第1单元 第3讲 蛋白质和核酸(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考生物学一轮总复习（通用版Ⅰ）

第3讲　蛋白质和核酸 【学习目标】　1.阐明蛋白质由氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成；　 2.概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子；　 3.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 建构知识体系　 主题研习(一)　蛋白质的结构和功能(深化·提能型)　　 (一)掌握组成蛋白质的氨基酸的元素、结构与种类 1．氨基酸的结构 (1)写出图中序号代表的结构名称 ①为氨基；②和④为R基；③为羧基。 (2)各种氨基酸共有的元素是C、H、O、N，其中半胱氨酸和甲硫氨酸还含有__S__元素，硒代半胱氨酸还含有__Se__元素。 (3)比较图中的氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式。 2．氨基酸的结构特点 (1)组成蛋白质的氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。 (2)从位置上看组成蛋白质的氨基酸都有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连接在同一个碳原子上。 (3)各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 3．氨基酸的种类 1．氨基酸的脱水缩合 (1)肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸缩合而成就称为几肽。 (2)H2O中的H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。 (3)一条肽链上氨基数或羧基数的确定：一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基或羧基在R基上。 2．蛋白质的结构层次(以形成血红蛋白为例) 类型1　氨基酸脱水缩合基本规律相关计算 [例1]　如图为由A、B、C三条链共81个氨基酸构成的胰岛素原，需切除C链才能成为有活性的胰岛素。下列相关叙述错误的是(　 ) A．C链的切除需要消耗2分子的水 B．胰岛素原中至少含有1个游离的氨基 C．参与构成该蛋白质分子的氨基酸共有81个羧基 D．有活性的胰岛素分子中含有2条肽链、49个肽键 [解析]　由题图可知，C链分别以肽键与A、B链相连(30和31号氨基酸、60和61号氨基酸之间为肽键相连)，C链的切除需要消耗2分子的水，A正确；由题图可知，胰岛素原是一条肽链，所以至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，B正确；由题意分析可知，参与构成该蛋白质分子的氨基酸至少含有81个羧基，C错误；由题图分析可知，有活性的胰岛素分子是由51个氨基酸形成的2条肽链，形成的肽键数是49个，同时含有3个二硫键，D正确。 [答案]　C |认|知|生|成| 1．蛋白质中游离氨基或羧基数的计算 (1)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数； (2)游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。 2．蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系 (1)肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数； (2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18(不考虑形成二硫键)。假设氨基酸数为m，氨基酸平均相对分子质量为a，则有如下关系： 肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 蛋白质相 对分子质量 氨基 数目 羧基 数目 1条 m m－1 m－1 am－18(m－1) 至少1个 至少1个 n条 m m－n m－n am－18(m－n) 至少n个 至少n个 提醒：①环状肽特点是肽键数与氨基酸数相同，即肽键的数目＝脱去的水分子的数目＝氨基酸的数目。 ②如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。 类型2　利用“原子守恒”计算蛋白质(多肽)中的原子数 [例2]　经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一个二硫键(—S—S—)。已知该多肽是由下列氨基酸中的其中几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列关于该多肽的叙述错误的是(　 ) A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是苯丙氨酸、亮氨酸和天冬氨酸 B．