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2023屆高考復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí) 專題蛋白質(zhì)和核酸
（2019新人教版必修一第二章第四節(jié)、第五節(jié)）
內(nèi)容要求
1.闡明蛋白質(zhì)通常由21種氨基酸分子組成,它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu),細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成
2.概述核酸由核苷酸聚合而成,是儲(chǔ)存與傳遞遺傳信息的生物大分子
學(xué)業(yè)要求
從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一視角,解釋細(xì)胞由多種多樣的分子組成,這些分子是細(xì)胞執(zhí)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)(生命觀念、科學(xué)思維)
考點(diǎn)一　蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能及相關(guān)計(jì)算
一、組成蛋白質(zhì)的氨基酸及其種類
二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
1. 多肽的形成過(guò)程
(1)圖示過(guò)程中,A表示氨基B表示肽鍵,C表示肽鍵。
(2)肽的名稱確定:一條多肽鏈由幾個(gè)氨基酸分子構(gòu)成就稱為幾肽。
(3)H2O中各元素的來(lái)源:H來(lái)自—COOH和—NH2,O來(lái)自—COOH。
2. 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次
注:多肽不具備空間結(jié)構(gòu),而蛋白質(zhì)具有一定的空間結(jié)構(gòu)。
三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性與功能多樣性
【易錯(cuò)辨析】
(1)具有氨基和羧基的化合物,都是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸。( × )
[解析]構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸至少有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。
(2)不同氨基酸之間的差異是由R基引起的。( √ )
(3)幾條肽鏈在形成蛋白質(zhì)的過(guò)程中一般不通過(guò)肽鍵連接起來(lái)。( √ )
(4)若是環(huán)狀多肽,則一定沒(méi)有游離的氨基和羧基。( × )
[解析]環(huán)狀多肽的R基中可能存在游離的氨基和羧基。
(5)脫水縮合形成的多肽中含有幾個(gè)肽鍵就稱為幾肽。( × )
[解析]脫水縮合形成的多肽中含有幾個(gè)氨基酸就稱為幾肽。
(6)變性后的蛋白質(zhì)仍可以和雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)。( √ )
【教材拾遺】
(1)從某些動(dòng)物組織中提取的膠原蛋白,可以用來(lái)制作手術(shù)縫合線。[教材 必修1 P28]
(2)組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種,其中有8種是人體細(xì)胞不能合成的,這些氨基酸必須從外界環(huán)境中獲取,因此,被稱為必需氨基酸。另外13種氨基酸是人體細(xì)胞能夠合成的,叫作非必需氨基酸。[教材 必修1 P30]
(3)由于氨基酸之間能夠形成氫鍵等,從而使得肽鏈能盤(pán)曲、折疊,形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。[教材 必修1 P30]
(4)人類的許多疾病與人體細(xì)胞內(nèi)肽鏈的折疊錯(cuò)誤有關(guān),如囊性纖維化、阿爾茨海默病、帕金森病等。[教材 必修1 P31]
重難點(diǎn)突破
1. 蛋白質(zhì)合成過(guò)程中的數(shù)量變化規(guī)律
(1)假設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a,由n個(gè)氨基酸分別形成1條鏈狀多肽和m條鏈狀多肽:
