第04讲 蛋白质和核酸（讲义）（原卷版）-2025年高考生物一轮复习

第04讲蛋白质和核酸目录TOC\o"1-3"\h\u01考情透视·目标导航 202知识导图·思维领航 303考点突破·考法探究 3考点一蛋白质是生命活动的主要承担者 4知识点1氨基酸的结构及种类（教材中与氨基酸相关知识总结） 4知识点2蛋白质的结构和功能 5知识点3蛋白质的相关计算与分析 7考向1围绕氨基酸的结构及种类，考查结构功能观 9考向2围绕蛋白质的结构和功能，考查生命观念 10考向3结合蛋白质的相关计算，考查科学思维 11考点二核酸是遗传信息的携带者 12知识点1核酸的分类和功能 12知识点2核酸的结构层次 13知识点3教材中与核酸有关的知识（常考点） 13知识点4DNA的特性 15考向1围绕核酸的结构和功能，考查生命观念 15考向2围绕核酸与蛋白质的关系，考查科学思维 16考点三生物大分子以碳链为基本骨架 17知识点1基本骨架（教材中常见的基本骨架总结） 17知识点2大分子物质的初步水解和彻底水解 18考向1围绕生物大分子以碳链为骨架，考查生命观念 1804真题练习·命题洞见（含2024年高考真题） 1905长句分析·规范作答 20一、教材知识链接 20二、教材深挖拓展 20三、长句规范作答 20 考点要求考题统计考情分析蛋白质和核酸考点一：蛋白质是生命活动的主要承担者（3年22考,全国卷3年3考）（2023海南卷）蛋白质的结构与功能（2023湖北卷）蛋白质的结构与功能（2023浙江卷）蛋白质的结构与功能（2022湖南卷）蛋白质的功能（2021辽宁卷）蛋白质的功能（2021山东卷）蛋白质的功能（2021湖南卷）蛋白质的结构与功能题型：选择题内容：（1）主要考查蛋白质和核酸结构和功能。（2）主要考查化生物大分子种类关系。考点二：核酸是遗传信息的携带者（3年7考,全国卷3年2考）（2023全国卷）核酸检测和结构（2021全国卷）核酸的结构与功能（2021湖南卷）核酸的结构与功能考点三：生物大分子以碳链为基本骨架（3年3考,全国卷3年2考）（2023全国卷）生物大分子的种类（2021全国卷）生物大分子的判断课标要求(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形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。(2)概述核酸由核苷酸聚合而成，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。新旧教材对比增：①氨基酸形成血红蛋白的过程；②蛋白质变性的概念。改：①氨基酸有21种，13种为非必需氨基酸。删：①蛋白质盐析(小字)；②观察DNA和RNA在细胞中的分布。考点一蛋白质是生命活动的主要承担者知识点1氨基酸的结构及种类（教材中与氨基酸相关知识总结）1.元素组成：主要是C、H、O、N，有些含S、Se等2.结构简式：①特点：每个氨基酸分子至少都含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH），并连在同一个碳原子上。问题1.部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，那么它们存在什么位置呢？提示：多出来的氨基或羧基位于R基上氨基酸的种类取决于什么？问题2.氨基酸的种类取决于什么？提示：R基的不同决定了氨基酸分子的不同。3.氨基酸的种类：组成人体蛋白质的21种氨基酸（1）必需氨基酸:人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共8种。注意：（婴儿9种，组氨酸）非必需氨基酸:人体细胞能够合成的氨基酸，共13种。源于必修1P30“与社会的联系”：组成人体蛋白质的必需氨基酸有8种，巧记为【甲携来一本亮色书】：甲(甲硫（蛋）氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。【教材中的隐性知识】教材必修1P30“与社会的联系”(改编):评价蛋白质营养价值的依据是什么？提示：必需氨基酸的种类与含量。4.教材中与氨基酸相关知识（常考点)：（1）氨基酸的功能：a.作为肽或者蛋白质的基本单位(主要功能)。b.某些氨基酸可作为神经递质。(谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸)c.氨基酸→糖类(非糖物质转化)d.氨基酸氧化分解供能。(作为能源物质)e.酪氨酸→黑色素（衰老细胞，酪氨酸酶活性下降，黑色素减少)f.