資源簡介

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人教(2019)生物高考知識點梳理&對點訓練
1.3 蛋白質和核酸
知識點(一)　蛋白質的結構和功能
1．組成蛋白質的氨基酸的元素、結構與種類
2．蛋白質的合成
(1)多肽的形成過程。
①肽的名稱確定：一條多肽鏈由幾個氨基酸縮合而成就稱為幾肽。
②H2O中各元素的來源：H來自—COOH和—NH2，O來自—COOH。
③一條肽鏈上氨基數或羧基數的確定：一條肽鏈上至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端；其余的氨基(或羧基)在R基上。
(2)蛋白質的結構層次。
3．蛋白質結構多樣性與功能多樣性
【連接教材資料】1．(必修1 P32“與社會的聯系”)熟雞蛋更容易消化的原因是什么？
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。
2．(必修1 P33“生物科學史話”)中國摘取人工合成蛋白質桂冠的關鍵實驗思路是什么？
提示：先把天然胰島素的兩條鏈拆開，摸索出將兩條鏈合在一起的方法。然后再分別合成兩條鏈，最后將兩條人工鏈合在一起。
[知識梳理]
理清氨基酸的種類與結構
氨基酸的結構特點圖解分析
找出氨基酸的共同體，即圖中“不變部分”(連接在同一碳原子上的—NH2、—COOH和—H)，剩下的部分即為R基。倘若找不到上述“不變部分”，則不屬于構成蛋白質的氨基酸。
[典例1]　(2022·南陽月考)如圖是5種不同的物質，下列有關敘述正確的是(　 )
A．5種物質都不能與雙縮脲試劑發生紫色反應
B．5種物質中均含有游離的氨基和羧基，均為構成蛋白質的氨基酸
C．圖中所有的氨基酸各1分子合成的一條多肽鏈中含有4個肽鍵
D．圖中所有氨基酸各1分子合成的一條多肽鏈中含有1個游離羧基和1個游離氨基
[解析]　蛋白質或者多肽可與雙縮脲試劑發生紫色反應，①～⑤均不屬于蛋白質或多肽，A正確；②的氨基和羧基沒有連接在同一個碳原子上，不屬于構成蛋白質的氨基酸，B錯誤；氨基酸的結構特點是至少含有一個氨基和一個羧基，且氨基和羧基連接在同一個碳原子上，圖中只有①③④⑤屬于合成蛋白質的氨基酸，合成一條多肽鏈中含有3個肽鍵，C錯誤；⑤的R基中含有羧基，圖中所有氨基酸各1分子合成的一條多肽鏈中含有2個游離羧基和1個游離氨基，D錯誤。
[答案]　A
　　
[對點練習]
1．(2022·哈爾濱期中)科學家已經發現了第21種和第22種作為蛋白質合成原料的氨基酸——硒代半胱氨酸和吡咯賴氨酸，硒代半胱氨酸也可以在人體中合成，吡咯賴氨酸只存在于甲烷菌中。下列關于組成蛋白質的氨基酸的說法，錯誤的是(　 )
A．成年人體內的必需氨基酸增加到9種，非必需氨基酸12種
B．組成人體蛋白質的氨基酸都含有C、H、O、N 4種元素
C．這兩種氨基酸的結構也符合組成蛋白質的氨基酸的結構通式
D．第21種和第22種氨基酸的理化性質不同，原因是二者的R基不同
解析：選A　成年人體內的必需氨基酸種類比嬰兒的少一種(組氨酸)，含有8種，非必需氨基酸增加到13種，吡咯賴氨酸只存在于甲烷菌中，A錯誤。
2．(2022·濰坊統考)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　三種物質都是構成蛋白質的氨基酸，都可用氨基酸的結構通式表示，A正確；題圖中三種氨基酸的共同點之一應為“至少都含有一個氨基、一個羧基”，B錯誤；雙縮脲試劑與蛋白質產生紫色反應，是由于蛋白質中有肽鍵，氨基酸中無肽鍵，故不能與雙縮脲試劑發生紫色反應，C正確；三種化合物兩兩結合形成的物質中游離的氨基數都為1，D正確。
[知識梳理]
從生命觀念角度理清蛋白質的結構與功能
1．明晰蛋白質的鹽析、變性和水解
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
