内容正文:
第4讲 蛋白质和核酸
考点一
● 必备知识
1.C、H、O、N 氨基 羧基 同一个
2.(1)①氨基 羧基 ②—COOH和—NH2 —COOH (2)①肽键 氢键 空间结构 ② 二硫键 肽键
3.种类 数目 排列顺序 调节 运输 免疫 (1)①mRNA 基因的选择性表达
②脱氧核苷酸序列 (2)氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变
【考点易错】
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
[解析] (1)蛋白质变性使其特定空间构象被破坏,一般不会导致肽键断裂。(2)蛋白质中的氮元素主要存在于结构—CO—NH—中。(4)环状多肽的R基中可能存在游离的氨基和羧基。(5)由几个氨基酸脱水缩合形成的多肽就称为几肽,一条肽链中的肽键数=氨基酸数-1。(6)葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸,线粒体膜上存在运输丙酮酸的蛋白质,但不存在运输葡萄糖的蛋白质。
【长句拓展】
1.必需氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中获取
2.可以;蛋白质变性后其空间构象被破坏,但氨基酸之间的肽键并没有被破坏
3.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.每一种蛋白质都有与它承担的功能相适应的结构,蛋白质结构改变会影响其功能
● 典型例题
1.B [解析] 钙调蛋白的合成场所是核糖体,核糖体是“生产蛋白质的机器”,A正确;Ca2+不是钙调蛋白的基本组成单位,钙调蛋白的基本组成单位是氨基酸,B错误;氨基酸之间能够形成氢键等,从而使得肽链能够盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质分子,故钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关,C正确;小鼠钙调蛋白两端有近似对称的球形结构,每个球形结构可结合2个Ca2+,钙调蛋白结合Ca2+后,空间结构可能发生变化,D正确。
2.D [解析] 血红蛋白具有运输氧气的功能,但不参与血浆渗透压的维持;载体蛋白具有运输物质的功能;受体蛋白具有识别和传递信息的功能,不具有运输功能,A错误。细胞因子、抗体、溶菌酶均具有免疫作用,但溶菌酶不一定由免疫细胞合成并分泌,比如唾液腺细胞也能分泌溶菌酶,B错误。细胞因子和胰岛素都是重要的信息分子,它们通过与特定受体结合,调节细胞的生理功能,实现细胞间的信息传递,抗体不是信息分子,不能进行信息的传递,C错误。抗体由浆细胞产生,肌球蛋白由肌细胞产生,胰岛素由胰岛 B 细胞产生,这些细胞都是高度分化的细胞,它们产生特定的蛋白质是基因选择性表达的结果,D正确。
3.C [解析] 该蛋白质分子含有肽键,可与双缩脲试剂反应显紫色,A正确。核糖体是蛋白质合成的场所,即脱水缩合的场所,脱水缩合过程中会形成肽键,故该蛋白质分子中的肽键在核糖体中形成,B正确。合成该蛋白质分子的过程中,相对分子质量减少的是水的相对分子质量和H的相对分子质量(每形成一个二硫键,减少2个H),脱水数=肽键数,由题图看出该蛋白质有3条肽链并且有两条肽链由一个肽键连接,因此链内肽键为156-3=153个,链间肽键1个,共154个肽键,减少的水的相对分子质量为154×18=2772;由题图可知,该蛋白质一共有2个二硫键,相对分子质量减少了2×2=4;合成该蛋白质分子的过程中,相对分子质量减少了2772+4=2776,C错误。游离的羧基分布于肽链的一端和R基,该蛋白质分子含有9个天冬氨酸,图 Ⅱ 可知其R基含有羧基,即该蛋白质分子R基上至少有9个游离的羧基,但乙和丙两条肽链之间形成了肽键消耗掉一个羧基,则该蛋白质分子R基上至少有8个游离的羧基;题图显示该蛋白质分子由3条肽链形成,肽链一端共有3个游离的羧基,故该蛋白质分子中至少含有8+3=11(个)游离的羧基,D正确。
4.D [解析] 由于肽键数=氨基酸个数-肽链数,所以该血红蛋白分子中含有(141+146)×2-4=570(个)肽键, A正确;每个血红素分子中含有1个Fe2+,由题意可知,1个血红蛋白分子中含有4个Fe2+,故1个血红蛋白分子中含有4个血红素分子,B正确;1个血红蛋白分子中含有4条肽链,每条肽链至少有1个游离的羧基,故1个血红蛋白分子中至少含有4个游离的羧基,C正确;组成人体蛋白质的氨基酸有21种,血红蛋白分子中不含有硒元素(Se),故肯定不含有硒代半胱氨酸,将血红蛋白分子彻底水解不可能产生21种氨基酸,D错误。
