第1单元 第3讲 蛋白质和核酸（学生讲义）-【新高考方案】2026年高考生物Ⅰ一轮总复习

第3讲　蛋白质和核酸 明确 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 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 (一)蛋白质的基本组成单位——氨基酸 组成元素 C、H、O、N,有的还含S等 结构通式 结构特点 至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在　　　　　碳原子上  分类 依据人体细胞能否合成进行分类:8种人体细胞不能合成的氨基酸被称为　　　氨基酸,13种人体细胞能够合成的氨基酸叫作　　　　氨基酸  (二)氨基酸脱水缩合与蛋白质的合成 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　　　。  (2)H2O中的H来自　　　　　　　　,O来自　　　　　　。  (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　　　　;其余的氨基或羧基在　　　上。  2.蛋白质的结构层次(以形成血红蛋白为例) (三)蛋白质结构多样性与功能多样性 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　　　　　　合成并分泌至内环境中  调节生命活动 抗体 由　　　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　　　  糖蛋白 细胞外表面 　　　　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 　　 自我诊断 1.概念理解(判断正误) (1)钙调蛋白的合成场所是核糖体。 (　　) (2)蛋白质变性可导致肽键断裂。 (　　) (3)胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中。 (　　) (4)蛋白质是生物体内重要的储能物质。 (　　) (5)高温可破坏病原体蛋白质的空间结构,煮沸处理餐具可杀死病原体。 (　　) (6)蛋白质和DNA的组成元素都含有C、H、O、N,具有相同的空间结构。 (　　) 2.事理分析 (1)(人教版必修1 P28“问题探讨”思考)作为手术缝合线的胶原蛋白之所以能被人体组织吸收,是因为　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)(人教版必修1 P28“图2-8”挖掘)抗体和头发的主要成分均为蛋白质,但功能却相差极大,请从氨基酸角度分析,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)(人教版必修1 P32“与社会的联系”素材分析) 熟鸡蛋更容易消化的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测,请说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  题点(一)　组成蛋白质的氨基酸的种类与结构 1.(2025·重庆模拟)在生物体内合成氨基酸时,硒(Se)取代丝氨酸(C3H7O3N)R基上羟基(—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基为—CH3 D.硒代半胱氨酸为非必需氨基酸 2.色氨酸是一种必需氨基酸,可由动物肠道微生物产生。当色氨酸进入大脑时会转化为血清素,血清素是产生饱腹感的一种重要信号分子,最终会转化为褪黑素使人感觉困倦。下列叙述正确的是 (　　) A.色氨酸中至少含四种大量元素,在人体内可由其他氨基酸转化而来 B.如果食物中色氨酸的含量较高,则产生饱腹感时需摄入的食物更多 C.血液中色氨酸含量较多的动物肠道中,产生色氨酸的微生物可能更多 D.人在吃饱之后容易产生困倦的直接原因是血液中色氨酸含量上升 [方法技巧]　谐音法巧记八种必需氨基酸 一(异亮氨酸)家(甲硫氨酸或蛋氨酸)人来(赖氨酸)写(缬氨酸)两(亮氨酸)三(色氨酸)本(苯丙氨酸)书(苏氨酸) 题点(二)　蛋白质的结构与功能 3.(2025·吉安模拟)实验小组在研究蛋白质的折叠时发现,尿素可以使蛋白质变性,使其丧失特定的空间结构,除去尿素后,蛋白质又可以自发的重新折叠,完全恢复为原来的构象,该现象可以说明 (　　) A.蛋白质的空间结构由其氨基酸序列决定 B.变性后的蛋白质都能完全恢复原来的构象 C.该蛋白质变性过程中肽键会发生断裂 D.蛋白质变性后不能和双缩脲试剂产生紫色反应 4.(2024·淄博二模)泛素(Ub)是含有76个氨基酸残基的小分子蛋白质。研究发现,在真核细胞中存在一种由Ub介导的异常蛋白降解途径——泛素—蛋白酶体系统(UPS):Ub依次经E1、E2和E3转交给异常蛋白,完成对异常蛋白的泛素化修饰,最终由蛋白酶体降解(如图)。下列说法错误的是 (　　) A.蛋白质的泛素化过程需要消耗能量 B.蛋白质泛素化的特异性主要与E2有关 C.真核细胞中蛋白质的水解可以发生在UPS和溶酶体中 D.UPS中,蛋白酶体具有催化功能 [易错提醒]　明辨蛋白质的盐析、变性和水解 (1)盐析:是由溶解度的变化引起的,蛋白质的空间结构没有发生变化。 (2)变性:是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化,肽链变得松散,丧失了生物活性,但是肽键一般不断裂。 (3)水解:在蛋白酶等作用下,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相反。 主题研习(二)　有关蛋白质结构的计算规律 题型(一)　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 听课随笔: |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应去掉两个H原子。 　　[应用体验] 1.(2025·枣庄质检)如图所示,该蛋白质分子共由67个氨基酸构成,包括两条多肽链和一个环状肽。数字代表两条多肽链上氨基酸的起止数字,该蛋白质由二硫键(两个—SH形成—S—S—)相连,假设氨基酸的平均相对分子质量为a,下列说法错误的是 (　　) A.该蛋白质分子至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基 B.该蛋白质分子至少含有氧原子67个 C.该蛋白质分子含有肽键65个 D.该蛋白质的相对分子质量为67a-1 174 题型(二)　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 听课随笔: |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较为简便。 　　