该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5 C．该多肽形成过程中至少需要3种tRNA D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了56 [解析]　多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个S，所以水解产物中有2个半胱氨酸。题中每个氨基酸中都只有1个N，所以该多肽由三种氨基酸组成。根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸，A错误；该多肽形成过程中脱去3分子水、形成一个二硫键脱去2个氢，所以多肽中氧为8－3＝5(个)，氢为38－6－2＝30(个)，B正确；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA，C正确；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少18×3＋2＝56，D正确。 [答案]　A |认|知|生|成| 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，要失去部分氢原子和氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。多肽中的相关原子数量关系如下： ①碳原子数＝氨基酸的个数×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×2－二硫键数×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。 提醒：由于R基上的碳原子数不容易确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 类型3　多肽中除去氨基酸的有关计算 [例3]　(2024·南阳五校联考)某多肽含20个氨基酸，其中天冬氨酸有4个，分别位于5、6、15、20位(如图所示)；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述正确的是(　 ) A．该20肽至少含有22个肽键 B．该20肽游离的氨基和羧基各为1个和8个 C．肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个 D．肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比20肽多了4个 [解析]　由题图可知，该多肽是一条肽链，根据肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数，故20肽含有肽键数目应是19个，A错误；该20肽含游离的氨基或羧基数目＝肽链条数＋R基中含有的氨基或羧基数，则该肽链游离的氨基数目至少为1个，由于每个天冬氨酸R基上含有1个羧基且天冬氨酸个数为4个，所以该肽链游离的羧基数目至少为5个，B错误；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，完全作用后形成3条多肽链和1个氨基酸，则产生的多肽链中共含有19个氨基酸，C正确；肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，肽酶Y完全作用该多肽链后，共断开4个肽键，其中的第5位和第20位天冬氨酸会脱离肽链，每断开一个肽键消耗1分子水而增加1个氧原子，故增加4个氧原子，又因为第5位和第20位天冬氨酸的脱离(每个天冬氨酸中含有4个氧原子)，共减少8个氧原子，所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中，氧原子数目比20肽少8－4＝4(个)，D错误。 [答案]　C |认|知|生|成| (1)若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键。 (2)每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。 1．归纳总结蛋白质结构多样性与功能多样性的关系 2．实例分析蛋白质结构多样性与功能多样性的关系 名称 分布或来源 功能 绝大多数酶 细胞内或细胞外 催化作用 转运蛋白 生物膜 运输某些物质 某些激素 (如生长激素、 胰岛素) 由内分泌腺(细胞)合成分泌至内环境中 调节生命活动 抗体 由浆细胞合成并分泌至内环境中 免疫作用 细胞因子 由辅助性T细胞等合成并分泌至内环境中 促进B细胞及细胞毒性T细胞的增殖、分化 血红蛋白 红细胞内 主要运输O2 糖蛋白 细胞外表面 保护、润滑、识别等作用 结构蛋白 细胞膜、肌纤维等 构成细胞和生物体的成分 题点(一)　组成蛋白质的氨基酸的种类与结构 1．(2024·聊城期末)硒代半胱氨酸的结构与半胱氨酸类似，只是其中的硫原子被硒取代。下列相关叙述错误的是(　 ) A．硒代半胱氨酸的硒元素位于氨基酸的R基上 B．硒代半胱氨酸能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应 C．发生脱水缩合时，水中的氢既可来自硒代半胱氨酸的氨基也可来自其羧基 D．