2025届高三生物一轮复习课件：第4讲 蛋白质、核酸（1）

第4讲 核酸、蛋白质 课程要求 考点1 蛋白质的结构 考点2 蛋白质的功能 考点3 DNA和RNA的结构和分类 考点4 核酸的功能和特性 考点5 生物大分子 几乎年年必考。可以和各个模块联系，高频考点。 ① 重点是蛋白质的结构和功能。 ② 注重对教材细节的考察。 ③ 计算考得较少但还是需要注意！学会计算有助于理解蛋白质结构 01 蛋白质的结构 1.蛋白质的结构 1.元素组成: 2.结构: C、H、O、N ①氨基酸的结构通式： 每种氨基酸分子至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH），并连在同一个碳原子上。 ②特点： 分子式：C2H4O2N-R 除 外，有的还含有 等。 S、P、Fe 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.蛋白质的结构 部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基位于R基上。 ②特点： R基的意义：决定氨基酸的种类和理化性质 3.种类: 氨基酸的种类由R基决定。 21种氨基酸 非必需氨基酸： 必需氨基酸： 人体可自身合成的氨基酸，共13种 人体不能自身合成的氨基酸，共8种 在人体中，组成蛋白质的氨基酸种类有21种 1.蛋白质的结构 必需氨基酸： 甲 携 来 一 本 亮 色 书 甲硫 缬 赖 异亮 亮 苯丙 色 苏 3.种类: 第21种氨基酸可能会成为考察方向: 硒代半胱氨酸(Sec)，相当于半胱氨酸中的硫S被同族硒Se取代，仅在含硒的蛋白质存在第21种氨基酸(硒代半胱氨酸)。 P二67，密码子表，UGA是终止密码，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。 B 1.硒代半胱氨酸是一种人体所需要的氨基酸，被称为第21种氨基酸，其化学式为C3H7NO2Se。硒元素是迄今为止发现的最重要的抗衰老元素。下列相关叙述正确的是（　　） A.硒代半胱氨酸含有的元素均是大量元素 B.硒代半胱氨酸的R基组成为-CH3Se C.硒元素在人体内的作用可被其他元素替代 D.硒代半胱氨酸中含有2个氨基和1个羧基 1.蛋白质的结构 [典例] 下列四种化合物中，哪种是构成蛋白质的氨基酸( ) A.CH3—CH2—COOH B.R—CH2—NH2 C. D. D 对于R-CH2-NH2来说当R为-COOH 时该化合物是构成蛋白质的氨基酸 1.蛋白质的结构 1.蛋白质的结构 [2024湖北省鄂西南三校联考]科学家已经发现了第21种和第22种作为蛋自质合成原料的氨基酸--硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸，它们都曾被认为只是由其他常见氨基酸修饰而进入蛋白质的，后来才发现它们也可以作为原料直接进入蛋白质中。硒代半胱氨酸也存在于人体中，吡咯赖氨酸只存在于甲烷菌中。下列关于组成蛋白质的氨基酸的说法，错误的是( ) A.组成人体蛋白质的氨基酸都含有C、H、0、N四种元素 B.只要有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，就是组成蛋白质的氨基酸 C.吡咯赖氨酸的R基的分子式为C10H17N20，则它的分子式是C12H21N303 D.硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸带电性质的差异是由于二者的R基不同造成的 B [思考题】长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病请分析原因:赖氨酸为必需氨基酸，人体不能合成，只能从食物中摄取才能保证正常生命活动，玉米中赖氨酸含量低，因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。 ①结合基因与性状的关系探讨有哪些途径提高玉米中的赖氨酸含量? ②科学家在DNA分子水平上对相关酶进行改造是通过对基因的修饰或合成来实现的，这属于 工程，通过该技术提高了赖氨酸的含量体现了基因可通过 控制生物的性状 蛋白质 控制酶的合成来控制代谢过程进而 1.蛋白质的结构 ①直接控制法:可以将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米。 ②间接控制法:可以改变赖氨酸合成途径中关键酶的活性。 课本89基因工程改造，课本93蛋白质工程改造 2021高三下·无锡开学考 硒代半胱氨酸（Sec，分子式为C3H7NO2Se）参与硒蛋白合成，硒蛋白mRNA中存在一个呈折叠环状的硒代半胱氨酸引导插人序列（S序列），该序列对Sec参与多肽链合成的过程至关重要。下图示真核细胞Sec的翻译机制，下表为部分密码子表。相关叙述错误的是（ ） 注：在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可编码Sec 1.蛋白质的结构 2021高三下·无锡开学考 硒代半胱氨酸（Sec，分子式为C3H7NO2Se）参与硒蛋白合成，硒蛋白mRNA中存在一个呈折叠环状的硒代半胱氨酸引导插人序列（S序列），该序列对Sec参与多肽链合成的过程至关重要。