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高中生物學一輪復習學案:蛋白質和核酸

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  1. 二一教育資源

高中生物學一輪復習學案:蛋白質和核酸

資源簡介

第3講 蛋白質和核酸
課程內容 核心素養——提考能
1.蛋白質的結構與功能2.核酸的結構與功能 生命觀念 分析蛋白質與核酸的形成過程,加深對物質與功能觀的認識
科學思維 分析蛋白質與核酸的關系圖和多聚體的連接模式圖,強化模型構建與解讀
社會責任 蛋白質與人體健康及在疾病治療等方面的應用問題分析,強化社會責任
考點一 蛋白質的結構、功能及相關計算
1.組成蛋白質氨基酸元素組成、結構與種類
2.蛋白質的合成及其結構、功能多樣性
(1)二肽的形成過程
①過程a:脫水縮合,物質b:二肽,結構c:肽鍵。
②H2O中H來源于氨基和羧基;O來源于羧基。
(2)蛋白質的形成過程
3.蛋白質結構與功能的多樣性
1.蛋白質的鹽析、變性和水解辨析
(1)鹽析:是由溶解度的變化引起的,蛋白質的空間結構沒有發生變化。
(2)變性:是由于高溫、過酸、過堿、重金屬鹽等因素導致的蛋白質的空間結構發生了不可逆的變化,肽鏈變得松散,喪失了生物活性,但是肽鍵一般不斷裂。
(3)水解:在蛋白酶作用下,肽鍵斷裂,蛋白質分解為短肽和氨基酸。水解和脫水縮合的過程相反。
2.利用數學思想深度理解蛋白質的結構與功能
(1)蛋白質相對分子質量、氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數和失去水分子數的關系
①肽鍵數=失去水分子數=氨基酸數-肽鏈數;
②蛋白質相對分子質量=氨基酸數目×氨基酸平均相對分子質量-脫去水分子數×18。(不考慮形成二硫鍵)
肽鏈數目 氨基酸數 肽鍵數目 脫去水分子數 多肽鏈相對分子量 氨基數目 羧基數目
1條 m m-1 m-1 am-18(m-1) 至少1個 至少1個
n條 m m-n m-n am-18(m-n) 至少n個 至少n個
注:氨基酸平均分子質量為a。
(2)蛋白質中游離氨基或羧基數目的計算
①至少含有的游離氨基或羧基數=肽鏈數×1。
②游離氨基或羧基數目=肽鏈數×1+R基中含有的氨基或羧基數。
(3)利用原子守恒法計算肽鏈中的原子數
①N原子數=肽鍵數+肽鏈數+R基上的N原子數=各氨基酸中N原子總數。
②O原子數=肽鍵數+2×肽鏈數+R基上的O原子數=各氨基酸中O原子總數-脫去水分子數。
注:①環狀肽特點是肽鍵數與氨基酸數相同。即肽鍵的數目=脫去的水分子的數目=氨基酸的數目。
②如果形成二硫鍵,需考慮每形成一個二硫鍵需去掉兩個H。
3.下面是某化合物的結構模型,解讀相關內容
(1)該化合物的名稱是五肽,形成場所是核糖體,形成過程稱為脫水縮合。
(2)組成氨基酸的元素中一定含有C、H、O、N,若某氨基酸含有S元素,則S存在R基中。
(3)該化合物中含有4個肽鍵,其結構簡式是—NH—CO—,形成過程中共脫去4分子水。
教材高考
1.真題重組 判斷正誤
(1)從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法(2017·全國Ⅱ,T3C)(  )
(2)蛋白質空間結構的改變可以使其功能發生變化(2015全國Ⅰ,T5C)(  )
(3)植物根細胞膜上存在運輸離子的蛋白質(2016·海南,T3A)(  )
提示 (1)√ (2)√ (3)√
2.深挖教材
(1)教材P21“與生活的聯系”:評價食物中蛋白質成分營養價值時,應特別關注什么?