构成硒代半胱氨酸的元素是C、H、O、N、Se 解析：选B　氨基酸种类的不同在于R基的不同，硒元素位于硒代半胱氨酸的R基上，A正确；双缩脲试剂检测的是蛋白质中的肽键，硒代半胱氨酸没有肽键，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水，脱去的水分子中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基，故发生脱水缩合时，水中的氢既可来自硒代半胱氨酸的氨基也可来自其羧基，C正确；根据氨基酸通式及题干信息可知，构成硒代半胱氨酸的元素是C、H、O、N、Se，D正确。 2．(2024·黔东南州一模)氨基酸是构建生物机体的众多生物活性大分子的原料之一，是构建细胞、修复组织的基础材料，在生物体内具有重要的作用。下列关于氨基酸的叙述，错误的是(　 ) A．人体细胞不能合成亮氨酸，只能从食物中获得 B．氨基酸构成的大分子物质以碳链为骨架 C．翻译过程中，终止密码子一般不编码氨基酸 D．某些氨基酸是信息分子，以主动运输的方式释放 解析：选D　人体内的亮氨酸是必需氨基酸，自身细胞不能合成，只能从食物中获得，A正确；氨基酸参与构成的大分子物质以碳链为骨架，B正确；翻译过程中，终止密码子一般不编码氨基酸，C正确；某些氨基酸是信息分子，可作为神经递质，以胞吐的方式释放，D错误。 题点(二)　蛋白质的结构和功能 3．(2024年1月·甘肃高考适应性演练)手抓羊肉是西北地区餐桌上常见的美食，其味道鲜美，含有丰富的蛋白质。下列有关蛋白质的叙述，错误的是(　 ) A．煮熟后蛋白质变性，更容易被人体消化 B．蛋白质可分解成氨基酸被人体细胞吸收 C．人体细胞的生命活动主要由蛋白质承担 D．蛋白质的功能主要取决于氨基酸的种类 解析：选D　煮熟后蛋白质变性，此时蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此更容易被人体消化，A正确；蛋白质的基本单位是氨基酸，蛋白质可分解成氨基酸被人体细胞吸收，B正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，具有催化、运输、免疫等功能，人体细胞的生命活动主要由蛋白质承担，C正确；蛋白质的结构决定其功能，蛋白的结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链盘曲、折叠形成的空间结构等都有关，D错误。 4．(2023·海南高考)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕，使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白，该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述，正确的是(　 ) A．该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同 B．该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成 C．该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 D．高温可改变该蛋白的化学组成，从而改变其韧性 解析：选B　该蛋白的基本组成单位是氨基酸，与天然蜘蛛丝蛋白的基本组成单位相同，A错误；氨基酸是组成蛋白质的基本单位，该蛋白的肽链由氨基酸经过脱水缩合反应形成的肽键连接而成，B正确；该蛋白彻底水解的产物为氨基酸，氨基酸不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，C错误；高温可改变该蛋白的空间结构，从而改变其韧性，但不会改变其化学组成，D错误。 题点(三)　与蛋白质有关的计算 5．血管紧张素原是血浆中的一种球蛋白。如图为血管紧张素原在①②作用位点被酶切后转变为血管紧张素Ⅰ、Ⅱ的示意图，图中氨基酸名称均为略写，如天冬氨酸略写为“天冬”。以下叙述不正确的是(　 ) A．血管紧张素原在加热后将失去其特定的功能 B．血管紧张素Ⅱ分子中有7个肽键 C．若将血管紧张素Ⅰ水解，能产生10种氨基酸 D．无论血管紧张素Ⅰ还是血管紧张素Ⅱ都至少含有一个氨基和一个羧基 解析：选C　血管紧张素原加热后，其特定的空间构象被破坏，从而导致变性，失去其特定的功能，A正确；血管紧张素Ⅱ(H2N—天冬—精—缬—酪—异亮—组—脯—苯丙—COOH)由8个氨基酸组成，含有7个肽键，B正确；根据题图可知，血管紧张素Ⅰ(H2N—天冬—精—缬—酪—异亮—组—脯—苯丙—组—亮—COOH)由10个氨基酸组成，但只有9种氨基酸，C错误；血管紧张素Ⅰ和血管紧张素Ⅱ都含有一条多肽链，都至少含有一个氨基和一个羧基，D正确。 6．(2024·宜宾模拟)下图为某蛋白质(含有110个氨基酸)天然状态与非折叠状态的转化条件，下列相关叙述错误的是(　 ) 　 A．此蛋白质由110个氨基酸脱水缩合而成，有109个肽键 B．此蛋白质分子至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基 C．用尿素处理时，蛋白质中的肽键断裂导致该蛋白生物活性丧失 D．