第1章 第2节 第2课时 蛋白质、核酸的结构与功能 （Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（浙科版）

第2课时　蛋白质、核酸的结构与功能 |学|习|目|标| 　 1.认同蛋白质是生命活动的主要承载者,理解生命的物质性。 2.说明氨基酸形成蛋白质的过程,培养科学思维能力。 3.概述蛋白质的结构及其多样性,理解结构与功能是相适应的生物观点。 4.说出核酸的种类和功能,理解生物的物质观。 [主干知识梳理] 一、蛋白质是生命活动的主要承载者 1.蛋白质的功能 (1)蛋白质通常不是能量供给的主要来源,但功能多样,如肌肉中的收缩蛋白、头发中的角蛋白、红细胞中的运输蛋白、种子中的储备蛋白等,都具有特殊生物学功能。 (2)蛋白质的每种特定功能都取决于其特定结构。 2.组成蛋白质的氨基酸及其种类 (1)组成元素:主要有C、H、O、N,有的还含有S等。 (2)结构特点 一个中央碳原子上通过共价键连接着四个基团,即一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)、一个H和一个R基团。 　　[特别提醒] 　　R基团可以较小,如丙氨酸中的R为—CH3;R基团也可以是较长的链或是环状结构,也可能含有氨基或羧基,有时还含有硫原子。 (3)种类:约20种。 3.氨基酸分子结合方式——脱水缩合 (1)二肽的形成过程(模式图) (2)图示分析 ①a过程表示:脱水缩合;b结构表示:肽键;物质c名称:二肽。 ②由2个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫二肽;3个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫三肽,以此类推。许多个氨基酸以肽键连成一长串的肽链,称为多肽。 4.蛋白质分子多样性的原因 (1)不同的多肽,他们的差别在于组成的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。 (2)蛋白质分子可由一条或几条多肽链组成,每一种蛋白质都有其独特的空间结构,即三维立体结构。 (3)蛋白质正确的空间结构是蛋白质表现其特有生物学活性所必需的。 5.蛋白质分子的活性丧失 蛋白质的空间结构不稳定,会随温度的升高而发生改变。蛋白质的生物学活性会随着温度的升高而发生改变,有的蛋白质在温度超过40~50 ℃时就可能丧失活性。 二、核酸储存与传递遗传信息 1.组成元素:C、H、O、N、P。 2.基本单位:核苷酸 核苷酸的组成成分:磷酸基团、五碳糖、含氮碱基。其五碳糖有2种(包括核糖和脱氧核糖),含氮碱基有5种(包括A、T、C、G、U)。 3.核酸的种类及功能 (1)DNA:储藏的信息控制着细胞的所有活动,并决定着细胞和整个生物体的遗传特性。 (2)RNA:是合成蛋白质所必需的。 [预习效果自评] 1.判断下列叙述的正误 (1)含有一个氨基和一个羧基的化合物就是氨基酸 (×) 提示:氨基酸分子中,有一个氨基和一个羧基必需连接在同一个核心碳原子上。 (2)核苷酸是生物体内具有遗传功能的大分子化合物 (×) 提示:核苷酸是组成核酸的小分子有机物。 (3)蛋白质分子都是由20种氨基酸组成的化合物 (×) 提示:不同蛋白质分子中,组成的氨基酸种类数也不同,少则几种。 (4)不同氨基酸的种类差异主要区别在R基团、氨基和羧基的数量 (×) 提示:不同氨基酸的种类差异主要区别在R基团,与氨基和羧基无关。 (5)碱基U和T分别参与DNA和RNA的构成 (×) 提示:RNA的特有碱基是U,DNA的特有碱基是T。 (6)DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中 (√) (7)蛋白质正确的空间结构是蛋白质表现其生物活性所必需的 (√) 2.(2025·浙江精诚联盟联考)下列碱基中,哪个不是DNA分子中的碱基 (　 ) A.鸟嘌呤　　　　　　　　 B.胞嘧啶 C.尿嘧啶 D.腺嘌呤 解析:选C　尿嘧啶(U)只存在于RNA中,DNA分子不含有U。 3.人们区别不同种类氨基酸的依据是 (　 ) A.肽键位置的不同 B.所含氨基的多少不同 C.所含羧基的数目不同 D.R基团的不同 解析:选D　每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基,并且它们都连接在同一个碳原子上,氨基酸的种类区别在于R基团的不同。 4.思考题 (1)[教材P10“小资料”]“一个蛋白一张脸”和“蛋白质是生命活动的体现者”这两句话体现了蛋白质的哪些特性? 提示:“一个蛋白一张脸”反映了蛋白质分子空间结构的多样性。“蛋白质是生命活动的体现者”反映了蛋白质功能的多样性。 (2)[教材P12“小资料”]食物中的蛋白质经过消化吸收最终可转化成为人体蛋白质,我们是否每天必须从食物中获取所有的氨基酸? 提示:构成蛋白质的氨基酸约有20种,只有8种必需氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从食物中获取,其他的非必需氨基酸可以在人体细胞内合成。 [精要内容把握] 一、知识体系建一建 二、核心语句背一背 1.