蛋白质和核酸 学案Word格式.docx

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）

2．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。

3．脱水缩合形成的蛋白质中含有几个肽键就称为几肽。

4．一个蛋白质分子可以含有多个金属离子。

（√）

5．氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能。

6．将蛋白质在酶的作用下彻底水解后，用双缩脲试剂检测仍可出现紫色。

1.图解蛋白质脱水缩合的过程

（1）一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；

其余的氨基和羧基在R基上。

（2）参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。

2．明辨蛋白质的盐析、变性和水解

（1）盐析：

是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。

（2）变性：

是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。

（3）水解：

在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。

水解和脱水缩合的过程相反。

3．常见蛋白质的分布与功能

名称

分布

功能

绝大多数酶

细胞内或细胞外

催化作用

载体蛋白

细胞膜

运输某些物质如离子、氨基酸等

通道蛋白

水、K＋、Na＋等的运输通道

核孔

核膜

控制细胞核与细胞质的物质交换和信息交流

某些激素（如生

长激素、胰岛素）

内环境中

调节生命活动

抗体

免疫作用

血红蛋白

红细胞内

主要运输O2和部分CO2

糖蛋白

细胞膜表面

保护、润滑、识别等作用

结构蛋白

细胞膜、

肌细胞等

构成细胞和生物

体结构的成分

4.蛋白质的相关计算

（1）蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系

①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数；

②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×

氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×

18。

（不考虑形成二硫键，氨基酸平均分子质量为a）

肽链

数目

氨基

酸数

肽键

脱去水

分子数

多肽链相

对分子量

氨基数目

羧基数目

1条

m

m－1

am－18（m－1）

至少1个

n条

m－n

am－18（m－n）

至少n个

注：

①环状肽特点是肽键数与氨基酸数相同，即肽键的数目＝脱去的水分子的数目＝氨基酸的数目。

②如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。

（2）蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算

①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数×

1。

②游离氨基或羧基数目＝肽链数×

1＋R基中含有的氨基或羧基数。

（3）利用“原子守恒”计算蛋白质（多肽）中的原子数

在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，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碳原子数＝氨基酸的分子数×

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＝肽链数＋肽键数＋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的计算为突破口，计算特定氨基酸的个数最为简便。

1．如图表示蛋白质的结构层次示意图，思考相关问题：

[设计意图：

考查生命观念与科学思维]

（1）组成蛋白质的化学元素中通常含有S，S在b中存在于哪部分？

存在于b的R基中。

（2）①过程形成的化学键的分子式是______________，发生场所是在细胞中的________上。

—NH—CO—或—CO—NH—　核糖体

（3）若该蛋白质是胰岛素，那么②发生的场所是哪里？

由多肽到成熟分泌蛋白的形成发生在内质网和高尔基体中。

（4）图中③和④分别是什么过程？

有何区别？

③是变性的过程，蛋白质的空间结构被破坏；

④是水解的过程，蛋白质中肽键断裂。

2．科学家发现牙龈卟啉细菌不仅是引起牙周炎的主要病原体，还易侵入大脑，分泌牙龈蛋白酶等有害蛋白，诱发阿尔茨海默病。

考查科学探究与社会责任]

（1）已知β淀粉样蛋白在大脑中沉积是阿尔茨海默病的典型特征之一。

研究人员将牙龈卟啉细菌的牙龈蛋白酶基因敲除，利用健康小鼠进行实验，验证牙龈蛋白酶是引起阿尔茨海默病的主要有害蛋白，其实验思路是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

将小鼠平均分成两组，一组小鼠口腔感染敲除牙龈蛋白酶基因的牙龈卟啉细菌，一组小鼠口腔感染正常的牙龈卟啉细菌。

一段时间后，检验两组小鼠大脑中有无β淀粉样蛋白沉积

（2）广谱抗生素无法根除牙龈卟啉细菌，并且可能导致出现抗性，结合上述材料分析，治疗阿尔茨海默病的新思路是______________________________________________。

研制抑制牙龈蛋白酶活性的药物等

命题点1　

1．降钙素和胰高血糖素的基本单位是氨基酸，氨基酸数目都为34个，但两者生理作用截然不同。

下列解释错误的是（　　）

A．空间结构不同　　　　B．来源的细胞不同

C．氨基酸的种类不同D．氨基酸的排列顺序不同

解析：

蛋白质结构具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的空间结构不同。

故B错误。

答案：

B

2．科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶（一种蛋白质），可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。