此蛋白质的催化功能取决于其复杂的空间结构 解析：选C　分析题图可知，该蛋白质是一条含有110个氨基酸的肽链，脱水缩合形成的肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数＝110－1＝109(个)，A正确；分析题图可知，此蛋白质含有一条肽链，在不考虑R基的情况下，至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，分别位于肽链的两端，B正确；分析题图可知，尿素处理后，该蛋白质由天然状态转变成非折叠状态，二硫键断裂，空间结构发生改变，但肽键没有断裂，C错误；蛋白质功能的多样性是由其复杂多样的空间结构所决定的，D正确。 主题研习(二)　核酸的结构和功能及生物大分子(深化·提能型) 1．核酸的组成和结构 (1)核酸的结构层次 (2)DNA和RNA的组成成分 ①相同成分：含氮碱基A、G、C和磷酸。 ②不同成分 2．核酸的功能与分布 3．DNA分子的特性 多样性 构成DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序是极其多样的，所以DNA分子具有多样性(没有种类和空间结构多样性，注意与蛋白质多样性的原因进行区别) 特异性 每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的， 其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表了特定的遗传信息 4.生物大分子以碳链为骨架 (1) 组成多糖、蛋白质、核酸的基本单位分别是单糖、氨基酸、核苷酸，这些基本单位称为单体。生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。 (2)碳是“生命的核心元素”的原因是生物大分子以碳链为基本骨架，每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。 [例1]　(2024·海口模拟)由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示，下列叙述正确的是(　 ) A．若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸 B．在禽流感病毒、幽门螺杆菌体内b均为4种 C．若a为核糖，则由b构成的核酸在HIV中能携带遗传信息 D．若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸完全水解，得到的化合物最多有8种 [解析]　若m为腺嘌呤，则b可能为腺嘌呤脱氧核苷酸，也可能为腺嘌呤核糖核苷酸，A错误；幽门螺杆菌同时含有DNA和RNA两种核酸，因此其体内b(核苷酸)有8种，B错误；若a为核糖，则由b构成的核酸为RNA，是HIV的遗传物质，C正确；若a为脱氧核糖，则b为脱氧核苷酸，由b构成的核酸(DNA)完全水解的产物最多有6种(磷酸、脱氧核糖、腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶)，D错误。 [答案]　C |认|知|生|成| 不同生物的核酸、核苷酸、碱基和五碳糖 [例2]　如图为C、H、O、N、P等元素构成大分子物质甲、乙、丙及结构丁的示意图。下列相关叙述错误的是(　 ) A．若图中物质甲能与碘液发生蓝色反应，则单体3为葡萄糖 B．若图中丁是核糖体，则单体1为氨基酸，单体2为核糖核苷酸 C．若图中丁能被碱性物质染成深色，则物质丙可控制物质乙的合成 D．物质甲、乙、丙为生物大分子，都有物种特异性 [解析]　若物质甲能与碘液发生蓝色反应，则其为淀粉，单体3为淀粉的组成单位——葡萄糖，A正确；若图中丁是核糖体，其由核酸和蛋白质构成，则单体1为氨基酸，单体2为核糖核苷酸，B正确；若图中丁能被碱性物质染成深色，则丁为染色体(质)，物质丙为DNA，物质乙为蛋白质，DNA可控制蛋白质的合成，C正确；若物质甲是多糖，则没有物种特异性，D错误。 [答案]　D |认|知|生|成|　蛋白质与核酸的相互关系 (1)DNA、RNA和蛋白质三者间的内在关系 (2)DNA、蛋白质和生物多样性的关系 题点(一)　核酸的结构、功能及其与蛋白质的关系 1．(2024·黄冈模拟)下列关于SARS病毒、乳酸菌、酵母菌和家兔体内核酸中的五碳糖、碱基、核苷酸的叙述，错误的是(　 ) A．乳酸菌细胞中的核酸有2种，碱基和核苷酸各有8种 B．SARS病毒的遗传物质中的五碳糖只有1种，碱基和核苷酸各有4种 C．酵母菌的遗传物质是DNA，其遗传物质中的碱基和核苷酸各有4种 D．家兔神经细胞中的核酸及五碳糖都有2种，其细胞核和细胞质中都有核酸分布 解析：选A　乳酸菌属于原核生物，其细胞中的核酸有2种，碱基有5种(A、T、U、C、G)，核苷酸有8种(4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸)，A错误；SARS病毒的遗传物质是RNA，其五碳糖只有1种(核糖)，碱基(A、U、C、G)和核苷酸(4种核糖核苷酸)各有4种，B正确；酵母菌属于真核生物，其遗传物质是DNA，DNA中的碱基(A、T、C、G)和核苷酸(4种脱氧核苷酸)各有4种，C正确；家兔神经细胞中含有DNA和RNA，所以核酸及五碳糖都有2种，其细胞核和细胞质中都有核酸分布，D正确。 2．(2024·烟台期末)无论在细胞结构中还是在细胞的生命活动中，蛋白质常常与其他物质结合形成复合物来发挥作用。下列相关叙述错误的是(　 ) A．