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，失去生物活性，但是肽鍵一般不斷裂
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．分析蛋白質結構與功能的關系
(1)蛋白質在細胞的增殖和分化、能量轉換、信息傳遞及物質運輸等方面發揮著重要作用，蛋白質的空間結構遭到破壞時，其功能也會喪失。
(2)蛋白質中氨基酸的排列順序發生變化時會影響其正常功能，可能進一步引發疾病，如鐮狀細胞貧血。
(3)分布在細胞膜外側的糖蛋白具有識別作用，如精卵細胞的識別與結合、激素與靶細胞膜上的受體結合、神經遞質與突觸后膜上的特異性受體結合等都離不開糖蛋白。
(4)分布在細胞膜表面的糖蛋白的含量并不是一成不變的，如癌細胞膜上的糖蛋白減少，使癌細胞容易在體內分散和轉移。
(5)細胞膜上的載體蛋白有運輸作用，載體蛋白的特異性與其結構是分不開的。
(6)有些蛋白質具有催化作用，如“誘導契合學說”認為底物與酶的活性部位結合，會誘導酶發生構象改變，從而發揮催化功能。
[對點練習]
3．(2022·莆田期中)科學家使用巰基乙醇和尿素處理牛胰核糖核酸酶(一種蛋白質)，可以將該酶去折疊轉變成無任何活性的無規則卷曲結構。若通過透析的方法除去導致酶去折疊的尿素和巰基乙醇，再將沒有活性的酶轉移到生理緩沖溶液中，經過一段時間以后，發現核糖核酸酶活性得以恢復。下列推論正確的是(　 )
A．由于巰基乙醇和尿素處理破壞了蛋白質中的肽鍵，故該酶失去了活性
B．這個實驗說明從根本上講蛋白質的結構是由外界環境決定的
C．該蛋白質的氨基酸序列與蛋白質的空間結構密切相關
D．這個實驗證明結構并不一定決定功能
解析：選C　蛋白質的折疊是蛋白質的空間結構，而巰基乙醇和尿素的作用是去蛋白質的折疊，且可以恢復，因此破壞的是蛋白質的空間結構，不是肽鍵，A錯誤；因為去掉巰基乙醇和尿素后，核糖核酸酶活性得以恢復，可以推知外界環境只是影響蛋白質的結構，其結構根本上還是由內部因素決定的，B錯誤；蛋白質的結構與氨基酸的種類、數目、排列順序、肽鏈盤曲折疊方式及其空間結構有關，肽鏈間形成的二硫鍵等化學鍵與氨基酸的序列有關，C正確；用巰基乙醇和尿素處理牛胰核糖核酸酶后，其結構改變，失去生物活性，當去掉巰基乙醇和尿素后，牛胰核糖核酸酶結構恢復，活性得以恢復，說明結構決定功能，D錯誤。
4．細胞代謝過程中會產生異常蛋白，異常蛋白積累會引起細胞凋亡。癌細胞內存在清除異常蛋白的機制，其過程如圖所示。
下列說法錯誤的是(　 )
A．蛋白酶體清除異常蛋白需要消耗水分子
B．蛋白酶體清除異常蛋白受細胞呼吸的影響
C．蛋白酶體有識別泛素和催化蛋白質水解的功能
D．特異性提高蛋白酶體活性可用于癌癥的治療
解析：選D　分析題圖可知，蛋白酶體清除異常蛋白的過程是蛋白質水解的過程，需要消耗水分子，A正確；據圖可知，異常蛋白的清除需要消耗ATP，而ATP主要由細胞呼吸提供，所以蛋白酶體清除異常蛋白受細胞呼吸的影響，B正確；由圖可知，異常蛋白和泛素結合后，可以被蛋白酶體識別，并且蛋白酶體將異常蛋白和泛素的結合體水解，C正確；由題干可知，異常蛋白積累會引起細胞凋亡，而癌細胞通過蛋白酶體將異常蛋白分解清除，從而避免自身凋亡，所以特異性提高蛋白酶體的活性有助于癌細胞分解異常蛋白，不適用于癌癥的治療，D錯誤。
[知識梳理]
蛋白質的相關計算
1．蛋白質相對分子質量、氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數和脫去水分子數的關系
(1)肽鍵數＝脫去水分子數＝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。
注：氨基酸平均分子質量為a。不考慮形成二硫鍵。
2.蛋白質中游離氨基或羧基數目的計算
3．利用原子守恒法計算肽鏈中的原子數
1 N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。