蛋白质是生命活动的主要承载者,氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 2.每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基,且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 3.蛋白质多样性的原因:组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同,以及蛋白质的空间结构多种多样。 4.核酸由C、H、O、N、P五种元素组成,其基本单位为核苷酸。 5.RNA的基本单位为核糖核苷酸,其五碳糖为核糖,含氮碱基为A、U、C、G;DNA的基本单位为脱氧核糖核苷酸,其五碳糖为脱氧核糖,含氮碱基为A、T、C、G。 6.DNA中储藏的信息控制着细胞的生命活动,并且决定着细胞和整个生物体的遗传特性;RNA是合成蛋白质所必需的。 　　　　　　　　　　　　　　　　提能点(一)　组成蛋白质的氨基酸 精品课件 (正确认识组成蛋白质的氨基酸) [任务驱动] 　　如下是几种常见氨基酸结构的结构简式,分析并回答问题: 　　　　半胱氨酸　　　　　　　　赖氨酸 　　　　天冬氨酸 (1)半胱氨酸的组成元素有哪些? 提示:C、H、O、N、S。 (2)赖氨酸和天冬氨酸结构的不同点是什么? 提示:R基团的不同,分别是—(CH2)4—NH2和—CH2—COOH。 (3)结合上图分析构成蛋白质的氨基酸的结构特点是什么? 提示:每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 (4)下图化合物是不是构成蛋白质的氨基酸?为什么? 提示:不是,因为氨基和羧基不连在同一个碳原子上。 (5)缬氨酸的R基团为—CH(CH3)2,根据氨基酸结构通式写出缬氨酸的分子式。 提示:C5H11NO2。 [生成认知] 1.氨基酸结构通式的分析 2.“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸 　　[典例]　(2025·台州月考改编)如图为氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是 (　 ) A.人体的氨基酸都需要从食物中获取 B.①和②分别表示羧基和氨基 C.有些氨基酸结构③中含有S元素 D.每个氨基酸分子都由一个氨基和一个羧基组成 [解析]　氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸,人体所需的非必需氨基酸可在身体内合成,A错误;①表示氨基,②表示羧基,B错误;有些氨基酸中含有S元素,根据氨基酸的结构通式可知,结构③表示氨基酸中的R基团,因此有些氨基酸结构③中含有S元素,C正确;每个氨基酸分子都由一个中央碳原子连接四个基团(一个氨基、一个羧基、一个H和一个R基团)组成,有的R基团上也有氨基或羧基,D错误。 [答案]　C 　　[名师点睛] 对于氨基酸结构的再认识 (1)某化合物中存在—NH2和—COOH,并不能说明该结构一定是氨基酸,氨基酸中有一个—NH2和一个—COOH需共同连在一个中央碳原子上。 (2)氨基酸种类的差异在于R基团的不同,R基团可以是较长的链或环状结构。若氨基酸含有S、Fe等元素,这些元素便存在于R基团。 　 [跟踪训练] 1.下列基团中不是氨基酸必需的是 (　 ) A.—NH2 B.—H C.—COOH D.—SH 解析:选D　根据氨基酸的结构通式可知,每种氨基酸都至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连接在同一个碳原子上,这个碳原子还连接一个氢(—H),所以—SH不是氨基酸所必需的。 2.(2025·浙江宁波余姚中学期末)苯丙氨酸的R基团是—CH2—C6H5,它的分子式是 (　 ) A.C8H7NO2 B.C9H10NO2 C.C9H11NO2 D.C10H12NO2 解析:选C　氨基酸的结构简式转化为分子式可表示为C2H4NO2R,苯丙氨酸的R基团是—CH2—C6H5,所以苯丙氨酸的分子式是C9H11NO2,C正确。 提能点(二)　蛋白质的结构及其多样性 [任务驱动] 　　下图是氨基酸形成蛋白质的过程图解,请分析回答下列问题: 精品课件 (氨基酸的脱水缩合) 1.脱水缩合生成的H2O中H和O分别来自哪一结构? 提示:H既来自氨基又来自羧基,O只来自羧基。 2.生成的肽链中氨基或羧基位于何处? 提示:生成的肽链中的氨基或羧基位于肽链的一端或R基团中。 3.借助数学知识分析:假若有A、B、C三种氨基酸,在以下两种条件下形成二肽和三肽的种类各是多少? (1)条件1:A、B、C三个氨基酸,由这三个氨基酸组成多肽的情况。 (2)条件2:A、B、C三种氨基酸(每种氨基酸足够多)的情况。 提示: 形成二肽的种类:3 2 3×2=6种 形成三肽的种类:3 2 1 3×2×1=6种 形成二肽的种类:3 3 32=9种 形成三肽的种类:3 3 3 33=27种 4.下图中“□”“○”代表不同的氨基酸,分析各图代表的含义,归纳蛋白质多样性的原因。 (1)图甲说明:氨基酸的种类不同,构成的肽链不同。 (2)图乙说明:氨基酸的数目不同,构成的肽链不同。 (3)图丙说明:氨基酸的排列顺序不同,构成的肽链不同。 (4)图丁说明:肽链的数目和空间结构不同,构成的蛋白质不同。 [生成认知] 1.蛋白质的结构层次 科普视频 (蛋白质的结构层次) 2.蛋白质结构多样性与功能多样性的关系 3.蛋白质的变性 蛋白质分子的空间结构不是很稳定,在特定条件下,蛋白质结构可发生变化,导致蛋白质变性,使其生物活性丧失。 (1)导致蛋白质变性的因素 ①重金属盐(汞盐、银盐);②酸、碱、乙醇、尿素;③高温;④X射线、紫外线等。 (2)蛋白质变性过程中发生的变化 蛋白质变性过程中不发生肽键断裂,而主要发生空间结构的变化,使肽链由有序状态变为无序状态,溶解度降低易于形成沉淀,蛋白质变性一般不可逆。 (3)蛋白质变性的应用 加热或用乙醇处理可使细菌蛋白质变性而死亡,从而达到灭菌的目的。 　　[例1]　(2025·温州环大罗山联盟期末)一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承载者。下列叙述错误的是 (　 ) A.蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质 B.有些蛋白质起运输作用,如血红蛋白能运输氧气 C.有些蛋白质起信息传递作用,如性腺分泌的性激素 D.蛋白质的每种特定功能都取决于其特定的结构 [解析]　许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质,A正确;有些蛋白质起运输作用,如血红蛋白能运输氧气,B正确;有些蛋白质起信息传递作用,如胰岛素等,但性腺分泌的性激素不属于蛋白质,而属于脂质中的固醇,C错误;蛋白质的每种特定功能都取决于其特定的结构,D正确。 [答案]　C 　　[例2]　(2025·浙北G2期末改编)目前已知的蛋白质约两亿种,但只有一小部分蛋白质的结构被破解,破解过程极其艰难。因此“蛋白质折叠问题”成为困扰科学家半个世纪之久的生物学难题。在国际蛋白质结构预测竞赛(CASP)上,某选手为解开这一个难题提供了一个可行的方案。下列相关叙述错误的是 (　 ) A.“蛋白质折叠问题”是一个研究蛋白质空间构象的问题 B.每一种生物的生命活动都与蛋白质的空间结构有密切关系 C.该选手是根据蛋白质的空间结构模拟出其氨基酸的序列 D.蛋白质发生空间结构的改变会影响其功能的发挥 [解析]　“蛋白质折叠问题”是一个研究蛋白质空间构象的问题,A正确;蛋白质是生命活动的主要承载者,每一种生物的生命活动都与蛋白质的空间结构有密切关系,B正确;可以根据特定的生物功能,设计蛋白质的氨基酸序列,但不能根据蛋白质的空间结构模拟出其氨基酸的序列,C错误;蛋白质功能与其特定的空间结构存在必然联系,空间结构改变可能使其功能丧失,D正确。 [答案]　C 　　[易错提醒] 　　高温、过酸、过碱都会造成蛋白质空间结构不可逆的改变,致使蛋白质失去生物学活性;低温只是抑制蛋白质的功能,未造成蛋白质空间结构的改变,不会造成蛋白质生物学活性的丧失,如酶的保存应在低温下,而非其最适温度。 [跟踪训练] 1.用氨基酸自动分析仪测定两种肽类化合物的氨基酸数目,结果如表所示。表中两种物质的氨基酸数目虽然相同,但其生理作用截然不同,下列解释错误的是 (　 ) 化合物名称 降钙素 胰高血糖素样多肽 氨基酸数目 34个 34个 A.多肽形成的空间结构不同 B.氨基酸的种类不同 C.脱水缩合形成多肽的方式不同 D.氨基酸的排列顺序不同 解析:选C　空间结构不同是二者功能不同的原因,A正确;氨基酸种类、排列顺序不同会导致二者的结构不同,进而导致功能不同,B、D正确;氨基酸脱水缩合形成多肽的方式是相同的,均是氨基与羧基脱水缩合,C错误。 2.(2025·嘉兴桐乡月考)如图表示细胞中常见的化学反应,下列相关叙述正确的是 (　 ) ++H2O A.化合物甲不含肽键 B.化合物乙的R基团为—H C.化合物丙可以称为多肽 D.此反应为水解反应 解析:选A　化合物甲是氨基酸,不含肽键,A正确;化合物乙的R基团为—CH2COOH,B错误;化合物丙是两个氨基酸脱水缩合形成的,可以称为二肽,C错误;此反应为脱水缩合反应,D错误。 3.蛋白质是生命活动的主要承载者,在组成细胞的有机物中含量最多。下图为有关蛋白质的简要概念图,下列对图示分析正确的是 (　 ) A.a肯定含有C、H、O、N、S B.多肽中b的数目等于c的数目 C.①过程有水生成 D.d表示氨基酸的多样性 解析:选C　组成蛋白质的元素肯定有C、H、O、N,只有部分含S,A错误;b表示氨基酸,c表示肽键,氨基酸的数目减去肽链的数目等于肽键的数目(在直链中),因此b的数目不等于c的数目,B错误;①过程表示脱水缩合,有水生成,C正确;d表示蛋白质功能的多样性,D错误。 提能点(三)　蛋白质的相关计算 [任务驱动] 　　下图为某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨基酸序号),图中—S—S—(二硫键)是由两个—SH脱去两个H形成的。 (1)图示中不同的氨基酸通过什么生理过程结合在一起? 提示:脱水缩合。 (2)氨基酸结合时,氨基与羧基分别提供什么化学基团? 提示:氨基提供—H,羧基提供—OH,形成水分子。 (3)图示中A链与B链分别含有几个肽键?请尝试说出计算思路。 