2027届一轮复习“第1单元 细胞是生物体结构和功能的基本单位（单元要点2 组成细胞的分子——细胞中的蛋白质和核酸，生物大分子以碳链为骨架）讲义

该高中生物学讲义围绕组成细胞的分子核心考点，以蛋白质和核酸为重点，按“基本单位-结构层次-功能多样性”逻辑架构知识体系，通过考点梳理（如氨基酸结构通式、肽键计算规律）、方法指导（蛋白质变性与水解对比）、真题训练（近5年高考题分类讲解）等环节，帮助学生构建结构与功能观，突破难点。 资料突出情境化教学与科学思维培养，如结合“重金属中毒解毒”情境分析蛋白质变性原理，设计“病毒遗传物质探究”实验训练科学探究能力。分层练习（基础计算、综合应用）配合即时反馈，高效提升学生应考能力，为教师把控复习节奏提供系统指导。

2027届高三一轮 生物学科 复习资料 第1单元 细胞是生物体结构和功能的基本单位 【单元要点2】 考点2 组成细胞的分子 课标要求: 1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成,它们以碳链为基本骨架形成复杂的生物大分子。 2.指出水是活细胞中含量最多的化合物,以自由水和结合水的形式存在,赋予了细胞许多特性,在生命活动中具有重要作用。 3.举例说出无机盐在细胞内含量虽少,但与生命活动密切相关。 4.概述糖类有多种类型,它们既是细胞的重要结构成分,又是生命活动的重要能源物质。 5.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用。 6.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。 7.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。 实验:检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。 关键点4 细胞中的蛋白质和核酸 思考:食物中的蛋白质能被人体细胞直接吸收吗?细胞中的蛋白质是如何形成的? 一.细胞中的蛋白质【蛋白质是生命活动的主要承担者】 1.蛋白质的结构【细胞中含量最多的有机化合物】 (1)组成蛋白质的基本单位——氨基酸 据上图可知,氨基酸共有的元素是C、H、O、N,有的氨基酸还含有S、Se等元素。 比较图中几种氨基酸,写出氨基酸分子的结构通式。 氨基酸的结构特点: ①组成蛋白质的氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH), 且连接在同一个碳原子上。 ②各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 氨基酸的种类: (必须从外界食物中获取) 评价食物中蛋白质成分的营养价值时,应特别关注的问题是必需氨基酸的种类和含量。 思考:这些氨基酸被小肠吸收进入人体细胞后,在细胞内需经过哪些过程才能转变成肌肉等人体生命活动所需的蛋白质? (2)细胞内具有特定功能的蛋白质的构建过程 氨基酸的脱水缩合形成多肽链——在细胞内的核糖体(场所)进行,该生理过程称为翻译。 脱水缩合 ①脱水缩合生成的H2O中,H来自—COOH和—NH2,O来自—COOH。 ②一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。 提醒:氨基酸脱水缩合形成的多肽链一般不具有生物活性。 多肽链逐步构建成有生物活性的蛋白质的结构层次 实例一: 血红蛋白分子是由574个氨基酸组成的蛋白质,含有4条多肽链,形成四级结构。 场所: 核糖体 内质网 高尔基体 高尔基体 实例二: 胰岛素原由1条多肽构成,经剪切形成2条多肽并通过3个二硫键结合在一起形成三级结构。 多肽链 多肽链脱去水分子数、肽键数与氨基酸数什么关系?填下表 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数目 氨基数目 羧基数目 一条肽链 n个 n-1 n-1 至少1个 至少1个 m条肽链 n个 n-m n-m 至少m个 至少m个 环状肽链 n个 n n 至少0个 至少0个 规律1 形成肽链时: 主链肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数(若为环肽,则肽链数为0)。 规律2 计算蛋白质的相对分子质量: 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。 【若有二硫键还要减二硫键数目 2】 (3)蛋白质的分解(变性和水解) 变性—— 实质:蛋白质的空间结构被破坏(如 破坏二硫键、氢键等,一般不破坏肽键),一般不可逆。 引起变性的因素:物理因素:加热、超声波、剧烈震荡、紫外线、X射线等; 化学因素:强酸、强碱、重金属盐、酒精等条件下。 结果:变性使得蛋白质分子的空间结构变得松散、伸展,形成多肽链。 提醒:变性后的蛋白质肽键不断裂,仍能与双缩脲试剂产生紫色反应。 水解——多肽链在蛋白酶、肽酶等水解酶的作用下,破坏肽键,得到短肽、氨基酸。 情境解读: (1)熟鸡蛋无法变回生鸡蛋的原因高温破坏蛋白质的空间结构,使蛋白质变性,该过程不可逆。 (2)相对于生鸡蛋,煮熟的鸡蛋更容易消化,是因为煮鸡蛋过程中,高温使蛋白质变性,蛋白质空间结构变得伸展、松散,肽键暴露,更容易被蛋白酶等水解酶水解。 (3)在鸡蛋清中加入食盐析出白色絮状物,兑水后絮状物消失,这一现象说明 盐析过程中蛋白质的结构没有发生变化,该过程可逆 ; (4)人、畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐中毒,你认为应采用怎样的措施解毒,并阐述原理。服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中含有丰富的蛋白质,它们能与重金属盐迅速发生反应,从而保护人、畜。 对比——蛋白质的盐析 盐析是蛋白质在食盐的作用下呈现絮状析出的现象;兑水稀释后盐析出的絮状物消失。 提醒:盐析过程中,蛋白质的空间结构没有发生变化,该过程可逆。 思考:人体小肠上皮细胞的细胞膜上有许多种不同的膜蛋白,如与Na+和葡萄糖转运有关的膜蛋白A、与细胞黏着性有关的膜蛋白B、能与某种激素发生结合的膜蛋白C及水解二糖的膜蛋白D等。推测导致该细胞四种膜蛋白分子结构差异的直接原因是什么? 