資源簡介

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第3講　蛋白質和核酸
[課程導學]
內容要求 1.1.1.以碳鏈為骨架形成復雜的生物大分子。1．1.6.闡明蛋白質通常由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構，細胞的功能主要由蛋白質完成。1．1.7.概述核酸由核苷酸聚合而成，是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子。
與舊教材對比 改：氨基酸有21種，13種為非必需氨基酸。增：①氨基酸形成血紅蛋白的過程；②蛋白質變性的概念。刪：①蛋白質鹽析(小字)；②觀察DNA和RNA在細胞中的分布。
考點一　蛋白質的結構和功能
1．蛋白質的功能
2．蛋白質的結構
(1)組成蛋白質的氨基酸
[提醒]　R基決定氨基酸的種類，其上可能含有氨基或羧基。
(2)蛋白質的結構及其多樣性
①氨基酸的脫水縮合
②蛋白質的結構層次(以血紅蛋白為例)
[提醒]　a．多肽無生物活性，基因的表達中的翻譯路段合成的是多肽鏈。
b．多肽形成具有空間結構的蛋白質的場所有的是在細胞質基質中，有的是在內質網上。
③蛋白質分子多樣性的原因
a．氨基酸：種類不同；數目成千上萬；排列順序千變萬化。
b．肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別。
(1)具有氨基和羧基的化合物都是構成生物體蛋白質的氨基酸。(　　)
(2)生物體內組成蛋白質的氨基酸中，不同氨基酸之間的差異是由R基引起的。(　　)
(3)胰島素中不同肽鏈之間通過肽鍵連接。(　　)
(4)蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開時，其特定功能并未發生改變。(　　)
(5)評價蛋白質食品的營養價值主要依據其必需氨基酸的種類和含量。(　　)
(6)氨基酸僅通過脫水縮合的方式就可以形成蛋白質。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
1．(必修 1 P30圖2－11)圖中胰島素由________條肽鏈構成，通過二硫鍵(—S—S—)相互結合在一起，該種胰島素中共含有________個二硫鍵。
提示：2　3
2．(必修 1 P30正文信息)由于氨基酸之間能夠形成__________________等，從而使得肽鏈能夠________，形成具有________________的蛋白質分子。
提示：氫鍵、二硫鍵　盤曲、折疊　一定空間結構
3．(必修 1 P31圖2－12)血紅蛋白分子是一種由__________個氨基酸組成的蛋白質分子，含有________條多肽鏈。
提示：574　4
4．(必修 1 P32與社會的聯系)熟雞蛋更容易消化的原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：高溫使蛋白質分子的空間結構變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解
5．(必修 1 P32與社會的聯系)蛋白質變性后________(填“能”或“不能”)用雙縮脲試劑檢測，原因是__________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：能　蛋白質變性后空間結構改變，但沒有破壞氨基酸之間的肽鍵
1．幾種常考蛋白質的分布和功能
此部分經常借助某些具體的蛋白質從不同角度進行命題，現舉例如下：
名稱 分布 功能
絕大多數酶 細胞內或細胞外 催化作用
載體蛋白 細胞膜 運輸某些物質，如離子、氨基酸等
某些激素(如胰島素) 內環境中 調節生命活動
抗體、細胞因子 內環境中 免疫作用
血紅蛋白 紅細胞內 主要運輸O2和部分CO2
糖蛋白(受體蛋白)等　　 細胞膜表面 保護、潤滑、識別等作用
結構蛋白 肌纖維等 構成細胞和生物體的成分
2.蛋白質的相關計算
(1)“規律法”記憶多肽形成過程中的數量計算
①形成肽鏈時
肽鏈數目 氨基酸數 肽鍵數目 脫去水分子數 氨基數目 羧基數目
1條 m m－1 m－1 至少1個 至少1個
n條 m m－n m－n 至少n個 至少n個
②形成環肽時：肽鍵數＝脫去水分子數＝氨基酸數。
(2)“公式法”計算蛋白質相對分子質量
①無二硫鍵時：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。
