第1单元 第2讲 蛋白质和核酸（Word教参）-【优化指导】2026年高考生物学一轮复习高中总复习·第1轮（浙科版 浙江专版）

第二讲 蛋白质和核酸 课标要求 1.阐明蛋白质通常由20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 蛋白质的结构和功能 [对应学生用书P7] 1．蛋白质的功能 (1)不是能量供给的主要来源。 (2)生物体和细胞的“建筑”材料，如头发中的角蛋白。 (3)运输物质：如红细胞中的运输蛋白。 (4)与运动有关：如肌肉中的收缩蛋白。 (5)储存营养物质：如种子中的储备蛋白。 2．组成蛋白质的氨基酸及其种类 3．蛋白质的合成 (1)二肽的形成过程 ①过程a：脱水缩合，物质b：二肽，结构c：肽键。 ②H2O中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基。 ③由多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为多肽。 ④若n个氨基酸形成m条肽链，肽键数与失去水分子数的关系为肽键数＝失去水分子数＝n－m。 ⑤一条肽链中至少含有1个游离的—NH2和—COOH；m条肽链中至少含有m个游离的—NH2和—COOH。 (2)蛋白质的形成过程 4．蛋白质结构多样性与功能多样性 5．蛋白质的变性 由各种物理、化学因素改变引起的蛋白质空间结构的改变，都会导致蛋白质分子生物学活性的改变，如高温杀菌、消毒等。 提醒：蛋白质的变性和盐析不同 ①蛋白质的盐析：向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用叫作盐析。 ②蛋白质发生盐析后空间结构没有改变，所以是可逆的。蛋白质的变性由于空间结构发生改变，所以是不可逆的。 ③变性原理可以用于消毒，盐析常用于分离、提纯蛋白质。 1．易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)组成每种蛋白质的氨基酸都有20种。( × ) (2)蛋白质化学结构的差异只是R基团的不同。( × ) (3)每种蛋白质分子都由多条肽链组成。( × ) (4)蛋白质发生热变性后影响其功能。( √ ) (5)蛋白质是生物体内重要的储能物质。( × ) 2．深度思考——挖掘新命题点 (1)肝细胞中的谷丙转氨酶能够催化谷氨酸转变为丙氨酸，据此推断丙氨酸是非必需(填“必需”或“非必需”)氨基酸，判断的依据是非必需氨基酸是指可以在体内由其他化合物转化而来的氨基酸，丙氨酸可在肝细胞中由谷氨酸转化而来，因此是非必需氨基酸。 (2)蛋白质盘曲和折叠的肽链被解开时(热变性)，其特定功能是否发生改变，还能与双缩脲试剂反应生成紫色物质吗？为什么？ 蛋白质的特定功能发生了改变，因为蛋白质的结构决定其功能；肽键没有断裂，故仍能与双缩脲试剂反应生成紫色物质。 (3)鸡蛋煮熟后更易于消化，其原因是蛋白质热变性后结构变得伸展、松散，使肽键更加充分地暴露出来，更易与蛋白酶接触而被水解。 [例1] (2025·浙江宁波模拟)下面是三种化合物的结构简式，下列有关这三种化合物的叙述，错误的是( ) A．三种化合物可以用一个结构通式表示 B．三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基 C．三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应 D．三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同 B 解析：三种物质都是构成生物体中蛋白质的氨基酸，都可用氨基酸的结构通式表示，A正确；图中三种氨基酸的共同点应为都至少含有一个氨基、一个羧基，B错误；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时产生紫色反应是由于蛋白质中有肽键，而氨基酸中无肽键，故题述三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应，C正确；三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数均为1，D正确。 [例2] (2025·浙江杭州模拟)RNA酶由一条含有124个氨基酸残基的肽链折叠而成，其中含有4个二硫键。先添加尿素通过破坏氢键来破坏RNA酶的空间结构，再添加β­巯基乙醇破坏二硫键，使RNA酶变成无规则的线团状，失去生物活性，此时透析除去尿素，RNA酶完全恢复活性。下列叙述错误的是( ) A．氢键和二硫键的形成与肽链中氨基酸的种类和位置有关 B．推测二硫键比氢键在维持RNA酶的生物活性上作用更强 C．失去生物活性的RNA酶仍能与双缩脲试剂产生紫色反应 D．