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（江苏专版）

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HNHCRHCOOH。 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 二探究蛋白质的合成 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]　[多选]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54 [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错误。 [答案]　AD |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·无锡五校联考)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·盐城中学期末)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.色氨酸可作为评定肉品质量的重要指标，其在驴肉中的含量高于猪肉和牛肉，驴肉中鲜味氨基酸——谷氨酸和天冬氨酸的含量也高于牛肉，故驴肉不仅营养价值高，味道也更鲜美。选购驴肉时，以“有筋(韧带)有肉，有肥有瘦”为佳品。下列有关叙述正确的是(　 ) A.色氨酸、谷氨酸和天冬氨酸都是人体的必需氨基酸 B.谷氨酸和天冬氨酸可使驴肉味更鲜，主要与它们的R基有关 C.若筋和肉中的蛋白质的氨基酸的种类和数量相同，则它们一定是同种蛋白质 D.肥肉中的N含量比瘦肉中的高，碳链中C原子数也更多 解析：选B　谷氨酸和天冬氨酸是人体的非必需氨基酸，A错误；氨基酸理化性质的不同在于R基结构的差异，B正确；组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同以及肽链盘曲、折叠形成的空间结构的不同均会导致蛋白质结构的多样性，据此可推测，即使组成蛋白质的氨基酸的种类和数量相同，它们也不一定是同一种蛋白质，C错误；肥肉富含脂肪，瘦肉富含蛋白质，瘦肉中的N含量较肥肉的更高，蛋白质是生物大分子，碳链中碳原子数比脂肪的更多，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·盐城中学模拟)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·常熟中学质检)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·盐城中学期末)核酸甲和乙是某生物体内的两种核酸，这两种核酸的基本组成单位如图所示，下列叙述错误的是(　 ) A.核酸甲中的脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息 B.核酸甲和核酸乙在蛋白质的生物合成中都具有重要作用 C.有的核酸乙也能降低化学反应的活化能 D.A与B相比，A的2′位置的碳原子上多一个氧 解析：选D　核酸甲含有碱基T，所以是DNA，DNA的脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，A正确；核酸甲是DNA，核酸乙含有碱基U，所以是RNA，核酸是一切生物的遗传物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用，B正确；少部分酶是RNA，酶能够降低化学反应的活化能，C正确；DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖，核糖的五碳糖(B)2′位置的碳原子上比脱氧核糖的五碳糖(A)多一个氧，D错误。 2.(2021·江苏高考)核酸和蛋白质都是重要的生物大分子，下列相关叙述错误的是(　 ) A.组成元素都有C、H、O、N B.细胞内合成新的分子时都需要模板 C.在细胞质和细胞核中都有分布 D.