②有二硫鍵(—S—S—)時：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×18－二硫鍵數目×2。是因為每形成一個二硫鍵脫去兩個氫。
(3)“原子守恒法”計算蛋白質中各原子數
①N原子數＝肽鍵數＋肽鏈數＋R基上的N原子數＝各氨基酸中N原子的總數。
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原子的總數－脫去水分子數。
③游離—NH2或—COOH數＝肽鏈數×1＋R基中的—NH2或—COOH數(環肽中主鏈上無游離的氨基或羧基)。
(4)妙用“排列組合”求解多肽種類
①若n種氨基酸形成一個m肽，則形成的多肽種類為nm種。
②若有n種氨基酸形成一個n肽，且每種氨基酸只有一個，則形成n肽的種類為n×(n－1)×(n－2)×…×1＝n！。
(5)借用“比例關系式”解答基因表達中的計算問題
基因表達中，DNA控制mRNA的合成，mRNA指導蛋白質的合成。DNA中堿基排列順序轉錄為mRNA中的堿基排列順序，進而翻譯為蛋白質中氨基酸的排列順序。其數量關系圖解如下：
突破1 氨基酸的種類及結構
核心素養 生命觀念
1．(2022·江蘇常州高三檢測)下面是三種化合物的結構簡式，下列有關這三種化合物的敘述，錯誤的是(　　)
A．三種化合物可以用一個結構通式表示
B．三種化合物的共同點之一是都含有一個氨基、一個羧基
C．三種化合物都不能與雙縮脲試劑發生紫色反應
D．三種化合物兩兩結合形成的物質的游離氨基數相同
解析：選B。題圖中三種氨基酸的共同點應為都至少含有一個氨基、一個羧基，B錯誤。
“二看法”判斷組成蛋白質的氨基酸
突破2 蛋白質的結構和功能
核心素養 生命觀念
2．(2022·四川成都摸底)下圖是某多肽化合物的結構式。下列關于該化合物的敘述，錯誤的是(　　)
A．該化合物是三肽，含有兩個肽鍵
B．氨基酸的不同種類取決于R基②④⑥
C．該多肽鏈中含有四個羧基、三個氨基
D．形成該多肽鏈時，會脫去兩個水分子
解析：選C。題圖中的多肽含有兩個游離的羧基，一個游離的氨基，C錯誤。
3．(不定項)如下圖所示，將蛋白質暴露在高濃度的尿素環境中會發生變性，除去尿素后，蛋白質的空間結構和生物功能可以恢復。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．尿素使蛋白質變性過程中破壞了蛋白質中的肽鍵，不能與雙縮脲試劑發生紫色反應
B．尿素使蛋白質變性過程中改變了原有蛋白質中氨基酸的數量
C．構成蛋白質的氨基酸種類和排列順序相同則蛋白質結構相同
D．高溫煮熟變性后的蛋白質更容易消化
解析：選ABC。分析題圖可知，尿素可使蛋白質變性，變性后蛋白質的空間結構受損，但肽鍵沒有斷裂，因此仍可與雙縮脲試劑發生紫色反應，A錯誤；變性過程中，蛋白質中的氨基酸數量沒有改變，B錯誤；蛋白質結構多樣性取決于氨基酸的種類、數目、排列順序及肽鏈的空間結構不同，構成蛋白質的氨基酸種類和排列順序相同的蛋白質結構不一定相同，C錯誤。
突破3 蛋白質(多肽)的相關計算
核心素養 科學思維
4．已知21種氨基酸的平均相對分子質量是128，現有一蛋白質分子由3條肽鏈組成，在肽鏈形成空間結構時，產生了4個二硫鍵(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，共有肽鍵97個，此蛋白質分子的相對分子質量最接近(　　)
A．11 046　　　　　　　 B．11 060
C．12 800 D．12 280
解析：選A。蛋白質是由氨基酸脫水縮合形成的，不考慮其他化學鍵變化時，蛋白質的相對分子質量＝氨基酸數×氨基酸的平均相對分子質量－脫去的水分子數×水的相對分子質量＝(97＋3)×128－97×18＝11 054。由于在肽鏈形成空間結構時，生成了4個二硫鍵，失去H原子數＝2×4＝8(個)，所以蛋白質的相對分子質量＝11 054－8＝11 046。
5．(不定項)蛋白水解酶分內切酶和外切酶2種，外切酶專門作用于肽鏈末端的肽鍵，內切酶則作用于肽鏈內部特定區域。若某蛋白內切酶作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)兩側的肽鍵，某四十九肽經該內切酶作用后的情況如圖所示，下列選項錯誤的是(　　)
A．形成短肽A、B、C共消耗2分子水
B．短肽A、B、C比四十九肽的氧原子數少1個
C．該四十九肽苯丙氨酸存在于第17、31、32號位上
D．若用蛋白外切酶處理該多肽，最終會得到48個氨基酸