提示 必需氨基酸的種類和含量。
(2)根據教材P23“知識鏈接”:說出遺傳信息決定蛋白質中氨基酸排列順序的兩個重要步驟。
提示 轉錄和翻譯。
 圍繞組成蛋白質的氨基酸的種類與結構考查生命觀念
1.(2019·全國大聯考)下面是三種組成蛋白質的氨基酸的結構式,據圖分析下列敘述錯誤的是(  )
A.以上這三種氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH
B.將這三種氨基酸(足量)置于適宜條件下,經脫水縮合可形成三肽化合物最多有27種
C.甲是最簡單的氨基酸
D.從上式可看出,只要含有一個氨基和一個羧基的化合物就是組成蛋白質的氨基酸
答案 D
 借助蛋白質的結構與內能考查科學思維
2.(2018·全國卷Ⅱ,1)下列關于人體中蛋白質功能的敘述,錯誤的是(  )
A.漿細胞產生的抗體可結合相應的病毒抗原
B.肌細胞中的某些蛋白質參與肌肉收縮的過程
C.蛋白質結合Mg2+形成的血紅蛋白參與O2運輸
D.細胞核中某些蛋白質是染色體的重要組成成分
解析 漿細胞產生的特異性抗體可與相應抗原結合而發揮免疫功能,A正確;肌細胞中的肌球蛋白、肌動蛋白等參與肌肉收縮,B正確;參與氧氣運輸的血紅蛋白中有Fe2+,而沒有Mg2+,C錯誤;染色體主要由蛋白質和DNA組成,所以細胞核中某些蛋白質是染色體的重要組成成分,D正確。
答案 C
3.如圖為由30個氨基酸組成的多肽鏈,經加工,第1位甲硫氨酸被切除,第16與17位氨基酸之間的肽鍵被切斷并生成兩條多肽鏈,兩條多肽鏈通過二硫鍵相連。有關此過程的說法錯誤的是(  )
A.加工過程中,氧原子數目增加1個
B.經加工,比原多肽鏈增加了1個氨基和1個羧基
C.此加工過程是在內質網中進行的
D.此多肽鏈的合成過程生成了29個水分子、加工過程消耗了2個水分子
解析 加工過程減少了1個肽鍵(含1個氧),另1個肽鍵(含1個氧)被水解,生成1個羧基(含2個氧)和1個氨基,所以氧原子數沒變;此多肽鏈的合成過程生成了29個肽鍵,形成29個水分子,加工過程水解了2個肽鍵,消耗了2個水分子。
答案 A
INCLUDEPICTURE"易錯警示.tif" INCLUDEPICTURE "F:\\課件 勿動\\2020版 選考總復習 學生用書 生物(四省市)(魯津京瓊)\\易錯警示.tif" \* MERGEFORMATINET
(1)計算多肽的相對分子質量時,除了考慮水分的減少外,還要考慮其他化學變化過程,如肽鏈上出現一個二硫鍵(—S—S—)時,要再減去2(即兩個氫原子),若無特殊說明,不考慮二硫鍵。
(2)若為環狀多肽,則可將相對分子質量計算公式na-18(n-m)中的肽鏈數(m)視為零,再進行相關計算。 
考點二 核酸的組成、結構與功能
1.核酸的結構層次
2.核酸的功能與分布
3.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 單糖
蛋白質 氨基酸
核酸 核苷酸
1.“三看法”判斷DNA和RNA
2.核酸與蛋白質的歸納與整合
項目 核酸 蛋白質
DNA RNA
元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等
組成單位 核苷酸 氨基酸
形成場所 主要在細胞核中復制產生 主要在細胞核中轉錄生成 核糖體
分子結構 一般為規則的雙螺旋結構 一般為單鏈結構 氨基酸→多肽→蛋白質
結構多樣性的決定因素 核苷酸的種類、數量及排列順序 氨基酸的種類、數量、排列順序及多肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別
3.甲圖表示某些重要化合物的元素組成和功能關系,乙圖是甲圖中某種物質的單體結構圖。試分析:
(1)甲圖中X、Y各代表何類元素?
(2)請寫出甲圖中A、B、C所代表的物質名稱,并寫出推斷依據______________
_____________________________________________________________________。
(3)人體細胞中①~④發生的場所分別是什么?