色氨酸→吲哚乙酸(IAA)（2）氨基酸的运输：a.细胞膜上载体蛋白（跨膜运输）b.细胞质基质、线粒体和叶绿体中的tRNA（运入核糖体）【易错提醒】1.蛋白质是生物体主要的能源物质。()2.氨基酸序列改变或蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化。()3.氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能。()4.评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量()知识点2蛋白质的结构和功能1.蛋白质的结构：(1)氨基酸的脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子的水，这种结合的方式叫脱水缩合。①合成场所：核糖体(所有生物）注意：病毒的脱水缩合发生在宿主细胞的核糖体中②条件（翻译）：氨基酸、酶、ATP、tRNA、mRNA③H2O中各元素的来源：H来自于__氨基和羧基__，O来自于_羧基__④多肽的命名：由几个氨基酸构成，就称几肽(2)蛋白质的形成过程：元素：C、H、O、N等↓氨基酸：蛋白质的基本组成单位↓脱水缩合（核糖体）二肽：由两个氨基酸缩合而成的化合物↓脱水缩合（核糖体）多肽(链)：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，通常呈链状结构（少数环状）↓盘曲折叠注意：三肽及以上可以称多肽或肽链蛋白质：具有一定的空间结构【教材中的隐性知识】必修1P30“正文”:由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能够盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。注意：①人类许多疾病与人体细胞内肽链的折叠错误有关，如囊性纤维化、阿尔兹海默症、帕金森病。肽链的连接方式二硫键②许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。提醒：二硫键可以形成在肽链内，也可以形成在肽链间(3)蛋白质结构的多样性：直接原因：组成蛋白质的氨基酸种类、数目可能成千上万，形成肽链时，氨基酸排列顺序千变万根本原因：①不同生物体：基因多样性；②同一生物体：基因的选择性表达。2.蛋白质的功能多样性：蛋白质的功能实例结构蛋白组成细胞和生物体功能蛋白调节(蛋白质类激素)下丘脑、垂体、胰岛分泌催化大多数酶运输载体蛋白，血红蛋白免疫抗体，溶菌酶，细胞因子识别糖蛋白(常考蛋白质的分布和功能)3.蛋白质的结构和功能相适应举例：正常红细胞运氧能力强=缬氨酸→组氨酸→亮氨酸→苏氨酸→脯氨酸→谷氨酸→谷氨酸→赖氨酸↓注意：镰状细胞贫血的病因：在组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换，谷氨酸→缬氨酸镰状红细胞运氧能力弱=缬氨酸→组氨酸→亮氨酸→苏氨酸→脯氨酸→缬氨酸→谷氨酸→赖氨酸结论：氨基酸序列改变蛋白质功能4.蛋白质的水解、变性和盐析：（1）盐析：蛋白质在盐溶液中溶解度降低，使蛋白质凝聚从溶液中析出，该过程是可逆的。（2）水解：肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸。与脱水缩合相反，需要酶的催化。注意：脱水缩合：减少水分子；水解：增加水分子。（3）变性：空间结构发生改变，肽键未断裂。该过程一般不可逆。注意：仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。变性使蛋白质的空间结构变得伸展、松散，使肽键暴露（应用：煮熟的食物容易消化吸收）。知识点3蛋白质的相关计算与分析1.脱水缩合过程中形成肽键数、脱去水分子数计算：肽链氨基酸数肽链数肽键数脱水数21113122………1……n1n－1n－1n2n－2n－2n3n－3n－3nmn－mn－m(1)在链状多肽中：脱去的水分子数=肽键数=氨基酸分子数-肽链条数【易错提醒】环状肽和链状肽的区别（1）链状肽①肽键数=脱去的水分子数=氨基酸分子数-肽链条数。②主链上有一个游离的氨基，一个游离的羧基。（2）环状肽①肽键数=氨基酸数=脱去的水分子数。②主键上没有游离的氨基和羧基。2.肽链中氨基、羧基、蛋白质的相对分子质量计算：请找出下图蛋白质中游离氨基和羧基的数目及蛋白质的相对分子质量，并找出规律？