考点二
● 必备知识
1.(1)C、H、O、N、P 磷酸 五碳糖 含氮碱基 核苷酸 (2)脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶) 双螺旋 单链 (3)DNA和RNA 5 8 DNA 4 4 DNA RNA 4 4 RNA
2.(1)遗传信息 tRNA rRNA (2)细胞核 细胞质 细胞核 拟核 细胞质
3.(1)4 排列顺序 (2)特定 遗传信息
4.(1)多糖、蛋白质和核酸 单体 多聚体
(2)碳 基本骨架 单体 碳 (3)脱氧核苷酸 脱氧核糖、碱基、磷酸 核糖、碱基、磷酸 氨基酸 葡萄糖 甘油和脂肪酸
【考点易错】
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
[解析] (1)与DNA相比,RNA特有的化学物质组成是尿嘧啶(U)和核糖。(2)某些RNA(如tRNA)中也含有氢键。(3)原核生物也以DNA为遗传物质。(4)糖类中的单糖、二糖及脂肪都是小分子物质。(5)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过氢键连接。(6)遗传信息指核酸中核苷酸的排列顺序或含氮碱基的排列顺序,相对分子质量相同、碱基含量相同的核酸分子其碱基排列顺序可能不同,所携带的遗传信息可能不同。
【长句拓展】
1.生物的遗传信息就储存在DNA分子中,而且每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有特点
2.核苷酸的排列顺序代表遗传信息,核酸中核苷酸的排列顺序千变万化
● 典型例题
1.D [解析] 核酸初步水解的产物是核苷酸,彻底水解的产物是组成核苷酸的小分子化合物,即五碳糖、含氮碱基和磷酸,D错误。
2.D [解析] 小分子B合成单体C1和C2的过程是吸能反应,A错误;D(DNA)、E(RNA)形成杂合双链片段是指转录的过程,转录以DNA的一条链为模板,核糖体中进行翻译过程,无DNA,因此该过程不在核糖体中出现,B错误;DNA复制、转录时均需要DNA分子解旋,均会改变双螺旋结构,但其功能并未发生改变,C错误;吞噬细胞能够吞噬消化病原体,可发生DNA、RNA的水解,D正确。
3.B [解析] 蛋白质和核酸都是大分子物质,分别由氨基酸和核苷酸连接而成,A正确;核糖体中的蛋白质的结构是由遗传物质DNA决定的,不是核糖体中的核酸决定的,B错误;核糖体由RNA和蛋白质组成,染色质主要由DNA和蛋白质组成,均可称为核蛋白,C正确;核酸有DNA和RNA两种,据此可以将核蛋白分为两种类型,D正确。
4.C [解析] 依题意并分析题图可知:C为核苷酸,D为氨基酸,E1为脱氧核苷酸,E2为核糖核苷酸,F是DNA,G是RNA,H是蛋白质,I是结构蛋白,J是酶。DNA控制生物的性状,A正确;核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P,氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N,B正确;脱氧核苷酸和核糖核苷酸的区别是含有的五碳糖不同以及含有的碱基不完全相同,C错误;酶能降低化学反应的活化能,因此能改变化学反应速率,D正确。
5.C [解析] 甲紫溶液是对染色体进行观察时所用的染料,不能用于DNA的检测,A错误;脂肪不是生物大分子,B错误;细胞核中的染色体含有DNA和蛋白质,细胞质中的核糖体含有RNA和蛋白质,故细胞核和细胞质中都存在核酸—蛋白质复合物,C正确;核酸、蛋白质和多糖都是生物大分子,以碳链为骨架,多糖中的淀粉、纤维素和糖原都只由C、H、O三种元素组成,D错误。
6.A [解析] 大分子A为DNA,主要存在于细胞核,大分子D为储能物质,即糖原,主要存在于人体的肝脏细胞或肌细胞,A正确;单体b为核糖核苷酸,其合成B的过程为转录过程,该过程需要DNA作为模板,c代表氨基酸,是合成蛋白质的基本单位,蛋白质是通过翻译过程合成的,翻译的模板为mRNA,d表示葡萄糖,葡萄糖合成多糖的过程不需要模板,B错误;单体b、c聚合成的大分子分别为RNA和蛋白质,前者通过转录过程实现,后者通过翻译过程实现,转录和翻译过程遵循碱基互补配对原则,d聚合成糖原的过程不需要遵循碱基互补配对原则,C错误;根据C多肽中c氨基酸的排列顺序可推导出B,即RNA中b核糖核苷酸的排列顺序,但密码子具有简并性,故序列不唯一,D错误。
