高中 | 第4节 蛋白质生命活动的主要承担者 题目答案及解析

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必修一 分子与细胞

第二章 组成细胞的分子

第4节 蛋白质生命活动的主要承担者

蛋白质是生命活动的主要承担者,谷歌科学家使用$\rm AlphaFold$程序成功预测了几乎所有已知蛋白质如何折叠成$\rm 3D$形状,成功斩获$\rm 2024$年诺贝尔化学奖。众所周知,蛋白质的结构(下图示蛋白质的$\rm →$四级结构)决定了它的功能,因此$\rm AlphaFold$识别$\rm 2$亿种蛋白质结构的能力让自己成为了帮助识别人类可以利用新蛋白质的主力军。请回答下列问题:

备注:①$\rm Lys—$赖氨酸;$\rm Gly—$甘氨酸;$\rm Leu—$亮氨酸;$\rm Val—$缬氨酸:$\rm Ala—$丙氨酸:$\rm His—$组氨酸②亚基:并非所有蛋白质都有上述四级结构,在具有四级结构的蛋白质分子中,每条具有三级结构的多肽链单位称为亚基

下列有关蛋白质结构的叙述,错误的是$\rm (\quad\ \ \ \ )$

["

蛋白质不同肽链之间通过肽键连接

","

蛋白质变性时其一级结构未受到破坏

","

蛋白质亚基之间能够形成氢键

","

拥有稳定的四级结构是所有蛋白质保持生物活性的必要条件

"]
[["AD"]]

$\rm A$、蛋白质不同肽链之间通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起,$\rm A$错误;

$\rm B$、蛋白质变性时其一级结构(即多肽链)未受到破坏,$\rm B$正确;

$\rm C$、氨基酸亚基之间往往可以形成氢键,从而构成较为复杂的空间结构,$\rm C$正确;

$\rm D$、具有三级结构的单体蛋白质就具有生物学活性,而组成蛋白质四级结构的亚基亚基同样具有三级结构,当其单独存在时不具有生物学活性,因此四级结构不是蛋白质保持生物学活性的必要条件,$\rm D$错误。

故选:$\rm AD$

蛋白质遇双缩脲试剂后会呈紫色,                 (仪器名)可对颜色变化进行定量分析。下表数据为某同学实验后的结果,由实验结果可知,牛奶、鸡蛋和鸭肉中蛋白质含量由多到少的排序是                 

物质试剂及结果牛奶(试管编号)鸡蛋(试管编号)鸭肉(试管编号)
$\rm 1$$\rm 2$$\rm 3$$\rm 4$$\rm 5$$\rm 6$$\rm 7$$\rm 8$$\rm 9$
稀释液含量$\rm 1\;\rm mL$$\rm 1\;\rm mL$$\rm 1\;\rm mL$$\rm 1\;\rm mL$$\rm 1\;\rm mL$$\rm 1\;\rm mL$$\rm 1\;\rm mL$$\rm 1\;\rm mL$$\rm 1\;\rm mL$
试剂$\rm a$$\rm 4\;\rm mL$$\rm 4\;\rm mL$$\rm 4\;\rm mL$$\rm 4\;\rm mL$$\rm 4\;\rm mL$$\rm 4\;\rm mL$$\rm 4\;\rm mL$$\rm 4\;\rm mL$$\rm 4\;\rm mL$
吸光度值(平均值)$\rm 0.418$$\rm 0.519$$\rm 0.258$
[["分光光度计","鸡蛋$\\rm \\gt $牛奶$\\rm \\gt $鸭肉"]]

蛋白质遇双缩脲试剂后会呈紫色,可采用分光光度计对颜色变化进行定量分析。吸光值越大,说明蛋白质含量越高,据此可知蛋白质含量由高到低的顺序是鸡蛋$\rm \gt $牛奶$\rm \gt $鸭肉。

胶原蛋白是动物体中的一种结构蛋白,广泛分布于人体的皮肤、骨骼和血管壁等组织器官,可保护皮肤黏膜、增加组织弹性和韧性。研究人员提取了一种主要含图$\rm 1$中三种氨基酸的胶原蛋白用来制作手术缝合线。请据图回答下列问题:

这三种氨基酸分子形成一条包含“$\rm -$$\rm -$$\rm -$$\rm -$”序列重复$\rm 200$次的肽链,此肽链所含游离的氨基至少为                 个。

[["$\\rm 201$"]]

由题意可知,“$\rm -$$\rm -$$\rm -$$\rm -$”序列重复$\rm 200$次的肽链共含有$\rm 3\times 200=600$个氨基酸,构成该多肽中只有赖氨酸的$\rm R$基含有氨基,构成该多肽有$\rm 200$个赖氨酸,所以$\rm R$基上有$\rm 200$个氨基,所以构成该肽链所含游离的氨基数至少有$\rm 200+1$(肽链末端含有的)$\rm =201$个。