若通过透析的方法除去导致该酶去折叠的巯基乙醇和尿素，再将没有活性的该酶转移到生理缓冲液中，经过一段时间，发现该酶活性得以恢复。

下列叙述正确的是（　　）

A．由于巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质中的肽键，故该酶失去活性

B．该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构

C．这个实验证明结构并不一定决定功能

D．这个实验说明蛋白质的结构从根本上说是由外界环境决定的

巯基乙醇和尿素可以将牛胰核糖核酸酶去折叠转变成无规则卷曲结构，不会破坏蛋白质中的肽键，A项错误；

蛋白质的氨基酸序列是决定蛋白质空间结构的因素之一，B项正确；

牛胰核糖核酸酶去折叠转变成无规则卷曲结构后无任何活性，说明蛋白质的结构决定功能，C项错误；

蛋白质的结构从根本上说是由遗传物质决定的，D项错误。

（1）胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因。

胰岛素在核糖体上合成的只是具有特定氨基酸的种类、数量、排列顺序的多肽链，还需要经内质网和高尔基体加工成具有一定空间结构的蛋白质才具有降低血糖的生理作用。

（2）熟鸡蛋更容易消化的原因是________________________________________。

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

命题点2　以蛋白质为依托考查科学思维与科学探究

3．科学家从牛的胰脏中分离出一种由76个氨基酸组成的多肽（Ub），通过研究发现Ub在细胞自我监测和去除某些“不适用蛋白”（即靶蛋白）的机制中扮演着重要角色。

如果某个蛋白质分子被贴上了Ub这个“标签”，就会被运送到细胞内的蛋白酶处被水解掉，过程如图所示。

下列说法中不正确的是（　　）

A．如果靶蛋白不与Ub结合，便不能被水解

B．完成①②过程所需的主要条件是酶和ATP

C．去除“不适用蛋白”所需要的ATP全部是由线粒体提供的

D．上述过程得到的氨基酸也可能有必需氨基酸

根据题图分析，蛋白质分子只有被贴上Ub这个标签，才会被水解掉。

完成①②过程所需的主要条件是酶和ATP。

ATP的合成场所是线粒体和细胞质基质，主要在线粒体中。

该蛋白质水解所得到的氨基酸也可能有必需氨基酸。

C

4．有研究表明，阿尔茨海默病患者体内的β淀粉样蛋白（Aβ）会引起神经小胶质细胞活化并分泌某些物质，导致病情加重。

为探究Aβ和药物X的作用机理，科研人员测定不同处理条件下神经小胶质细胞中IL1基因的表达情况，结果如图所示。

（1）据图分析，实验的自变量是_______________________________________________

________________________________________________________________________，

药物X不影响IL1基因的表达，依据是_________________________________

（2）3组与1组结果比较，说明__________________________________________，

3、4、5、6组的结果说明________________________________________________

（3）NF蛋白能促进IL1基因转录。

研究表明，大部分NF蛋白与IK蛋白在细胞质中形成稳定复合物，Aβ能使IK蛋白降解，从而释放NF蛋白。

请设计实验探究药物X能缓解Aβ作用的机理，简要写明实验思路：

①实验组：

用________________处理神经小胶质细胞；

对照组：

用________处理神经小胶质细胞。

②________________________________________________________________________。

③若结果实验组________（填“<

”或“>

”）对照组，则说明药物X对________________有抑制作用。

（1）由图可知，该实验的自变量是Aβ、药物X的有无和药物X的浓度。

由图可知，加入药物X的2组和不加药物X的1组，IL1的相对表达量相同，由此可确定药物X不影响IL1基因的表达。

（2）3组（加入Aβ）与1组（对照组）结果比较，3组中IL1基因的表达量明显高于1组，说明Aβ促进IL1基因的表达。

3、4、5、6组中药物X的浓度逐渐增加，而IL1的相对表达量逐渐降低，可说明药物X浓度越高，缓解Aβ作用的效果越明显。

（3）①正常细胞中，大部分NF蛋白与IK蛋白在细胞质中形成复合物稳定存在，Aβ促进IK蛋白的降解，释放出NF蛋白。

为探究药物X的作用，实验组可用药物X和Aβ处理神经小胶质细胞，对照组可用等量的Aβ处理。

②一段时间后检测细胞中IK蛋白含量。

③若药物X能抑制Aβ作用，则实验组中Aβ作用受到抑制，不能促进IK蛋白的降解，而对照组中没有添加药物X，Aβ可促进IK蛋白的降解，故实验组细胞质中IK蛋白的含量高于对照组。

综上分析可知，若实验组IK蛋白的含量大于对照组，则说明药物X对Aβ降解IK蛋白有抑制作用。

（1）Aβ、药物X的有无和药物X的浓度　1组和2组的IL1的相对表达量相同

（2）Aβ促进IL1基因的表达　药物X浓度越高，缓解Aβ作用的效果越明显

（3）①Aβ和药物X　Aβ　②检测IK蛋白含量　③>

　Aβ降解IK蛋白

命题点3　

5.