提示:A链含有21个氨基酸,其所含的肽键数=21(氨基酸数)-1(肽链数)=20(肽键)。 B链含有30个氨基酸,其所含的肽键数=30(氨基酸数)-1(肽链数)=29(肽键)。 (4)能否根据(3)问中的计算找出肽键数目的计算规律? 提示:图示中A链和B链共含有49个肽键,而图示蛋白质共含有51个氨基酸,2条肽链,可推知:肽键数=氨基酸数-肽链数。 [生成认知] 1.已知形成某蛋白质的氨基酸个数为m,肽链数为n,氨基酸的平均相对分子质量为a,则该蛋白质: 肽键数 m-n 脱去的水分子数 m-n 平均相对分子质量 am-18(m-n) 氨基数 ≥n 羧基数 ≥n N原子数 ≥m O原子数 ≥m+n 2.环肽的脱水数目和氨基酸数目相等。 3.二硫键“—S—S—”是由两个“—SH”脱下2个H形成的,计算分子量时需要考虑。 4.蛋白质中含有N、O原子数的计算 (1)N原子数=肽键数+肽链数+R基团上的N原子数=各氨基酸中N原子总数。 (2)O原子数=肽键数+2×肽链数+R基团上的O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱去的水分子数。 　　[例1]　(2025·宁波余姚期末)现有氨基酸500个,其中氨基总数为520个,羧基总数为512个,则由这些氨基酸合成的含有3条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为 (　 ) A.497、23、15 B.496、23、15 C.497、22、14 D.496、22、14 [解析]　由题意知,500个氨基酸含有520个氨基,512个羧基,因此这些氨基酸的R基团中共含有20个氨基和12个羧基,由这些氨基酸合成的含有3条肽链的蛋白质共有肽键数是500-3=497个,氨基数是3+20=23个,羧基数是3+12=15个。 [答案]　A 　　[例2]　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,D正确。 [答案]　C 　　[易错提醒] 　　氨基酸脱水缩合时,H来自氨基(—NH2)和羧基(—COOH),O来自羧基。因此,肽键断裂水解时,水中的H的去处为氨基和羧基,O的去处仅是羧基。 [跟踪训练] 1.(2025·温州期中)某蛋白质由100个氨基酸形成,含有4条多肽链,下列说法正确的是 (　 ) A.该蛋白质含有96个肽键,只含有4个游离的氨基 B.形成该蛋白质,失去104个水分子 C.如果氨基酸的平均相对分子质量是128,则该蛋白质的分子质量为 12 800 D.该蛋白质中至少含有4个游离的羧基 解析:选D　该蛋白质由100个氨基酸形成,含有4条多肽链,所以含有100-4=96(个)肽键;由于R基团中可能含有氨基,所以至少含有4个游离的氨基,A错误。形成该蛋白质,失去的水分子数=氨基酸数-肽链的条数=100-4=96(个),B错误。如果氨基酸的平均分子质量是128,则该蛋白质的分子质量=氨基酸平均分子质量×氨基酸个数-失去的水分子数×18=128×100-96×18=11 072,C错误。由于该蛋白质含有4条多肽链,所以至少含有游离的羧基数=肽链条数=4,D正确。 2.如图是某化合物的结构式。关于该化合物的叙述,错误的是 (　 ) A.图中含有③和⑤两个肽键,因此该化合物为二肽 B.由于②④⑥的不同,该化合物由3种氨基酸组成 C.该化合物中含1个游离的氨基和2个游离的羧基 D.若彻底水解该化合物分子,则共需要2个水分子　 解析:选A　该多肽含有2个肽键,是由3个氨基酸脱水缩合形成的三肽,A错误;氨基酸的不同种类取决于R基团②④⑥,该化合物由3种氨基酸组成,B正确;该化合物中含1个游离的氨基和2个游离的羧基,C正确;彻底水解该化合物需要2个水分子,D正确。 3.(2025·浙江精诚联盟月考)胰岛素是与人类健康有密切关系的蛋白质类激素,在蛋白质的结构和功能研究中占有特殊的地位。如图为人胰岛素的一级结构(其中数字为氨基酸序号),请据图回答下列问题: (1)人胰岛素的基本组成单位是氨基酸,请在右侧框中写出氨基酸的结构通式, 其中苏氨酸的分子式为C4H9NO5,该氨基酸的R基团可表示为　　　　　。   (2)由图可知,人胰岛素是由氨基酸通过　　　　　方式形成　　　　个肽键,相对分子质量减少了　　　。  (3)人胰岛素中苏氨酸(Thr)的位置如上图所示,若酶E专门用于去除苏氨酸,该酶完全作用需消耗　　　　分子水。  解析:(1)氨基酸的结构通式见答案;氨基酸的分子式为C2H4O2NR,苏氨酸的分子式为C4H9NO5,该氨基酸的R基团可表示为—C2H5O3。(2)据图可知,胰岛素含有2条肽链,一条肽链含有21个氨基酸,另一条肽链含有30个氨基酸,其中含有3个二硫键,胰岛素化学本质是蛋白质,是由氨基酸脱水缩合形成的。形成肽键数为氨基酸数-肽链条数=30+21-2=49个。形成一个二硫键脱去2个H,形成人胰岛素的过程相对分子质量的减少量为脱去水和脱去H的质量,即相对分子质量减少了49×18+3×2=888。(3)去除一个苏氨酸(Thr),需要将苏氨酸(Thr)附近的肽键断裂,断裂一个肽键需要一分子水,据图可知,图中胰岛素中含有3个苏氨酸(Thr),其中有一个位于30号氨基酸,去除该氨基酸需断裂一个肽键,去除其他的每一个苏氨酸(Thr)需要断裂两个肽键,因此若酶E专门用于去除苏氨酸(Thr),该酶完全作用需消耗5分子水。 