解析：選AD。題圖是某四十九肽經內切酶作用后的情況，其中內切酶作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)兩側的肽鍵，用內切酶處理該多肽后，形成1—16、18—30、33—49三個片段，說明第17、31和32號位為苯丙氨酸，C正確；題中短肽的形成過程共需要斷裂5個肽鍵，消耗5個水分子，A錯誤；斷裂的5個肽鍵分別位于16號和17號之間、17號和18號之間、30號和31號之間、31號和32號之間、32號和33號之間，每個苯丙氨酸含有2個氧原子，每個水分子含有1個氧原子，短肽A、B、C比該四十九肽的氧原子數少2×3－5＝1(個)，B正確；外切酶專門作用于肽鏈末端的肽鍵，若該四十九肽用蛋白外切酶處理，最終可得到49個氨基酸，D錯誤。
[原因分析類]
1．[2018·全國Ⅲ，T30(2)節選]某些物理或化學因素可以導致蛋白質變性，通常，變性的蛋白質易被蛋白酶水解，原因是____________________________
_____________________________________________________________。
答案：蛋白質變性使肽鍵暴露，暴露的肽鍵易與蛋白酶接觸，使蛋白質降解
2．蛋白質的功能多種多樣與其結構有關，從肽鏈層面分析，蛋白質具有多樣性的原因有________________________________________________________。
答案：多肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別
3．胰高血糖素能使人體的血糖升高，這體現了蛋白質
_______________________________________________________________
__________________的功能。
答案：信息傳遞和調節機體生命活動
4．若真核細胞核內的核仁被破壞，蛋白質合成將不能正常進行，原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：真核細胞中核仁與核糖體的形成有關，核仁被破壞，不能形成核糖體，導致蛋白質的合成不能正常進行
[假設推測類]
5．推測哺乳動物成熟的紅細胞可成為病毒陷阱細胞的原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核而且壽命短，沒有核糖體等細胞器，不能合成蛋白質
6．1969年，人們在墜落于澳大利亞啟遜鎮的隕石中發現了氨基酸，這些氨基酸不是來自地球。由此你可以作出的推測是__________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：宇宙中很可能也存在與地球生物類似的生命形式。因為氨基酸是組成蛋白質的基本單位，而蛋白質又是生命活動的主要承擔者
7．小腸上皮細胞的細胞膜上有許多種不同的膜蛋白，如與Na＋和葡萄糖轉運有關的膜蛋白A、與細胞黏著性有關的膜蛋白B、能與某種激素發生結合的膜蛋白C及水解二糖的膜蛋白D等。膜蛋白的合成場所是________(填細胞器)，分析推測導致該細胞中四種膜蛋白分子結構差異的根本原因是
_______________________________________________________________。
答案：核糖體　控制這四種膜蛋白分子合成的基因結構(或堿基排列順序)不同
考點二　核酸的種類、結構和功能
1．核酸的結構層次
[提醒]　有的RNA也有空間結構，如tRNA等。
2．核酸的功能與分布
[提醒]　DNA是一切細胞生物的遺傳物質。
3．DNA和RNA的比較
(1)組成單位的比較
(2)DNA和RNA的組成成分比較
①相同成分：含氮堿基A、G、C和磷酸。
②不同成分
[提醒]　DNA初步水解的產物是四種脫氧核苷酸(腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸和胞嘧啶脫氧核苷酸)，徹底水解的產物是脫氧核糖、磷酸和四種含氮堿基(腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶)。
4．生物大分子以碳鏈為骨架
(1)DNA的兩條脫氧核苷酸鏈之間通過磷酸二酯鍵連接。(　　)
(2)細胞中的DNA一定有氫鍵，RNA一定沒有氫鍵。(　　)
(3)同一生物體的不同細胞中，DNA基本相同，RNA不完全相同。(　　)
(4)只有細胞內的核酸才是攜帶遺傳信息的物質。(　　)