（1）游离氨（羧）基数目=肽链数+R基中氨（羧）基数（2）蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数×18①无二硫键的蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸的平均分子质量a-失去的水个数×18②有二硫键的蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸的平均分子质量a-失去的水个数×18-2×二硫键个数3.多肽中原子数计算：请找出下图蛋白质中N原子数和O原子数，并找出规律？（1）N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数（2）O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数考向1围绕氨基酸的结构及种类，考查结构功能观例1．科学家已经发现了第21种和第22种氨基酸——硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸，硒代半胱氨酸也可以在人体中合成，吡咯赖氨酸只存于甲烷菌中。下列关于组成蛋白质的氨基酸的说法，错误的是()A.组成人体蛋白质的氨基酸有13种必需氨基酸，8种非必需氨基酸B.组成人体蛋白质的氨基酸都含有C、H、O、NC.这两种氨基酸的结构也符合组成蛋白质的氨基酸的结构通式D.第21种和第22种氨基酸的理化性质不同，原因是二者的R基不同【变式训练】食用花卉是一类富含氨基酸且有利于人体氨基酸营养平衡的天然绿色食品。下列有关食用花卉中氨基酸的叙述，正确的是()A.各种氨基酸都含有元素C、H、O、N、SB.食用花卉中的氨基酸可以用双缩脲试剂来检测C.必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标D.通过检测氨基酸的种类可鉴定区分不同种类的花卉考向2围绕蛋白质的结构和功能，考查生命观念例2．对蛋清溶液做如下两种方式的处理。下列有关分析错误的是()蛋清溶液eq\o(――――――→,\s\up7(①加入NaCl))eq\a\vs4\al(有蛋白,块析出)eq\o(――――――→,\s\up7(②加入蒸馏水))eq\a\vs4\al(蛋白质溶解，,得到溶液甲)eq\a\vs4\al(蛋清,溶液)eq\o(――――――――→,\s\up7(③煮沸、冷却))eq\a\vs4\al(有蛋白,块析出)eq\o(――――――――→,\s\up7(④加入蛋白酶))eq\a\vs4\al(蛋白质溶解，,得到溶液乙)A.经①②过程处理，蛋白质的空间结构及肽键没有遭到破坏B.经③④过程处理，分别破坏了蛋白质的空间结构及肽键C.经处理后乙溶液中的肽链数目增多，甲溶液中不变D.向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂，甲变紫、乙不变紫【思维建模】【变式训练】蛋白质是生命活动的主要承担者，生物体内不同类型的蛋白质行使不同的功能。下列相关叙述错误的是()A.葡萄糖进入小肠上皮细胞需要借助载体蛋白，并消耗能量B.某种蛋白与病原体结合，可抑制病原体对人体细胞的黏附C.突触后膜上的受体蛋白，可特异性识别并结合神经递质D.用胰蛋白酶处理生物膜，不会改变生物膜的选择透过性【思维建模】考向3结合蛋白质的相关计算，考查科学思维例3．多肽有链状的，也有环状的。下列有关说法不正确的是()A.一条链状多肽至少含有1个氨基和1个羧基B.n个氨基酸形成环状多肽时相对分子质量的变化为18nC.多肽能盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子D.将环状n肽彻底水解需要破坏的肽键数量为(n－1)个【变式训练】如图为一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子，其中“—S—S—”是将两条肽链连接起来的二硫键(由两个—SH形成，即—SH＋—SH→—S—S—＋2H)。下列叙述正确的是()A.该分子中含有197个肽键B.该蛋白质中至少含有2个游离的氨基C.参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基D.合成该蛋白质的过程中，其相对分子质量减少了3568考点二核酸是遗传信息的携带者知识点1核酸的分类和功能1.