答案:(1) 　—C2H5O3 (2)脱水缩合　49　888　(3)5 提能点(四)　核酸的结构与功能 [任务驱动] 　　人类积极探究生命的奥秘,某一科研小组进行了“人造生命”的研究。具体做法是将一种称为丝状支原体的微生物的DNA进行重塑,并将新的DNA片段植入另一种山羊支原体中,形成的一种新的生命细胞,这种新生的微生物能够生长、繁殖。 (1)新的生命细胞培育成功,说明了DNA具有什么功能? 提示:能够控制细胞的遗传与代谢,进而控制生物的生长和发育。 (2)DNA是一种核酸分子,细胞中还有其他的核酸分子吗?它们的主要区别是什么? 提示:细胞中的核酸有2种,分别为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。两种核酸的主要区别在于五碳糖和含氮碱基。DNA分子中含有脱氧核糖,特有碱基是T(胸腺嘧啶),RNA分子中含有核糖,特有碱基是U(尿嘧啶)。 (3)利用DNA可进行亲子鉴定,具体原理是什么? 提示:DNA储存着个体的遗传信息,不同个体的DNA具有差异性,亲子代之间DNA具有极高的相似性。 (4)除了将DNA用于亲子鉴定外,你还能在生活中找到相关应用吗? 提示:法医鉴定、户口上户鉴定、认领被拐卖儿童等。 [生成认知] 1.核酸的结构层次 动态图解 2.DNA和RNA的比较 比较项目 DNA RNA 组成单位 组 成 无机酸 磷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮 碱基 特有T 特有U 共有A、G、C 功能 遗传物质 遗传物质(某些病毒), 参与合成蛋白质 　　[例1]　如图为DNA和RNA化学成分的比较概念图,图中阴影部分表示 (　 ) A.脱氧核糖、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸 B.胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸 C.核糖、脱氧核糖、磷酸 D.胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸 [解析]　由题图可知阴影部分是DNA和RNA的共有成分。脱氧核糖是DNA的组成成分,A错误;胸腺嘧啶是DNA的组成成分,B错误;核糖是RNA的组成成分,脱氧核糖是DNA的组成成分,C错误;胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸是DNA和RNA共有的成分,D正确。 [答案]　D 　　[例2]　(2025·浙江S9联盟联考)如图是核酸的基本组成单位——核苷酸的模式图,下列有关说法正确的是 (　 ) A.DNA与RNA在核苷酸上的不同点只有③ B.核酸是生物体进行生命活动的主要承载者 C.人体内的核苷酸共有4种,②共有2种 D.组成DNA与RNA的核苷酸中的③共有5种 [解析]　DNA与RNA在核苷酸上的不同点在②五碳糖和③碱基方面,A错误;蛋白质是生物体进行生命活动的主要承载者,核酸储存与传递遗传信息,B错误;人体内含有DNA和RNA,含有核苷酸共有8种(4种核糖核苷酸+4种脱氧核苷酸),②共有2种(核糖+脱氧核糖),C错误;组成DNA与RNA的核苷酸中的③共有5种(A、T、U、G、C),D正确。 [答案]　D 　　[方法规律]　核苷酸和核酸种类的判断 (1)核苷酸种类的判断 (2)核酸种类的判断 [跟踪训练] 1.(2025·杭州S9联盟期末)每年的9~10月是桂花盛开的季节,花香沁人心脾,桂花细胞中,核苷酸、碱基的种类和遗传物质分别是 (　 ) A.4、4、DNA或RNA B.8、5、DNA C.8、4、DNA D.8、5、DNA和RNA 解析:选B　桂花细胞是真核细胞,既有DNA又有RNA,故核酸有两种,核苷酸有8种,碱基有A、G、C、T、U 5种,遗传物质是DNA,B正确。 2.下列关于真核细胞DNA和RNA的比较,正确的是 (　 ) A.构成的碱基相同 B.构成的五碳糖相同 C.核苷酸之间的连接方式相同 D.在细胞内分布的主要部位相同 解析:选C　DNA中的碱基为A、T、C、G,RNA中的碱基为A、U、C、G,构成两者的碱基部分相同,A错误;构成DNA的五碳糖为脱氧核糖,构成RNA的五碳糖为核糖,B错误;核苷酸之间均通过磷酸二酯键连接,连接方式相同,C正确;DNA主要分布在细胞核,RNA主要分布在细胞质,D错误。 探究活动——检测生物组织中的蛋白质 [实验知能] 一、厘清实验基础 1.原理:双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应。 2.实验操作 制备组 织样液 稀释的蛋清液(或牛奶) 检测 取2 mL样本上清液,加入2 mL双缩脲试剂A,摇匀,再加入5滴双缩脲试剂B,摇匀 观察 与样本上清液比较,观察颜色变化(紫色) 二、探究关键问题 1.在蛋白质的检测实验中,如果用蛋清稀释液作为实验材料,一定要稀释到一定程度,为什么? 提示:若蛋清稀释不充分,与双缩脲试剂发生反应后,会黏在试管的内壁上,使反应现象不明显,试管也不易洗刷干净。 2.用双缩脲试剂能否检测氨基酸的存在? 