（浙江选考）2023版高考生物总复习第1单元细胞的分子组成与结构第2讲蛋白质和核酸

PAGEPAGE1第2讲蛋白质和核酸考纲要求1.蛋白质的结构和功能[必考(b)、加试(b)]。2.核酸的种类和功能[必考(a)、加试(a)]。考点一蛋白质的结构和功能1．蛋白质的功能(连线)2．组成蛋白质的氨基酸及其种类(1)组成元素：C、H、O、N，有的还含有S等。(2)结构特点①氨基和羧基的数量：每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基。②氨基和羧基的连接位置：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。③氨基酸不同的决定因素：R基团的不同。(3)种类：约20种。根据能否在人体内合成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(必需氨基酸8种，婴儿9种,非必需氨基酸12种))3．蛋白质的结构及其多样性(1)二肽的形成过程①过程a名称：脱水缩合，场所为核糖体。②物质b名称：二肽。③结构c名称：肽键，其结构简式为：—NH—CO—(或—CO—NH—)。④H2O中各元素的来源：H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。⑤多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为多肽。(2)蛋白质的结构层次氨基酸eq\o(→,\s\up7(脱水缩合))多肽eq\o(→,\s\up7(盘曲、折叠))蛋白质(3)蛋白质分子多样性的原因①氨基酸eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.种类不同,b.数目成百上千,c.排列顺序千变万化))②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。4．蛋白质的变性由各种物理、化学因素改变引起的蛋白质空间结构的改变，都会导致蛋白质分子生物活性的改变。思考诊断1．请你判断以下物质是否属于构成蛋白质的氨基酸？(1)NH2－CH2－CH2OH提示(1)(2)(3)不属于，(4)属于。2．以下图表示有关蛋白质分子的简要概念图，请思考：(1)就a而言，蛋白质往往有而核酸没有的元素是S。(2)图示①过程进行的场所是什么？其形成的c如何书写？就几条肽链而言，b与c的数量关系如何？提示核糖体；—CO—NH—或—NH—CO—；c的数量＝b的数量－肽链数。(3)图中d所表示的内容是什么？试举例说明。提示蛋白质功能多样性，如结构蛋白、免疫功能、催化功能、调节功能、运输等功能。3．完善蛋白质的结构多样性和功能多样性图示4．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能是否发生改变，为什么？提示发生了改变，蛋白质的结构决定其功能。蛋白质形成过程中的相关数量关系1．肽键数与氨基酸数的关系肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。2．蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算(1)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。(2)游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基团中含有的氨基或羧基数。3．蛋白质相对分子质量的计算(1)公式：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。(2)例如：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条链状多肽或m条链状多肽形成肽链数形成肽键数脱去水分子数蛋白质相对分子质量1n－1n－1na－18(n－1)mn－mn－mna－18(n－m)4.题目中假设涉及有关肽链的相关计算时，注意肽链和环肽的区别(1)假设蛋白质分子中只有肽链，计算公式为：氨基酸数＝肽键数(脱水数)＋肽链数。(2)环肽中，氨基酸分子首尾相连形成环，氨基酸数＝肽键数(脱水数)。题型一氨基酸的种类和脱水缩合1．以下物质分子中，不属于构成生物体蛋白质的氨基酸的是()答案B解析氨基酸的结构通式是：一个中央碳原子上连接着一个氨基、一个羧基、一个—H和一个R基团，B项中的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上。2．(2022·丽水模拟)关于生物体内氨基酸的表达，正确的选项是()A．氨基酸是蛋白质分子的根本单位，由氨基和羧基组成B．组成蛋白质的氨基酸共有的结构是C．每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素D．