下图示真核细胞Sec的翻译机制，下表为部分密码子表。相关叙述错误的是（ ） 注：在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可编码Sce A.半胱氨酸氨基中的氢原子被硒取代即成为Sec B.在核糖体中Sec可与其它氨基酸发生缩合反应 C.硒蛋白mRNA中可能含有两个UGA序列且功能不同 D.图中mRNA与tRNA分子内部都能形成氢键 1.蛋白质的结构 A 硒取代S ①氨基酸 的功能 a.作为肽或者蛋白质的基本单位(主要功能)。 b.某些氨基酸可作为神经递质。 谷氨酸、甘氨酸 c.氨基酸→糖类(非糖物质转化) d.氨基酸氧化分解供能。 作为能源物质 f.色氨酸→吲哚乙酸(IAA) ②氨基酸 的运输 a.细胞膜上载体蛋白 b.细胞质基质、线粒体和叶绿体中的tRNA 跨膜运输 运入核糖体 e.酪氨酸→黑色素 衰老细胞，酪氨酸酶活性下降，黑色素减少P二71 1.蛋白质的结构 酪氨酸酶将；酪氨酸转变为黑色素 1.蛋白质的结构 4. 氨基酸、多肽、肽键的关系 一个氨基酸的___________________________和另一个氨基酸的__________________相连接，脱去一分子水，这种结合方式称为_________。两个氨基酸缩合而成的化合物称为____________。 羧基(-COOH)（书写！） 氨基(-NH2) C H R1 H2N OH C O H2O C H COOH R2 H N H 肽键 二肽 脱水缩合 二肽 1.蛋白质的结构 肽键 C H COOH R3 H N OH H C C H R1 H2N C O C H R2 H N O 二肽 H2O H2O 三肽 肽键 以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽通常呈链状，叫作肽链。 参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。 1.蛋白质的结构 4. 氨基酸、多肽、肽键的关系 脱去水中的O来自于原来的_____________， 脱去水中的H来自于原来的_____________。 羧基(-COOH) 氨基和羧基 [2024泌阳一中] 某三十九肽中共有丙氨酸4个，现去掉其中的丙氨酸得到4条长短不等的多肽（如图），肽键数目减少了 A. 4个 B. 6个 C. 7个 D. 8个 C 1.蛋白质的结构 1.蛋白质的结构 多肽 脱水缩合 核糖体 蛋白质 盘曲折叠 内质网、高尔基体 （1）肽链中的氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲形成具有一定空间结构的蛋白质。P一30 （2）有些蛋白质分子含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如：二硫键（-S-S-）相互结合在一起。 氨基酸 5. 蛋白质的结构层次 （3）胰岛素由 条肽链构成，通过 个二硫键相互结合 2 3 1.蛋白质的结构 P一33，“科学史话”： 早在19世纪，人们已经认识到，证明一种物质的分子结构最直接的方法，是在实验室中直接合成这种分子。 世界上第一个人工合成蛋白质的诞生：1965年我国科学家完成了结晶牛胰岛素的全部合成，这是世界上第一个人工合成并具有 的蛋白质。 生物活性 扩展：胰岛素c肽是由胰岛细胞分泌，由于胰岛素c肽不容易被肝脏分解，测量胰岛素c肽就是测胰岛素含量，能正确反映胰岛功能。 1.蛋白质的结构 [判断题] ① 各种蛋白质都含有C、H、O、N、S等元素 （ ） ② 生物体中的一条由36个氨基酸形成的多肽链，将其彻底水解，最多可得到8种非必需氨基酸。 （ ） ③ 细胞内蛋白质合成时，通常需要另外一种蛋白质参与。（ ） ④ [2014江苏] 血红蛋白中不同肽链之间通过肽键相连（ ） ⑤ [2016江苏] 氨基酸之间脱水缩合形成的H2O中，氢来自氨基和羧基（ ） × × √ √ × 1.蛋白质的结构 [填空] 甲硫氨酸的分子式C5H11O2NS，则它的R基是 。 -C3H7S（记住氨基酸的分子式是C2H4O2NR） 2016·浏阳一中测试 如下图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是( ) A. 胰岛素分子具有49个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水 B. 胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基 C. 沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性的丧失 D. 理论上可通过测定C 肽的含量间接反映胰岛B 细胞的分泌功能 D 1.蛋白质的结构 49水，至少2，沸水浴空间结构改变，肽键不断 02 蛋白质的功能 根本取决于基因 ① 氨基酸的种类不同，构成的肽链不同。 ②氨基酸的数目不同，构成的肽链不同。 ③氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同。 ④肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同，构成的蛋白质不同。 2.蛋白质的功能 1. 蛋白质结构多样性和功能多样性 直接由mRNA上的碱基决定 结构蛋白 构成细胞和生物体结构，如：头发、肌肉 免疫作用 具有免疫功能如：人体内的抗体都是蛋白质（细胞因子，溶菌酶） 调节作用 起信息传递功能，如：胰岛素、生长激素、抗利尿激素等 细胞内的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质，少数酶是RNA 运输作用 具有运输载体的功能 如：血红蛋白运输氧，血红蛋白在氧浓度高的地方与氧结合，在氧浓度低的地方与氧分离 催化作用 2.蛋白质的功能 蛋白质的多样性决定生物的多样性 运动—— 肌动蛋白、肌球蛋白等 2.蛋白质的功能 ★常考蛋白质的分布和功能大本P17 P一38右下角思考题:人的红细胞和心肌细胞的主要成分都是蛋白质，但红细胞主要承担运输气的作用，心肌细胞承担心脏律动作用，请从蛋白质结构的角度分析红细胞和心肌细胞两种细胞功能不同的主要原因: 蛋白质的功能是由氨基酸种类、数目和排列顺序、多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构决定的。 胰岛素的分子结构: [思考题]胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因: 核糖体上合成的多肽需经内质网、高尔基体加工后才具备一定的空间结构从而成为有活性的蛋白质。 2.蛋白质的功能 [判断题] 1. [2015海南] rRNA参与蛋白质的生物合成。（ ） 2. [2014I] 抗体在细胞内液和细胞外液中都起作用（ ） 3. 一个人的不同细胞中，蛋白质的种类完全不同。（ ） 4. 胃蛋白酶属于蛋白质，是传递信息的物质。（ ） 5. Ⅰ型糖尿病是由人体的胰岛细胞分泌功能异常导致的，病人常可以通过口服胰岛素来治疗糖尿病。 ( ) 6. 由蛋白质组成的细胞骨架与细胞分裂等生命活动密切相关（ ） 7. 激素与细胞膜上的受体结合并发挥作用依赖于细胞膜的选择透过性。（ ） 8.[2024河北]病毒增殖需要的蛋白质在自身核糖体合成（ ）9.[2024全国甲卷]病毒通常是由蛋白质外壳和核酸构成的单细胞生物（ ） × × √ × × √ × × × 2.蛋白质的功能 [典例] 下列关于酶、激素、抗体和神经递质四种物质的叙述错误的是（ ） A. 遇双缩脲试剂一定能发生紫色反应的是抗体 B. 激素、神经递质的作用对象一定是细胞 C. 在细胞中合成后均通过胞吐的方式被分泌出细胞 D. 酶在细胞内产生，也可以在内环境中发挥作用 C 2.蛋白质的功能 [2024青海海南二模]蛋白质是生命活动的主要承担者，下列生理活动中没有蛋自质直接参与的是( ) A.DNA进行半保留复制 B.组织液中的CO2,进入血液 C.肺部的O2,运输到组织细胞 D.人体内血糖平衡的调节 B ①.蛋白质的变性： 过酸、过碱、重金属盐或高温会使蛋白质的 遭到破坏，使酶永久失活，但肽键 ；低温不会破坏蛋白质的空间结构，只是抑制其功能。 空间结构 并未断裂 思考：变性后蛋白质能够被双缩脲试剂检测到吗？ 2.蛋白质的功能 2. 蛋白质的变性、水解、磷酸化和去磷酸化、甲基化和乙酰化 可以的！因为肽键没有断裂（双缩脲试剂是检测肽键），肽键的断裂需要蛋白酶或肽酶水解。 变性后变化 a.空间结构改变(氨基酸排列顺序不变) b.生物学功能丧失（如：高温消毒、灭菌） c.水溶性下降(易沉淀) d.更易被水解(食物煮熟易消化) ②经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。 应用 ①鸡蛋、肉类煮熟后由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，易于被蛋白酶水解，因而易于消化。 2.蛋白质的功能 不破坏空间结构，是降低了蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，是物理变化，可复原。 ②.蛋白质的盐析（旧教材内容，可能作为材料分析）： 2. 蛋白质的变性、水解、磷酸化和去磷酸化、甲基化和乙酰化 ③.蛋白质的水解： 在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程是相反的。食物中的蛋白质被消化的过程即为蛋白质的水解过程。 2.蛋白质的功能 细胞代谢过程中，在磷酸化酶的作用下，一些蛋白质接受ATP脱离下来的磷酸和能量，发生空间结构和功能的变化，称为蛋白质的磷酸化；发生磷酸化的蛋白质在去磷酸化酶的作用下，脱去磷酸，恢复原来的结构和功能，称为蛋白质的去磷酸化。如在主动运输中，载体蛋白转运物质的过程中会发生磷酸化和去磷酸化的过程。 ④.蛋白质的磷酸化和去磷酸化： 2. 蛋白质的变性、水解、磷酸化和去磷酸化、甲基化和乙酰化 2.蛋白质的功能 细胞代谢过程中，在酶的作用下，一些蛋白添加甲基或乙酰基基团，发生结构的变化，使原来的蛋白不被识别或与其他物质的结合发生改变。如构成染色体的蛋白质的甲基化、乙酰化修饰会影响基因的表达。 ⑤.蛋白质的甲基化和乙酰化： 2. 蛋白质的变性、水解、磷酸化和去磷酸化、甲基化和乙酰化 2.