸，图中A链由21个氨基酸，B链由19个氨基酸组成，图中“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中，错误的是
A．该蛋白质特异性的主要原因是氨基酸的排列顺序B．该蛋白质分子中至少含有两个羧基C．图中连接2个相邻氨基酸间的“—”代表的化学键是通过脱水缩合形成的
D．形成该蛋白质分子时分子总量减少了684
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，该物质是由两条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，请据此回答下列问题：
（1）上图所示的片段中，共有____个肽键，____种基本单位组成；从左向右数，第三个基本单位不同于其他基本单位的基团是____________（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。
（3）一分子肉毒类毒素至少含有____个氨基和____个羧基。
（4）1 g肉毒类毒素可毒死20亿只小鼠，但煮沸1min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____________。
（5）肉毒类毒素可用____________试剂鉴定，该试剂的使用方法是____________，在肉毒类毒素溶液（无色）中加入该试剂，其溶液颜色将变为____________。
11．（2019江苏卷·1）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肽键
12．（2018·新课标II卷）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
13．（2018·江苏卷）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。两者结构简式如下图，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
14．（2017·江苏卷）下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是
A．琢鄄鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键
B．蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的
C．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的
D．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