组成人体的氨基酸都在人体内合成答案B解析氨基酸的结构通式为，不同氨基酸的R基团不同，因此共有的结构为甲硫氨酸中含有C、H、O、N、S五种元素；必需氨基酸不能在人体内合成。题型二蛋白质的多样性及功能3．生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是()A．组成肽键的化学元素不同B．组成蛋白质的氨基酸种类和数目也可能不同C．氨基酸排列顺序不同D．蛋白质的空间结构不同答案A解析蛋白质的种类取决于氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构。组成肽键的化学元素都是C、H、O、N。4．下面关于蛋白质分子结构与功能的表达，错误的选项是()A．不同的蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能C．组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合D．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合答案D解析不同的蛋白质分子中氨基酸的数量、种类和排列顺序都不尽相同；有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，如血红蛋白和载体蛋白都具有运输功能；组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式相同。题型三蛋白质的相关计算5．某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，那么这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需要的水分子总数依次是()答案C解析在这9个短肽的分子中，每条肽链的一端有一个氨基，另一端有一个羧基，其他氨基(或羧基)应在R基团上，所以最少有9个氨基；这些短肽的肽键数等于“氨基酸数－肽链数〞，故肽键总数为51－(1＋2＋3＋3)＝42；又因共有9个短肽，水解成这些短肽需要破坏8个肽键，需要8分子水；应选C。6．某蛋白质由m条肽链，n个氨基酸组成。该蛋白质至少含氧原子的个数是()A．n－m B．n－2mC．n＋m D．n＋2m答案C解析每条肽链的C端都保存一个完整的羧基，m条肽链的C端共含有2m个氧原子；另外，每个肽键有1个氧原子，一共有(n－m)个肽键，即含有(n－m)个氧原子，所以该蛋白质至少含有2m＋(n－m)＝n＋m个氧原子。归纳提升利用原子守恒法计算肽链中的原子数在一个氨基酸中，假设不考虑R基团，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。氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去局部水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。(1)碳原子数＝氨基酸分子数×2＋R基团上的碳原子数。(2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。(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＝肽键数＋肽链数＋R基团上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。(5)由于R基团上的碳原子数不好确定，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最为简便。考点二核酸的种类和功能1．核酸的组成(1)组成元素：C、H、O、N、P。(2)根本单位——核苷酸核苷酸的组成成分：a.磷酸，b.五碳糖，c.含氮碱基，其相关种类：b是2种，c是5种。(3)核苷酸的种类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(脱氧核糖核苷酸4种\o(→,\s\up7(组成))DNA,核糖核苷酸4种\o(→,\s\up7(组成))RNA))2．核酸的种类(1)分类：脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。(2)DNA特有的物质：胸腺嘧啶和脱氧核糖。(3)RNA特有的物质：尿嘧啶和核糖。3．核酸的功能(1)DNA中贮藏的遗传信息控制着细胞的所有活动，并决定细胞和整个生物体的遗传特性。(2)RNA参与蛋白质的合成。思考诊断1．完善核酸结构层次的相关名称2．比拟归纳DNA和RNA的区别比拟工程DNARNA组成单位成分无机酸磷酸磷酸戊糖脱氧核糖核糖含氮碱基A、C、G、TA、C、G、U分子结构一般为规那么的双螺旋结构一般为单链结构分布主要分布于细胞核中，其次是线粒体、叶绿体主要分布于细胞质中3.举例说明RNA有哪些功能？