形成肽鏈數(shù) 形成肽鍵數(shù) 脫去水分子數(shù) 多肽(蛋白質(zhì))相對(duì)分子質(zhì)量 游離的氨基(或羧基)數(shù)
1 n-1 n-1 na-18(n-1) 1+R基中氨基(或羧基)數(shù)
m n-m n-m na-18(n-m) m+R基中氨基(或羧基)數(shù)
[提醒]
①計(jì)算多肽的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí),除了考慮水分的減少外,還要考慮其他化學(xué)變化過(guò)程,如果肽鏈上出現(xiàn)一個(gè)二硫鍵(—S—S—)時(shí),相對(duì)分子質(zhì)量要再減去2(即兩個(gè)氫原子),若無(wú)特殊說(shuō)明,不考慮二硫鍵。
②若為環(huán)狀多肽,根據(jù)圖可知,肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù),可將相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算公式na-18(n-m)中的肽鏈數(shù)(m)視為零,再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
(2)利用原子守恒法計(jì)算肽鏈中的原子數(shù):
①氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子的總數(shù)-脫去的水分子數(shù)。
②氮原子數(shù)=肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)+R基上的氮原子數(shù)=各氨基酸中氮原子的總數(shù)。
2. 蛋白質(zhì)的變性和水解
(1)變性:是由高溫、過(guò)酸、過(guò)堿、重金屬鹽等因素導(dǎo)致的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了不可逆的變化,喪失了生物活性,但是肽鍵一般不斷裂。
(2)水解:在蛋白酶作用下,肽鍵斷裂,蛋白質(zhì)分解為短肽和氨基酸。水解和脫水縮合的過(guò)程相反。
[拓展]鹽析:是由蛋白質(zhì)的溶解度的變化引起的,蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化。
【方法技巧】 “兩看法”判斷組成蛋白質(zhì)的氨基酸
一看數(shù)量 至少有一個(gè)—NH2和一個(gè)—COOH。下列化合物不屬于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸:a.H2N—CH2—CH2OH 缺乏羧基(—COOH)b. 缺乏氨基(—NH2)
二看位置 必須有一個(gè)—NH2和一個(gè)—COOH連接在同一個(gè)碳原子上。下列化合物不屬于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸: 氨基與羧基未連接在同一個(gè)碳原子上
【知識(shí)歸納】幾種常考蛋白質(zhì)的分布和功能
名稱 分布 功能
絕大多數(shù)酶 細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外 催化作用
載體蛋白 細(xì)胞膜 運(yùn)輸某些物質(zhì)如離子、氨基酸等
某些激素(如胰島素) 內(nèi)環(huán)境中 調(diào)節(jié)生命活動(dòng)
抗體 內(nèi)環(huán)境中 免疫作用
血紅蛋白 紅細(xì)胞內(nèi) 主要運(yùn)輸O2
糖蛋白(受體蛋白)等 細(xì)胞膜表面 保護(hù)、潤(rùn)滑、識(shí)別等作用
結(jié)構(gòu)蛋白 細(xì)胞膜、肌纖維等 構(gòu)成細(xì)胞和生物體的成分
考點(diǎn)二　核酸的結(jié)構(gòu)和功能
一、核酸的種類及分布
二、核酸的結(jié)構(gòu)
1. 核酸的結(jié)構(gòu)層
2. 不同生物或結(jié)構(gòu)的核酸、核苷酸、堿基、遺傳物質(zhì)歸納
3. 核酸的水解
(1)DNA初步水解得到4種脫氧核苷酸;
徹底水解(完全水解)得到6種化合物(磷酸+脫氧核糖+4種含氮堿基)。
(2)幽門(mén)螺桿菌水解得到8種核苷酸;
徹底水解(完全水解)得到8種化合物(磷酸+核糖+脫氧核糖+5種含氮堿基)。
三、核酸的功能與分布
1. 核酸的功能:
細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的合成中具有極其重要的作用。