经典真题·明考向
1.D [解析] 大豆油为植物脂肪,含有不饱和脂肪酸,熔点较低,在室温时呈液态,A正确;大豆中的蛋白质、脂肪和淀粉均可在人体内分解并产生能量,B正确;大豆中的蛋白质含有8种人体细胞不能合成的必需氨基酸,C正确;组成脂肪的化学元素只有C、H、O,无P,D错误。
2.B [解析] 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通过肽键连接而成,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。
3.B [解析] 淀粉、糖原都是由单体葡萄糖聚合而成的生物大分子,因此①可以是淀粉或糖原,A正确;构成蛋白质的单体和连接键分别是氨基酸和肽键,构成核酸的单体是核苷酸,因此②③⑤分别是氨基酸、肽键、核苷酸,B错误;②⑤分别是氨基酸和核苷酸,都含有C、H、O、N,C正确;可利用双缩脲试剂与蛋白质发生紫色反应的原理对蛋白质进行检测,DNA和RNA可分别被甲基绿和吡罗红混合染色剂染成绿色和红色, D正确。
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第4讲 蛋白质和核酸
课标
要求
1.阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成,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
考点一 蛋白质的结构、功能及相关计算(识记·应用类)
必备知识
1.组成蛋白质的氨基酸及其种类
2.蛋白质的结构
(1)多肽的形成过程
①图示中,A表示 ,B表示 。
②H2O中各元素的来源:H来自 ,O来自 。
[提醒]一条肽链上至少有一个游离的羧基和一个游离的氨基,分别位于肽链的两端,其余的游离的氨基或游离的羧基只能位于R基上。
(2)蛋白质的结构层次
①同一条肽链内相邻氨基酸之间通过 相连接;不相邻的氨基酸可以通过 相连接,使肽链能够盘曲、折叠形成特定的 。
②蛋白质的两条或多条肽链之间通过一定的化学键如 相互结合,形成更加复杂的空间结构;在特殊情况下,不同肽链之间也可以形成 。
③通常核糖体上合成的多肽没有生物活性,需要经过盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质,才能发挥作用。
3.蛋白质的结构多样性与功能多样性
(1)蛋白质不同的原因
①同一生物不同细胞蛋白质不同的直接原因是 不同,根本原因是 ;
②不同生物蛋白质不同的根本原因是DNA的 不同,蕴含的遗传信息不同。
(2)蛋白质功能改变的原因可能是 。
考点易错·明辨析
(1)[2023·湖北卷] 蛋白质变性可导致部分肽键断裂。( )
(2)[2022·湖南卷] 胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中。( )
(3)长期以玉米(玉米中缺少赖氨酸)为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。( )
(4)若是环状多肽,则一定没有游离的氨基和羧基。( )
(5)脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽。( )
(6)[2021·辽宁卷] 线粒体膜上存在运输葡萄糖的蛋白质。( )
长句拓展·练思维
1.人要经常食用一定量的肉、蛋、奶和大豆等,这是为了保证必需氨基酸的摄入,因为 。
2.蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗?请判断并说明理由: 。
3.熟鸡蛋、熟肉更容易消化的原因是 。
4.[必修1 P32图2-13及相关文字]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: 。
典型例题
命题角度一 氨基酸及蛋白质的结构与功能
1.[2024·黑吉辽卷] 钙调蛋白是广泛存在于真核细胞的Ca2+感受器。 小鼠钙调蛋白两端有近似对称的球形结构,每个球形结构可结合2个Ca2+。下列叙述错误的是( )
A.钙调蛋白的合成场所是核糖体
B.Ca2+是钙调蛋白的基本组成单位
C.钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关
D.钙调蛋白结合Ca2+后,空间结构可能发生变化