提示(1)作为遗传物质(某些病毒)；(2)作为酶，具有催化功能；(3)传递遗传信息(mRNA)，运输氨基酸(tRNA)，组成核糖体(rRNA)。4．用箭头表示人体细胞中的DNA、RNA和蛋白质三者之间的关系。提示DNAeq\o(→,\s\up7(转录))RNAeq\o(→,\s\up7(翻译))蛋白质。题型一核酸的组成与结构1．(2022·浙江4月学考)以下所示为某同学制作的脱氧核苷酸结构模型(表示脱氧核糖、表示碱基、表示磷酸基团)，其中正确的选项是()答案D解析A项中，DNA分子中不含碱基U，A错误；B、C项中，磷酸和含氮碱基都应连接在脱氧核糖上，B、C错误；D项中，由脱氧核苷酸的组成和连接方式可知，制作脱氧核苷酸模型时，选项中各部件之间连接正确，D正确。2．(2022·浙江江山月考)如图表示化合物a和m参与化合物b的构成情况，以下表达不正确的选项是()A．假设m为腺嘌呤，那么b可能为腺嘌呤核糖核苷酸B．在噬菌体、烟草花叶病毒体内b均为4种C．假设a为核糖，那么ADP脱去一个磷酸后，可形成bD．假设a为脱氧核糖，那么由b构成的核酸可存在于HIV中答案D解析图示b为核苷酸，m为含氮碱基，a为五碳糖。假设m为腺嘌呤，那么b为腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌呤脱氧核苷酸，A项正确；病毒只含有一种核酸(DNA或RNA)，其核苷酸种类均为4种，B项正确；假设ADP水解可形成b，那么a为核糖，C项正确；HIV的遗传物质是RNA，其根本单位为核糖核苷酸，故a应为核糖，D项错误。题型二核酸的分类与功能3．人体内的遗传物质彻底水解后，可得到()A．8种核苷酸 B．5种含氮碱基C．1种五碳糖 D．4种脱氧核苷酸答案C解析人体内的遗传物质是DNA，根本组成单位是脱氧核苷酸，彻底水解后得到一种五碳糖(脱氧核糖)，四种含氮碱基(A、T、C、G)，一种磷酸，C正确。4．以下有关生物体遗传物质和核酸的表达，正确的选项是()A．豌豆的遗传物质主要是DNAB．烟草花叶病毒的遗传物质水解产物是4种脱氧核糖核苷酸C．大肠杆菌的遗传物质分布在染色体上D．人体细胞内共有5种含氮碱基答案D解析豌豆的遗传物质只能是DNA；烟草花叶病毒的遗传物质为RNA，其水解产物为4种核糖核苷酸；大肠杆菌作为原核生物，其细胞内并无染色体。题型三核酸与蛋白质的关系5．生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如下图，其中X、Y代表元素，A、B、C代表生物大分子，①②③代表过程。据图分析不正确的选项是()A．人体中单体b的种类有4种B．导致地球上生物多种多样的根本原因是C的结构具有多样性C．人类的白化病基因产生于图中的①过程D．图中A和C是组成染色体的主要成分答案B解析根据图示可判断，A代表DNA，B代表RNA，C代表蛋白质，①代表DNA复制，②代表转录，③代表翻译。单体a代表脱氧核苷酸，单体b代表核糖核苷酸，单体c代表氨基酸。人体中单体b的种类有4种，即腺嘌呤核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸，故A正确；导致地球上生物多样性的根本原因是A(DNA)的结构具有多样性，导致地球上生物多样性的直接原因是C(蛋白质)的结构具有多样性，故B错误；人类的白化病基因是由基因突变产生的，基因突变发生在DNA复制过程中，即图中的①过程，故C正确；组成染色体的主要成分是A(DNA)和C(蛋白质)，故D正确。6.假设图示中的各局部彻底水解，得到产物种类最多的以及种类一样多的分别是()A．①；②和③B．②；③和④C．②；①和③D．④；①和②答案C解析由图可以判定出：①为mRNA，②为核糖体，③为tRNA，④为多肽。mRNA和tRNA彻底水解产物为磷酸、核糖和四种含氮碱基；多肽水解产物为氨基酸；核糖体由蛋白质和rRNA组成，水解产物最多。前挂后连DNA、RNA、蛋白质的水解产物和代谢终产物的比拟工程DNARNA蛋白质根本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸初步水解产物4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸多肽彻底水解产物脱氧核糖、含氮碱基和磷酸核糖、含氮碱基和磷酸氨基酸代谢终产物CO2、H2O、尿素和磷酸盐等CO2、H2O和尿素做模拟练预测1．蛋白质功能多种多样，以下与其功能不相符合的是()A．酶——催化 B．抗体——免疫C．肌肉蛋白——调节 D．载体——运输答案C解析肌肉蛋白是结构蛋白，蛋白质类的酶具有催化功能，抗体具有免疫功能，载体蛋白具有运输功能。2．(2022·瑞安八校联考)控制细胞的活动，并且决定细胞和整个生物体遗传特性的物质是()A．糖类 B．蛋白质C．脂质 D．核酸答案D解析细胞中起遗传作用的物质为核酸。3．核酸和胰岛素的根本组成单位分别是()A．核苷酸、氨基酸 B．核糖、氨基酸C．核苷酸、葡萄糖 D．