核酸的分布和功能：核酸分类脱氧核糖核酸DNA主要在细胞核次要在细胞质（线粒体和叶绿体）核糖核酸RNA主要分布在细胞质中（叶绿体、线粒体、核糖体）次要在细胞核（转录的时候）（原核生物的DNA在拟核、细胞质中的质粒中）功能①携带遗传信息②控制遗传、变异和蛋白质生物合成2.DNA分布和功能：DNA作为遗传物质真核细胞主要分布在细胞核以染色质形式存在(线状)细胞质中线粒体DNA（环状）叶绿体DNA（环状）酵母菌质粒（环状）原核细胞拟核DNA，不形成染色质（环状）质粒DNA（环状）DNA病毒不形成染色质(环状或线状)【教材中的隐性知识】源于必修1P27思考：原核细胞的DNA也是双链链状结构吗？位于细胞内的什么部位？提示：不是，是双链环状结构。位于拟核和细胞质中。3.RNA分布和功能：4.教材中核酸的功能常考点（1）DNA：携带遗传信息，控制性状（2）RNA：作为遗传物质(某些病毒）；传递遗传信息(mRNA)；运输氨基酸(tRNA)；组成核糖体(rRNA)；作为酶，具有催化作用。知识点2核酸的结构层次注意：DNA与RNA的判断：一看“五碳糖”，二看“碱基”1.DNA和RNA的区别：注意;DNA一般是双链，稳定、变异少。RNA一般是单链，不稳定、变异丰富。【易错提醒】（1）在DNA分子的一条链或两条链之间两个相邻碱基连接的化学结构①在DNA分子的一条链中，连接两个相邻碱基A和T的化学结构是：—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—②在DNA分子的两条链之间，连接两个相邻碱基A和T的化学结构是：氢键（2）链状或环状DNA片段中有几个游离的磷酸基团①链状DNA片段中有2个游离的磷酸基团②环状DNA片段中有0个游离的磷酸基团知识点3教材中与核酸有关的知识（常考点）【透析重难点】1.辨析DNA、RNA、ATP和核苷酸中“A”的含义2.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碱基种类核苷酸种类遗传物质细胞生物（真核、原核）DNA和RNA5

种8

种DNA病毒DNA病毒DNA4

种4

种DNARNA病毒RNA4

种4

种RNA小结：对所有生物，DNA是主要的遗传物质，对某一种或一类特定生物，遗传物质是DNA或是RNA，不能说主要的3.DNA、RNA和蛋白质三者之间的关系生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性；根本原因是DNA的多样性；同一生物不同部位细胞形态功能不同的根本原因是基因的选择性表达。4.常见的核酸—蛋白质复合体系知识点4DNA的特性1.多样性组成DNA的脱氧核苷酸虽然只有4种，但是如果数量不限，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。提示：DNA的多样性原因与蛋白质不同，没有种类和空间结构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，遗传信息储存在特定的核苷酸的排列顺序中。源于必修1P34“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。考向1围绕核酸的结构和功能，考查生命观念例．1.下图甲为生物体内的一种化合物，图乙为大肠杆菌的核酸的一部分。下列说法错误的是()A.图甲参与形成的核酸分子不能携带遗传信息B.将图甲③中的氧原子去掉，则两图所含五碳糖相同C.图乙的核酸分子中一般不存在游离的磷酸基团D.图乙中编号4对应的物质不属于该核酸的单体【思维建模】生物种类核酸种类碱基种类核苷酸种类遗传物质细胞生物DNA和RNA5种8种DNA病毒DNA病毒DNA4种4种DNARNA病毒RNA4种4种RNA【变式训练】图甲是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是()A.甲中a为核糖或者脱氧核糖，b为腺苷B.病毒中的核酸可能是乙，也可能是丙C.人的神经细胞中含有甲的种类是8种D.小麦根尖细胞遗传物质中，甲中的m有4种考向2围绕核酸与蛋白质的关系，考查科学思维例．2.细胞内的核酸通常需要与蛋白质结合成为核酸—蛋白质复合物，才能行使特定的生理功能。下列有关叙述错误的是()A.RNA与蛋白质结合有利于肽链的合成B.DNA与蛋白质结合能调控基因的表达C.真核细胞和原核细胞中均存在DNA与蛋白质形成的复合物D.DNA的合成过程需要蛋白质，蛋白质的合成过程不需要DNA【思维建模】(1)DNA、蛋白质和生物多样性的关系(2)细胞分化导致核DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同”(3)常见的核酸—蛋白质复合体【变式训练】生物体内存在着多种结合蛋白质，核蛋白就是其中的一类。