(5)相對分子質量大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同。(　　)
(6)大腸桿菌體內既有DNA，又有RNA，但以DNA作為遺傳物質。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
1．(必修1 P34問題探討)DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息的原因是
_______________________________________________________________
____________________________。DNA鑒定技術還可以應用在
___________________________________________________________等方面。
提示：DNA是遺傳物質，而每個人的遺傳物質有所區別　研究人類起源、不同類群生物的親緣關系
2．(必修1 P34正文信息)原核細胞DNA也是雙鏈結構嗎？__________，位于細胞內的____________中。
提示：是　擬核和細胞質
3．(必修1 P36正文信息)碳是“生命的核心元素”的原因是
_______________________________________________________________。
提示：生物大分子以碳鏈為基本骨架
4．(必修1 P36拓展應用)隨著生活水平的提高，人們對營養保健食品日益關注。一些廠家在核酸保健品的廣告中用到類似的宣傳語：一切疾病都與基因受損有關；基因是核酸片段；補充某些特定的核酸，可增強基因的修復能力。
(1)請對上述三段宣傳語作出評析，指出其中的邏輯漏洞。
_______________________________________________________________。
(2)如果有人向你推銷核酸保健品，你將如何回應？
_______________________________________________________________。
提示：(1)并不是一切疾病都與基因受損有關，如人受外傷時的疾病。核酸在人體內被水解成小分子才能被吸收，服用核酸保健品不會改變基因的結構，更不會改善人體內病變的基因
(2)人體中的核酸都是人體用其他化學物質自我合成的，并不能從膳食中直接吸收。膳食中的核酸都將在消化道中被徹底分解。口服核酸不僅不能起到營養、保健作用，而且核酸吃多了還會對身體造成危害
1．不同生物的核酸、核苷酸、堿基、遺傳物質歸納
生物種類 核酸種類 堿基種類 核苷酸種類 遺傳物質
細胞生物 DNA和RNA 5種 8種 DNA
病毒 DNA病毒 DNA 4種 4種 DNA
RNA病毒 RNA 4種 4種 RNA
2.核酸與蛋白質之間的關系
(1)DNA、RNA和蛋白質三者間的內在關系
(2)DNA多樣性、蛋白質多樣性的因果關系
(3)核DNA、mRNA、蛋白質的“相同”與“不同”
突破1 核酸的結構和功能
核心素養 生命觀念
1．(2022·海南海口高三月考)下圖表示某種大分子物質的基本單位，下列關于它的敘述正確的是(　　)
A．該物質是核糖核酸，人體內有4種
B．該物質只含有C、H、O、P 4種元素
C．該物質形成的大分子物質是RNA，它主要分布在細胞質中
D．在T2噬菌體和HIV的宿主細胞中都找不到這種物質
答案：C
2．(2022·北京東城區高三月考)下圖甲所示物質b是組成乙或丙的基本單位(單體)。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．如果圖甲中的a是核糖，則b是丙的基本單位
B．如果m是胸腺嘧啶(T)，則b是乙的基本單位
C．在多個b聚合成乙或丙的過程中，都要產生水
D．乙或丙徹底水解的產物是甲
解析：選D。核酸初步水解的產物是核苷酸，徹底水解的產物是組成核苷酸的三種化合物，即五碳糖、堿基和磷酸，D錯誤。
突破2 核酸和蛋白質的關系
核心素養 科學思維
3．(不定項)核酸通常與蛋白質結合以“核酸—蛋白質”復合體的形式存在。下列敘述正確的是(　　)
A．T2噬菌體、HIV和煙草花葉病毒都可以看作是“核酸—蛋白質”復合體
B．紫外線、酒精消殺病毒分別能破壞復合體中的核酸和蛋白質
C．原核細胞中的“核酸—蛋白質”復合體就是核糖體“RNA—蛋白質”復合體
D．真核細胞內遺傳信息傳遞過程中，可出現核酸與相應的酶形成的復合體