提示:不能。双缩脲试剂可以与含肽键的多肽发生紫色反应,不能与氨基酸发生反应。 3.热变性的蛋白质能否利用双缩脲试剂进行检测? 提示:加热改变蛋白质空间结构,使蛋白质变性,但并未破坏肽键。用双缩脲试剂检测蛋白质,反应部位在肽键,与蛋白质结构无关,故热变性的蛋白质遇双缩脲试剂仍能发生紫色反应。 三、有机物检测实验的多维度比较 1.三类有机物检测在操作步骤上的差异 (1)唯一需要加热——还原糖的检测,且必须热水浴加热,不能用酒精灯直接加热。若不加热,则无红黄色沉淀出现。 (2)唯一需要显微镜——油脂检测。 (3)唯一使用酒精——油脂的检测,实验用体积分数为50%的酒精洗去多余的染料。 (4)分别加入——双缩脲试剂(先加试剂A,后加试剂B,且试剂B不能过量)。 2.实验成功的关键点 (1)油脂的检测 ①制作切片时,切片要薄且均匀,若切片较厚会导致观察不清楚。 ②用50%的酒精洗掉多余的染料的过程要快,防止酒精将花生种子中的油脂溶解掉,看不到实验现象。 ③50%的酒精能够洗去苏丹Ⅲ染液的原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。 (2)糖类的检测 ①检测淀粉时,碘-碘化钾溶液的用量不宜过多,否则淀粉易变成黑色。 ②在检测还原糖时,需要进行热水浴加热,在加热的过程中,试管底部不要触及烧杯底,试管口不要朝向实验者。 (3)蛋白质的检测 ①在检测的过程中注意双缩脲试剂的正确使用方法。 ②在试剂的使用过程中,注意双缩脲试剂B加入的量为5滴,不能过量,否则会生成Cu(OH)2沉淀,遮盖反应中产生的紫色。 　　[特别提醒] 　　物质检测实验一般不设立对照实验,若需设立对照实验,对照组应加入成分已知的物质,如验证唾液淀粉酶是蛋白质,对照组可加入稀释的鸡蛋清。 [素养评价] 1.(2025·嘉兴月考)以稀释的蛋清液为材料进行“检测生物组织中的蛋白质”活动,下列叙述正确的是 (　 ) A.双缩脲试剂A与B颜色不同 B.双缩脲试剂A与B等量混合后使用 C.双缩脲试剂检测蛋白质时需水浴加热 D.热变性的蛋白质与双缩脲试剂混合不会出现紫色 解析:选A　双缩脲试剂A(氢氧化钠)与B(硫酸铜)颜色不同,前者无色,后者呈蓝色,A正确;用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,应该先加2 mL双缩脲试剂A,再滴加5滴双缩脲试剂B,B错误;用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,不需要水浴加热,C错误;热变性的蛋白质的空间结构被破坏,但其中肽键没有断裂,因此仍能与双缩脲试剂发生紫色反应,D错误。 2.奶粉是婴幼儿缺乏母乳时的主要食品,富含蛋白质、维生素、钙、锌等营养物质。少数劣质奶粉中掺有植物淀粉,可能会导致婴幼儿蛋白质摄入不足,抵抗力下降。下列叙述正确的是 (　 ) A.奶粉中是否掺有淀粉,可用碘化钾试剂鉴定 B.奶粉中富含蛋白质,可用本尼迪特试剂检测 C.奶粉加热变性后仍能与双缩脲试剂反应产生紫色 D.向奶粉中加入双缩脲试剂后,可根据颜色深浅判断蛋白质种类 解析:选C　淀粉遇碘-碘化钾溶液变蓝色,A错误;奶粉中富含蛋白质,可用双缩脲试剂检测,本尼迪特试剂检测的是还原糖,B错误;双缩脲试剂与蛋白质肽键部位发生反应,加热不影响肽键,因此,奶粉加热变性后仍能与双缩脲试剂发生颜色反应产生紫色,C正确;双缩脲可检测样品中是否含有蛋白质,不能检测蛋白质种类,D错误。 3.科研人员测定了小麦种子成熟过程中各主要物质的含量变化,结果如下图。分别将开花后10天、20天、30天的小麦种子制成组织样液,并依次标号A、B、C组,进行实验观察。下列对实验结果的预期与事实不符的是 (　 ) A.分别加入等量碘液后三组溶液均会变蓝,且C组颜色最深 B.A组溶液中加入本尼迪特试剂并摇匀后将出现明显的红黄色沉淀 C.向B组溶液中加入双缩脲试剂A液后摇匀,再加入双缩脲试剂B液,溶液呈现紫色 D.小麦种子成熟过程中,还原糖和蔗糖可能会转化为淀粉 解析:选B　由图可知,开花后10天、20天、30天的小麦种子中都含有淀粉,且开花后30天时淀粉含量最高,所以分别加入等量碘液后三组溶液均会变蓝,且C组颜色最深,A正确;由图可知,A组溶液是开花后10天的组织样液,含有还原糖,加入本尼迪特试剂并摇匀,水浴加热后将出现明显的红黄色沉淀,B错误;B组溶液是开花后20天的组织样液,含有蛋白质,加入双缩脲试剂A液后摇匀,再加双缩脲试剂B液并摇匀,溶液呈现紫色,C正确;小麦开花后一定时间内,还原糖和蔗糖含量降低,而淀粉含量明显升高,说明还原糖和蔗糖可能会转化为淀粉,D正确。 [课时跟踪检测] (标的题目配有精品课件,为老师重点讲评题目)　　　　　　　　　　　　　　 一、选择题 1.(2023·浙江6月选考)我国科学家在世界上首次人工合成结晶牛胰岛素,其化学结构和生物活性与天然牛胰岛素完全相同。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 解析:选C　结晶牛胰岛素的化学结构、生物活性与天然牛胰岛素完全相同,天然牛胰岛素的化学本质是蛋白质,故选C。 2.厨师烹饪鱼肉使鱼肉紧致富有弹性、口感提升,其原因是使蛋白质彼此交联形成凝胶化的网格结构。