核蛋白是由核酸与蛋白质结合形成的，下列相关叙述正确的是()A.彻底水解某一核蛋白就可以得到脱氧核糖B.哺乳动物红细胞中血红蛋白的合成与核蛋白无关C.分裂中期可观察到被甲紫溶液着色的核蛋白位于细胞核D.流感病毒、烟草花叶病毒等动植物病毒的化学本质就是核蛋白考点三生物大分子以碳链为基本骨架知识点1基本骨架（教材中常见的基本骨架总结）每一个单体都由若干个相连的碳原子构成的碳链为骨架，再由许多单体连接成多聚体，因此，生物大分子是以碳链为基本骨架的。(源于必修1P33“正文”)碳是“生命的核心元素”的原因是生物大分子以碳链为骨架。【归纳总结】教材中常见的基本骨架（1）DNA：磷酸-脱氧核糖交替排列作为DNA的基本骨架。（2）细胞膜：磷脂双分子层作为细胞膜(生物膜)的基本骨架。（3）生物大分子：碳链作为生物大分子的基本骨架。（4）细胞：细胞骨架作为细胞的基本骨架。源于必修1P38“复习与提高”：多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体，试从组成二者单体种类的角度分析核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是的原因：构成多糖的基本单位是葡萄糖，无论多少个葡萄糖构成多糖，它的顺序没有什么变化。而核酸是由核苷酸连接而成的长链，核酸分子中4种脱氧核苷酸(或核糖核苷酸)在数量、排列顺序上就会千差万别，从而能够承担起携带遗传信息的功能。知识点2大分子物质的初步水解和彻底水解物质初步水解产物彻底水解产物DNA脱氧核苷酸脱氧核糖、碱基（4种）、磷酸RNA核糖核苷酸核糖、碱基（4种）、磷酸蛋白质主要是多肽氨基酸淀粉主要是麦芽糖葡萄糖注意：水解≠氧化分解考向1围绕生物大分子以碳链为骨架，考查生命观念例．1.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()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都是人体细胞内的主要能源物质【变式训练】1.下列有关细胞物质组成叙述正确的是()A.蛋白质、DNA的多样性均与其单体的排列顺序以及自身的空间结构有关B.淀粉和纤维素均为多糖，它们的功能出现差异的原因是它们的基本组成单位不同C.只含有C、H、O三种元素的小分子有机物不一定是糖类、脂肪、固醇D.在T2噬菌体中由A、G、C、T四种碱基构成的核苷酸最多有7种【变式训练】2.生物大分子绝不是简单的长长的线状单链，而往往是经过反复的盘曲、折叠，保持某种特殊的立体形状，这种立体形状称为构象。别构现象是指某些蛋白质表现其功能时，其构象会发生变化，从而改变了整个分子的性质。下列说法错误的是()A.酶与底物结合催化底物分解，会发生别构现象B.离子与通道蛋白结合引起通道蛋白构象改变，从而使离子通道开启C.DNA甲基化能引起DNA构象的改变，从而控制基因的表达D.DNA粗提取时通过酒精溶解蛋白质，蛋白质没有发生别构现象1．（2023·海南·高考真题）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2．（2023·湖北·高考真题）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．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3．（2023·浙江·高考真题）我国科学家在世界上首次人工合成的结晶牛胰岛素，其化学结构和生物活性与天然胰岛素完全相同。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4.（2024·吉林·高考真题）钙调蛋白是广泛存在于真核细胞的Ca2+感受器。小鼠钙调蛋白两端有近似对称的球形结构，每个球形结构可结合2个Ca2+。下列叙述错误的是（

）A．钙调蛋白的合成场所是核糖体B．Ca2+是钙调蛋白的基本组成单位C．钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关D．钙调蛋白结合Ca2+后，空间结构可能发生变化5.（2024·湖北·高考真题）人的前胰岛素原是由110个氨基酸组成的单链多肽。前胰岛素原经一系列加工后转变为由51个氨基酸组成的活性胰岛素，才具有降血糖的作用。该实例体现了生物学中