高考生物第3讲 蛋白质和核酸.docx
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高考生物第3讲蛋白质和核酸
高考生物第3讲 蛋白质和核酸
[考纲要求] 1.蛋白质的结构和功能（Ⅱ）。
2.核酸的结构和功能（Ⅱ）。
考点一 蛋白质的结构、功能及相关计算
【知识梳理】
1、氨基酸的元素组成：
其结构通式为：
。
特点是：
至少有一个氨基和一个；并且都有一个氨基和一个羧基连在碳原子上。
根据能否在人体内合成分为氨基酸和氨基酸。
2．蛋白质的合成及其结构、功能多样性
（1）二肽的形成过程
①过程a：
，物质b：
，结构c：
。
②H2O中H来源于；O来源于。
（2）蛋白质的结构层次
氨基酸
蛋白质
特别提醒 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，蛋白质丧失了生物活性，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．蛋白质分子多样性的原因
（1）氨基酸：
①____不同；②成百上千；③千变万化。
（2）肽链的盘曲、折叠方式及其形成的千差万别。
4．蛋白质的功能（连线）
1．判断有关氨基酸的叙述
（1）具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸（ ）
（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）组成生物体蛋白质的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（ ）
2．判断有关蛋白质的叙述
（1）氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能（ ）
（2）蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能不会发生变化（ ）
（3）细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质（ ）
（4）蛋白质是生物体主要的能源物质（ ）
（5）所有的蛋白质在核糖体中合成后已具有正常的生理功能（ ）
图甲表示有关蛋白质分子的简要概念图；图乙中的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质，图丙为酶、激素、抗体、载体蛋白与蛋白质、脂质的关系概念图。
请分析：
（1）图甲中a的元素一定有哪些？
可能还会有哪些？
（2）真核细胞中进行图甲中②过程的场所有哪些？
（3）图甲中b、c内容是什么？
请写出b、c的通式；
（4）图乙中①②③分别体现了蛋白质怎样的功能？
（5）请写出图丙中a～f对应的物质依次为
1．有关蛋白质结构的计算规律
（1）假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽：
形成肽链数
形成肽键数
脱去水分子数
蛋白质相对分子质量
1
m
【特别提醒】 ①计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键（—S—S—）时，要再减去2（两个氢原子），若无特殊说明，不考虑二硫键。
②若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na－18（n－m）中的肽链数（m）视为零，再进行相关计算。
（2）利用原子守恒法计算肽链中的原子数：
氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。
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。
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，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
命题点一 组成蛋白质的氨基酸种类与结构的判断
1．下面是三种化合物的结构简式，下列有关三种化合物的叙述，错误的是（ ）
A．三种化合物可以用一个结构通式表示B．三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基
C．三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应D．三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同
2．下列四种化合物中，哪种是构成蛋白质的氨基酸（ ）
A．CH3—CH2—COOHB．R—CH2—NH2
C．
D．
命题点二 蛋白质分子结构与功能的分析
3．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
4．（2018·全国Ⅱ，1）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
命题点三 蛋白质的相关计算与分析
5．（2018·临汾模拟）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3582D．该蛋白质中至少含有3个—NH2
6．某50肽中有丙氨酸（R基为—CH3）4个，现脱掉其中的丙氨酸（相应位置如图所示），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50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子
B．若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列
