2013届高考生物一轮复习讲义：113生命活动的主要承担者.doc

第3讲生命活动的主要承担者蛋白质 遗传信息的携带者核酸知识点一蛋白质生命活动的主要承担者知识点二核酸遗传信息的携带者蛋白质、核酸的结构18种必需氨基酸：取两(亮、异亮)册(色)书(苏)本(苯丙)携(缬)家(甲)来(赖)2种类数目加排序，空间破坏即失活3运输调(节)结构，免疫催(化)信息自我校对：50%C、H、O、N必需氨基酸非必需氨基酸CRHH2NCOOH同一个碳原子肽键排列顺序胰岛素运输作用激素免疫功能细胞核拟核和质粒甲基绿绿色细胞质吡罗红红色遗传信息遗传、变异蛋白质的生物合成,蛋白质的结构与功能一、结构层次氨基酸多肽(一般为开链)蛋白质。1蛋白质形成过程分析从以上图示过程明确：(1)肽的名称：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽(三个或三个以上的称为多肽)，如：由六个氨基酸分子构成一条链，则其名称是六肽，也可称为多肽。(2)肽键的结构式可表示如下：CONH或CONH或NHCO(3)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(羧基)在R基上。(4)H2O中的H来自于COOH和NH2，而O则只来自于COOH。2蛋白质结构多样性原因(1)直接原因(2)根本原因DNA分子的多样性。提醒多肽和蛋白质的区别多肽蛋白质有无空间结构无有联系蛋白质可由一条或几条肽链形成提醒翻译的直接产物多肽，不叫蛋白质，必须经加工，形成一定的空间结构才叫蛋白质二、蛋白质结构及合成过程相关计算1数量问题与最值问题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。形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1n1n1至少1个至少1个na18(n1)mnmnm至少m个至少m个na18(nm) (1)氨基数肽链数R基上的氨基数各氨基酸中氨基总数肽键数。(2)羧基数肽链数R基上的羧基数各氨基酸中羧基总数肽键数。(3)N原子数各氨基酸中N的总数肽键数肽链数R基上的N原子数。(4)O原子数各氨基酸中O的总数脱去水分子数肽键数2肽链数R基上的O原子数。【名师提醒】(1)环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，如图所示。由图示可知：肽键数脱去水分子数氨基酸数；环状多肽的相对分子质量m(a18)。(2)在多肽相对分子质量计算时，还要考虑一些其他化学变化过程，如二硫键(SS)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，故相对分子质量减少2。2氨基酸的排列与多肽种类的计算假若有A、B、C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为如下两种情形分析：(1)A、B、C三种氨基酸，在每种氨基酸数目无限的情况下，可形成肽类化合物的种类：形成三肽的种类：333(3327种)形成二肽的种类：33(329种)(2)A、B、C三种氨基酸，且在每种氨基酸只有一个的情况下，形成肽类化合物的种类：形成三肽的种类：321(3216种)形成二肽的种类：32(326种)3氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系DNA(基因)mRNA蛋白质碱基数碱基数氨基酸数6 3 1由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。三、功能多样性与结构多样性的关系蛋白质结构、功能相关知识是历年高考命题的热点，多数以选择题的形式出现。【典例1】(天津高考改编题)一条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解后共产生了下列3种氨基酸：据此判断，下列有关叙述错误的是()。A1个C22H34O13N6分子水解后可以产生3个谷氨酸B合成1个C22H34O13N6分子同时将产生5个水分子C1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和3个游离的羧基D在细胞中合成1个C22H34O13N6分子至少需要3种tRNA解析3种氨基酸都含有一个氨基，C22H34O13N6是由6个氨基酸脱水缩合而成，甘氨酸和丙氨酸共3个，谷氨酸3个。1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和4个游离的羧基。答案C【训练1】(原创题)如图表示胰岛素分子中一条多肽链，其中有3个甘氨酸且分别位于第8、20、23位。下列叙述正确的是 ()。