2. 蛋白质结构的多样性 (1)蛋白质结构的多样性取决于组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序、多肽链的空间结构具有多样性 。 (2)同一生物不同细胞及不同生物中蛋白质结构不同的原因是: ①同一生物不同细胞蛋白质不同的直接原因是mRNA不同,根本原因是基因的选择性表达。 ②不同生物蛋白质不同的根本原因是DNA(基因或遗传信息)的特异性。 (3)蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质功能具有多样性。 实例分析:镰刀型细胞贫血症 1 2 3 4 5 6 7 8 (正常血红蛋白)缬氨酸—组氨酸 —亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸 (异常血红蛋白)缬氨酸—组氨酸 —亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸 3. 蛋白质的功能的多样性 (蛋白质是生命活动的主要承担者) (2022 湖南卷,1)胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一,其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列叙述正确的是( C ) A.胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中 B.皮肤表面涂抹的胶原蛋白可被直接吸收 C.胶原蛋白的形成与内质网和高尔基体有关 D.胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高 (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( C ) 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 (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( B ) 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 (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 ) 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 (2023 湖北卷,2)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 ) 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 (2026 广州零模)在蛋白质特定位置的氨基酸侧链基团上安装一个分子接头,诱导蛋白质主链发生局部环化的技术,可改变蛋白质局部的折叠方式从而调控其功能。下列有关此技术的叙述正确的是( C ) A. 改造蛋白质需要通过基因工程来实现 B. 适用于改造任意氨基酸序列的蛋白质 C. 可能导致蛋白质分子内氢键数量发生变化 D. 改变了氨基酸的种类和数量从而改变蛋白质的功能 (2021 辽宁卷)蛋白质是生命活动的主要承担者。下列有关叙述错误的是( D ) A.叶绿体中存在催化ATP合成的蛋白质 B.胰岛B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 二.细胞中的核酸(DNA和RNA)【核酸是遗传信息的携带者】 1.核酸的结构 (1)组成核酸的基本单位——核苷酸 组成单位的比较: ①相同成分: 都有磷酸、含氮碱基(A、G、C)。 ②不同成分: RNA特有的结构是核糖、含氮碱基(U); DNA特有的结构是脱氧核糖、含氮碱基(T)。 (RNA的基本单位) (DNA的基本单位) (2)核酸的构建过程 DNA和RNA分子结构的比较: ①DNA一般是双链结构,一条脱氧核苷酸链相邻两个脱氧核苷酸靠磷酸二酯键连接,两条脱氧核苷酸链靠氢键连接。 ②RNA一般是单链结构,其中,tRNA存在碱基互补配对区域靠氢键连接。 ③核酸结构的多样性体现:脱氧核苷酸虽然只有4种,但组成每条核苷酸链的核苷酸数量不限,核苷酸的排列顺序多种多样。 ④核酸结构的特异性体现:不同生物个体具有不同的核苷酸序列, 核苷酸的特定排列顺序(碱基的排列顺序)代表特定的遗传信息。 情境分析: (1)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特异性。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、亲子鉴定等方面。 (2)为什么核酸适合作为遗传信息的携带者? 哪种核酸更适合作为遗传物质? 有信息存储能力;有精准复制机制(半保留复制);分子结构稳定;有信息传递功能。 DNA更适合作为遗传物质,因为DNA的结构为双链结构,分子结构更稳定。 2.核酸的初步水解和彻底水解: 核酸 初步水解产物 彻底水解产物 DNA 4种脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基(A、T、G、C) RNA 4种核糖核苷酸 磷酸、核糖、含氮碱基(A、U、G、C) 3.不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质归纳 生物种类 核酸种类 五碳糖种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 细胞生物 (真核、原核) 2 2 5 (A、T、G、C、U) 8 DNA 病毒 DNA病毒 1 1 4 (A、T、G、C) 4 DNA RNA病毒 1 1 4 (A、U、G、C 4 RNA 分析: (1)利用碱基A、U、G、C在水稻中可组成 种核苷酸; (2)利用碱基A、U、G、C在HIV病毒中可组成 种核苷酸。 4.核酸的功能: 比较: 真核、原核生物、DNA病毒的遗传信息储存在脱氧核糖核苷酸的排列顺序中; RNA病毒的遗传信息储存在核糖核苷酸的排列顺序中; 5.