(4)C具有多樣性,從c角度分析原因是_____________________________________
_____________________________________________________________________。
A具有多樣性的主要原因是______________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)若圖乙中m為胸腺嘧啶,則a為________,其b位置為________(填“—OH”或“—H”)。
(6)若ATP水解可形成乙圖結構物質,則a的名稱為________,b處為________(填“—OH”或“—H”)。
(7)核糖體中m有幾種?其代號為____________。
提示 (1)X—N、P;Y—N
(2)A.DNA、B.RNA、C.蛋白質。A可復制,則A為DNA,DNA可轉錄為RNA進而指導蛋白質生物合成。
(3)在人體細胞中①②主要發生于細胞核,其次發生于線粒體,③④只發生于核糖體或細胞質。
(4)氨基酸的種類、數目和排列順序不同 a的排列順序千變萬化
(5)脫氧核糖 —H
(6)核糖 —OH
(7)四種。A、U、C、G
教材高考
1.真題重組 判斷正誤
(1)細胞中RNA合成過程不會在細胞核外發生(2017·全國Ⅲ,T1C)(  )
(2)在細胞中,核外沒有參與DNA合成的酶(2017·全國Ⅱ,T3A)(  )
(3)酵母菌的細胞核內含有DNA和RNA兩類核酸(2016·全國Ⅰ,T1B)(  )
(4)原核生物擬核區中含有環狀的DNA分子(2017·海南,T2C)(  )
提示 (1)× 線粒體與葉綠體中有DNA,在轉錄過程會發生RNA的合成。
(2)× 線粒體與葉綠體中有DNA,DNA復制有參與DNA合成的酶。
(3)√ (4)√
2.深挖教材
(1)(人教版必修1 P26“問題探討”拓展)DNA指紋法在案件偵破工作中有重要的用途。為什么DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息?你能說出DNA鑒定技術在其他方面的應用嗎?
提示 DNA是主要的遺傳物質,而每個人的遺傳物質有所區別,因此DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息。DNA鑒定技術還可以運用在親子鑒定上,在研究人類起源、不同類群生物的親緣關系等方面,也可以利用DNA鑒定技術。
(2)(人教版必修1 P28圖拓展)DNA、RNA、ATP和核苷酸中“A”的含義是什么?
提示 
 圍繞核酸組成、結構與功能考查生命觀念
1.(2018·海南卷,10)下列與真核生物中核酸有關的敘述,錯誤的是(  )
A.線粒體和葉綠體中都含有DNA分子
B.合成核酸的酶促反應過程中不消耗能量
C.DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯鍵
D.轉錄時有DNA雙鏈解開和恢復的過程
解析 線粒體和葉綠體是半自主性細胞器,在其基質中都含有DNA和RNA分子,A正確;合成核酸需要能量(ATP)、模板、原料和酶,B錯誤;DNA和RNA都是由核苷酸形成的,相鄰核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接,C正確;轉錄時DNA雙鏈解開,以其中一條鏈為模板轉錄生成RNA,轉錄結束后RNA從DNA上脫下,DNA雙鏈恢復,D正確。
答案 B
2.科學家發現蛋白質合成用到的供能物質有鳥苷三磷酸(GTP),GTP與ATP類似。下圖為與基因表達相關的三種分子示意圖,下列相關敘述錯誤的是(  )
A.甲、乙、丙的組分中均有糖
B.乙的水解產物中含有丙
C.丙可為乙的合成提供原料
D.甲、乙共由8種核苷酸組成
解析 乙的水解產物中含有鳥嘌呤核糖核苷酸,與丙水解產生的G-P分子的組成相同,因此丙水解的產物可以作為合成乙的原料。