该实验说明在特定条件下变性的蛋白质可以恢复生物活性 B 解析：氨基酸之间能够形成氢键等，从而使肽链盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子，RNA酶由一条含有124个氨基酸残基的肽链折叠而成，其中含有4个二硫键，S元素存在于氨基酸的R基中，二硫键的形成与肽链中含有S元素的氨基酸种类和位置有关，A正确；由题意可知，先后添加尿素和β­巯基乙醇分别破坏RNA酶中的氢键、二硫键后，RNA酶失去生物活性，此时透析除去尿素只保留β­巯基乙醇时，氢键重新形成，RNA酶完全恢复活性，因此推测在维持该酶的生物活性上，氢键比二硫键的作用更强，B错误；双缩脲试剂与蛋白质中的肽键反应，无生物活性的RNA酶含有肽键，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应，C正确；上述实验中先后添加尿素和β­巯基乙醇分别破坏RNA酶中的氢键、二硫键后，RNA酶失去生物活性，此时透析除去尿素，只保留β­巯基乙醇时，RNA酶完全恢复活性，说明在特定条件下蛋白质的变性是可恢复的，D正确。 [例3] (2024·浙江金华模拟)蛋白质是生命活动的主要承载者。下列有关叙述错误的是( ) A．叶绿体中存在催化ATP合成的蛋白质 B．胰岛β细胞能分泌调节血糖的蛋白质 C．唾液腺细胞能分泌水解淀粉的蛋白质 D．线粒体膜上存在运输葡萄糖的蛋白质 D 解析：光反应场所在叶绿体类囊体膜上，光反应阶段会产生ATP，叶绿体中存在催化ATP合成的酶，该类酶的化学本质是蛋白质，A正确；胰岛β细胞分泌的胰岛素具有降低血糖的功能，胰岛素的化学本质是蛋白质，B正确；唾液腺细胞能分泌唾液淀粉酶，该酶能水解淀粉，唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质，C正确；葡萄糖在细胞溶胶中被分解为丙酮酸，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，D错误。 常考蛋白质的分布和功能 [例4] (2025·浙江温州模拟)如图是由n个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，其中二硫键“—S—S—”是一种连接蛋白质中两条肽链之间的化学键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)。下列相关叙述正确的是( ) A．该蛋白质至少含有n－2个氧原子 B．合成该蛋白质时生成n－2个水分子 C．该蛋白质至少含有n＋2个游离的羧基 D．该蛋白质的完全水解产物增加了2n－4个氢原子 B 解析：题图所示的蛋白质由两条多肽链和一条环状肽组成。由图示蛋白质结构分析可知，该蛋白质含有n－2个肽键，每个“—CO—NH—”结构中含1个氧原子，每个羧基含有2个氧原子，故该蛋白质至少含有n－2＋2×2＝n＋2(个)氧原子，A错误；每条肽链至少含有1个游离的羧基，故该蛋白质至少含有2个游离的羧基，C错误；该蛋白质完全水解时需加入n－2个水分子，破坏二硫键需要4个氢原子，故该蛋白质的水解产物增加了2×(n－2)＋4＝2n(个)氢原子，D错误。 蛋白质的相关计算规律 (1)蛋白质中游离的氨基数或羧基数的计算 ①至少含有的游离的氨基数或羧基数＝肽链数。 ②游离的氨基数或羧基数＝肽链数＋R基团中含有的氨基数或羧基数。 (2)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子数的关系 ①肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数。 ②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－脱去的水分子数×18。 肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水 分子数 多肽链相 对分子质量 氨基数目 羧基数目 1条 m m－1 m－1 ma－18(m－1) 至少1个 至少1个 n条 m m－n m－n ma－18(m－n) 至少n个 至少n个 注：氨基酸的平均相对分子质量为a。 (3)原子数的计算 利用原子守恒法计算肽链中的原子数：在一个氨基酸中，若不考虑R基团，则含有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、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下： ①碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基团上的碳原子数。 ②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。 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基团上的氮原子数＝氨基酸数＋R基团上的氮原子数。 ⑤由于R基团上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 (4)环状肽的结构与相关计算(环状肽如图所示) ①根据图示可知，肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数(由于环状肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环状肽比形成一条直链肽要多脱去一个水分子)。 ②在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱去的H的相对分子质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。 考点二 核酸的种类和功能 [对应学生用书P10] 1．核酸的种类、分布、结构和功能 2．DNA分子的多样性与特异性 提醒：①同种生物不同细胞中DNA一般相同，由于基因的选择性表达，mRNA不完全相同，蛋白质的种类和含量也不完全相同。 ②核酸与蛋白质在不同生物体中具有物种的特异性，因而可以从分子水平上，通过分析核酸、蛋白质的相似程度来推断物种亲缘关系的远近。 3．不同生物的核酸、核苷酸及碱基的种类 项目 核酸 核苷酸 碱基 遗传物质 举例 原核生物 DNA和RNA 8种 5种 DNA 细菌、蓝细菌 真核生物 DNA和RNA 8种 5种 DNA 动物、植物 病毒 只含DNA 4种 4种 DNA 噬菌体 只含RNA 4种 4种 RNA HIV 提醒：RNA作为遗传物质的前提是生物体内不存在DNA。当RNA作为遗传物质时，由于RNA单链结构不稳定，容易发生突变。生物体内的少数RNA具有催化功能。 4．核酸与蛋白质的比较 5．生物大分子以碳链为骨架 1．易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)与DNA相比，RNA分子特有的碱基是尿嘧啶(U)。( √ ) (2)原核细胞的拟核区有DNA分子。( √ ) (3)T2噬菌体的遗传物质可被水解成4种脱氧核糖核酸。( × ) (4)人体细胞中储存遗传信息的物质是RNA。( × ) (5)DNA与ATP中所含元素的种类相同。( √ ) 2．深度思考——挖掘新命题点 (1)核酸保健品不会真的保健，其原因是核酸在消化道内被彻底消化后才能被吸收，且构成人体核酸的原料一般是不缺乏的。 (2)DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是DNA是遗传物质，而每个人的遗传物质有所区别。 (3)蛋白质、核酸的水解产物和代谢终产物相同吗？为什么？ 不相同。核酸的初步水解产物是核苷酸，彻底水解产物是碱基、五碳糖和磷酸，代谢终产物是CO2、H2O和磷酸盐等。蛋白质的水解产物是小分子肽、氨基酸，代谢终产物是CO2、H2O、尿素等。 [例1] (2025·浙江丽水模拟)如图所示的分子中含有嘌呤，人体的嘌呤代谢紊乱可导致高尿酸血症。下列叙述错误的是( ) A．人体细胞中图示嘌呤结构对应的核苷酸为4种 B．图示结构一定含有C、H、O、N、P C．图示结构与其他核苷酸通过氢键连接形成一条核苷酸长链 D．高尿酸血症患者应平衡膳食，减少摄取富含核酸的海洋鱼类 C 解析：核苷酸之间通过磷酸二酯键连在一起，C错误。 [例2] 下图中甲是组成乙或丙的基本单位。下列相关叙述错误的是( ) A．如果甲中的m是U，则甲一定是丙的基本单位 B．如果甲中的m是G，则甲一定是乙的基本单位 C．如果甲中的a是脱氧核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体和叶绿体中 D.如果甲中的a是核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细胞质中 B 解析：甲是核苷酸，是乙或丙的基本单位，乙是DNA，丙是tRNA。如果甲中的m是G，则甲可能是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，也可能是鸟嘌呤核糖核苷酸，是乙或丙的基本单位之一，B错误。 [例3] (2024·浙江杭州模拟)图中甲、乙、丙表示生物大分子，①②③表示生理过程。下列分析错误的是( ) A．a、b、c共有的元素为C、H、O、N B．a与b的区别只是含有的五碳糖不同 C．核酸通过②③过程控制蛋白质的合成 D．同一生物不同细胞中的丙有差异 B 解析：根据图示可判断，甲代表DNA，乙代表RNA，丙代表蛋白质，①代表DNA的复制，②代表转录，③代表翻译。单体a是脱氧核苷酸，单体b是核糖核苷酸，单体c是氨基酸。核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，氨基酸的主要组成元素是C、H、O、N，A正确；a与b除了五碳糖不同，在碱基种类上也有差别，B错误；核酸通过转录和翻译可控制蛋白质合成，进而控制生物性状，C正确；由于基因的选择性表达，同一生物不同细胞中合成的蛋白质有差异，D正确。 DNA、RNA和蛋白质三者间的内在关系 [例4] (2025·浙江绍兴模拟)以碳链为基本骨架的小分子能构成许多不同的生物大分子，模式图如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．若图中大分子为DNA，则构成它的脱氧核糖的组成元素为C、H、O、N、P B．若图中大分子为多糖，则构成它的基本单位一定是葡萄糖 C．若图中S1、S2、S3、S4……为同一种基本单位，则该大分子可以表示淀粉 D．