A图中多肽至少含有一个羧基(位于第1位)和一个氨基(位于第30位)B用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸，形成的产物比原多肽多5个氧原子C用特殊水解酶选择性除去图中的3个甘氨酸，形成的产物中有4条多肽D该多肽释放到细胞外需要经过两种细胞器的加工解析一条多肽链至少含有一个羧基和一个氨基，但不能确定哪一端是氨基，哪一端是羧基；每除去一个甘氨酸会破坏两个肽键，产生的羧基会增加一个氧原子，但甘氨酸会带走一个氧原子，因此新形成的产物中氧原子数和原多肽的氧原子数相等；第20位和第23位间形成的产物是二肽，因此用特殊水解酶选择性除去该链中的三个甘氨酸，形成的产物中有三条多肽和一个二肽；该多肽释放到细胞外需要经过内质网和高尔基体这两种细胞器的加工。答案D【训练2】右图为某蛋白质的结构示意图，其中“SS”为由两个“SH”(巯基)构成的二硫键，其作用是连接两相邻肽链。若该蛋白质分子共由m个氨基酸组成，则形成一个该蛋白质分子时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为()。Am，18m B(m4)，18(m4)C(m3)，18(m3)4 D(m2)，18(m2)4解析题图中有三条肽链，中间一条为环状，故失水数为(m2)，由于有2个二硫键，而形成一个二硫键失去了2个“H”，故减少的相对分子质量为18(m2)4。答案D,核酸的组成、功能及与蛋白质的关系1核酸的组成分析2DNA和RNA的比较比较项目DNARNA组成单位组成无机酸磷酸五碳糖脱氧核糖核糖含氮的碱基TUA、G、C分布主要分布于细胞核中，其次是线粒体、叶绿体中主要分布于细胞质中功能作为遗传物质，携带遗传信息，控制遗传、变异和蛋白质合成作为遗传物质(如某些病毒)，传递遗传信息(mRNA)，组成核糖体(rRNA)，运输氨基酸(tRNA)，催化作用(某些酶)3.蛋白质与核酸的比较蛋白质核酸区别元素组成至少含C、H、O、N 只含C、H、O、N、P 基本单位区别连接方式区别形成场所细胞质内核糖体上细胞核、线粒体、叶绿体等主要功能结构物质：血红蛋白、肌纤维蛋白等 遗传信息的携带者，决定生物性状，提供生物进化的原材料某些RNA具催化作用功能物质：运输血红蛋白、载体；催化酶(多数)；免疫抗体；调节胰岛素、生长激素能源物质：氧化放能，产物有尿素、CO2和H2O等联系核酸控制蛋白质的合成 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。少数RNA具有催化功能，特指生物体内的酶。蛋白质、核酸的结构及种类具有物种特异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来区分或判断不同物种间的亲缘关系，也可用于刑事案件的侦破或亲子鉴定。生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸等则不具有物种特异性。本考点近几年生物单科卷有考查，理综试卷命题频度低；考查时往往与其他化合物或遗传分子基础相联系综合命题。【典例2】(2012江西六校联考)下图是人体细胞中三种重要的大分子有机物B、G、E的元素组成、基本单位及相关关系图。关于此图的叙述不正确的是()。AEG发生的主要场所是细胞核，GB发生的场所是核糖体BB的功能多样性只与b的种类、数目和排列顺序有关CE中e的排列顺序决定了B中b的排列顺序D元素X含有氮元素，元素Y是氮元素和磷元素命题立意本题综合考查组成细胞的化学元素和化合物的相关知识，难度中等。解析从图中分子之间的关系可知，G的组成元素是C、H、O、N、P，它又是生物大分子，因此可能是某种核酸，E通过控制G合成实现对B合成的控制，由此可推断E是DNA，G是mRNA，B是蛋白质。EG为转录过程，主要发生在细胞核中，GB是翻译过程，发生在核糖体中；B的功能多样性取决于它结构的多样性，除与氨基酸(b)的种类、数目和排列顺序有关外，还与蛋白质的空间结构有关；DNA分子上的脱氧核苷酸(e)的排列顺序代表遗传信息，它决定着蛋白质上氨基酸的排列顺序；氨基酸一般是由C、H、O、N 4种元素组成，因此元素X为氮元素，脱氧核苷酸由C、H、O、N、P组成，因此元素Y是N和P。答案B【训练3】(2011宜春模拟)如图表示人体细胞内的几种重要化合物A、B、C的化学组成及它们之间的关系。下列相关说法中，不正确的是()。AA和B是染色体的主要成分B过程1、2、4都有水的产生C密码子存在于B和CD过程3、4进行的场所和所利用的酶不同解析小分子a的组成元素是C、H、O、N，由此可以初步判断其为氨基酸，小分子b的组成元素是C、H、O、N、P，由此可以初步判断其为核苷酸。再根据A、B、C三种大分子物质的相互关系图解，联想到转录和翻译过程，BCA为基因表达过程，C为mRNA，这样就可以判断A是蛋白质，B是DNA。因a(b)合成A(B)的过程属于聚合过程，该过程有水产生。