蛋白质与多糖结合形成的复合物可能具有信息传递作用 B．蛋白质与DNA结合形成的复合物可能存在于大肠杆菌中 C．脂质—蛋白质—脂质组成的三层复合物参与构成了几乎所有的生物膜 D．宿主细胞的RNA—蛋白质复合物中的蛋白质可能来自病毒 解析：选C　蛋白质和多糖结合形成糖蛋白，分布在细胞膜的外侧，可能具有信息交流的功能，A正确；大肠杆菌虽然不具有染色体，但是在DNA复制过程中，DNA聚合酶(蛋白质)与DNA结合可以形成复合物， B正确；生物膜主要是由磷脂分子层和蛋白质分子参与构成的，C错误；有些逆转录病毒侵染细胞的过程中，其逆转录酶(属于蛋白质)会进入宿主细胞参与逆转录过程，D正确。 3．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。据图分析，下列叙述正确的是(　 ) A．人体细胞中单体a、b的结构可用d表示，人体中d的种类有4种 B．人体细胞内单体c的结构可用e表示，e的种类有21种 C．a、b是生物体内遗传信息的携带者，C是生命活动的主要承担者 D．A、B的多样性由d中的n充分体现，C的多样性由e中的R基充分体现 解析：选B　由题图分析可知，A是DNA，B是RNA，C是蛋白质，X是N元素和P元素，Y是N元素等；故a是脱氧核苷酸，b是核糖核苷酸，c是氨基酸，d是核苷酸，e是氨基酸，f是五碳糖，m是磷酸，n是含氮碱基。人体细胞含有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸，共有8种核苷酸(d)，A错误。在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，B正确。核酸是生物体内遗传信息的携带者，而a、b是核酸的基本单位，C错误。DNA和RNA的多样性主要取决于核苷酸的排列顺序，而非含氮碱基的种类，蛋白质(C)的多样性与氨基酸(c)的种类、数目和排列顺序以及蛋白质的空间结构有关，D错误。 题点(二)　以碳链为骨架的生物大分子 4．(2023·全国乙卷改编)生物体内参与生命活动的生物大分子可由单体聚合而成。构成蛋白质等生物大分子的单体和连接键，以及检测生物大分子的试剂等信息如下表。根据表中信息，下列叙述错误的是(　 ) 单体 连接键 生物大分子 检测试剂或染色剂 葡萄糖 — ① — ② ③ 蛋白质 ④ ⑤ — 核酸 — A．①可以是淀粉或糖原 B．②是氨基酸，③是肽键，⑤是碱基 C．②和⑤都含有C、H、O、N元素 D．④可以是双缩脲试剂，与蛋白质反应呈紫色 解析：选B　淀粉、糖原均是生物大分子，均由葡萄糖聚合而成，A正确；蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子，连接两个氨基酸分子的化学键为肽键，核苷酸聚合形成核酸，故⑤是核苷酸，B错误；②和⑤分别是氨基酸、核苷酸，二者均含有C、H、O、N元素，C正确；可用双缩脲试剂检测蛋白质，与蛋白质反应呈紫色，D正确。 5．(2024·菏泽期中)如图表示有关生物大分子的简要概念图，下列叙述正确的是(　 ) A．若B为葡萄糖，则C在动物细胞中可能为糖原 B．若C为RNA，则B为核糖核苷酸，A为C、H、O、N C．若C具有信息传递、运输、催化等功能，则B为氨基酸 D．若B为脱氧核苷酸，则C只存在于线粒体、叶绿体、细胞核中 解析：选A　若B为葡萄糖，则C在动物细胞中可能为糖原，A正确；若C为RNA，则B为核糖核苷酸，A为C、H、O、N、P，B错误；若C具有信息传递、运输、催化等功能，则C为蛋白质或RNA，B为氨基酸或核糖核苷酸，C错误；若B为脱氧核苷酸，则C为DNA，DNA也可存在于原核细胞的拟核和细胞质中，D错误。 [反思·收获] “三看”法判断细胞有关的物质或结构 　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P30“图2-11”分析应用)胰岛素分子有A、B两条链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸(如图所示)，图中的—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列相关说法不正确的是(　 ) A．各种氨基酸之间的差异主要是其R基不同 B．构成胰岛素分子的氨基酸来自外界吸收和体内转化 C．胰岛素分子形成过程中相对分子质量减少882 D．如果蛋白质的空间结构改变，可能会影响蛋白质的功能 解析：选C　胰岛素形成过程中产生了49个肽键和3个二硫键，则形成过程中相对分子质量减少(51－2)×18＋6＝888，C错误。 2．(必修1 P33“科学史话”探究运用)继1965年人工合成结晶牛胰岛素和1982年人工合成酵母丙氨酸tRNA之后，我国又在人工合成淀粉方面取得了突破性进展，在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的合成。下列关于三种合成物质的叙述，错误的是(　 ) A．牛胰岛素由氨基酸脱水缩合而成，含有游离的氨基和羧基 B．酵母丙氨酸tRNA是一条核糖核苷酸链，碱基间不形成氢键 C．淀粉由葡萄糖脱水缩合而成，是植物体内的主要储能物质 D．