2.[2025·江苏苏州期中] 蛋白质是生命活动的主要承担者,①血红蛋白、②细胞因子、③载体蛋白、④受体蛋白、⑤抗体、⑥肌球蛋白、⑦溶菌酶、⑧胰岛素都是人体内重要的蛋白质。下列相关说法正确的是( )
A.①③④均具有运输功能,其中①还参与血浆渗透压的维持
B.②⑤⑦均具有免疫作用,这类物质均由免疫细胞合成并分泌
C.②⑤⑧都是信息分子,可进行细胞间的信息传递
D.⑤⑥⑧都由高度分化的细胞产生,是特定基因表达的结果
题后归纳
几种常考蛋白质的分布和功能
名称
分布
功能
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(如离子、氨基酸等)
某些激素
(如生长激
素、胰岛素)
由内分泌腺或内分泌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
命题角度二 蛋白质的相关计算
3.[2024·辽宁朝阳模拟] 图 Ⅰ 表示一个由156个氨基酸构成的蛋白质分子,其中—S—S—是将2条肽链连接起来的二硫键(由2个—SH形成,即—SH+—SH→—S—S—+2H),该蛋白质分子含有9个天冬氨酸(如图 Ⅱ 所示)。下列叙述错误的是( )
A.该蛋白质分子可与双缩脲试剂反应显紫色
B.该蛋白质分子中的肽键在核糖体中形成
C.合成该蛋白质分子的过程中,相对分子质量减少了2758
D.该蛋白质分子中至少含有11个游离的羧基
4.[2024·广东广州一模] 1个人血红蛋白分子(C3032H4816O812N780S8Fe4)由4条肽链(2条α链、2条β链)和血红素分子组成,每条α链由141个氨基酸构成,每条β链由146个氨基酸构成,下图为血红素分子的结构示意图。下列叙述错误的是( )
A.一个血红蛋白分子中含有570个肽键
B.一个血红蛋白分子中含有4个血红素分子
C.一个血红蛋白分子中至少含有4个游离的羧基
D.将血红蛋白分子彻底水解可以产生21种氨基酸
题后归纳
由n个氨基酸分别形成1条链状多肽和m条链状多肽,假设氨基酸的平均相对分子质量为a:
形成
肽链数
形成
肽键数
脱去水
分子数
多肽
(蛋白质)
相对分
子质量
游离的氨基
(或羧基)数
1
n-1
n-1
na-
18(n-1)
1+R基中游离的
氨基(或羧基)数
m
n-m
n-m
na-
18(n-m)
m+R基中游离的
氨基(或羧基)数
[提醒]①如果肽链上出现一个二硫键(—S—S—),相对分子质量要再减去2(即两个氢原子),若无特殊说明,不考虑二硫键。
②若为环状多肽,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数。
考点二 核酸的结构和功能(固本·识记类)
必备知识
1.核酸的结构
(1)核酸的结构层次
(2)DNA和RNA的比较
比较项目
脱氧核糖核酸
(DNA)
核糖核酸
(RNA)
元素组成
都由C、H、O、N、P 5种元素组成
基本组成单位
组
成
磷酸
都有
五碳糖
含氮碱基
都有A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
以其为遗传
物质的生物
有细胞结构的生物、DNA病毒
RNA病毒
结构
一般为 结构
一般为 结构
(3)不同生物的核酸、核苷酸、遗传物质等的归纳
生物
类别
核酸
种类
五碳糖
碱基
种类
核苷酸
种类
遗传
物质
细胞
生物
2种
种
种
病毒
DNA
1种
种
种
1种
种
种
2.核酸的功能与分布
(1)核酸的功能
(2)核酸的分布
3.核酸分子的多样性和特异性
(1)多样性:构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有 种,但是如果数量不限,在连成长链时, 是极其多样的。
(2)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 的,其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表了特定的 。
4.生物大分子以碳链为骨架
(1) 等生物大分子,都由许多的基本组成单位连接而成,这些基本单位称为 ,这些生物大分子称为单体的 。
(2)每一个单体都以若干个相连的 原子构成的碳链为 ,多聚体由许多
连接而成,故 是生命的核心元素。
(3)物质初步水解产物、彻底水解产物和代谢终产物
考点易错·明辨析
(1)与DNA相比,RNA特有的化学物质组成是胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖。( )
(2)细胞中的DNA一定有氢键,RNA一定没有氢键。( )