若图中基本单位表示氨基酸，则形成此长链的所有氨基和羧基都参与脱水缩合 C 解析：若图中大分子为DNA，则构成它的脱氧核糖的组成元素为C、H、O，A错误；若图中大分子为多糖，则构成它的基本单位不一定是葡萄糖，B错误；淀粉由多个葡萄糖组成，若图中S1、S2、S3、S4……为同一种基本单位，则该大分子可以表示淀粉，C正确；若图中基本单位表示氨基酸，并非形成此长链的所有氨基和羧基都参与脱水缩合，R基团中的一般不参与，D错误。 有机物的元素组成与种类的相互推导 (1)根据各种有机物的元素组成、种类、结构和功能进行推断 (2)推测某一结构(或物质)的元素组成 首先分析该结构(或物质)的组成成分，再推测其元素组成。例如： 细胞膜→蛋白质＋糖类＋磷脂→C、H、O、N、P(、S)； 染色体→蛋白质＋DNA＋RNA→C、H、O、N、P(、S)； 核糖体→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、P(、S)； 病毒→蛋白质＋核酸→C、H、O、N、P(、S)。 [对应学生用书P12] 1．(2023·浙江6月卷)我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素，其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同。结晶牛胰岛素的化学本质是( ) A．糖类 B．脂质 C．蛋白质 D．核酸 C 解析：胰岛素是胰岛β细胞合成并分泌的唯一一种能降低血糖的激素，其化学本质是蛋白质，而我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素的化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同，因此，结晶牛胰岛素的化学本质是蛋白质，C正确。 2．(2024·吉林卷)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 B 解析：钙调蛋白是一种能与Ca2＋结合的蛋白质，其合成场所是核糖体，A正确；钙调蛋白的基本组成单位是氨基酸，B错误；氨基酸之间通过形成氢键等化学键，使得肽链能盘曲、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；钙调蛋白是广泛存在于真核细胞的Ca2＋感受器，与Ca2＋结合后，其空间结构可能发生变化，D正确。 3．(2024·江苏卷)关于人体中肝糖原、脂肪和胃蛋白酶，下列叙述正确的是( ) A．三者都含有的元素是C、H、O、N B．细胞中肝糖原和脂肪都是储能物质 C．肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同 D．胃蛋白酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸 B 解析：肝糖原和脂肪只含有C、H、O三种元素，不含N元素，A错误；动物细胞中肝糖原和脂肪都是储能物质，B正确；肝糖原的基本组成单位是葡萄糖，胃蛋白酶的基本组成单位是氨基酸，C错误；酶具有专一性，胃蛋白酶只能水解蛋白质，不能水解脂肪，D错误。 4．(2022·浙江6月卷)用同位素示踪法检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期，放射性同位素最适合标记在( ) A．胞嘧啶 B．胸腺嘧啶 C．腺嘌呤 D．鸟嘌呤 B 解析：细胞周期的分裂间期中S期是DNA复制期，主要进行遗传物质的复制，该过程需要4种游离的脱氧核糖核苷酸作为原料。与RNA相比，DNA特有的碱基是胸腺嘧啶，故用放射性同位素标记胸腺嘧啶最适合检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期，B正确。 5．(2023·湖北卷)球状蛋白分子空间结构为外圆中空，氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧，而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后，会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是( ) A．蛋白质变性可导致部分肽键断裂 B．球状蛋白多数可溶于水，不溶于乙醇 C．加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质 D．变性后生物活性丧失是因为原有空间结构破坏 A 解析：蛋白质的变性主要是由于蛋白质分子内部的结构被破坏，天然蛋白质的空间结构是通过氢键等次级键维持的，而变性后次级键被破坏，A错误；球状蛋白氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧，而非极性基团分布在内侧，说明外侧主要是极性基团，可溶于水，不易溶于乙醇，B正确；加热变性的蛋白质空间结构发生改变，该空间结构改变不可逆，不能恢复原有的结构和性质，C正确；变性后空间结构改变，导致一系列理化性质变化，生物活性丧失，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$