C．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4分子H2O
D．新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基
7．现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有（ ）
A．9种，9种B．6种，3种C．18种，6种D．27种，6种
考点二 核酸的组成、结构与功能
【知识梳理】
1．核酸的结构层次
2．DNA和RNA的组成成分比较
（1）相同成分：
含氮碱基和磷酸。
（2）不同成分：
DNA：
脱氧核糖、胸腺嘧啶
RNA：
、尿嘧啶
易混辨析 ATP、核苷酸、DNA、RNA中“A”的辨析
3．核酸的功能与分布
（1）功能是：
携带，控制遗传物质、变异和。
（2）分布：
DNA主要分布在中，RNA主要分布在中。
4．生物大分子以碳链为骨架
生物大分子（多聚体）
基本单位（单体）
多糖
氨基酸
核酸
【归纳总结】
（1）同种生物不同细胞中DNA一般相同，由于基因的选择性表达，mRNA不完全相同，蛋白质种类和含量也不完全相同。
（2）核酸与蛋白质在不同生物体中具有物种的特异性，因而可以从分子水平上，通过分析核酸、蛋白质的相似程度来推断物种亲缘关系的远近。
（3）RNA作为遗传物质的前提是生物体内不存在DNA。
当RNA作为遗传物质时，由于RNA单链结构不稳定，容易发生突变。
生物体内的少数RNA具有催化功能。
1．判断关于核酸的叙述
（1）DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接（ ）
（2）DNA和RNA的碱基组成相同，五碳糖不同（ ）
（3）细胞中的DNA一定有氢键，RNA一定没有氢键（ ）
（4）与DNA相比，RNA特有的化学物质组成是胸腺嘧啶（T）和脱氧核糖（ ）
（5）细胞中RNA的合成过程不会在细胞核外发生（ ）
2．判断关于生物遗传物质的叙述
（1）只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质（ ）
（2）分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同（ ）
（3）真核生物以DNA为遗传物质，部分原核生物以RNA为遗传物质（ ）
（4）大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质（ ）
（5）酵母菌的细胞核内含有DNA和RNA两类核酸（ ）
（6）原核生物拟核中含有环状的DNA分子（ ）
生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。
其中X、Y代表元素，a、b、c是组成A、B、C三种生物大分子的单体，这三种单体的结构可用d或e表示，请分析：
（1）A、B、C分别表示；a、b、c分别表示。
（2）人体细胞中的n共有种，d共有种。
（3）d、e都能水解吗？
（4）C具有多样性，从c的角度分析原因是。
A具有多样性的主要原因是。
1．核酸与蛋白质的比较
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
检测试剂
甲基绿（绿色）
吡罗红（红色）
双缩脲试剂（紫色）
分子结构
一般为规则的双螺旋结构
一般为单链结构
氨基酸→多肽→蛋白质
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、排列顺序以及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别
2.DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
3．核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”
【命题探究】
命题点一 核酸组成、结构与功能分析
1．下列说法正确的是（ ）
A．叶肉细胞中碱基、核苷酸、五碳糖种类分别是5种、8种和2种
B．大肠杆菌细胞中含有碱基A、T、G、C的核苷酸共4种
C．组成核酸的基本单位是核糖核苷酸D．DNA与RNA的不同点只在于五碳糖和碱基的不同
2．（2018·石家庄高三模拟）下图中甲是组成乙或丙的基本单位（单体）。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．如果甲中的m是U，则甲一定是丙的基本单位
B．如果甲中的m是G，则甲一定是乙的基本单位
C．如果甲中的a是脱氧核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体和叶绿体中
D．如果甲中的a是核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细胞质中
命题点二 核酸与蛋白质的关系分析
3．（2018·全国名校高考模拟）核酸和蛋白质是细胞内重要的生物大分子。
下列叙述错误的是（ ）
A．RNA聚合酶的识别位点位于DNA上B．血红蛋白参与血液中氧气的运输
C．抗体的合成需要DNA和RNA的参与D．DNA和蛋白质是核糖体的组成成分
4．分析HIV的化学组成，得到下图所示组成关系，相关叙述正确的是（ ）
A．a→甲的过程在HIV的核糖体上完成B．乙彻底水解可产生磷酸、核糖和A、G、T、C四种碱基
C．a与a之间通过“—NH—COOH—”相连接D．HIV的遗传信息储存在大分子乙中
命题点三 辨析细胞内的生物大分子
5．（2018·陕西黄陵中学高三特训卷）单体的排列顺序不同是许多生物大分子具有差异性的原因之一，下列选项中与此无关的是（ ）
