第1单元 第3课时 蛋白质和核酸(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考生物大一轮复习学案（创新版）

该高中生物学高考复习讲义聚焦蛋白质（高频）和核酸（低频）核心考点，按“功能-组成-结构-应用”逻辑梳理蛋白质的氨基酸组成、多肽形成、结构多样性及核酸的结构层次、功能分布，通过考点连线、结构分析、计算方法指导（如蛋白质“公式法”“去除法”）和真题训练（2025年新课标卷等高考题），帮助学生构建知识网络，突破难点。 讲义采用“案例探究-归纳总结-分层训练”策略，如结合肌红蛋白案例引导学生用“去除法”分析肽键变化培养科学思维，设置基础判断、教材填空及高考真题演练，落实生命观念中结构与功能观，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供系统框架。

第3课时　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空间结构等，细胞的功能主要由蛋白质完成。2.概述核酸由核苷酸连接而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子。3.说明生物大分子以碳链为基本骨架。 考情 分析 考点 考题统计 考频等级 1.蛋白质的结构和功能 2025·四川卷，1；2025·江苏卷，1；2025·新课标卷，1；2024·黑吉辽卷，1；2023·福建卷，2；2023·湖北卷，2；2023·湖南卷，1；2023·海南卷，2；2023·江苏卷，3 高频 2.核酸的组成、结构和功能 2025·河北卷，3；2024·北京卷，2；2023·福建卷，2；2023·全国乙卷，1 低频 考点一　蛋白质的结构和功能 1．蛋白质的功能和实例(连线) 2．蛋白质的基本组成单位——氨基酸 (1)写出图中序号代表的结构名称：①氨基；②和④为R基；③羧基。 (2)据上图可知氨基酸共有的元素是C、H、O、N，有的还含有S、Se等元素。 (3)比较图中几种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：。其特点是从数量上看，至少有一个氨基和一个羧基；从位置上看，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 (4)由图可知，各种氨基酸的区别在于R基的不同。组成人体蛋白质的氨基酸根据人体细胞能否合成，可以把这些氨基酸分为两类：人体细胞不能合成的是必需氨基酸(共8种)；人体细胞能合成的是非必需氨基酸(共13种)。 3．多肽的形成过程 (1)肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽。 (2)H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。 (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，分别位于肽链的两端；其余的氨基(或羧基)在R基上。 (4)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链，则： 肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 氨基 数目 羧基 数目 多肽(蛋白质)的 相对分子质量 1条 n n －1 n －1 至少 1个 至少 1个 an－18×(n－1) m条 n n －m n －m 至少 m个 至少 m个 an－18×(n－m) 4.蛋白质的结构 (1)蛋白质的结构层次(以血红蛋白为例) (2)蛋白质结构多样性的原因 (1)大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸。(2024·新课标卷)(√) (2)蛋白质变性可导致部分肽键断裂。(2023·湖北卷)(×) 提示：蛋白质变性使其特定的空间构象被破坏，一般不会导致肽键断裂。 (3)帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素。(2023·湖南卷)(×) 提示：帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数低于C元素。 (4)胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中。(2022·湖南卷)(×) 提示：主要存在于“—CO—NH—”结构中。 (5)蛋白质是生物体内重要的储能物质。(经典高考题)(×) 提示：蛋白质一般不作为储能物质。 肌红蛋白(Mb)由珠蛋白与正铁血红素辅基结合而成，可与氧可逆性结合，形成MbO2(氧合肌红蛋白，下图左侧所示)。Mb中的极性侧链基团几乎全部分布在分子的表面，而非极性的侧链基团被埋在分子内部。含有Fe2+的血红素辅基位于Mb内陷的疏水洞穴中，避免了Fe2+被氧化。下图右侧为血红素的分子结构式。除去血红素的脱辅基肌红蛋白称为珠蛋白。回答下列问题： (1)首先在细胞质中的核糖体(填细胞器名称)上，氨基酸经过脱水缩合(填方式)合成Mb的前体蛋白，经加工后形成珠蛋白。接着，血红素被插入珠蛋白的多肽链中，形成有功能的Mb。 (2)珠蛋白是由153个氨基酸形成的一条肽链构成。结合图文推测，肌红蛋白中至少含有152个肽键，至少含有3个游离的羧基。研究发现，珠蛋白中含有5个丙氨酸(分子式为C3H7O2N)，分别位于第26、71、72、99、153位。若用有关的酶水解掉丙氨酸，得到的小分子肽有4种，肽键数量减少8。 (3)Mb和血红蛋白均具有储氧和放氧功能，是因为二者都具有内陷疏水洞穴中的血红素辅基和相似的空间结构。但二者执行功能时略有差异，从氨基酸水平分析，原因可能是二者所含氨基酸的种类、数目、排列顺序存在差异。 [思维升华]　蛋白质合成过程中的相关计算 (1)“公式法”计算蛋白质相对分子质量 ①无二硫键时：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－脱去的水分子数×18。 ②有二硫键(—S—S—)时：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－脱去的水分子数×18－二硫键数目×2。因为每形成一个二硫键脱去两个氢。 (2)“去除法”解答多肽中除去氨基酸的有关计算 ①若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解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。 考向一　蛋白质的结构与功能 1．(2025·新课标卷，1)蛋白质是结构和功能多样的生物大分子。下列叙述错误的是(　　) A．二硫键的断裂不会改变蛋白质的空间结构 B．改变蛋白质的空间结构可能会影响其功能 C．用乙醇等有机溶剂处理可使蛋白质发生变性 D．利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质 解析：A　若二硫键断裂，会破坏蛋白质的空间结构，可能导致蛋白质变性，A错误；蛋白质的功能依赖其特定的空间结构，若空间结构改变(如高温、强酸、强碱导致的变性)，其功能通常也会受到影响，B正确；乙醇等有机溶剂可破坏蛋白质分子中的氢键，导致其空间结构改变而变性，C正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或合成一种新的蛋白质，因此利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质，D正确。 2．(2026·山东日照模拟)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 解析：B　由于氨基酸之间能够形成氢键等，二硫键的形成与肽链中含S的氨基酸种类有关，因此氨基酸的种类以及排序决定了蛋白质分子中氢键和二硫键的位置，A正确；透析除去尿素，只保留β-巯基乙醇时，可以重新形成氢键，RNA酶完全恢复活性，说明在维持该酶空间结构的因素中，氢键比二硫键的作用强，B错误，D正确；无生物活性的RNA酶肽键没有断裂，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应，C正确。 [归纳总结]　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。 考向二　有关蛋白质结构的计算规律 3．(2026·河南焦作联考)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：C　由题图可知，C链分别以肽键与A、B链相连(60和61号氨基酸、30和31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；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49个肽键，D正确。 4．(2026·辽宁沈阳五校联考)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 解析：C　由题图可知，该多肽是一条肽链，根据肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数，故20肽含有肽键数目应是19个，A错误；该20肽含游离的氨基或羧基数目＝肽链条数＋R基中含有的氨基或羧基数，则该肽链游离的氨基数目至少为1个，由于每个天冬氨酸R基上含有1个羧基且天冬氨酸个数为4个，所以该肽链游离的羧基数目至少为5个，B错误；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，完全作用后形成3条多肽链和1个氨基酸，则产生的多肽链中共含有19个氨基酸，C正确；肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，肽酶Y完全作用该多肽链后，共断开4个肽键，其中的第5位和第20位天冬氨酸会脱离肽链，每断开一个肽键消耗1分子水而增加1个氧原子，故增加4个氧原子，又因为第5位和第20位天冬氨酸的脱离(每个天冬氨酸中含有4个氧原子)，共减少8个氧原子，所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中，氧原子数目比20肽少8－4＝4(个)，D错误。 考点二　核酸的组成、结构和功能 1．核酸的结构层次 (1)核酸的基本组成单位是b核苷酸，一分子b由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子a含氮碱基组成，故核酸的元素组成为C、H、O、N、P。 (2)若b是c的基本单位，则a表示A、T、C、G四种碱基，五碳糖为脱氧核糖。若b是d的基本单位，则a表示A、U、C、G四种碱基，五碳糖为核糖。 (3)据图可知，c为DNA，是由b脱氧核苷酸聚合成的2条脱氧核苷酸链构成的，主要分布于细胞核中；d为RNA，是由b核糖核苷酸聚合成的1条核糖核苷酸链构成的，主要分布于细胞质中。 2．核酸的功能与分布 3．