大多數(shù)生物的遺傳信息蘊(yùn)藏在脫氧核苷酸的排列順序中。
2. 核酸在真核細(xì)胞中的分布
四、核酸分子的多樣性和特異性
1. 多樣性
構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸雖然只有4種,但是如果數(shù)量不限,在組成長(zhǎng)鏈時(shí),排列順序是極其多樣化的,所以DNA分子具有多樣性。
2. 特異性
每個(gè)DNA分子的4種脫氧核苷酸的比例和排列順序是特定的,其特定的脫氧核苷酸排列順序代表了特定的遺傳信息。
五、生物大分子以碳鏈為骨架
生物大分子(多聚體) 基本單位(單體)
多糖 蛋白質(zhì)
單糖 氨基酸
核酸 核苷酸
【易錯(cuò)辨析】
(1)與DNA相比,RNA特有的化學(xué)物質(zhì)組成是胸腺嘧啶(T)和脫氧核糖。( × )
[解析]與DNA相比,RNA特有的化學(xué)物質(zhì)組成是尿嘧啶(U)和核糖。
(2)細(xì)胞中的DNA一定有氫鍵,RNA一定沒(méi)有氫鍵。( × )
[解析]某些RNA如tRNA中也含有氫鍵。
(3)只有細(xì)胞核內(nèi)的核酸才是攜帶遺傳信息的物質(zhì)。( × )
[解析]線粒體和葉綠體中的DNA、病毒內(nèi)的核酸也是攜帶遺傳信息的物質(zhì)。
(4)分子大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同。( × )
[解析]遺傳信息指核酸中核苷酸的排列順序或含氮堿基的排列順序,分子大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息可能不同。
(5)真核生物以DNA為遺傳物質(zhì),部分原核生物以RNA為遺傳物質(zhì)。( × )
[解析]真核生物、原核生物均以DNA為遺傳物質(zhì)。
重難點(diǎn)突破
列表比較核酸和蛋白質(zhì)
項(xiàng)目 核酸 蛋白質(zhì)
DNA RNA
組成元素 C、H、O、N、P C、H、O、N、P C、H、O、N等
組成單位 氨基酸
形成場(chǎng)所 主要在細(xì)胞核中復(fù)制產(chǎn)生 主要在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄生成 核糖體
分子結(jié)構(gòu) 一般為規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 一般為單鏈結(jié)構(gòu) 氨基酸→多肽→蛋白質(zhì)
功能 是主要的遺傳物質(zhì),攜帶和復(fù)制遺傳信息,并決定蛋白質(zhì)的生物合成 ①遺傳物質(zhì)(RNA病毒); ②傳遞遺傳信息(mRNA);③運(yùn)輸氨基酸(tRNA); ④組成核糖體(rRNA);⑤具有催化功能(酶) ①催化作用;②運(yùn)輸某些物質(zhì)如離子、氨基酸等;③調(diào)節(jié)機(jī)體生命活動(dòng);④構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì);⑤免疫功能
結(jié)構(gòu)多樣性的決定因素 DNA多樣性、蛋白質(zhì)多樣性的因果關(guān)系:
聯(lián)系 DNA、RNA和蛋白質(zhì)三者間的內(nèi)在關(guān)系:
習(xí)題練習(xí)
1.已知①酶、②抗體、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸,都是人體內(nèi)有重要作用的物質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.①②③都是由氨基酸通過(guò)肽鍵連接而成的
B.③④⑤都是生物大分子,都以碳鏈為骨架
C.①②⑥都是由含氮的單體連接成的多聚體
D.④⑤⑥都是人體細(xì)胞內(nèi)的主要能源物質(zhì)
【答案】C
[解析] 酶和激素的化學(xué)本質(zhì)不一定為蛋白質(zhì),A錯(cuò)誤。
細(xì)胞中的生物大分子有多糖、蛋白質(zhì)和核酸,脂肪不是生物大分子,B錯(cuò)誤。
①酶是蛋白質(zhì)或RNA,蛋白質(zhì)和RNA分別是由單體氨基酸、核苷酸形成的多聚體;抗體是蛋白質(zhì),由單體氨基酸形成多聚體;核酸是由單體核苷酸形成的多聚體,氨基酸和核苷酸都含氮元素,C正確。
人體細(xì)胞內(nèi)的主要能源物質(zhì)是糖類,糖原屬于多糖,D錯(cuò)誤。
2.蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A.葉綠體中存在催化ATP合成的蛋白質(zhì)