如图所示，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－1264

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原子的数量为72和75

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个氢原子，故该蛋白质的相对分子质量为72a－18×

70－4＝72a－1264；

一条肽链（非环状）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；

该蛋白质分子至少含有N原子和O原子的数量为72和74。

D

6.某五十肽中有丙氨酸（R基为－CH3）4个，现脱掉其中的丙氨酸（相应位置如图）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．该五十肽水解得到的几种有机物比原五十肽增加了4个氧原子

B．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链将脱去3个H2O

C．若将得到的5个氨基酸缩合成五肽，则有5种不同的氨基酸序列

D．若新生成的4条多肽链总共有5个羧基，那么其中必有1个羧基在R基上

该五十肽水解得到4条多肽链和5个氨基酸，比原五十肽增加了8个氨基和8个羧基，即增加了8个氧原子，A错误；

若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链将脱去3个H2O形成3个肽键，B正确；

若将得到的5个氨基酸缩合成五肽，则除了丙氨酸外的另一种氨基酸可有5种不同排列方式，因此有5种不同的氨基酸序列，C正确；

新生成的4条多肽链的末端各有一个羧基，若总共有5个羧基，那么其中必有1个羧基在R基上，D正确。

A

考点二　核酸的结构和功能

1．核酸的结构层次

2．核酸的功能与分布

1．教材必修1P26“问题探讨”：

DNA指纹法在案件侦破工作中有重要的用途。

为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？

DNA是人的遗传物质，而每个人的遗传物质有所区别，因此DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息。

2．教材必修1P29“拓展题”：

核酸保健品真的保健吗？

不保健，因为核酸在消化道内会彻底消化才能被吸收，且构成人体核酸的原料一般是不缺乏的。

1．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。

2．DNA和RNA的核苷酸之间的连接方式不同。

3．DNA分子储存遗传信息与其特定的空间结构有关。

4．只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。

5．HIV以特定脱氧核糖核苷酸序列的形式贮存遗传信息。

6．大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质。

1.“三看法”判断DNA和RNA

2．核酸与蛋白质的归纳与概括

项目

核酸

蛋白质

DNA

RNA

元素

C、H、O、N、P

C、H、O、N等

组成单位

核苷酸

氨基酸

形成场所

主要在细胞核中复制产生

主要在细胞核中转录生成

核糖体

分子结构

一般为规则的双螺旋结构

一般为单链结构

具有特定的空间结构

结构多样性的

决定因素

核苷酸的种类、数量及排列顺序

氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别

1．如图表示某些重要化合物的元素组成和功能关系。

试分析：

（1）图中X、Y各代表何类元素？

X代表N、P；

Y代表N。

（2）请写出图中A、B、C所代表的物质名称，并写出推断依据。

A表示DNA、B表示RNA、C表示蛋白质。

A可复制，则A为DNA，DNA可转录为RNA进而指导蛋白质的合成。

（3）人体细胞中①～④发生的场所分别是什么？

①②主要发生于细胞核，其次发生于线粒体，③④只发生于核糖体或细胞质。

（4）C具有多样性，从c角度分析原因是_____________________________________

A具有多样性的主要原因是___________________________________________。

氨基酸的种类、数目和排列顺序不同　a的排列顺序千变万化

2．探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。

考查科学思维与科学探究]

材料用具：

显微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶等。

（说明：

活鸡胚的培养方法和检测方法不做要求）

写出实验思路。

①取活鸡胚分成等量的两组并编号为甲、乙，用显微注射器分别向甲组注射核酸提取物和DNA酶混合液，向乙组注射等量的核酸提取物和RNA酶混合液。

②在相同且适宜的条件下培养一段时间。

③分别从培养后的活鸡胚中提取样品，检测是否产生禽流感病毒。

命题点1　

1．（2018·

高考海南卷）下列与真核生物中核酸有关的叙述，错误的是（　　）

A．线粒体和叶绿体中都含有DNA分子

B．合成核酸的酶促反应过程中不消耗能量

C．DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键

D．转录时有DNA双链解开和恢复的过程

线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，在其基质中都含有DNA和RNA分子，A正确；

合成核酸需要能量（ATP）、模板、原料和酶，B错误；

DNA和RNA都是由核苷酸形成的，相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；

转录时DNA双链解开，以其中一条链为模板转录生成RNA，转录结束后RNA从DNA上脱下，DNA双链恢复，D正确。

2．如图甲所示物质b是组成乙或丙的基本单位（单体）。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．如果图甲中的a是核糖，则b是丙的基本单位