高温变性后降温都能缓慢复性 解析：选D　核酸的组成元素为C、H、O、N、P，蛋白质的基本组成元素为C、H、O、N，故组成元素都有C、H、O、N，A正确；合成DNA以DNA分子的两条链为模板，合成RNA以DNA的一条链为模板，合成蛋白质以mRNA为模板，B正确；核酸和蛋白质在细胞质和细胞核中都有分布，DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，C正确；DNA经高温变性后降温能缓慢复性，蛋白质经高温变性后，降温不能复性，D错误。 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·徐州第一中学期中)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.(人教版必修1 P30“图2­11”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.(苏教版必修1 P31“章末练习T1”素材挖掘)血红素是血红蛋白分子的重要组成部分，能使血液呈红色，其中的Fe2＋是血红蛋白运输氧的关键物质。下图表示血红素、血红蛋白和红细胞的关系示意图。据图回答下列问题： (1)血红素中含有Fe2＋，说明无机盐是细胞内____________的组成成分。血红蛋白是由珠蛋白和血红素组成，珠蛋白分子中含有474个氨基酸、4条肽链，珠蛋白合成的场所是________，合成珠蛋白的过程中，失去的水分子数是________。 (2)哺乳动物的成熟红细胞内，没有细胞核和众多的细胞器，把更多的空间留给了__________等蛋白质，体现了细胞____________的适应性。 (3)煤气中毒患者，各种组织细胞都处于缺氧状态的原因：________________________。组织细胞都处于缺氧状态会影响____________，进而影响______的供应。 解析：(1)由图可知，Fe2＋位于血红素的内部，是组成细胞重要化合物的成分。氨基酸在核糖体上脱水缩合形成多肽，此过程失去的水分子数等于氨基酸数量减去肽链数量。(2)哺乳动物的成熟红细胞内，细胞核和众多的细胞器消失，把更多的空间留给了血红蛋白、呼吸酶等蛋白质，体现了细胞结构和功能的适应性。(3)血红蛋白既能与氧气结合，也能与一氧化碳结合，且与后者更易结合。生物体内氧气供应不足，会影响有氧呼吸，进而影响细胞内的能量供应。 答案：(1)重要化合物　核糖体　470　(2)血红蛋白　结构和功能　(3)血红蛋白易与一氧化碳发生结合，减少了血红蛋白和氧气结合的机会　有氧呼吸　能量 (二)科学思维“融会通” 3.(人教版必修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.(人教版必修1 P32“图2­13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.能行使多种不同功能的蛋白质被称为兼职蛋白。例如真核细胞中的组蛋白既能将DNA包装成核小体，形成染色体的基本结构单位；也能改变DNA分子上的基因表达，从而产生表观遗传；组蛋白的H3—H4四聚体还能作为一种还原酶，将胞内铜离子从有毒的二价态还原为安全的一价态。据此分析下列说法正确的是(　 ) A.兼职蛋白行使不同的功能时其活性部位的空间结构相同 B.细胞分裂时，染色体的高度螺旋化有利于基因的表达 C.在组蛋白上发生的化学修饰会改变DNA所携带的遗传信息 D.H3—H4四聚体能够降低铜离子还原反应所需的活化能 解析：选D　由于结构与功能是相统一的，即不同的结构会发挥不同的功能，故兼职蛋白行使不同功能时其活性部位的空间结构是不相同的，A错误；基因的表达包括转录和翻译，其中基因(具有遗传效应的DNA片段)在转录的过程中需要解旋，而染色体的高度螺旋化不利于基因表达，B错误；组蛋白上发生的化学修饰(表现遗传)不会改变DNA上的碱基排列顺序，C错误；组蛋白的H3—H4四聚体作为一种还原酶，能降低铜离子还原反应所需的活化能，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.(2024·苏州中学月考)血红蛋白能够运输氧气，相关叙述错误的是(　 ) A.组成血红蛋白的元素主要有C、H、O、N B.细胞内液的理化性质会影响血红蛋白的空间结构 C.血红蛋白需经内质网和高尔基体加工后才能发挥作用 D.血红蛋白中个别氨基酸的改变可能影响其运输氧气的功能 解析：选C　血红蛋白为胞内蛋白，其合成过程不需要内质网和高尔基体参与，C错误。 2.(2024·徐州第一中学考前打靶卷)甲硫氨酸是构成人体的必需氨基酸，R基为 CH2CH2SCH3，相应密码子是5′­AUG­3′。