A．糖原、淀粉和纤维素之间的差异B．细胞膜上不同载体蛋白之间的差异
C．mRNA、rRNA和tRNA之间的差异D．同一条染色体上不同基因之间的差异
6．如图是细胞内几种有机物及其功能的关系图，m1、m2、m3、m4分别是有机物M1、M2、M3、M4的组成成分。
下列说法正确的是（ ）
A．相同质量的M1和M2被彻底氧化分解，则M1的耗氧量多
B．M3具有物质运输、催化、调节、免疫等多种功能
C．m3和m4之间的区别主要是五碳糖和碱基的种类不同
D．在HIV体内，将M4彻底水解，得到5种碱基，2种五碳糖
生命观念 各种有机物的组成、种类、结构和功能总结
矫正易错 强记长句
1．关于蛋白质的4点说明
（1）组成蛋白质的元素一定有C、H、O、N，一般还含有S元素。
（2）多肽和蛋白质的区别：
多肽没有明显的空间结构，必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。
（3）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。
（4）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。
2．关于核酸的2点辨析
（1）DNA一般是双链结构，某些病毒中存在单链的DNA；RNA中的碱基也能相互配对形成氢键构成双链，如tRNA。
（2）DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量不同，故强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。
3．常见化合物的初步水解和彻底水解的产物
物质
初步水解产物
彻底水解产物
淀粉
麦芽糖
葡萄糖
蛋白质
多肽
氨基酸
核酸
核苷酸
磷酸＋五碳糖＋碱基
在生物体内，某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。
其中a、b、c代表小分子，甲、乙、丙是生物大分子。
据图分析：
1．甲的功能是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中有重要作用。
2．a和b在化学组成上的区别为a含有脱氧核糖，b含有核糖；a特有的含氮碱基是T（胸腺嘧啶），b特有的是含氮碱基是U（尿嘧啶）。
3．c的共同特点是每种氨基酸都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。
4．一个a是由一分子含氮的碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成的。
5．丙多样性的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
根本原因是DNA分子的多样性（基因的多样性）
6．丙的功能是构成细胞和生物体结构的重要物质，具有催化、运输、免疫、信息传递等。
【重温高考 演练模拟】
1．（2017·海南，1）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
2．下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是（ ）
A．α 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
3．（2015·福建，1）人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质（ ）
A．都含有20种氨基酸B．都是在细胞内发挥作用
C．都具有一定的空间结构D．都能催化生物化学反应
4．（2014·新课标Ⅱ，5）关于核酸的叙述，错误的是（ ）
A．细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与B．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制
C．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的
D．用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布
5．（2018·全国Ⅲ，30）回答下列与蛋白质相关的问题：
（1）生物体中组成蛋白质的基本单位是________。
在细胞中合成蛋白质时，肽键是在________这一细胞器上形成的。
合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如_____________________________
（填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”）。
分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是____________________________________________。
（2）通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和________结构。
某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是_________________
_。
（3）如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是___________________。
【课时作业】
一、选择题
1．（2018·菏泽高三第一次模拟）下列有关氨基酸及蛋白质的叙述，错误的是（ ）
A．甲硫氨酸中的硫元素只位于氨基酸的R基中