这种变化源于 (　 ) A.DNA空间结构的改变 B.蛋白质空间结构的改变 C.肽键空间结构的改变 D.氨基酸空间结构的改变 解析:选B　烹饪时,高温破坏了蛋白质空间结构,使得蛋白质发生题述变化,B符合题意。 3.(2025·诸暨市期末)下列核苷酸中,在DNA结构中不可能具有的是 (　 ) 解析:选A　A项核苷酸中的碱基是尿嘧啶,是组成RNA的尿嘧啶核糖核苷酸,DNA中不可能具有该结构。 4.(2025·浙江七彩阳光联盟检测)食品安全关乎每个人的健康,下列食品检验正确的是 (　 ) 选项 探究主题 实验试剂 预期结果 结论 A 某奶粉中是否含有脂肪 苏丹Ⅲ 染液 红色 含有 脂肪 B 某猪油中是否含有蛋白质 双缩脲 试剂 紫色 不含有 蛋白质 C 某无糖饮料中是否含有葡萄糖 本尼迪 特试剂 红黄色 含有 葡萄糖 D 某奶片中是否含有淀粉 碘-碘化 钾溶液 蓝色 含有 淀粉 解析:选D　检测奶粉是否含有脂肪,可用苏丹Ⅲ染液,如果变为橙黄色,则含有脂肪,A错误;检测猪油是否含有蛋白质,可用双缩脲试剂,如果变紫色,则含有蛋白质,B错误;检测某无糖饮料中是否含有葡萄糖时,若使用本尼迪特试剂,如果变红黄色,则含有还原糖,由于还原糖包括单糖、麦芽糖和乳糖,因此如果出现红黄色,只能确定含有还原糖,但不一定是葡萄糖,C错误;检测某奶片是否添加淀粉,可用碘-碘化钾溶液,如果变蓝色,则含有淀粉,D正确。 5.(2025·嘉兴海宁期末)2023年诺贝尔生理学或医学奖授予了在mRNA(RNA的一种)研究上有突破性发现的两位科学家。则组成mRNA的单体有 (　 ) A.2种 B.4种 C.5种 D.8种 解析:选B　组成mRNA的单体有4种核糖核苷酸,B正确。 6.赖氨酸和天冬氨酸分子结构如图。不考虑R基团时,两者可脱水缩合形成肽键的基团组合是 (　 ) A.①⑤ B.②⑥ C.③⑤ D.③⑥ 解析:选A　分析题图可知,①和②分别是赖氨酸分子中连接在中心碳原子上的氨基和羧基,③是位于赖氨酸分子R基团上的氨基,④和⑤分别是天冬氨酸分子中连接在中心碳原子上的氨基和羧基,⑥是位于天冬氨酸R基团上的羧基,不考虑R基团时,赖氨酸和天冬氨酸可脱水缩合形成肽键的基团组合是①⑤或②④。 7.(2025·杭州余杭区月考)β-淀粉样蛋白在脑细胞间隙的沉积是阿尔茨海默病的主要诱因,关于该蛋白的说法错误的是 (　 ) A.高温使其变性 B.能与苏丹Ⅲ染液发生颜色反应 C.含有多个肽键 D.以氨基酸为基本组成单位 解析:选B　高温能破坏蛋白质的空间结构,使其变性,A正确;脂肪能与苏丹Ⅲ染液发生颜色反应,蛋白质与双缩脲试剂反应呈现紫色,B错误;氨基酸脱水缩合形成肽键,构成肽链,进而构成蛋白质,故蛋白质含有多个肽键,C正确;蛋白质的基本组成单位是氨基酸,D正确。 8.(2025·湖州期末)下列有关蛋白质结构与功能的叙述,错误的是 (　 ) A.蛋白质的生物活性与肽键的空间结构有关 B.数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链 C.某些蛋白质分子在细胞间信息交流中起着重要作用 D.氨基酸序列相同的多肽链可以折叠成不同的空间结构　 解析:选A　蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关,A错误。 9.如图为一条肽链的分子结构简式,下列有关分析错误的是 (　 ) A.这条肽链中的肽键数是2个 B.构成肽链的氨基酸数目是2个 C.合成蛋白质的生理过程称脱水缩合 D.在合成该肽链时形成2个水分子 解析:选B　根据图示结构可知,该肽链中含有2个肽键,说明该多肽是由3个氨基酸脱水缩合形成的,在此过程中形成了2分子水。 10.某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。理论上该蛋白质至少含有的氧原子数为 (　 ) A.(n-m)个 B.(n-2m)个 C.(n+m)个 D.(n+2m)个 解析:选C　某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成,则理论上该蛋白质至少含有氧原子数为肽键数+肽链数×2=(n-m)+2m=(n+m)个。 11.某兴趣小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液,过程如图所示(过程④未将蛋白质完全水解)。下列有关叙述正确的是 (　 ) A.在溶解后产生的溶液中分别加入双缩脲试剂,都会变成紫色 B.①②所依据的原理不同,过程②破坏了蛋白质的肽键 C.③④所依据的原理不同,过程③破坏了蛋白质的空间结构和肽键 D.过程②产生的蛋白块可用③的方法进行溶解 解析:选A　溶解后产生的溶液中是蛋白质或多肽,因此使用双缩脲试剂检测均能产生紫色反应,A正确;①②所依据的原理不同,过程②是利用高温使蛋白质变性,蛋白质的空间被结构破坏,但肽键并没有断裂,B错误;过程③没有改变蛋白质的空间结构,过程④利用蛋白酶破坏了蛋白质的空间结构和肽键,C错误;过程②产生的蛋白块其蛋白质已经变性,用③的方法不能使其再溶解,D错误。 12.DNA指纹技术在案件侦破、亲子鉴定等工作中起着重要作用,如图是一幅DNA指纹技术应用图,下列叙述错误的是 (　 ) A.DNA指纹技术能用于案件侦破,原因是个体DNA的脱氧核苷酸序列具有特异性 B.