2 O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。
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．基因表達中氨基酸數與相應DNA、mRNA中堿基數目關系
[典例2]　(2022·蕪湖期中)有一條多肽鏈T由12個氨基酸組成，分子式為CxHyNzOwS(z>12，w>13)，這條多肽鏈經過水解后的產物中有5種氨基酸：半胱氨酸(C3H7NO2S)、丙氨酸(C3H7NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、賴氨酸(C6H14N2O2)、苯丙氨酸(C9H11NO2)。下列說法錯誤的是(　 )
A．在形成多肽鏈T后，氨基酸共脫去了11個水分子
B．形成多肽鏈T過程中，只需要1個半胱氨酸即可
C．肽鏈T水解產物中，共有天冬氨酸的數目為(w－13)/4個
D．盤曲、折疊的肽鏈被解開時，其特定的功能將發生變化
[解析]　該多肽由一條肽鏈、12個氨基酸組成，因此，脫去水分子數為11個，A正確；肽鏈T只有1個硫原子，因此，只需要1個半胱氨酸即可，B正確；天冬氨酸含有2個羧基，4個氧原子，設天冬氨酸的個數為m，由于形成多肽時脫去11個水分子，根據氧原子數守恒可列式：2×(12－m)＋4m－11＝w，解得m＝(w－13)/2，C錯誤；根據結構與功能相適應的觀點，多肽鏈需要經過盤曲折疊形成具有一定空間結構的蛋白質后，才能發揮有關的功能，當肽鏈解開后，空間結構被破壞，應有的功能將失去，D正確。
[答案]　C
(1)若為環狀多肽，則可將公式中的肽鏈數視為零，再進行相關計算。肽鍵數＝脫去水分子數＝氨基酸數。
(2)在計算蛋白質相對分子質量時，還要考慮是否存在特殊的變化，如二硫鍵(－S－S－)的形成，每形成一個二硫鍵，脫去2個H，相對分子質量減少2。　　
[對點練習]
5.(2022·海安調研)層黏連蛋白是由一條重鏈(A鏈)和兩條輕鏈(B1鏈、B2鏈)構成的高分子糖蛋白，其結構示意圖如圖所示，若該蛋白由m個氨基酸構成。下列有關說法錯誤的是(　 )
A．該層黏連蛋白含有肽鍵數為m－3
B．組成該蛋白的氨基酸中可能有些必須從食物中獲取
C．層黏連蛋白是由21種氨基酸經脫水縮合而成的
D．該物質至少含有3個游離的氨基和羧基
解析：選C　組成蛋白質的氨基酸有21種，但不是每種蛋白質都含有21種氨基酸，C錯誤。
6．經測定，某多肽鏈的分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一個二硫鍵(—S—S—)。已知該多肽是由下列氨基酸中的其中幾種作為原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列關于該多肽的敘述，錯誤的是(　 )
A．該多肽水解后產生的氨基酸分別是苯丙氨酸、亮氨酸和天冬氨酸
B．該多肽中H原子數和O原子數分別是30和5
C．該多肽形成過程中至少需要3種tRNA
D．該多肽在核糖體上形成，形成過程中相對分子質量減少了56
解析：選A　該多肽鏈的分子式是C21HxOyN4S2，含有2個S，所以水解產物中有2個半胱氨酸。根據C原子守恒和N原子的數目，半胱氨酸含有3個C，所以另兩個氨基酸共含有15個C，可知為苯丙氨酸和亮氨酸，可知該多肽由三種氨基酸組成。該多肽水解后產生的氨基酸分別是2個半胱氨酸、1個苯丙氨酸和1個亮氨酸，A錯誤；該多肽形成過程中脫去3分子水和形成二硫鍵脫去2個氫，所以多肽中O原子數為8－3＝5，H原子數為38－6－2＝30，B正確；該多肽由3種氨基酸組成，形成過程中至少需要3種tRNA，C正確；該多肽形成時脫去3分子水和2個氫，相對分子質量減少18×3＋2＝56，D正確。
知識點(二)　核酸的結構和功能
1．核酸的種類及其分布
種類 脫氧核糖核酸，簡稱DNA；核糖核酸，簡稱RNA
分布 真核細胞的DNA主要分布于細胞核中；RNA主要分布于細胞質中