B.胰島B細(xì)胞能分泌調(diào)節(jié)血糖的蛋白質(zhì)
C.唾液腺細(xì)胞能分泌水解淀粉的蛋白質(zhì)
D.線粒體膜上存在運(yùn)輸葡萄糖的蛋白質(zhì)
【答案】D
[解析] 光反應(yīng)場(chǎng)所在葉綠體類囊體薄膜上,光反應(yīng)階段會(huì)產(chǎn)生ATP,葉綠體中存在催化ATP合成的酶,該類酶是蛋白質(zhì),A正確;
胰島B細(xì)胞分泌的胰島素具有降低血糖的功能,胰島素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),B正確;
唾液腺細(xì)胞能分泌唾液淀粉酶,該酶能水解淀粉,唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),C正確;
葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸,線粒體膜上存在運(yùn)輸丙酮酸的蛋白質(zhì),但不存在運(yùn)輸葡萄糖的蛋白質(zhì),D錯(cuò)誤。
3.蛋白質(zhì)和DNA是兩類重要的生物大分子,下列對(duì)兩者共性的概括不正確的是( 　)
A.組成元素含有C、H、O、N B.由相應(yīng)的基本結(jié)構(gòu)單位構(gòu)成
C.具有相同的空間結(jié)構(gòu) D.體內(nèi)合成時(shí)需要模板、能量和酶
【答案】D
[解析] 蛋白質(zhì)的組成元素為C、H、O、N、S等,基本結(jié)構(gòu)單位為氨基酸;DNA的組成元素為C、H、O、N、P,基本結(jié)構(gòu)單位為脫氧核苷酸,A、B正確。
蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別,DNA的空間結(jié)構(gòu)為雙螺旋結(jié)構(gòu),所以二者空間結(jié)構(gòu)不同,C錯(cuò)誤。
體內(nèi)合成DNA時(shí)需要以DNA雙鏈為模板,需要解旋酶、DNA聚合酶的參與,需要消耗ATP;蛋白質(zhì)合成時(shí)需要mRNA作模板,也需要酶和能量,D正確。
4.下列關(guān)于細(xì)胞中生物大分子的敘述,錯(cuò)誤的是( 　)
A.碳鏈?zhǔn)歉鞣N生物大分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
B.糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等有機(jī)物都是生物大分子
C.細(xì)胞利用種類較少的小分子脫水合成種類繁多的生物大分子
D.細(xì)胞中生物大分子的合成需要酶來(lái)催化
【答案】B
[解析] 碳鏈構(gòu)成各種生物大分子的碳骨架,A正確;
糖類中的單糖、二糖及脂質(zhì)都是小分子,B錯(cuò)誤;
細(xì)胞利用種類較少的小分子脫水合成種類繁多的生物大分子,如DNA是多種多樣的,而組成DNA的脫氧核苷酸只有4種,C正確;
細(xì)胞中生物大分子的合成需要酶來(lái)催化,D正確。
5.新冠病毒是一種RNA病毒。新冠肺炎疫情給人們的生活帶來(lái)了巨大影響。下列與新冠肺炎疫情防控相關(guān)的敘述,錯(cuò)誤的是( 　)
A.新冠病毒含有核酸和蛋白質(zhì),通過(guò)核酸檢測(cè)可排查新冠病毒感染者
B.教室經(jīng)常開(kāi)窗通風(fēng)可以促進(jìn)空氣流動(dòng),降低室內(nèi)病原微生物的密度
C.通常新冠肺炎患者的癥狀之一是發(fā)燒,因此可以通過(guò)體溫測(cè)量初步排查
D.每天適量飲酒可以預(yù)防新冠肺炎,因?yàn)榫凭梢允辜?xì)胞內(nèi)的病毒蛋白變性
【答案】D
[解析] 病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu),由蛋白質(zhì)外殼和核酸組成,故通過(guò)核酸檢測(cè)可排查新冠病毒感染者,A正確;
教室開(kāi)窗通風(fēng)可以促進(jìn)空氣流動(dòng),降低室內(nèi)病原體的密度,B正確;
新冠肺炎患者一般有發(fā)燒癥狀,通過(guò)體溫測(cè)量能進(jìn)行初步排查,C正確;
暫無(wú)科學(xué)研究表明每天適量飲酒可預(yù)防新冠肺炎,酒精不會(huì)使細(xì)胞內(nèi)的病毒蛋白變性,D錯(cuò)誤。
6.下列關(guān)于細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的敘述,正確的是( 　)