[应用体验] 2.(2025·丹东期中)有一条多肽链由14个氨基酸组成,分子式为CaHbOxNyS(y>14),这条多肽链经过水解后的产物中有4种氨基酸:半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、赖氨酸(C6H14O2N2)。水解产物中赖氨酸的数目是 (　　) A.(x+13)/2个 B.(y-72)/7个 C.(a+13)/2个 D.(b-72)/7个 题型(三)　多肽中除去氨基酸的有关计算 [例3]　(2025·沈阳五校联考)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至少各为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 听课随笔: |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。 　　[应用体验] 3.已知某条肽链由88个氨基酸缩合而成,其中共有氨基6个,甲硫氨酸5个,且在肽链中的位置为3、25、56、78、82,甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS。以下叙述错误的是 (　　) ①合成该多肽的氨基酸一定共有N原子94个　②若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的肽键数目会减少10个　③若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的氨基和羧基均分别增加5个　④若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的O原子数目减少1个 A.①④ B.②③ C.①③ D.③④ 主题研习(三)　核酸的结构和功能及生物大分子 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　　　　和磷酸。  ②不同成分 2.不同生物的核酸、碱基、核苷酸、遗传物质的归纳 生物种类 核酸种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 细胞生物 　　　  　　　  　　　  　　　  DNA 病毒 DNA病毒 DNA 　　　  4种 DNA RNA病毒 RNA 　　　  4种 RNA 3.核酸的功能与分布 4.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种脱氧核苷酸的数量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 5.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　　　　　　　,这些基本单位称为　　　。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　　　　　　　　　　　　　,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。  自我诊断 1.概念理解(判断正误) (1)DNA指纹技术运用了个体遗传信息的特异性。 (　　) (2)蛋白质和DNA具有相同的空间结构,体内合成时都需要模板、能量和酶。 (　　) (3)人体细胞中储存遗传信息的物质是RNA。 (　　) (4)激素、糖原和脂肪都是生物大分子,都以碳链为基本骨架。 (　　) (5)碳链是各种生物大分子的结构基础,细胞中生物大分子的合成需要酶来催化。 (　　) 2.事理分析 (1)(苏教版必修1 P26积极思维)某个核酸样品降解后得到碱基等成分,可从化学成分判断核酸的种类,原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)(人教版必修1 P34“问题探讨”分析)DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)(人教版必修1 P35正文挖掘)核酸能够储存巨大数量的遗传信息的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)(人教版必修1 P38“二、非选择题T3”解读)多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体,试从组成二者单体种类的角度分析核酸是遗传信息的携带者,而多糖不是的原因: 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  重难点(一)　蛋白质与核酸的关系 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 　　[例1]　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 听课随笔: 重难点(二)　大分子物质的初步水解产物和彻底水解产物 物质 初步水解产物 彻底水解产物 DNA 脱氧核苷酸 脱氧核糖、碱基、磷酸 RNA 核糖核苷酸 核糖、碱基、磷酸 蛋白质 主要是多肽 氨基酸 淀粉 主要是麦芽糖 葡萄糖 　　[例2]　(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 听课随笔: 题点(一)　核酸的结构、功能及其与蛋白质的关系 1.(2025年1月·八省联考四川卷)下列关于细胞内糖类、蛋白质和核酸的叙述中,正确的是 (　　) A.糖类、蛋白质和核酸都是细胞内重要的生物大分子 B.核酸经酶分解后得到含A、T、G、C碱基的四种核苷酸 C.由mRNA全长序列可知其编码蛋白质的氨基酸序列 D.淀粉酶是在淀粉的生物合成过程中起催化作用的蛋白质 2.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,其功能一定发生不可逆改变 D.在吞噬细胞中,可发生D→C1、E→C2的反应 题点(二)　以碳链为骨架的生物大分子 3.(2025·汕头模拟)下列关于生物大分子的叙述,错误的是 (　　) A.内质网、叶绿体、细胞核中均含有生物大分子 B.生物大分子中均含有C、H、O、N元素 C.转录、翻译、光合作用都可以产生生物大分子 D.合成生物大分子的过程中可以产生水 4.(2025·长春模拟)下图表示某种生物大分子的局部结构示意图,相关判断正确的是 (　　) A.若该图表示蛋白质局部结构示意图,则1表示“—CO—NH—” B.若该图表示蛋白质局部结构示意图,则3中可能存在“—COOH” C.若该图表示DNA局部结构示意图,则1为磷酸,2为脱氧核糖 D.若该图表示RNA局部结构示意图,则3可能表示尿嘧啶核糖核苷 　　课下请完成课时跟踪检测(三) 学科网（北京）股份有限公司 $$