三种物质都是以碳链为骨架的生物大分子，但组成元素不完全相同 解析：选B　牛胰岛素由氨基酸脱水缩合而成，由两条肽链构成，每条肽链的一端有一个游离的氨基，另一端有一个游离的羧基，A正确；tRNA分子中存在双链部位，该部位可进行碱基互补配对形成氢键，B错误；淀粉由葡萄糖脱水缩合而成，是植物体内的主要储能物质，C正确；三种物质都是以碳链为骨架的生物大分子，但组成元素不完全相同，淀粉组成元素为C、H、O，酵母丙氨酸tRNA组成元素为C、H、O、N、P，结晶牛胰岛素组成元素为C、H、O、N、S，D正确。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修1 P32“与社会的联系”原理分析)熟鸡蛋更容易消化的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。 4．(必修1 P32“图2-13及相应文字”思考)结合镰状细胞贫血的致病原理说明蛋白质结构与功能的关系：每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·长沙期末)二硫键异构酶(PDI)参与蛋白质氧化折叠形成二硫键的过程。通常PDI在哺乳动物细胞衰老组织中表达过量，敲除PDI能够延缓干细胞的衰老。PDI缺失会导致内质网向细胞核释放的H2O2量显著减少，进而下调与细胞衰老相关的SERPINE1基因的表达量。下列说法错误是(　 ) A．蛋白质氧化折叠形成二硫键的过程可能会产生H2O2 B．二硫键可以在一条肽链内部形成，也可以形成于不同肽链之间 C．PDI可以通过减少H2O2含量来影响SERPINE1基因的表达，进而延缓细胞的衰老 D．阻断H2O2向细胞核的运输过程，可作为抗衰老药物研究的一种思路 解析：选C　结合题干“二硫键异构酶(PDI)参与蛋白质氧化折叠形成二硫键的过程”“PDI缺失会导致内质网向细胞核释放的H2O2量显著减少”推测蛋白质氧化折叠形成二硫键的过程可能会产生H2O2，A正确；二硫键可以在一条肽链内部形成，也可以形成于不同肽链之间，B正确；结合题干，通常PDI在哺乳动物细胞衰老组织中表达过量，敲除PDI能够延缓干细胞的衰老，故PDI可以通过增加H2O2含量来影响SERPINE1基因的表达，进而促进细胞的衰老，C错误；PDI缺失会导致内质网向细胞核释放的H2O2量显著减少，进而下调与细胞衰老相关的SERPINE1基因的表达量，故阻断H2O2向细胞核的运输过程，可作为抗衰老药物研究的一种思路，D正确。 2．(2024·福州模拟)多肽链必须折叠成具有独特三维结构的蛋白质才能发挥功能。肽链离开核糖体几分钟后才能被折叠，若在这期间被氧化，将会影响其后续的折叠。Hsp60伴侣蛋白GroEL及其辅因子GroES能帮助活细胞内已被氧化的多肽链进行折叠，CnoX是一种与GroEL结合的蛋白质，参与该过程。如图为大肠杆菌中某多肽链的折叠过程。下列分析错误的是(　 ) A．多肽链的折叠发生在大肠杆菌的细胞质中 B．CnoX与多肽链形成二硫键，能防止多肽链被氧化 C．GroES与GroEL的结合引发CnoX的释放和多肽链的折叠 D．CnoX、GroES在与GroEL结合时可能存在竞争关系 解析：选B　由图可知，已氧化的多肽链与CnoX之间形成二硫键后，二硫键断裂，已氧化的多肽链去氧化，B错误。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．在生物体内合成氨基酸时，硒(Se)取代丝氨酸(C3H7O3N)R基团上羟基(—OH)中的氧原子，形成的氨基酸叫作硒代半胱氨酸。硒代半胱氨酸参与形成的蛋白质称为硒蛋白。下列说法错误的是(　 ) A．硒蛋白可能具有催化作用 B．硒蛋白与双缩脲试剂反应呈紫色 C．硒代半胱氨酸的R基团为—CH3 D．硒代半胱氨酸为非必需氨基酸 解析：选C　绝大多数酶的化学本质是蛋白质，所以硒蛋白可能具有催化作用，A正确；硒蛋白含有肽键，能与双缩脲试剂反应呈紫色，B正确；硒代半胱氨酸的R基团为—CH2—SeH，C错误；丝氨酸为非必需氨基酸，硒(Se)取代丝氨酸(C3H7O3N)R基团上羟基(—OH)中的氧原子形成硒代半胱氨酸，说明硒代半胱氨酸为非必需氨基酸，D正确。 2．蛋白质与核酸一直是科学家研究的热点领域之一。下列相关叙述错误的是(　 ) A．细胞质基质、线粒体、叶绿体和细胞核中均有蛋白质和核酸 B．细胞中的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA C．蛋白质的合成需要mRNA、rRNA及tRNA三种核糖核酸参与 D．氨基酸合成蛋白质会产生水，核苷酸合成核酸不产生水 解析：选D　氨基酸合成蛋白质会发生脱水缩合反应，有水生成，核苷酸合成核酸也属于脱水缩合过程，产生水，D错误。 3．(2024年1月·贵州高考适应性演练)鸡枞菌是贵州省常见的珍稀菌种。对鸡枞菌中蛋白质的氨基酸种类进行分析，测得所含的氨基酸有16种(甲硫氨酸只存在于菌盖)。下列叙述正确的是(　 ) A．鸡枞菌的蛋白质发生变性可使肽键断裂 B．鸡枞菌含组成人体蛋白质的全部氨基酸 C．鸡枞菌的菌柄与菌盖蛋白质的种类相同 D．鸡枞菌的多肽链的合成场所位于核糖体 解析：选D　蛋白质变性时空间结构改变，而肽键没有断裂，A错误；鸡枞菌中测得所含的氨基酸仅有16种，而组成人体的氨基酸有21种，B错误；由题可知，组成蛋白质的甲硫氨酸只存在于菌盖，因此鸡枞菌的菌柄与菌盖蛋白质的种类不完全相同，C错误；多肽链的合成场所位于核糖体，D正确。 4．(2024·襄阳模拟)蛋白质在人体大脑发育、骨骼生长等过程中发挥着重要作用。适当增加蛋白质的摄入，有利于青少年提高免疫力，增长肌肉和身高。