蛋白质的功能 易错辨析： （1）细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与。（ ） √ （2）蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，也与功能基团有关。（ ） √ [ 判断题] ① [2017江苏]蛋白质变性是由于肽键断裂造成的（ ） ② 变性的蛋白质不能与双缩脲试剂反应。（ ） ④ 将抗体溶于一定浓度的NaCl溶液会造成生物活性丧失 [2017全国卷II]从胃蛋白酶提取液中沉淀该酶可以用盐析的方法。 [2024安徽高考]DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗提物 [2024安徽高考】将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质 × × × ✔ ✔ × [2018天津] 机体产生的同型半胱氨酸水平升高，可引起VSMC，内质网功能紊乱，堆叠未折叠的蛋白质，这些蛋白质没有形成正确的__________，不能行使正常的功能。 空间结构 2.蛋白质的功能 [2024浙江杭州期中考试]泛素是广泛存在于真核细胞中的一类小分子蛋白质，被泛素标记的蛋白质会被蛋白酶体识别并降解成短肽。降解过程中，泛素也会被水解成单个泛素蛋白。下列说法正确的是( ) A.单个泛素蛋白的基本单位是核糖核苷酸 B.可用双缩脲试剂检测蛋白酶降解蛋白质的情况 C.被泛素标记的蛋白质可能是错误折叠或受损的蛋白质 D.酵母菌中的泛素可与由内质网合成并错误折叠的蛋白质结合 C 2.蛋白质的功能 蛋白质在核糖体上合成 1．(2022·重庆选择性考试)将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨酸，B链末端增加2个精氨酸，可制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是(　　) A．进入人体后需经高尔基体加工 B．比人胰岛素多了2个肽键 C．与人胰岛素有相同的靶细胞 D．可通过基因工程方法生产 A 2.蛋白质的功能 蛋白质在核糖体上合成 1.（2018年全国卷，Ⅲ卷，T30）回答下列与蛋白质相关的问题： （1）生物体中组成蛋白质的基本单位是_______，在细胞中合成蛋白质时，肽键是在_______这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如_________（填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”）。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是 。 （2）通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和_____结构，某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是 氨基酸 核糖体 胃蛋白酶 对蛋白质进行加工、分类和包装 空间 蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触 2.蛋白质的功能 （3）如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是____________________。 遗传密码具有简并性 2.(源于必修1 P21“与生活的联系”)长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因： 赖氨酸为必需氨基酸，人体不能合成，只能从食物中摄取才能保证正常生命活动，玉米中不含赖氨酸，因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。 2.蛋白质的功能 2．生物毒素A(A)是由蛋白B(B)经过糖链修饰的糖蛋白，通过胞吞进入细胞，专一性地抑制人核糖体的功能。为研究A的结构与功能的关系，某科研小组取A、B和C(由A经加热处理获得，糖链不变)三种蛋白样品，分别加入三组等量的某种癌细胞(X)培养物中，适当培养后，检测细胞内样品蛋白的含量和X细胞活力(初始细胞活力为100%)。结果如下图： 2.蛋白质的功能 (1)根据上述实验结果推断，A分子进入细胞，主要是由该分子的__________与细胞表面受体结合引起的，判断的依据是________________________________________________________。 (2)A能否抑制X细胞活力决定于__________，其判断依据是_____________________________________________ (3)A导致X细胞活力下降的原因 是____________________________ __________。 糖链 2.蛋白质的功能 含有糖链的A和C均能进入细胞，但无糖链的B几乎不能进入细胞 其空间结构 A能正常发挥抑制X细胞活力的作用，但蛋白空间结构被破坏的C则不能 核糖体功能受到抑制，会使X细胞内蛋白质合成受阻 $$