B．天然蛋白质中的—CO—NH—在核糖体上形成
C．蛋白质的基本性质与碳骨架、功能基团都相关
D．在细胞间完成信息传递的物质都是蛋白质或氨基酸
2．（2018·高考仿真模拟试卷）医用酒精消毒原理之一是使细菌蛋白质变性，该过程破坏了蛋白质的空间结构（基本结构未破坏），进而导致蛋白质脱水变性。
下列叙述正确的是（ ）
A．细菌蛋白质的合成无需细胞器参与B．酒精分子进入细菌无需消耗能量
C．酒精破坏了细菌蛋白质中的肽键D．蛋白质变性后不能与双缩脲试剂发生紫色反应
3．（2018·成都高三第一次诊断）生物体内某化合物含C、H、O、N、S等元素，该化合物不可能具有的功能是（ ）
A．显著降低化学反应的活化能B．为载体蛋白的移动直接供能
C．传递特殊信息调节生命活动D．帮助人体抵御病原体的侵害
4．（2019·郑州模拟）下列有关生物蛋白质的叙述，不正确的是（ ）
A．蛋白质单体中至少有一个—NH2（氨基）和一个—COOH（羧基）连接在同一个碳原子上
B．蛋白质中结构最简单的氨基酸是甘氨酸，组氨酸是婴儿的必需氨基酸
C．蛋白酶在强酸中变性的原因是该蛋白质的空间结构受到破坏，肽键被水解
D．载体蛋白、血红蛋白都具有运输功能，血红蛋白由C、H、O、N、S、Fe六种元素组成
5．某蛋白质由124个氨基酸组成的单肽链盘曲折叠而成，其中有8个—SH，在肽链形成空间结构（如图）时，生成4个二硫键（—S—S—），若氨基酸平均相对分子质量为125，则该蛋白质的相对分子质量约为（ ）
A．13278B．13286C．13294D．15500
6．（2018·榆林一模）下列关于组成细胞化合物的叙述，不正确的是（ ）
A．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能发生改变
B．RNA与DNA的分子结构相似，由四种核苷酸组成，都可以作为细胞内的遗传物质
C．DNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性
D．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
7．（2018·德州模拟）下列有关生物大分子的叙述，错误的是（ ）
A．细胞内酶的合成都需要模板和能量B．多糖和核酸都由许多单体连接而成
C．蛋白质只能以胞吞或胞吐的方式通过生物膜D．生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在
8．（2018·天津六校联考）在细胞内，某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。
其中X、Y代表元素，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是生物大分子。
下列相关描述，错误的是（ ）
A．Ⅰ和Ⅱ都能携带遗传信息
B．细胞膜上、细胞质基质中负责转运c的载体都是Ⅲ
C．图中①②③过程都遵循碱基互补配对原则
D．一个含70个腺嘌呤的Ⅰ片段，进行①三次，需要490个腺嘌呤脱氧核苷酸
9．下图表示真核细胞内基因表达过程中的相关物质间的关系。
下列叙述错误的是（ ）
A．物质a上含有决定氨基酸的密码子
B．组成物质a、b、c、d的基本单位共有8种
C．过程①的产物中有些具有生物催化作用
D．过程②的场所是核糖体，该过程中有水生成
二、非选择题
10.如图表示与核酸有关的物质或结构，请据图回答下列问题（[ ]中填写对应的字母）：
（1）绝大多数生物遗传信息的携带者是[ ]__________________；与另一类核酸相比，在组成上的区别是后者含有________和________。
（2）d含有氮元素，则在HIV内d共有________种，e共有________种。
（3）f被彻底水解后的产物是__________（用图中字母表示），元素a有__________________。
（4）用图表示一分子e的组成连接方式________。
11．某细菌能产生一种“毒性肽”，其分子式是C55H70O19N10，将它彻底水解后只能得到如下四种氨基酸。
请回答下列问题：
（1）该多肽是________肽化合物，连接相邻两个氨基酸之间的化学键的结构式是_________。
（2）该多肽进行水解，需________个水分子参与，得到________个谷氨酸分子。
（3）由题中提及的四种氨基酸按一定数量混合后，在适宜条件下，脱水缩合后形成的含四个肽键的单肽链最多有________种。
（4）实验中得到的多肽可用__________试剂鉴定，呈现________色，其原因是该化合物中含有的________与试剂发生了颜色反应。
12．（2018·广东揭阳一中二模）如图所示为细胞的某些化合物及其化学组成，甲、乙、丙、丁、戊、己代表不同的大分子物质，1、2、3、4代表组成大分子物质的单体。
请分析回答下列问题：
（1）1所代表的物质的名称是___________，细胞中的1与2相比特有的物质是______________。
（2）甲的特异性取决于____________________________________________________________，
甲通过乙控制丙的合成来控制生物性状的过程叫做____________。
少数病毒侵入宿主细胞后，会发生由乙指导甲合成的过程，该过程叫做____________。
（3）细胞中的乙除了图示作用外，还有____________________________________________。
（4）5为绝大多数生命活动直接供能。
通常5供能后形成的产物有__________。
在绿色开花植物的根尖细胞中，形成5的结构有____________。
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