下列有关叙述错误的是(　 ) A．蛋白质在细胞有机物组成中是含量最多的化合物 B．蛋白质作为直接能源物质可提高肌肉细胞的收缩力 C．蛋白质的长期缺乏会导致机体对疾病的免疫力减弱 D．食物蛋白的营养价值主要取决于必需氨基酸的种类和含量 解析：选B　蛋白质是细胞中含量最多的有机化合物，A正确；细胞中的直接能源物质是ATP，B错误；适当增加蛋白质的摄入，有利于青少年提高免疫力，说明蛋白质的长期缺乏会导致机体对疾病的免疫力减弱，C正确；人体不能合成必需氨基酸，需要从食物中摄取，故食物中蛋白质的营养价值主要取决于必需氨基酸的种类和含量，D正确。 5．人的血红蛋白是由一个珠蛋白分子结合4个血红素构成的，珠蛋白分子包括4条链：2条α链，每条链由141个氨基酸构成；2条R链，每条链由146个氨基酸构成。每条链中含有一个血红素，每个血红素中心有一个亚铁离子，每个亚铁离子能携带一个氧分子。但亚铁离子与一氧化碳的亲和力更高，即使在分压很低的情况下，一氧化碳也能取代氧与血红蛋白结合。下列叙述正确的是(　 ) A．血红蛋白的合成由附着型核糖体完成 B．血红蛋白的α链在合成过程中，至少产生145个水分子 C．只要环境中存在氧气，血红蛋白就能运输氧 D．每个血红蛋白最多携带4个氧分子 解析：选D　血红蛋白属于胞内蛋白，其合成由游离型核糖体完成，A错误；由于血红蛋白的每条α链都是由141个氨基酸构成，所以每条α链在合成过程中，至少产生140个水分子，B错误；由于亚铁离子与一氧化碳的亲和力更高，即使在分压很低的情况下，一氧化碳也能取代氧与血红蛋白结合，所以即使环境中存在氧气，血红蛋白也不一定能运输氧，C错误；人的血红蛋白是由一个珠蛋白分子结合4个血红素构成的，每个血红素中心有一个亚铁离子，而每个亚铁离子只能携带一个氧分子，所以每个血红蛋白最多携带4个氧分子，D正确。 6．(2024·广东六校联考)如图是构成核酸的两种核苷酸及它们形成的核苷酸链(N表示某种碱基)。下列有关叙述正确的是(　 ) A．动物细胞的核酸中碱基种类有8种 B．若丙中N为T，则丙的基本组成单位是乙 C．若丙中N为U，则不可储存遗传信息 D．颤蓝细菌的遗传信息储存在甲的排列顺序中 解析：选D　动物细胞内含有DNA和RNA两种核酸，DNA和RNA中碱基种类共有5种(A、T、C、G、U)，A错误；若丙中N为T，则该链属于DNA链，DNA的基本组成单位是甲(脱氧核苷酸)，B错误；若丙中N为U，则该链属于RNA链，RNA链也可储存遗传信息，如HIV的遗传信息储存于其RNA分子中，C错误；颤蓝细菌的遗传物质为DNA，DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序储存着遗传信息，D正确。 7．多聚体是由许多相同或相似的基本单位组成的生物大分子，如图表示细胞利用基本单位合成生物大分子的示意图，下列说法正确的是(　 ) A．若该生物大分子的基本单位中含有胸腺嘧啶，则该生物大分子是DNA B．若该生物大分子具有催化作用，则该生物大分子一定是蛋白质 C．若该生物大分子的基本单位中含有尿嘧啶，则该生物大分子是原核生物的遗传物质 D．若该生物大分子是糖原，则该生物大分子是动植物细胞内的储能物质 解析：选A　胸腺嘧啶是DNA特有的碱基，若该生物大分子的基本单位(核苷酸)中含有胸腺嘧啶，则该生物大分子一定是DNA，A正确；若该生物大分子具有催化作用，则该生物大分子是酶，酶可以是蛋白质或RNA，B错误；若该生物大分子的基本单位中含有尿嘧啶，则该生物大分子是RNA，而原核生物的遗传物质是DNA，C错误；糖原是动物细胞中特有的多糖，若该生物大分子是糖原，则该生物大分子是动物细胞内的储能物质，D错误。 8．科研人员给小鼠饲喂13C标记的葡萄糖或者果糖，1分钟后检 测部分氨基酸分子中13C的相对含量，结果如图所示。下列叙述错误的是(　 ) A．结果表明天冬氨酸和丝氨酸是小鼠的必需氨基酸 B．天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸的区别在于R基团 C．单糖转变为氨基酸的过程中会添加含N的基团 D．相比于葡萄糖，果糖转变为氨基酸的速度更快 解析：选A　从图中可知，天冬氨酸和丝氨酸可以在小鼠体内由果糖转化而来，属于小鼠的非必需氨基酸，A错误；各种氨基酸的区别在于R基团的不同，B正确；结合题干信息，葡萄糖和果糖的基本组成元素是C、H、O，氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N，单糖转变为氨基酸的过程中会添加含N的基团，C正确；由图可知，1分钟内葡萄糖没有转化成天冬氨酸和丝氨酸，而果糖转化成了天冬氨酸和丝氨酸，且1分钟内果糖转化成谷氨酸的量更多，所以果糖转变为氨基酸的速度更快，D正确。 9．(2024·广州模拟)糖类能与蛋白质结合形成糖蛋白、与脂质结合形成糖脂，该过程称为糖基化。有研究发现，糖类还能与细胞中的RNA结合形成glycoRNA。下列叙述错误的是(　 ) A．多糖结合RNA形成glycoRNA的过程需要酶的催化 B．glycoRNA的基本骨架是碳原子构成的长链 C．RNA与glycoRNA在元素组成上存在差异 D．