CA属于氨基酸的脱水缩合，也有水的生成。BC是转录过程，主要在细胞核中进行，CA是翻译过程，在核糖体上进行，转录和翻译所利用的酶不同。密码子是指在mRNA(C)上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，所以C项错误。答案C观察DNA和RNA在细胞中的分布1实验原理(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同显示DNA和RNA在细胞中的分布(2)盐酸2实验流程3试剂及作用(1)甲基绿吡罗红染色剂染DNA和RNA，混合使用，现用现配。(2)质量分数为0.9% NaCl溶液保持口腔上皮细胞的正常形态和生理功能。(3)质量分数为8%盐酸改变细胞膜的通透性，使染色质DNA和蛋白质分离。(4)蒸馏水配制染色剂，冲洗涂片。观察DNA和RNA在细胞中的分布常和显微镜知识一起考查或结合在其他实验中进行考查，选择题和综合题都有出现。【典例】下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的说法，正确的是()。A甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应分别加入甲基绿和吡罗红B盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞C该实验用口腔上皮细胞而不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞不含RNAD盐酸有利于染色体中的DNA与蛋白质分开，不利于DNA与染色剂结合解析实验中加入质量分数为8%的盐酸的重要作用：一是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；二是使染色体中的DNA和蛋白质分开，有利于染色，故B正确，D错误。甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，应配成甲基绿吡罗红混合染液，故A错误。叶肉细胞含有叶绿体，绿色会干扰实验结果，故C错误。答案B【训练1】(2012太原调研)在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，正确的操作顺序以及将口腔上皮细胞置入8%的盐酸溶液中水解的主要目的是()。染色水解涂片取口腔上皮细胞观察A，使细胞中的DNA水解成脱氧核苷酸B，使细胞中物质全部水解C，利用盐酸改变细胞壁的通透性，加速染色剂进入细胞D，使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合解析正确的操作顺序，取口腔上皮细胞后应制成临时装片，再进行水解等操作。在8%的盐酸溶液中水解的主要目的是改变细胞膜的通透性，使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。答案D【训练2】在“观察DNA和RNA在细胞中分布”的实验中，下列说法不正确的是(多选)()。A质量分数为0.9% NaCl溶液可使口腔细胞保持正常状态B用质量分数为8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，利于染色C酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏D用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子解析C中烘干的目的是将细胞固定在载玻片上防止被水流冲走；D中只能观察到染色后的区域，不能看到染色体和RNA。答案CD,蛋白质的结构和功能相关知识考查1.判断正误(1)(2011海南，6A)哺乳动物机体缺铁时，血红蛋白的合成量会减少()。(2)(2011天津，1A)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸()。(3)(2008江苏，1A，2B)氨基酸、核苷酸、丙酮酸、性激素、生长激素、胰岛素均是由相同种类元素组成的()。(4)(2008天津，1B)高等动物能合成生命活动所需要的20种氨基酸()。(5)(2008天津，1C)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是一种蛋白质()。(6)(2008广东理基，42C)双缩脲试剂可以鉴定蛋白质，是由于蛋白质有肽键 ()。解析(1)铁是血红蛋白的重要成分。(2)绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，所以其基本组成单位分别是氨基酸和核糖核苷酸。