上述三条同样的肽链螺旋缠绕在一起形成三螺旋结构(图$\rm 2$所示),称为原胶原蛋白。其中,甘氨酸具有较强的疏水性,赖氨酸和脯氨酸具有较强的亲水性,由此推测,机体内原胶原蛋白的结构俯视示意图为图$\rm 3$中的                 (填字母),原胶原蛋白可进一步聚合形成胶原蛋白。

[["$\\rm C$"]]

根根据甘氨酸的$\rm R$基有较强的疏水性,赖氨酸和脯氨酸的$\rm R$基具有较强的亲水性,则构成的胶原蛋白中赖氨酸和脯氨酸位于外侧,甘氨酸位于内侧,对应的图$\rm C$

作为手术缝合线的胶原蛋白能被人体组织吸收的原因之一是组成动物和人体的蛋白质是相似的物质,这种缝合线要变为                 才能被吸收。

[["氨基酸"]]

手术缝合线的本质是蛋白质,胶原蛋白被分解为可以被人体吸收的氨基酸,所以手术缝合线能被人体组织吸收。

科学家为了研究某些蛋白质进入细胞核的机理,选取了一种病毒蛋白$\rm A$(该蛋白由$\rm 708$个氨基酸构成,能够进入到宿主细胞的细胞核内)进行了如下实验:将蛋白$\rm A$上某些氨基酸删除后,检测蛋白$\rm A$在细胞内的位置。实验结果如图,请回答以下问题:

细胞核具有控制着细胞的代谢和遗传的功能,与其结构密不可分,下列关于细胞核结构的说法错误的是$\rm (\quad\ \ \ \ )$

["

核膜是双层膜,把核内物质与细胞质分开

","

核孔是蛋白质和$\\rm DNA$进出细胞核的通道

","

核仁与核糖体的形成有关

","

染色质中的$\\rm DNA$能够控制代谢和遗传

"]
[["B"]]

$\rm A$、核膜是双层膜,可以把核内物质与细胞质分隔开,$\rm A$正确;

$\rm B$$\rm DNA$不能通过核孔进出细胞核,$\rm B$错误;

$\rm C$、核仁与$\rm rRNA$和核糖体的形成有关,$\rm C$正确;

$\rm D$、细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,细胞核中的$\rm DNA$储存着遗传信息,能够控制代谢和遗传,$\rm D$正确。

故选:$\rm B$

采用                法能够定位蛋白$\rm A$在细胞内的位置。根据上述实验结果;推测蛋白$\rm A$中负责细胞核定位的序列为                          

[["

同位素标记$\\rm /$荧光标记;第$\\rm 127\\sim 133$位氨基酸序列

"]]

蛋白$\rm A$是蛋白质,可以通过核孔进入细胞核内,想要定位蛋白$\rm A$在细胞内的位置,可以采用同位素标记法或荧光标记法。据图可知,删除第$\rm 1-126$位氨基酸序列或删除第$\rm 136-708$序列氨基酸序列,蛋白$\rm A$定位在细胞核内,删除第$\rm 127-133$位氨基酸序列,蛋白$\rm A$定位在细胞核外,可推测蛋白$\rm A$负责细胞核定位的序列为第$\rm 127-133$为氨基酸。

为验证上述推测;请在上述实验结果的基础上,进一步补充完成下列实验设计。

第一步:选择一种                (填“细胞质蛋白$\rm X$”或“细胞核蛋白$\rm X$”)。

第二步:向选取的蛋白质添加蛋白$\rm A$的上述推测序列。

第三步:检测蛋白$\rm X$在细胞内的定位。若实验结果为                                  ,则推测成立。

小窝是细胞膜内陷形成的囊状结构(如图),与细胞的信息传递等相关。请回答下列有关问题:

[["

细胞质蛋白$\\rm X$;蛋白$\\rm X$定位到细胞核内

"]]

为了验证该推测,需要进行实验,选择一种细胞质蛋白$\rm X$,向选取的蛋白质添加蛋白$\rm A$的第$\rm 127-133$位氨基酸序列,检测蛋白$\rm X$在细胞内的定位,如果蛋白$\rm X$定位到细胞核内,则推测成立。

小窝蛋白中的某些氨基酸在一定的激发光下能够发出荧光,当胆固醇与这些氨基酸结合,会使荧光强度降低。为研究胆固醇与小窝蛋白中间区段主要的结合位点,分别向小窝蛋白的肽段$\rm 1$$\rm 82\sim 101$位氨基酸)和肽段$\rm 2$$\rm 101\sim 126$位氨基酸)加入胆固醇,检测不同肽段的荧光强度变化,结果如图$\rm 2$,据此分析可得到的结论是                                                                                 

[["

胆固醇与小窝蛋白结合的主要位点是肽段$\\rm 1$,而不是肽段$\\rm 2$

"]]

依据题意,胆固醇与这些氨基酸结合,会使荧光强度降低,依据右图可知,肽段$\rm 1+$胆固醇组与只加肽段$\rm 1$相比较,荧光强度明显降低,肽段$\rm 2+$胆固醇组与只加肽段$\rm 2$相比,荧光强度几乎不变,因此可推知小窝蛋白中间区段与胆固醇的结合点在肽段$\rm 1$,而不是肽段$\rm 2$

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