B．如果m是胸腺嘧啶（T），则b是乙的基本单位

C．在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水

D．乙或丙彻底水解的产物是甲

由题图可知，乙为规则的DNA双螺旋结构，丙为转运RNA。

图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位。

T是DNA特有的碱基，如果m为T，则b为乙的基本单位。

b聚合成乙或丙的过程中，在核苷酸的磷酸基团和相邻核苷酸的五碳糖的羟基之间脱水缩合形成磷酸二酯键，因此产生水。

核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是五碳糖、碱基和磷酸。

分布于原核细胞拟核DNA与真核细胞核内的DNA在结构上有什么不同？

真核细胞染色体上的DNA是双链链状，与蛋白质结合，拟核中的DNA是双链环状DNA，不与蛋白质结合。

命题点2　

3．（2020·

新高考北京卷）蛋白质和DNA是两类重要的生物大分子，下列对两者共性的概括，不正确的是（　　）

A．组成元素含有C、H、O、N

B．由相应的基本结构单位构成

C．具有相同的空间结构

D．体内合成时需要模板、能量和酶

蛋白质的基本组成元素是C、H、O、N，DNA的基本组成元素是C、H、O、N、P，故两者组成元素都含有C、H、O、N，A正确；

蛋白质的基本组成单位是氨基酸，DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，两者都由相应的基本结构单位构成，B正确；

蛋白质具有多种多样的空间结构，DNA具有相同的空间结构，C错误；

蛋白质和DNA在体内合成时都需要模板、能量和酶，D正确。

4．在人体内，HIV与特异性抗体结合后产生沉淀，被吞噬细胞摄取后彻底水解可得到（　　）

A．20种氨基酸、5种含氮碱基

B．20种氨基酸、4种脱氧核糖

C．多种氨基酸、1种核糖

D．多种氨基酸、4种核糖核苷酸

HIV的成分是蛋白质和RNA，抗体的成分是蛋白质，HIV与特异性抗体结合后产生沉淀，被吞噬细胞摄取后彻底水解可得到多种氨基酸、1种核糖。

核酸、蛋白质的水解产物和氧化分解产物的比较

比较项目

初步水解产物

4种脱氧核苷酸

4种核糖核苷酸

多肽

彻底水解产物

脱氧核糖、含氮碱基和磷酸

核糖、含氮碱基和磷酸

氧化分解产物

CO2、H2O、尿素和磷酸盐等

CO2、H2O和尿素

5．下列关于细胞中化合物的叙述，正确的是（　　）

A．遗传信息的携带者一定是DNA

B．细胞呼吸的底物一定是糖类

C．含磷元素的物质一定是磷脂

D．含碳、氢、氧元素的物质一定是糖类

细胞中的遗传物质是DNA，因此遗传信息的携带者一定是DNA，A正确；

细胞呼吸的底物可以是糖类、脂肪等，B错误；

含有磷元素的化合物有磷脂、DNA、ATP等，C错误；

含碳、氢、氧元素的物质可能是脂肪、糖类等，D错误。

6.生物大分子是由许多基本的组成单位连接而成的。

下列关于细胞利用基本单位合成生物大分子的叙述，错误的是（　　）

A．若基本单位中含有U，则该生物大分子可能是HIV的遗传物质

B．若基本单位为葡萄糖，则该生物大分子可能是植物细胞壁的主要成分之一

C．若生物大分子是分子式为C55H50O19N10的多肽链，则该多肽水解最多需要9分子水

D．若生物大分子是人和动物细胞中的储能物质，则其基本单位为甘油和脂肪酸

若图中生物大分子含有U，则该生物大分子是RNA，可能是HIV的遗传物质，A正确；

若图中的基本单位是葡萄糖，则对应的生物大分子可能是纤维素、淀粉、糖原，纤维素是植物细胞壁的主要成分之一，B正确；

若生物大分子是分子式为C55H50O19N10的多肽链，每种氨基酸至少含有一个氮原子，故该多肽最多为十肽，则一分子该多肽水解最多需要9分子水，C正确；

人和动物细胞中的储能物质为糖原，其基本单位是葡萄糖，良好的储能物质是脂肪，脂肪不是大分子物质，由甘油和脂肪酸构成，不能称作单体，D错误。

（1）根据元素组成确定化合物的名称

（2）根据化合物的组成单位确定化合物的名称

图1—○—○—○—○—○—○—○—○—○—○—

图2—△—□—△—◇—◇—○—△—□—◇—△—

①图1表示由相同单体构成的生物大分子，可表示淀粉、纤维素和糖原，都是由葡萄糖构成的。

②图2表示由不同单体构成的生物大分子，可表示核酸和多肽的结构组成。

（3）根据化合物的功能确定化合物的名称

考点三　实验：

观察DNA、RNA在细胞中的分布

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