核酸的分布: ,细胞核中也有分布(合成RNA的主要场所) 思维训练: 近年来由病毒引起的人类及动物疾病经常发生,如新冠感染、禽流感等,回答下列有关病毒的相关问题:探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。 材料用具:显微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶等。写出实验思路。(说明:活鸡胚的培养方法和检测方法不做要求。) 实验思路: ①取活鸡胚分成等量的两组并编号为甲、乙,用显微注射器分别向甲组注射核酸提取物和DNA酶混合液,向乙组注射等量的核酸提取物和RNA酶混合液。 ②在相同且适宜的条件下培养一段时间。 ③分别从培养后的活鸡胚中提取样品,检测是否产生禽流感病毒。 (2024 海南卷,1)海南黎锦是非物质文化遗产,其染料主要来源于植物。DNA条形码技术可利用DNA条形码序列(细胞内一段特定的DNA序列)准确鉴定出染料植物的种类。下列有关叙述正确的是( D ) A.不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、S B.DNA条形码序列由核糖核苷酸连接而成 C.染料植物的DNA条形码序列仅存在于细胞核中 D.DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同 (2024 北京卷,2)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲,依据的是DNA的( C ) A.元素组成 B.核苷酸种类 C.碱基序列 D.空间结构 (2021•山东卷)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将及其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来,用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是( C ) A.“引子”的彻底水解产物有两种 B.设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA C.设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列 D.土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别 (2026 广州一模)对于新发现的某种病毒,需要确认其核酸是DNA还是RNA。下列方法不可行的是( D ) A. 检测该病毒核酸的碱基组成 B. DNA酶处理病毒核酸后检测其感染活性 C. 标记宿主细胞的尿嘧啶,检测子代病毒放射性 D. 病毒核酸与二苯胺试剂混合,立即观察是否变蓝色 三.细胞中核酸与蛋白质之间的关系【基因指导蛋白质的合成】: 1.不同生物遗传信息的传递方式: 生物种类 举例 遗传信息的传递过程 RNA病毒 烟草花叶病毒 逆转录病毒 艾滋病病毒 DNA病毒 T2噬菌体 细胞生物 (真核、原核) 动物、植物、 细菌、真菌等 分析: (1)请写出造血干细胞内遗传信息传递式(具分裂能力) (2)请写出胰岛B细胞内遗传信息传递式(高度分化的细胞) (3)请写出乳酸菌的遗传信息传递式: 2.细胞分化导致DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同” ①同一个体不同的体细胞中,核DNA是相同。 ②由于基因的选择性表达,同一个体的不同体细胞中mRNA和蛋白质等不完全相同。 3.DNA、蛋白质和生物多样性的关系 (经典高考题)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( B ) A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物 B.真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有 C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶 D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶 (2023 湖南卷,1)南极雌帝企鹅产蛋后,由雄帝企鹅负责孵蛋,孵蛋期间不进食。下列叙述错误的是( A ) A.帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素 B.帝企鹅的核酸、多糖和蛋白质合成过程中都有水的产生 C.帝企鹅蛋孵化过程中有mRNA和蛋白质种类的变化 D.雄帝企鹅孵蛋期间主要靠消耗体内脂肪以供能 四.生物大分子以碳链为骨架: 1.生物大分子的结构 基本单位(单体) 生物大分子(多聚体) 单糖(葡萄糖) 多糖 氨基酸 蛋白质 核苷酸 核酸 提醒: ①脂质不属于生物大分子,不属于多聚体。 ②不是只有生物大分子以碳链作为基本骨架,如 组成脂肪的脂肪酸的“骨架”是一条由碳原子组成的长碳链。 ③生物大分子一般具有方向性。例如,蛋白质分子具有N端(游离的氨基端)和C端(游离的羧基端),单链核酸分子具有5′端(游离的磷酸基端)和3′端(游离的羟基端)。 2.生物大分子物质初步水解、彻底水解和氧化分解的产物 (2021 全国 统考高考真题)已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是( C ) A.①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的 B.③④⑤都是生物大分子,都以碳链为骨架 C.①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体 D.④⑤⑥都是人体细胞内的重要能源物质 (2025 江苏卷,1)关于蛋白质、磷脂和淀粉,下列叙述正确的是( B ) A.三者组成元素都有C、H 、O、N B.蛋白质和磷脂是构成生物膜的主要成分 C.蛋白质和淀粉都是细胞内的主要储能物质 D.磷脂和淀粉都是生物大分子 (2025 河北卷,3)下列对生物体有机物的相关叙述,错误的是( B ) 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 学科网(北京)股份有限公司 $