2．核酸的結構層次
3．核酸的主要功能
(1)DNA分子是儲存、傳遞遺傳信息的生物大分子。
(2)部分病毒的遺傳信息儲存在RNA中。
4．生物大分子以碳鏈為骨架
(1)單體：多糖的基本單位是單糖，組成蛋白質的基本單位是氨基酸，組成核酸的基本單位是核苷酸，這些基本單位稱為單體。
(2)多聚體：生物大分子是由許多單體連接成的多聚體。
(3)碳鏈的基本骨架：每一個單體都以若干個相連的碳原子構成的碳鏈為基本骨架。
(4)碳鏈骨架的意義：以碳鏈為骨架的多糖、蛋白質、核酸等生物大分子，構成細胞生命大廈的基本框架。
【知識點考法訓練】
考法(一)　考查核酸的結構和功能
1．如圖是DNA和RNA組成的結構示意圖，下列有關說法正確的是(　 )
A．核酸是遺傳信息的攜帶者，由8種氨基酸組成
B．與RNA相比，DNA特有的是胸腺嘧啶和核糖
C．嚴重急性呼吸綜合征病毒內含有圖中5種堿基
D．DNA分子是儲存、傳遞遺傳信息的生物大分子，以碳鏈為骨架
答案：D
2．下圖中甲是組成乙或丙的基本單位(單體)。下列相關敘述錯誤的是(　 )
A．如果甲中的m是U，則甲一定是丙的基本單位
B．如果甲中的m是G，則甲一定是乙的基本單位
C．如果甲中的a是脫氧核糖，則甲物質聚合成的大分子物質可以分布于線粒體和葉綠體中
D．如果甲中的a是核糖，則甲物質聚合成的大分子物質可以分布于細胞核和細胞質中
解析：選B　甲是核苷酸，是乙和丙的基本單位，乙是DNA，丙是tRNA。如果甲中的m是G，則甲可能是鳥嘌呤脫氧核苷酸，也可能是鳥嘌呤核糖核苷酸，是DNA或RNA的基本單位，B錯誤。
　　
考法(二)　辨析不同生物的核酸種類
3．下列關于SARS病毒、乳酸菌、酵母菌和家兔體內核酸中的五碳糖、堿基、核苷酸的敘述，錯誤的是(　 )
A．SARS病毒的遺傳物質中的五碳糖只有1種，堿基和核苷酸各有4種
B．乳酸菌細胞中的核酸有2種，堿基和核苷酸各有8種
C．酵母菌的遺傳物質主要位于染色體上，其遺傳物質中的堿基和核苷酸各有4種
D．家兔神經細胞中的核酸及五碳糖都有2種，其細胞核和細胞質中都有核酸分布
答案：B
4．(2022·臨川聯考)下列關于各種生物中含有的堿基、核苷酸、五碳糖種類的敘述，正確的是(　 )
選項 A B C D
生物或細胞 T4噬菌體 煙草葉肉細胞 煙草花葉病毒 豌豆根毛細胞
堿基 5種 5種 4種 8種
核苷酸 5種 8種 8種 8種
五碳糖 1種 2種 2種 2種
答案：B
[歸納拓展]　生物種類與核酸、核苷酸及堿基種類的關系
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
考法(三)　辨清蛋白質與核酸的關系
5．如圖為C、H、O、N、P等元素構成大分子物質甲～丙及結構丁的示意圖。下列相關敘述錯誤的是(　 )
A．若圖中物質甲能與碘液發生藍色反應，則單體3為葡萄糖
B．若圖中丁是一種細胞器，則單體1為氨基酸，單體2為核糖核苷酸
C．若圖中丁能被堿性物質染成深色，則物質丙可控制物質乙的合成
D．物質甲、乙、丙為生物大分子，都有物種特異性
答案：D
6．(2022·黃山期中)如圖表示生物體內某些有機物的組成關系及其功能，其中C、D、E1、E2為小分子化合物，F、G、H、I、J均為大分子化合物。
下列分析不正確的是(　 )
A．控制生物性狀的物質是F
B．C和D共有的元素有C、H、O、N
C．E1和E2的區別是空間結構不同
D．J具有改變化學反應速率的作用
解析：選C　分析題圖可知，C為核苷酸，D為氨基酸，E1為脫氧核苷酸，E2為核糖核苷酸，F是DNA，G是RNA，H是蛋白質，I是結構蛋白，J是酶。脫氧核苷酸和核糖核苷酸的區別是含有的五碳糖不同以及含有的堿基不完全相同，C錯誤。
(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。
　　

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