A.核酸和蛋白質(zhì)的組成元素相同 B.核酸的合成需要相應(yīng)蛋白質(zhì)的參與
C.蛋白質(zhì)的分解都需要核酸的直接參與 D.高溫會(huì)破壞蛋白質(zhì)和核酸分子中肽鍵
【答案】B
[解析] 核酸的組成元素是C、H、O、N、P,蛋白質(zhì)的基本組成元素是C、H、O、N,有的還含有S等,A錯(cuò)誤。
核酸的合成需要DNA聚合酶或RNA聚合酶的催化,它們的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),B正確。
蛋白質(zhì)的分解需要蛋白酶的催化,不需要核酸的直接參與,C錯(cuò)誤。
高溫會(huì)破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),但不會(huì)破壞肽鍵,核酸分子中無(wú)肽鍵,D錯(cuò)誤。
7.回答下列與蛋白質(zhì)相關(guān)的問(wèn)題:
(1)生物體中組成蛋白質(zhì)的基本單位是　　　　。在細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)時(shí),肽鍵是在　　　　這一細(xì)胞器上形成的。合成的蛋白質(zhì)中有些是分泌蛋白,如 (填“胃蛋白酶”“逆轉(zhuǎn)錄酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白從合成至分泌到細(xì)胞外需要經(jīng)過(guò)高爾基體,此過(guò)程中高爾基體的功能是 　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　。
(2)通常,細(xì)胞內(nèi)具有正常生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)需要有正確的氨基酸序列和 結(jié)構(gòu)。某些物理或化學(xué)因素可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性,通常,變性的蛋白質(zhì)易被蛋白酶水解,原因是
。
(3)(3)如果DNA分子發(fā)生突變,導(dǎo)致編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA序列中一個(gè)堿基被另一個(gè)堿基替換,但未引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變,其原因可能是
【答案】
(1)氨基酸 核糖體 胃蛋白酶 對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝
(2)空間 蛋白質(zhì)變性使肽鍵暴露,暴露的肽鍵易與蛋白酶接觸,使蛋白質(zhì)降解
(3)遺傳具有簡(jiǎn)并性
[解析]
（1）組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸,氨基酸脫水縮合形成肽鏈。一個(gè)氨基酸的氨基和另一個(gè)氨基酸的羧基脫水縮合形成的化學(xué)鍵為肽鍵,形成場(chǎng)所是核糖體。分泌蛋白包括消化酶、抗體和一部分激素,所以胃蛋白酶為分泌蛋白。分泌蛋白在核糖體上合成后要經(jīng)過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工才能分泌到細(xì)胞外,在此過(guò)程中高爾基體的功能為對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝。
（2）肽鏈要經(jīng)過(guò)復(fù)雜地盤(pán)曲、折疊后才能形成具有生物活性的蛋白質(zhì),其具有一定的空間結(jié)構(gòu),當(dāng)空間結(jié)構(gòu)被破壞后蛋白質(zhì)變性,沒(méi)有了復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu),肽鍵暴露出來(lái),暴露的肽鍵更易被蛋白酶水解。
（3） DNA分子發(fā)生突變,不一定會(huì)改變蛋白質(zhì)中氨基酸的序列,因?yàn)榫幋a氨基酸的密碼子具有簡(jiǎn)并性即同一種氨基酸可能對(duì)應(yīng)兩個(gè)或者多個(gè)密碼子,若一個(gè)密碼子中的堿基被替換,可能替換前后的兩個(gè)密碼子都編碼同一種氨基酸。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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