碱基、氨基酸答案A解析核酸的根本组成单位是核苷酸，胰岛素作为蛋白质，其根本组成单位是氨基酸。4．蛋白质发生热变性的原因是破坏了()A．肽键 B．空间结构C．氨基酸 D．双螺旋结构答案B解析蛋白质分子的空间结构并不稳定，会随温度的升高发生改变，并且空间结构一旦发生不可逆的改变，便会失去生物学活性，这种现象就是蛋白质的热变性。5．以下关于生物体内有机物的表达，正确的选项是()A．蛋白质是生物体主要的能源物质B．脂质不参与生命活动的调节C．糖类物质都是细胞内的能源物质D．核酸是生物体贮存遗传信息的物质答案D解析蛋白质与糖类和脂质不同，通常不是生物体内的能源物质，A错误；脂质中的性激素可以参与生命活动的调节，B错误；糖类中的纤维素、核糖、脱氧核糖不是细胞内的能源物质，C错误；核酸是生物体贮存遗传信息的物质，D正确。课时训练一、选择题[学考必做·演练]1．组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构式是()A．NH—CO B．—NH—CO—C．—NH2—COOH— D．NH2—COOH答案B解析肽键是组成蛋白质的相邻氨基酸的氨基和羧基之间脱去一分子水后形成的新键，正确的表示应该是：—NH—CO—。2．生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致()A．蛋白质分解为多肽链B．多肽链分解为假设干短肽C．多肽链分解为氨基酸D．氨基酸分解为氨基和碳链化合物答案C解析根据题干信息可知，某种肽酶使肽链末端的肽键水解，这样会得到一个氨基酸和一条肽链，这时多肽链又出现新的末端肽键，继续水解，直到把多肽全部水解为氨基酸。3．(2022·浙江10月选考)以下关于蛋白质的表达，正确的选项是()A．蛋白质分子都含碳、氢、氧、氮B．组成每种蛋白质的氨基酸都有20种C．每种蛋白质分子都由多条肽链组成D．蛋白质发生热变性后不影响其功能答案A解析蛋白质的根本组成元素有C、H、O、N；绝大多数蛋白质是由约20种不同的氨基酸组成的，不同蛋白质含有氨基酸的种类和数目一般不同；蛋白质可由一条或多条肽链构成；蛋白质热变性后，空间结构被破坏，功能丧失。故A项正确，B、C、D项错误。4．(2022·温州十校联合体高二期中联考)以下物质中一定含有肽键的是()①胰岛素②性激素③氨基酸④抗体A．①② B．②③C．①④ D．①③④答案C解析胰岛素和抗体的本质都是蛋白质，一定含有肽键；性激素属于脂质，不含有肽键；氨基酸是蛋白质的根本组成单位，不含有肽键。5．以下关于细胞中化合物及其化学键的表达，正确的选项是()A．tRNA分子中含有一定数量的氢键B．每个ADP分子中含有两个高能磷酸键C．血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接D．DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接答案A解析A项，tRNA的分子结构呈“三叶草〞形，单链RNA在某些区域折叠形成局部双链，通过氢键相连。B项，每个ADP分子中含有两个磷酸基团，但只含有一个高能磷酸键。C项，血红蛋白的不同肽链之间是通过二硫键等化学键相连的。D项，DNA的两条脱氧核苷酸链之间的碱基互补配对，通过氢键连接成碱基对。6．下面关于肽链和蛋白质关系的表达，正确的选项是()A．二者是同一概念B．多肽属于蛋白质的一种C．多肽和蛋白质都具有空间结构D．肽链可以进一步形成蛋白质答案D解析多肽通常呈链状，不具有空间结构。肽链可以进一步盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。7．如图表示某细胞中一条肽链的结构简式，R1、R2和R3是3个不同的化学基团。以下有关分析不正确的选项是()A．该肽链中的肽键数是2B．该肽链是由3个氨基酸脱去3分子水缩合形成的C．合成该肽链的细胞器是核糖体D．该化合物能与双缩脲试剂发生紫色反响答案B解析图中所示的化合物为三肽，含有2个肽键，是由3个氨基酸脱去2分子水形成的，合成场所是核糖体，A、C正确、B错误；含有肽键的化合物均能与双缩脲试剂发生紫色反响，D正确。8．同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生取决于()A．两者R基团组成的不同B．两者的结构完全不同C．酪氨酸的氨基多D．精氨酸的羧基多答案A解析组成生物体蛋白质的氨基酸具有相似的结构，各种氨基酸之间的区别在于R基团的不同。9．以下关于细胞主要化学成分的表达中，错误的选项是()A．胆固醇、磷脂和植物蜡都属于脂质B．淀粉是植物细胞中的贮能物质之一C．植物细胞中的蔗糖和纤维素都属于多糖D．蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序等有关答案C解析脂质包括油脂、磷脂、胆固醇和植物蜡等，A正确；淀粉是植物细胞中的贮能物质之一，B正确；蔗糖属于二糖，不是多糖，C错误；蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构有关，D正确。