(3)真核生物以DNA为遗传物质,原核生物以RNA为遗传物质。( )
(4)糖类、脂肪、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子。( )
(5)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接。( )
(6)相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。( )
长句拓展·练思维
1.DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是 。
2.核酸能够储存巨大数量的遗传信息的原因是 。
典型例题
命题角度一 核酸的组成、结构与功能
1.[2024·北京东城区月考] 下图甲所示物质b是组成图乙或图丙所示物质的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是( )
A.如果图甲中的a是核糖,则b是图丙所示物质的基本单位
B.如果m是胸腺嘧啶(T),则b是图乙所示物质的基本单位
C.在多个b聚合成图乙或图丙所示物质的过程中,都要产生水
D.图乙或图丙所示物质彻底水解的产物是b,人体细胞内含有5种碱基
2.[2024·重庆渝中区质检] 下图表示人体内某些化合物的形成和在细胞中的分布,下列叙述正确的是( )
A.小分子B合成单体C1和C2的过程是放能反应
B.D、E形成的杂合双链片段可在细胞核、线粒体、核糖体中出现
C.物质D的空间结构改变,其功能一定发生改变
D.在吞噬细胞中,可发生D→C1、E→C2的反应
命题角度二 蛋白质与核酸的关系
3.[2024·安徽合肥一模] 生物体内有一类特殊的蛋白质,它以核酸作为其结构的一部分,这类蛋白质统称为核蛋白。下列相关叙述错误的是( )
A.蛋白质和核酸分别是由氨基酸和核苷酸连接成的多聚体
B.核糖体中的蛋白质的结构是由核糖体中的核酸决定的
C.核糖体和染色质都可称为核蛋白
D.根据核酸的种类可以将核蛋白分为两种类型
4.如图表示生物体内某些有机物的组成关系及其功能,其中C、D、E1、E2为小分子化合物,F、G、H、I、J均为大分子化合物。下列分析不正确的是( )
A.控制生物性状的物质是F
B.C和D共有的元素有C、H、O、N
C.E1与E2的区别是空间结构不同
D.J具有改变化学反应速率的作用
题后归纳
1.DNA多样性与蛋白质多样性的关系
2.DNA、RNA和蛋白质三者间的内在关系
命题角度三 细胞中有机物的综合分析
5.[2024·广东湛江模拟] 生物大分子是构成细胞生命大厦的基本框架,研究组成生物体的成分对揭示生命现象具有十分重要的意义。下列关于生物大分子的叙述正确的是 ( )
A.DNA和蛋白质可分别用甲紫溶液和双缩脲试剂检测
B.脂肪、RNA等生物大分子都由许多单体连接而成
C.细胞核和细胞质中都存在核酸—蛋白质复合物
D.生物大分子都含有C、H、O、N,且以碳链为骨架
6.[2024·湖南雅礼中学模拟] 下图表示在人体细胞内发生的一系列生物大分子的合成过程,其中A、B、C、D表示生物大分子,D是细胞内的储能物质,b、c、d表示组成对应大分子的单体,下列叙述正确的是( )
A.大分子A主要存在于细胞核,大分子D主要存在于人体的肝脏细胞或肌细胞
B.单体b、c、d聚合成对应的大分子分别需要A、B、C作为模板
C.单体b、c、d聚合成对应的大分子的过程都遵循碱基互补配对原则
D.根据C中c的排列顺序可推导出B中b的排列顺序,且序列唯一
经典真题·明考向
1.[2024·新课标全国卷] 大豆是我国重要的粮食作物。下列叙述错误的是( )
A.大豆油含有不饱和脂肪酸,熔点较低,室温时呈液态
B.大豆的蛋白质、脂肪和淀粉可在人体内分解产生能量
C.大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸
D.大豆中的脂肪和磷脂均含有碳、氢、氧、磷4种元素
2.[2023·海南卷] 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
3.[2023·全国乙卷] 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
⑥
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,⑥可以是甲基绿和吡罗红混合染色剂
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