解析：選ABD。T2噬菌體、HIV和煙草花葉病毒都是病毒，都由蛋白質和一種核酸組成，A正確；紫外線可以破壞核酸，酒精能使病毒的蛋白質變性，B正確；真核細胞和原核細胞中的“核酸—蛋白質”復合體都可以是RNA與相應酶(如RNA聚合酶)形成的復合體，也可以是DNA與相應酶(如DNA聚合酶)形成的復合體，C錯誤，D正確。
4．下圖表示核酸與蛋白質的關系，分析并回答下列問題：
(1)染色體的主要成分是____________，核糖體的主要成分是RNA和蛋白質，因此圖1中甲、乙、丙分別是______________________，a是核苷酸，b是
_______________________________________________________________。
(2)圖2是通過結構中的化合物組成構建的概念圖，則甲、乙、丙分別是
_______________________________________________________________。
(3)從中心法則的角度分析胰島B細胞內核酸和蛋白質之間的關系可表示為
_______________________________________________________________。
答案：(1)DNA和蛋白質　DNA、RNA、蛋白質　氨基酸
(2)DNA、蛋白質、磷脂
(3)DNA→RNA→蛋白質
1．(2021·高考遼寧卷)蛋白質是生命活動的主要承擔者。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．葉綠體中存在催化ATP合成的蛋白質
B．胰島B細胞能分泌調節血糖的蛋白質
C．唾液腺細胞能分泌水解淀粉的蛋白質
D．線粒體膜上存在運輸葡萄糖的蛋白質
解析：選D。葉綠體類囊體薄膜是進行光合作用的場所，能合成ATP，則存在催化ATP合成的酶，其本質是蛋白質，A正確；胰島B細胞能分泌胰島素，降低血糖，胰島素的化學本質是蛋白質，B正確；唾液腺細胞能分泌唾液淀粉酶，唾液淀粉酶屬于分泌蛋白，能水解淀粉，C正確；葡萄糖分解的場所在細胞質基質，線粒體膜上不存在運輸葡萄糖的蛋白質，D錯誤。
2．(2021·高考湖南卷)某些蛋白質在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發生磷酸化和去磷酸化，參與細胞信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．這些蛋白質磷酸化和去磷酸化過程體現了蛋白質結構與功能相適應的觀點
B．這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，不影響細胞信號傳遞
C．作為能量“貨幣”的ATP能參與細胞信號傳遞
D．蛋白質磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響
解析：選B。這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，會導致這些蛋白質不能發生磷酸化和去磷酸化，不能參與細胞信號傳遞，B錯誤。
3．(2020·高考北京卷)蛋白質和DNA是兩類重要的生物大分子，下列對兩者共性的概括不正確的是(　　)
A．組成元素含有C、H、O、N
B．由相應的基本結構單位構成
C．具有相同的空間結構
D．體內合成時需要模板、能量和酶
解析：選C。蛋白質具有多種多樣的空間結構，DNA具有相同的空間結構，C錯誤。
4．(2021·河北省選擇性考試模考)生物大分子之間的相互結合在生物體的生命活動中發揮重要作用。下列敘述正確的是(　　)
A．蛋白質與DNA結合后都能調控基因表達
B．RNA聚合酶與起始密碼子結合啟動轉錄的起始
C．RNA與蛋白質的結合在細胞生物中普遍存在
D．DNA與RNA的結合可發生在HIV中
解析：選C。DNA和DNA水解酶結合后無法調控基因表達，A錯誤；RNA聚合酶是結合在啟動子上的，起始密碼子位于mRNA上，B錯誤；RNA主要分為mRNA、tRNA和rRNA，rRNA與蛋白質組成核糖體，且在翻譯過程中mRNA、tRNA都與核糖體結合，所以RNA與蛋白質的結合在細胞生物中普遍存在，C正確；HIV是艾滋病病毒，病毒沒有細胞結構，只有寄生在其他生物的活細胞中利用宿主細胞內的代謝系統和營養物質才能進行生命活動，所以DNA與RNA的結合發生在宿主細胞中，D錯誤。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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