下列叙述正确的是(　 ) A.含有甲硫氨酸的蛋白质，其组成元素仅有C、H、O、N、S五种元素 B.每个甲硫氨酸含有一个游离的氨基和两个游离的羧基 C.转运甲硫氨酸的tRNA上的反密码子为5′­UAC­3′ D.人的血清白蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，说明该蛋白合成时经过了修饰加工 解析：选D　甲硫氨酸的R基上有S，因此含有甲硫氨酸的蛋白质，其组成元素一定有C、H、O、N、S五种元素，但也可能有别的元素，如P，A错误；甲硫氨酸的R基中不含氨基和羧基，每个甲硫氨酸含有一个氨基和一个羧基，B错误；甲硫氨酸的密码子是5′­AUG­3′，转运甲硫氨酸的tRNA上的反密码子为3′­UAC­5′，C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·泰州期末)蛋白质和核酸是细胞内重要的大分子物质，下列相关叙述正确的是(　 ) A.二者均以碳链为基本骨架，但蛋白质不含有P B.二者可存在于线粒体、核糖体，也是染色体的组成成分 C.二者主要在细胞核内合成，都能通过核孔出入细胞核 D.合成蛋白质需多种RNA参与，但仅一种蛋白质参与RNA的合成 解析：选B　蛋白质中可能含有P，A错误；蛋白质主要在细胞质中的核糖体上合成，DNA在细胞核内合成后不能出细胞核，C错误；蛋白质的合成过程需要mRNA、tRNA和rRNA的参与，RNA的合成需要RNA聚合酶以及一些蛋白质类调节因子等参与，D错误。 5.(2024·南京、盐城一模)科研人员在多种细胞中发现了一种RNA上连接糖分子的“糖RNA”。下列有关糖RNA、糖蛋白、糖脂分子的叙述，正确的是(　 ) A.都含有C、H、O、N、S B.都是以单糖为单体的生物大分子 C.都携带并传递细胞中的遗传信息 D.细胞内糖RNA的合成需要酶的催化 解析：选D　磷脂、RNA均含有C、H、O、N、P，糖类一般含有C、H、O，蛋白质主要含有C、H、O、N，可能还含有S，因此糖RNA和糖脂中含有C、H、O、N、P，不含有S，A错误；糖蛋白的单体为单糖和氨基酸，糖RNA的单体为单糖和核糖核苷酸，B错误；糖蛋白、糖脂分子主要进行细胞间的信息传递，不传递遗传信息，C错误；细胞内的代谢均需要酶的催化，糖RNA的合成也需要酶的催化，D正确。 6.(2024·苏北六校联考)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.[多选](2024·常州高级中学月考)下列关于淀粉、脂肪、蛋白质和核酸4种化合物的叙述，错误的是(　 ) A.都为细胞的生活提供能量 B.都是水溶性物质 C.都能被相应的酶水解 D.都由相同的化学元素组成 解析：选ABD　核酸不能作为能源物质，A错误；脂肪不溶于水，B错误；淀粉、脂肪、蛋白质和核酸都可以被相应酶水解，C正确；淀粉、脂肪只含有C、H、O三种元素，核酸的组成元素是C、H、O、N、P，蛋白质的组成元素是C、H、O、N等，含有的元素不同，D错误。 10.[多选]某蛋白质含有145个氨基酸，由2条肽链组成。肽链上相邻的半胱氨酸的—SH相互交联，形成二硫键(—S—S—)，如图所示。下列分析正确的是(　 ) A.该蛋白质共有143个肽键，2条肽链通过二硫键连接 B.氨基酸分子缩合成该蛋白质时，相对分子质量减少了2 574 C.若改变肽链上的半胱氨酸—SH的顺序，则蛋白质的功能也可能随之改变 D.该蛋白质彻底水解成氨基酸时，氢原子增加290个，氧原子增加143个 解析：选ACD　该蛋白质由145个氨基酸组成的两条肽链构成，肽键数＝氨基酸数－肽链条数＝145－2＝143(个)，由图可知，2条肽链之间通过二硫键(—S—S—)连接，A正确；形成一个肽键需要脱去一个水分子，因此形成该蛋白质需要脱去143个水分子，同时肽链内部和肽链之间还形成两个二硫键(—S—S—)，每形成一个二硫键需要脱去两个H原子，因此相对分子质量减少143×18＋2×2＝2 578，B错误；肽链上的半胱氨酸—SH 的顺序若发生改变，可能会导致二硫键的位置改变，进而影响蛋白质的空间结构，则蛋白质的功能也可能随之改变，C正确；该蛋白质彻底水解成氨基酸时，需要水解143个肽键和断开2个二硫键，因此需要消耗143个水分子和4个氢原子，因此氢原子共增加143×2＋4＝290(个)，氧原子增加143个，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 $$