多糖可以分布于细胞膜，也可以分布于细胞质 解析：选C　多糖结合RNA形成glycoRNA的过程需要酶的催化形成相应的化学键，A正确；多糖、RNA等生物大分子的基本骨架是碳链，则两者结合形成的glycoRNA的基本骨架是碳原子构成的长链，B正确；glycoRNA是由多糖和RNA结合形成的，元素组成为C、H、O、N、P，RNA的元素组成也是C、H、O、N、P，C错误；多糖可以分布于细胞膜，如与蛋白质结合形成糖蛋白，也可以分布于细胞质，D正确。 10．(2024·潍坊一模)胶原是哺乳动物体内含量最多的一类蛋白质，约占蛋白质总量的1/4。它由三条肽链拧成，肽链间有二硫键，部分区域呈螺旋形。如图是前胶原在两种前胶原酶的作用下形成胶原的示意图。下列选项错误的是(　 ) A．胶原至少含有3个游离的—COOH B．N-前胶原酶作用位点为端肽氨基端的肽键 C．肽链间二硫键最可能在光面内质网中形成 D．胶原蛋白用双缩脲试剂处理，无需加热即会有紫色出现 解析：选C　1条肽链至少含1个游离的羧基(—COOH)，胶原含3条肽链，至少含有3个游离的羧基(—COOH)，A正确；由图可知，图示左侧为氨基端，右侧为羧基端，N-前胶原酶作用位点为端肽氨基端的肽键，B正确；肽链间二硫键最可能在粗面内质网中形成，C错误；蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，胶原蛋白是蛋白质，用双缩脲试剂处理，无需加热即会有紫色出现，D正确。 二、非选择题 11．如图甲所示的分子结构式为某种核苷酸，已知左上角虚线框中表示的结构为碱基腺嘌呤；图乙是某核苷酸链示意图。据图回答相关问题： 　 (1)图甲中核苷酸的生物学名称是__________________________，它____________(填“是”或“不是”)构成图乙物质的原料。 (2)豌豆的叶肉细胞中，含有的碱基有A、G、C、T、U 5种，那么由A、G、C、U 4种碱基参与构成的核苷酸共有____________种。 (3)④代表________________________；与另一种核酸相比，图乙结构中特有的碱基名称是______________(中文名称)，特有的五碳糖是__________(填“核糖”或“脱氧核糖”)。 (4)核酸是________________的携带者，在生物体的________、变异和蛋白质的合成中有重要作用。 (5)DNA具有多样性的原因：脱氧核苷酸的________成千上万，脱氧核苷酸的____________千变万化。 解析：(1)图甲中碱基为腺嘌呤，五碳糖为核糖，故该核苷酸为腺嘌呤核糖核苷酸。图乙中含有碱基T，故为DNA单链片段，由脱氧核苷酸构成，因此甲不是构成乙的原料。(2)豌豆的叶肉细胞中既含有DNA，又含有RNA，由于A、G、C在DNA和RNA中都含有，都可构成2种核苷酸，而U只存在于RNA中，只能构成1种核苷酸，故由A、G、C、U 4种碱基参与构成的核苷酸共有7种。(3)据图乙可知，④是由一分子胞嘧啶、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成的胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤为一条DNA单链片段，另一种核酸为RNA，故DNA中特有的碱基为胸腺嘧啶，特有的五碳糖是脱氧核糖。(4)(5)略。 答案：(1)腺嘌呤核糖核苷酸　不是　(2)7　 (3)胞嘧啶脱氧核苷酸　胸腺嘧啶　脱氧核糖　(4)遗传信息　遗传　(5)数量　排列顺序 12．蛋白质结构与功能的研究是理解生命活动的基础。回答下列与蛋白质相关的问题。 (1)人体内胰岛素的生物合成需要经历前胰岛素原→胰岛素原→胰岛素的过程，为上述过程提供能量的细胞器是____________，核糖体以________为模板合成前胰岛素原，胰岛素是通过________ 方式分泌到细胞外。 (2)胰岛素与_______试剂发生作用，产生紫色反应。 (3)氨基酸的氨基与DNFB试剂结合后，能产生独特的黄色荧光，胰岛素与DNFB结合后再用盐酸完全水解，发现每个胰岛素分子中只有一个甘氨酸和一个苯丙氨酸被DNFB标记了：实验结果说明____________________________________________________。分别用胰蛋白酶和木瓜蛋白酶处理胰岛素，产生的多肽种类不同，说明不同蛋白酶的专一性不仅体现在只能催化蛋白质或多肽水解，还体现在能识别________________形成的肽键。 (4)中国科学家率先用人工方法合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素，我国科学家发现：将A、B两条肽链分开，胰岛素失去活性；将分别合成的A、B链在适宜条件下混合，能形成具有活性的胰岛素，这说明______________________________________________________；将牛胰岛素注射进糖尿病患者体内，在初期也能起到降血糖作用，但长期注射会引起人体发生免疫排斥反应，请从氨基酸的角度分析引起免疫排斥的可能原因：____________________________________________。 答案：(1)线粒体　mRNA　胞吐　(2)双缩脲 (3)胰岛素分子由两条肽链组成，两条肽链氨基端的氨基酸分别是甘氨酸和苯丙氨酸　不同氨基酸　(4)只有A、B链结合形成特定的空间结构，胰岛素分子才具有生物活性　牛胰岛素和人胰岛素的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同 学科网（北京）股份有限公司 $$