从出生到年老,每个人的DNA指纹会发生很大变化 C.嫌疑人与受害人的DNA彻底水解产物相同 D.罪犯DNA样品和怀疑对象1、2、3进行DNA指纹比对,怀疑对象1最可能是罪犯 解析:选B　生物的遗传信息储存在DNA分子中,且每个个体DNA的脱氧核苷酸序列各有特点,即个体DNA的脱氧核苷酸序列具有特异性,因此DNA指纹技术能用于案件侦破,A正确;每个人的DNA具有稳定性,从出生到年老,DNA指纹一般不会发生变化,B错误;DNA的彻底水解产物包括脱氧核糖、磷酸和A、T、C、G四种含氮碱基,共6种产物,C正确;怀疑对象1的DNA指纹图与从受害者身上发现的罪犯DNA样品最相似,故怀疑对象1最可能是罪犯,D正确。 13.为检测生物组织中的糖类和蛋白质,制备了某苹果的两种提取液:①浅红色浑浊的匀浆、②浅黄色澄清的匀浆,分别经过滤获得上清液。下列相关叙述错误的是 (　 ) A.从提取液②获得的上清液中加入本尼迪特试剂并热水浴加热产生红黄色沉淀,说明②中有还原糖 B.与提取液①相比,提取液②更适合用于检测苹果中的还原糖 C.提取液中含有淀粉、少量的麦芽糖和蔗糖等还原糖 D.检测蛋白质时,在上清液中先加入双缩脲试剂A再加入双缩脲试剂B 解析:选C　本尼迪特试剂与还原糖在热水浴条件下反应生成红黄色沉淀,所以提取液②加入本尼迪特试剂并热水浴加热产生红黄色沉淀,说明②中含有还原糖,A正确;由题意可知,与提取液①相比,②更适合用于检测苹果中的还原糖,B正确;淀粉和蔗糖属于非还原糖,C错误;检测蛋白质时,应先加双缩脲试剂A,再加双缩脲试剂B,D正确。 二、非选择题 14.如图为酵母菌DNA分子的一条脱氧核苷酸长链。请据图回答下面的问题: (1)图中的①表示磷酸,②表示脱氧核糖,①②③结合在一起的结构叫　　　　　。  (2)图中的碱基有　　　　　　种,中文名称从上到下分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)DNA彻底水解后,产生的含氮物质是　　　　(用序号表示)。  (4)和HIV的核酸(RNA)相比,图中特有的碱基是　　　　　,二者的基本组成单位共有　　　种。  解析:脱氧核糖核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三部分组成,其中碱基包括A、T、C、G 4种,在RNA分子中,含有U而没有T。DNA由4种脱氧核糖核苷酸组成,RNA由4种核糖核苷酸组成。 答案:(1)腺嘌呤脱氧核苷酸　(2)4　腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶　(3)③　(4)T(胸腺嘧啶)　8 15.(2025·宿州期中)蓖麻毒素是从一种称为蓖麻的植物所提取出来的毒素,又称蓖麻毒蛋白。此毒素能抑制蛋白质合成过程,进而对其他生物体造成伤害。蓖麻毒蛋白包含两条具有不同氨基酸序列的多肽链:A链(含有263个氨基酸)和B链(含有259个氨基酸),两条链之间由二硫键相连,如图所示。 回答下列问题: (1)蓖麻毒素分子中含有　　　　个肽键,至少有　　　　个游离的氨基和　　　　个游离的羧基。在合成蓖麻毒素的过程中会生成水,水中的H来自　　　　　　　　　;将一个蓖麻毒素分子完全水解需要　　　　个水分子。  (2)已知二硫键是由两个半胱氨酸上的—SH缩合而成的,半胱氨酸的分子式为C3H7NO2S,其R基是　　 　。  (3)研究发现,蓖麻毒素的A链具有毒性,B链无毒性,从蛋白质的结构和功能角度分析,A链和B链毒性不同的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:(1)蓖麻毒蛋白包含两条具有不同氨基酸序列的多肽链:A链(含有263个氨基酸)和B链(含有259个氨基酸),则其含有的肽键数目=氨基酸数-肽链数=263+259-2=520(个);每条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基,因此两条肽链至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基。在合成蓖麻毒素的过程中会生成水,水中的H来自氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。水解需要得水分子数目和肽键数目相等,因此将一个蓖麻毒素分子完全水解需要520个水分子。 (2)半胱氨酸的分子式为C3H7NO2S,构成蛋白质的氨基酸都含有的结构可以写成—C2H4O2N,剩余部分构成R基,因此半胱氨酸的R基是—CH3S(或—CH2SH)。 (3)蓖麻毒素的A链具有毒性,B链无毒性,从蛋白质的结构和功能角度分析,原因可能是组成两条链的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,以及肽链的盘曲、折叠方式不同。 答案:(1)520　2　2　氨基(—NH2)和羧基(—COOH)　520　(2)—CH3S(或—CH2SH)　(3)组成两条链的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,以及肽链的盘曲、折叠方式不同 学科网（北京）股份有限公司 $$