(3)丙酮酸、性激素的组成元素只有C、H、O，氨基酸的组成元素至少有C、H、O、N元素组成，核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P。(4)高等动物体内有8种氨基酸不能合成称为必需氨基酸。(5)蛋白质结构多样性的原因有氨基酸的种类、数量、排列顺序和蛋白质的空间结构。(6)鉴定生物组织中的蛋白质时，常使用双缩脲试剂。其反应实质是在碱性环境下的铜离子与双缩脲试剂发生的紫色反应。而蛋白质分子中含有很多与双缩脲(H2NOCNHCONH2)结构相似的肽键，所以蛋白质都能与双缩脲试剂发生颜色反应。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(2011北京理综卷)胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述，正确的是()。A胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链B沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂 C胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关D核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素解析由题干信息，不能确定胰岛素的A、B两条肽链是由胰岛素基因的两条DNA单链分别编码的，故A错误；高温仅破坏蛋白质的空间结构，不能破坏肽键而使肽链断裂；胰岛素的功能不仅取决于氨基酸序列，还与其空间结构有关；核糖体上合成的2条多肽链在蛋白酶的作用下去掉部分肽段后形成具有特定空间结构的蛋白质。答案D3(2009天津理综，3)下列过程中，涉及肽键数量变化的是()。A洋葱根尖细胞染色体的复制B用纤维素酶处理植物细胞C小肠上皮细胞吸收氨基酸D蛋清中加入NaCl使蛋白质析出解析洋葱根尖细胞有丝分裂间期染色体复制，包括组成染色体的DNA分子的复制和有关蛋白质的生物合成；纤维素酶在催化反应前后没有发生化学本质的变化。答案A,关于核酸相关知识的考查4.(2011海南单科，15)关于RNA的叙述，错误的是()。A少数RNA具有生物催化作用B真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的CmRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸解析真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的，少数RNA是酶，具有催化作用；mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子；tRNA具有特异性，一种tRNA只能转运一种氨基酸。故B错误。答案B5(2010江苏生物，1)下列关于核酸的叙述中，正确的是()。ADNA和RNA中的五碳糖相同B组成DNA与ATP的元素种类不同CT2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中D双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数解析DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖；组成DNA和ATP的元素是C、H、O、N、P 5种元素；T2噬菌体的遗传物质是DNA，遗传信息贮存在DNA中；双链DNA分子中碱基比例AT，CG，相加得出嘌呤数等于嘧啶数。答案D6(2009福建理综，4)下列关于组成细胞化合物的叙述，不正确的是()。A蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变BRNA与DNA的分子结构相似，由四种核苷酸组成，可以储存遗传信息CDNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性D胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输解析蛋白质中特定的氨基酸种类、数目、排列顺序以及蛋白质分子特定的空间结构决定了其功能特异性，一旦空间结构被破坏，功能特异性也就丧失。答案A,主观试题的考查7.(2011重庆理综卷)某兴趣小组将豆腐块灭菌，接种微生物后培养2 d，加入适量食盐，经密封放置10 d后制得豆腐乳。在保质期内，豆腐乳放置时间越长，蛋白质含量越低，短肽和氨基酸含量越高。为研究其原因，该小组取适量豆腐乳制成样液，等量加入各试管，进行了以下实验。处理编号处理方法显色结果37 放置0 min加入等量双缩脲试剂紫色37 放置10 min？37 放置120 min？100 加热5 min后，37 放置120 min紫色实