答案 B
 圍繞核酸與蛋白質的關系考查生命觀念與科學思維
3.(2015·海南卷,11)關于蛋白質的敘述,錯誤的是(  )
A.rRNA能參與蛋白質的生物合成
B.DNA和蛋白質是染色體的組成成分
C.人體血漿中含有漿細胞分泌的蛋白質
D.核糖體上合成的蛋白質不能在細胞核中發揮作用
解析 所有的蛋白質均在核糖體上合成,即核糖體上合成的蛋白質能在細胞核中發揮作用,D錯誤。
答案 D
4.(2019·康杰中學模考)圖中甲、乙、丙表示生物大分子,①②③表示生理過程。下列分析錯誤的是(  )
INCLUDEPICTURE"66.tif" INCLUDEPICTURE "F:\\課件 勿動\\2020版 選考總復習 學生用書 生物(四省市)(魯津京瓊)\\66.tif" \* MERGEFORMATINET
A.a、b、c共有的元素為C、H、O、N
B.a與b的區別只是含有的五碳糖不同
C.通過②③過程核酸控制蛋白質的合成
D.同一生物不同細胞中的丙有差異
解析 根據圖示可判斷,甲代表DNA,乙代表RNA,丙代表蛋白質,①代表DNA的復制,②代表轉錄,③代表翻譯。單體a是脫氧核苷酸,單體b是核糖核苷酸,單體c是氨基酸。核酸的組成元素是C、H、O、N、P,氨基酸的主要組成元素是C、H、O、N;a與b的區別除了五碳糖不同,堿基種類上也有差別;通過轉錄和翻譯可合成蛋白質,進而控制生物性狀;由于基因的選擇性表達,同一生物不同細胞中合成的蛋白質有差異。
答案 B
 結合細胞內有機物的推斷考查科學思維能力
5.(2019·衡水中學金卷)如圖表示細胞內某物質甲由①②兩部分組成。以下說法錯誤的是(  )
A.若圖中甲為組成蛋白質的氨基酸,②為R基,則①中的氨基和羧基都至少有一個
B.若①②為兩個DNA片段,則通過DNA聚合酶可將其連接為甲
C.若圖中甲為ATP,①為腺苷,則②含有三個磷酸基團
D.若①②均為葡萄糖,則小麥幼苗體細胞中的甲為麥芽糖
解析 根據氨基酸的通式可知,若圖中甲為氨基酸,②為R基,則①中的氨基和羧基都至少有一個,且連接在同一個碳原子上;DNA連接酶可將兩個DNA片段連接起來,因此若①②為兩個DNA片段,則通過DNA連接酶可將其連接為甲;ATP是由腺苷和3個磷酸基團組成的,因此若圖中甲為ATP,①為腺苷,則②含有三個磷酸基團;麥芽糖是由2分子葡萄糖脫水縮合形成的,若①②均為葡萄糖,則小麥幼苗體細胞中的甲為麥芽糖。
答案 B
6.如圖表示細胞中一種常見的水解反應,下列化合物能發生此種反應的是(  )
A.脂肪 B.蛋白質
C.淀粉 D.DNA
解析 由圖可知,組成該生物大分子的單體是相同的。組成脂肪的單體是甘油和脂肪酸兩種,不可能發生此種反應;蛋白質的單體是多種氨基酸,不可以發生此種反應;淀粉的單體是葡萄糖,可以發生此種反應;DNA的單體是4種脫氧核糖核苷酸,不可以發生此種反應。
答案 C
INCLUDEPICTURE"技法點撥.tif" INCLUDEPICTURE "F:\\課件 勿動\\2020版 選考總復習 學生用書 生物(四省市)(魯津京瓊)\\技法點撥.tif" \* MERGEFORMATINET
生物大分子多聚體的連接方式判斷
(1)若該圖為一段肽鏈結構模式圖,則1表示中心碳原子,2表示肽鍵,3的種類大約有20種。
(2)若該圖為一段核酸結構模式圖,則1表示五碳糖,2表示磷酸基團,3表示含氮堿基。
(3)若該圖表示多糖結構模式圖,則1、2、3連接形成的化合物是葡萄糖。   
澄清易錯易混·強化科學思維
[易錯易混]
易錯點1 對蛋白質的結構分辨不清
點撥 (1)組成蛋白質的元素一定有C、H、O、N,一般還含有S元素。
(2)避免書寫錯誤:不要將氨基寫為NH2或—NH3;不要將羧基寫為或COOH;也不要將肽鍵寫為CO—NH或。
(3)肽鍵數≠幾肽(環狀肽除外):由幾個氨基酸構成的化合物稱為幾肽。而不是含有幾個肽鍵稱為幾肽。
(4)多肽≠蛋白質:在核糖體上合成的是多肽,而不是蛋白質,多肽必須經過加工后,才能形成具有一定空間結構和特定功能的蛋白質。
易錯點2 對影響蛋白質結構與功能的因素分辨不清
點撥 (1)蛋白質變性的原因在某些物理和化學因素作用下,特定的空間構象被改變,導致其理化性質改變和生物活性喪失,但肽鍵沒有被破壞。
(2)煮熟的食物易被人體消化,是因為高溫破壞了蛋白質的空間結構,肽鏈變得松散,易被蛋白酶分解。
(3)高溫、過酸、過堿、重金屬鹽,都會使蛋白質的空間結構發生不可逆的變化,但低溫不會。
易錯點3 對核酸的組成、結構與功能分辨不清
點撥 (1)DNA一般是雙鏈結構,某些病毒中存在單鏈的DNA;RNA中的堿基也能相互配對形成氫鍵構成雙鏈,如tRNA。
(2)脫氧核糖≠脫氧核苷酸≠脫氧核糖核酸:脫氧核糖是一種五碳糖,脫氧核苷酸是脫氧核糖核酸的基本組成單位,而脫氧核糖核酸是生物大分子。
(3)核糖≠核糖核苷酸≠核糖核酸:核糖是一種五碳糖,核糖核苷酸是核糖核酸的基本組成單位,而核糖核酸是生物大分子。
(4)DNA與RNA在分子組成上的區別是DNA含有脫氧核糖和胸腺嘧啶,RNA含有核糖和尿嘧啶。
易錯點4 對核酸、蛋白質的初步水解產物與徹底水解產物分辨不清
點撥 核酸、蛋白質的水解產物和氧化分解產物的比較
比較項目 DNA RNA 蛋白質
初步水解產物 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 多肽
徹底水解產物 脫氧核糖、含氮堿基和磷酸 核糖、含氮堿基和磷酸 氨基酸
氧化分解產物 CO2、H2O、尿素和磷酸鹽等 CO2、H2O和尿素
[深度糾錯]
1.(針對易錯點1)下列有關肽鍵的敘述,錯誤的是(  )
A.蛋白質中的肽鍵數等于或小于脫水縮合過程中的氨基酸數
B.含肽鍵的物質都可與雙縮脲試劑發生作用,產生紫色反應
C.核糖體上可形成肽鍵,溶酶體內可發生肽鍵的水解
D.肽鍵的元素組成為C、H、O、N,其牢固程度與碳碳雙鍵緊密相關
解析 肽鍵的元素組成為C、H、O、N,其結構式為,不含碳碳雙鍵。
答案 D
2.(針對易錯點2)下列關于肽和蛋白質的敘述,正確的是(  )
A.α-鵝膏蕈堿是一種環狀八肽,分子中含有8個肽鍵
B.蛋白質是由2條或2條以上多肽鏈構成的
C.蛋白質變性是由于肽鍵的斷裂造成的
D.變性蛋白質不能與雙縮脲試劑發生反應
解析 環狀肽有幾個氨基酸就會形成幾個肽鍵,所以環狀八肽含有8 個肽鍵,A正確;蛋白質是由肽鏈盤曲折疊形成的,也可能只含有一條肽鏈,B錯誤;蛋白質變性是空間結構被破壞,氨基酸之間形成的肽鍵不被破壞,C錯誤;含有兩個或兩個以上肽鍵的化合物都能與雙縮脲試劑產生紫色反應,變性蛋白質仍然含有肽鍵,仍可與雙縮脲試劑發生反應,D錯誤。
答案 A
3.(針對易錯點3)下列關于RNA分子的敘述,正確的是(  )
A.線粒體中含有mRNA、tRNA和rRNA
B.ATP中的“A”在RNA分子中不存在
C.RNA分子中不含氫鍵,有的RNA具有催化功能
D.RNA可以在細胞內運輸某種物質,還可以作為細菌的遺傳物質
解析 線粒體中有少量的DNA,其通過轉錄可以形成mRNA、tRNA和rRNA,A正確;ATP中的“A”是腺苷,是由腺嘌呤與核糖構成的,RNA分子中也存在腺嘌呤與核糖,B錯誤;有的RNA也具有氫鍵,如tRNA呈三葉草結構,其雙鏈區含有氫鍵,C錯誤;RNA(tRNA)可以在細胞內運輸某種物質,但不可以作為細菌的遺傳物質,細菌的遺傳物質是DNA,D錯誤。
答案 A
4.(針對易錯點4)在人體內,HIV與特異性抗體結合后產生沉淀,被吞噬細胞攝取后徹底水解可得到(  )
A.20種氨基酸、5種含氮堿基
B.20種氨基酸、4種脫氧核糖
C.多種氨基酸、1種核糖
D.多種氨基酸、4種核糖核苷酸
解析 HIV的成分是蛋白質和RNA,抗體的成分是蛋白質,HIV與特異性抗體結合后產生沉淀,被吞噬細胞攝取后徹底水解可得到多種氨基酸、1種核糖。
答案 C

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