[选考加试·冲关]10．如下图，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。以下分析正确的选项是()A．胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水B．胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基C．沸水浴时肽键断裂导致了胰岛素的生物活性丧失D．理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛β细胞的分泌功能答案D解析从图中可以看出，保存的肽链中含有51(即30＋21)个氨基酸，所以肽键的数目＝51－2＝49(个)，A项错误；胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，也可能含有更多的氨基和羧基(存在于R基团上)，B项错误；沸水浴时破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键，C项错误；因为合成一个胰岛素分子就要切去一段C肽，所以可以通过测定C肽的含量间接反映胰岛β细胞的分泌功能，D项正确。11．如图表示不同化学元素所组成的化合物，以下说法错误的选项是()A．假设①为某种大分子的组成单位，那么①最可能是氨基酸B．假设②是细胞中重要的贮能物质，那么②是油脂C．假设③为能贮存遗传信息的大分子物质，那么③一定是DNAD．假设④主要是在动物肝脏和肌肉中合成的贮能物质，那么④是糖元答案C解析由图示可知，①的组成元素为C、H、O、N，假设①为某种大分子的组成单位，那么①最可能是蛋白质的根本组成单位——氨基酸；②的组成元素只有C、H、O三种，可能是糖类或油脂，但因②是细胞中重要的贮能物质，故②是油脂；③的组成元素为C、H、O、N、P，假设③是能贮存遗传信息的大分子物质，那么其可能是DNA，也可能是RNA；④只含C、H、O三种元素，主要是在动物肝脏和肌肉中合成的贮能物质，那么④指肝糖元和肌糖元。12．正常人体内的胰岛素、呼吸酶和抗体，这三类物质都是()A．在B淋巴细胞中合成B．通过胞吐的方式释放C．与特定的分子结合后发挥作用D．在细胞间进行信息交流答案C解析胰岛素是由胰岛β细胞合成的，抗体是由效应B细胞合成的，而呼吸酶是几乎所有活细胞均可合成的，A错误；呼吸酶属于胞内酶，不释放到细胞外，B错误；呼吸酶在细胞内发挥作用，不能在细胞间进行信息交流，D错误；胰岛素、呼吸酶和抗体均能与特定的分子结合后发挥作用，C正确。13．生命科学研究中常用“建模〞方法表示微观物质的结构，图中1～3分别表示植物细胞中常见的三种大分子有机物，每种有机物都有其特定的根本组成单位。那么以下图中1～3可分别表示()A．多肽、RNA、淀粉B．DNA、RNA、纤维素C．DNA、蛋白质、糖元D．核酸、多肽、糖元答案A解析DNA由两条脱氧核苷酸链构成，三个模式图都只有一条链，不可能表示DNA；多肽的根本组成单位是氨基酸，RNA的根本单位是核糖核苷酸，淀粉的根本单位是葡萄糖，葡萄糖的结构式是相同的，比拟三个模式图，3中各个单位相同，都以圆表示，3表示淀粉。二、非选择题14．(2022·宁波九校联考)胰岛素是一种蛋白质分子，它含有2条多肽链，一条链含有21个氨基酸，另一条链含有30个氨基酸。以下图是牛胰岛素的合成过程示意图，图中的前胰岛素原其实也是一条肽链，在其成为胰岛素的过程中，信号肽序列和多余序列将被切除，同时相关的—SH间发生反响生成二硫键(二硫键是由2个—SH连接而成的)，将两条肽链连接在一起，最后成为有活性的成熟的胰岛素分子。请据图答复以下问题：(1)前胰岛素原合成的场所是________，构成信号肽序列的根本组成单位是________。(2)胰岛素分子中含有__________个肽键(其结构式是________________)，—SH存在于氨基酸分子结构式的________中。(3)从理论上分析胰岛素分子至少有______个—NH2。(4)这51个氨基酸形成胰岛素分子后，分子量比原来减少了________。(5)经检测，人和其他哺乳动物胰岛素的氨基酸组成比拟如下：猪：B链第30位氨基酸与人不同马：B链第30位氨基酸和A链第9位氨基酸与人不同羊：A链第8、9、10位氨基酸与人不同鼠：A链有8个氨基酸，B链有10个氨基酸与人的不同①相近物种的不同，反映在多肽链的氨基酸组成上主要是________________。②糖尿病患者的适宜借用品是________的胰岛素。③不同哺乳动物的胰岛素结构不同的根本原因是______________________________________________________________________________________________________________。答案(1)(附着在内质