核酸分子的多样性和特异性 (1)多样性：组成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但如果数量不限，在连成长链时，排列顺序是极其多样的，所以DNA分子具有多样性。 (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特定的，其代表了特定的遗传信息。 4．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单糖、氨基酸、核苷酸，这些基本单位称为单体。生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。 (2)碳原子与碳原子或其他原子通过共价键连接形成稳定的结构。 (3)下图表示生物大分子的连接方式，回答以下问题。 ①若该图为一段肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示结构“—CO—NH—”，3的种类有21种。 ②若该图为一段核酸结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基。 ③若该图为一段淀粉结构模式图，则1、2、3连接形成的化合物是葡萄糖。 (1)烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4种脱氧核苷酸。(2025·浙江1月选考)(√) (2)多肽链和核酸单链可在链内形成氢键。(2025·河北卷)(√) (3)补充某些特定的核酸，可以增强机体修复受损基因的能力。(2023·福建卷)(×) 提示：无论是食物中的核酸还是补充特定的核酸，都不能直接被细胞利用，需要被分解成小分子才能进入细胞，因此补充某些特定的核酸，不能增强机体修复受损基因的能力。 (4)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。(经典高考题)(×) 提示：蛋白质具有多种多样的空间结构，DNA具有相同的双螺旋结构。 (5)人体细胞中储存遗传信息的物质是RNA。(经典高考题)(×) 提示：人体细胞中储存遗传信息的物质是DNA。 下图表示核酸与蛋白质的关系，请回答相关问题： (1)染色体的主要成分是DNA和蛋白质，核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，因此图1中甲、乙、丙分别是DNA、RNA和蛋白质，a是核苷酸，b是氨基酸。 (2)图2是通过结构中的化合物组成建构的概念图，则甲、乙、丙分别是DNA、蛋白质和磷脂。 (3)从中心法则的角度分析胰岛B细胞内核酸和蛋白质之间的关系。 提示： [归纳总结]　DNA、蛋白质和生物多样性的关系 考向一　核酸的组成、结构与功能 1．(2026·江西上饶一模)流行性出血热是由汉坦病毒(一种RNA病毒)引起的以鼠类为主要传染源的自然疫源性疾病。下图1、2、3是构成人类患者、鼠类、汉坦病毒核酸的两种核苷酸及它们形成的核苷酸单链(N表示某种碱基)。下列有关叙述正确的是(　　) A．鼠类细胞中A、T、U、C这四种碱基最多可以组成图1、图2共5种 B．若图3中N为T，则图3中磷酸分子数＝核糖数＝碱基数 C．人类患者细胞中的遗传物质彻底水解获得的产物有4种 D．人类患者、鼠类、汉坦病毒这三种生物的核苷酸种类依次是8、8、4 解析：D　图1表示脱氧核苷酸，图2表示核糖核苷酸，鼠细胞中含有DNA和RNA，A、U、C、T分别参与构成2、1、2、1种核苷酸，共构成6种，A错误；T是DNA特有的碱基，若图3中N为T，则图3中磷酸分子数＝脱氧核糖数＝碱基数，B错误；人类患者细胞中的遗传物质是DNA，DNA彻底水解获得的产物有6种(4种碱基、1种脱氧核糖和1种磷酸)，C错误；人类患者、鼠类的细胞中含有DNA和RNA，含有8种核苷酸，汉坦病毒只含有RNA，只有4种核苷酸，D正确。 2．(2026·重庆渝中模拟)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 解析：D　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)形成的杂合双链片段是指转录的过程，转录以DNA的一条链为模板，核糖体中无DNA，因此该过程不在核糖体中出现，B错误；DNA分子复制、转录时均需要DNA分子解旋，均会改变双螺旋结构，但不改变其功能，C错误；吞噬细胞消化抗原，可发生DNA、RNA的水解，D正确。 [归纳总结]　不同生物的核酸、核苷酸、碱基和五碳糖的归纳 考向二　综合考查核酸、蛋白质间的关系 3．(2026·河北唐山模拟)真核生物中，DNA和RNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物或RNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关说法正确的是(　　) A．蛙的红细胞中不含核酸—蛋白质复合物 B．某些细胞器中可含有DNA—蛋白质复合物 C．DNA—蛋白质复合物能通过核孔 D．tRNA充当搬运工时，以核酸—蛋白质复合物形式存在 解析：B　蛙的红细胞中有细胞核和各种细胞器，DNA和RNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物或RNA—蛋白质复合物的形式存在，如DNA和蛋白质结合形成染色体，A错误；线粒体和叶绿体中含DNA，在DNA复制时，可与解旋酶、DNA聚合酶等结合形成DNA—蛋白质复合物，B正确；细胞核内的DNA不能通过核孔进入细胞质，因此DNA—蛋白质复合物不能通过核孔，C错误；tRNA充当搬运工时，tRNA与氨基酸结合，D错误。 [归纳总结]　常见核酸—蛋白质复合体 考向三　生物大分子的种类和组成 4．(2025·河北卷，3)下列对生物体有机物的相关叙述，错误的是(　　) A．纤维素、淀粉酶和核酸的组成元素中都有C、H和O B．糖原、蛋白质和脂肪都是由单体连接成的多聚体 C．多肽链和核酸单链可在链内形成氢键 D．多糖、蛋白质和固醇可参与组成细胞结构 解析：B　纤维素属于糖类，元素组成是C、H、O，淀粉酶属于蛋白质，元素组成主要是C、H、O、N，核酸的元素组成是C、H、O、N、P，三者均含C、H、O，A正确；脂肪由一分子甘油和三分子脂肪酸发生反应形成，不是生物大分子，不属于多聚体，B错误；多肽链盘曲折叠时氨基酸间可形成氢键，有助于形成特定的空间结构，核酸单链折叠时内部有碱基互补配对情况，可形成氢键，C正确；多糖和蛋白质是细胞膜的重要组成成分，胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，它们皆参与组成细胞结构，D正确。 一、基础落实 1．判断有关表述的正误 (1)胰岛素中不同肽链之间通过肽键连接。(必修1 P30正文)(×) 提示：胰岛素的不同肽链之间主要通过二硫键连接，而非肽链。 (2)镰状红细胞运输氧的能力下降与细胞结构改变有关，与血红蛋白的氨基酸顺序改变无关。(必修1 P32正文)(×) 提示：镰状红细胞是由于血红蛋白基因突变导致谷氨酸被缬氨酸替换，使红细胞变形。运输氧能力下降的原因是血红蛋白氨基酸顺序改变。 (3)高温处理过的蛋白质空间结构被破坏，功能丧失，但仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。(必修1 P32与社会的联系)(√) (4)DNA分子一条链中的两个相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。(必修1 P34图2－14)(×) 提示：DNA分子一条链中的两个相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。 (5)核苷酸是生物体内携带遗传信息的物质，核苷酸种类不同取决于碱基的不同。(必修1 P35图2－15)(×) 提示：核酸是生物体内携带遗传信息的物质，核苷酸种类的不同取决于五碳糖和碱基的不同。 (6)在构成细胞的化合物中，脂肪、多糖、蛋白质和核苷酸都是生物大分子。(必修1 P35正文)(×) 提示：脂肪由甘油和脂肪酸构成，属于小分子；核苷酸是核酸的单体，也属于小分子。 (7)生物大分子和其单体都是以碳链为基本骨架的。(必修1 P36正文)(√) 2．(必修1 P28图2－8)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，原因是组成抗体和头发的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同，蛋白质的空间结构也不同。 3．(必修1 P32与社会的联系)熟鸡蛋更容易消化的原因是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．(必修1 P34问题探讨)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。DNA鉴定技术还可以应用在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面。 二、高考演练 1．(2025·四川卷，1)真核细胞的核孔含有多种蛋白质，这些蛋白质的主要区别是(　　) A．基本组成元素不同　B．单体连接方式不同 C．肽链空间结构不同 D．合成加工场所不同 解析：C　蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸的基本元素是C、H、O、N，真核细胞的核孔含有多种蛋白质，这些蛋白质的基本组成元素相同，A不符合题意；单体连接方式相同，均是氨基酸之间脱水缩合形成肽键连接，B不符合题意；不同的蛋白质功能不同，功能与结构相适应，因此这些蛋白质的肽链盘曲折叠形成的空间结构不同，C符合题意；真核生物核孔蛋白质均属于胞内蛋白，合成加工场所相同，均在细胞质，D不符合题意。 2．(2023·海南卷，2)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 解析：B　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后通过肽键连接而成，B正确；该蛋白彻底水解的产物为氨基酸，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．(经典高考题)核酸和蛋白质都是重要的生物大分子，下列相关叙述错误的是(　　) A．组成元素都有C、H、O、N B．细胞内合成新的分子时都需要模板 C．在细胞质和细胞核中都有分布 D．高温变性后降温都能缓慢复性 解析：D　核酸的组成元素为C、H、O、N、P，蛋白质的组成元素为C、H、O、N，故组成元素都有C、H、O、N，A正确。核酸和蛋白质的合成都需要模板。合成DNA以DNA分子的两条链为模板，合成RNA以DNA的一条链为模板，合成蛋白质以mRNA为模板，B正确。核酸和蛋白质在细胞质和细胞核中都有分布，DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，C正确。DNA经高温变性后降温能缓慢复性，蛋白质经高温变性后，降温不能复性，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $