第一单元　第3课时　蛋白质和核酸

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.说出细胞内的元素以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。考情分析1.蛋白质的结构和功能2024·黑吉辽·T12024·江苏·T12023·河北·T12023·江苏·T32023·湖南·T12023·湖北·T22023·海南·T22022·湖南·T12022·湖北·T122021·辽宁·T12021·重庆·T32.核酸和蛋白质的关系2024·北京·T22021·江苏·T13.生物大分子2023·全国乙·T12021·全国甲·T1考点一蛋白质的结构和功能1．组成蛋白质的氨基酸[教材隐性知识]源于必修1P28“问题探讨”：用胶原蛋白制成的手术缝合线可以不用拆线，其原理是胶原蛋白能被分解为人体可以吸收的氨基酸。2．蛋白质的结构(1)氨基酸的脱水缩合①图中产生的H2O中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基。②一条肽链含有的游离的氨基(或羧基)至少是1个，位于肽链的一端；其余的位于R基(或侧链基团)上。(2)蛋白质的结构层次(以血红蛋白为例)(3)蛋白质合成过程中的相关计算①“规律法”计算多肽形成过程中的相关数量形成肽链时：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)。②“公式法”计算蛋白质相对分子质量a．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。b．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。3．蛋白质结构和功能的多样性[教材隐性知识]源于必修1P32“与社会的联系”：(1)蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。(2)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。(1)胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中(2022·湖南，1A)(×)提示胶原蛋白的氮元素主要存在于“—CO—NH—”结构中。(2)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。胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高(2022·湖南，1D)(×)提示由题意可知，胶原蛋白非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，而人体需要从食物中获取必需氨基酸，非必需氨基酸自身可以合成，衡量蛋白质营养价值的高低主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量及组成比例，因此并不能说明胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高。考向一蛋白质的结构和功能1．(2022·湖北，12)氨基酸在人体内分解代谢时，可以通过脱去羧基生成CO2和含有氨基的有机物(有机胺)，有些有机胺能引起较强的生理效应。组氨酸脱去羧基后的产物组胺，可舒张血管；酪氨酸脱去羧基后的产物酪胺，可收缩血管；天冬氨酸脱去羧基后的产物β­丙氨酸是辅酶A的成分之一。下列叙述正确的是()A．人体内氨基酸的主要分解代谢途径是脱去羧基生成有机胺B．有的氨基酸脱去羧基后的产物可作为生物合成的原料C．组胺分泌过多可导致血压上升D．酪胺分泌过多可导致血压下降答案B解析人体内氨基酸的主要分解代谢途径是经过脱氨基作用，含氮部分转化成尿素，而不含氮部分中一部分转化为糖类和脂肪，一部分氧化分解产生二氧化碳和水，A错误；有的氨基酸脱去羧基后的产物可作为生物合成的原料，如天冬氨酸脱去羧基后的产物β­丙氨酸是辅酶A的成分之一，B正确；组胺可舒张血管，组胺分泌过多可导致血压下降，C错误；酪胺可收缩血管，酪胺分泌过多可导致血压上升，D错误。氨基酸的功能和运输[拓展]蛋白质在正常代谢中一般不供能，只有在病理状态或衰老状态下才氧化分解供能。2．(2024·黑吉辽，1)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答案B解析Ca2＋不是钙调蛋白的基本组成单位，钙调蛋白的基本组成单位是氨基酸，B错误。3．(2023·湖北，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．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答案A解析蛋白质的变性作用主要是破坏了蛋白质分子内部的结构，天然蛋白质的空间结构是通过氢键等维持的，而蛋白质变性后肽键一般不被破坏，A错误；球状蛋白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，说明外侧主要是极性基团，可溶于水，不易溶于乙醇，B正确；加热变性的蛋白质空间结构发生改变，导致一系列理化性质改变，生物活性丧失，该空间结构的改变不可逆，不能恢复原有的结构和性质，C、D正确。考向二蛋白质的相关计算4．(2022·重庆，3)将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨酸，B链末端增加2个精氨酸，可制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是()A．进入人体后需经高尔基体加工B．比人胰岛素多了2个肽键C．与人胰岛素有相同的靶细胞D．可通过基因工程方法生产答案A解析作为蛋白质类激素，胰岛素进入人体后作用于靶细胞表面受体，不进入细胞内，高尔基体在细胞内，A错误；与人胰岛素相比，人工长效胰岛素A链上氨基酸数目不变，B链增加了2个氨基酸，故其比人胰岛素多了2个肽键，B正确；人工长效胰岛素和人胰岛素都可降低血糖，二者的靶细胞相同，C正确；根据人工长效胰岛素的氨基酸序列，可获得其基因序列，可将其基因导入工程菌中进行生产，D正确。5.(2024·辽宁实验中学阶段检测)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答案D解析该蛋白质分子含有3条肽链并且乙和丙这2条肽链间有一个肽键，所以链内肽键数＝氨基酸数－肽链数＝200－3＝197(个)，链间肽键1个，该蛋白质分子共有肽键数＝197＋1＝198(个)，A错误；该蛋白质中含有3条肽链，至少含有3个游离的氨基，B错误；图中1条肽链的R基上的氨基与另一条肽链的R基上的羧基反应形成了一个肽键，因此在组成该蛋白质分子的200个氨基酸中，至少含有201个氨基和201个羧基，C错误；200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时脱去的水分子数为198个，并形成2个二硫键，所以合成该蛋白质时相对分子质量减少198×18＋2×2＝3568，D正确。考点二核酸是遗传信息的携带者1．核酸是遗传信息的携带者(1)核酸的结构(2)核酸的功能与分布(3)不同生物的核酸、核苷酸、碱基和五碳糖的归纳2．生物大分子以碳链为骨架(1)生物大分子以碳链为骨架单体(基本单位)eq\o(,\s\up7(脱水缩合),\s\do5(水解))多聚体(生物大分子)多聚体单体多糖单糖蛋白质氨基酸核酸核苷酸(2)有机物初步水解产物、彻底水解产物和代谢终产物(3)依据元素组成推断有机物的种类及功能(1)DNA指纹技术运用了个体遗传信息的特异性(2021·福建，3D)(√)(2)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(2020·北京，2C、D)(×)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。(3)线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶(×)提示线粒体DNA位于线粒体基质中。核酸和蛋白质的关系铜绿假单胞菌是引起烧伤等感染的病原体，某些噬菌体是侵染细菌的病毒。研究人员欲利用某些噬菌体和宿主铜绿假单胞菌的相互作用，来达到杀灭铜绿假单胞菌的目的。噬菌体JG、噬菌体PaP1、噬菌体PaP1的DNA＋噬菌体JG的蛋白质外壳重组成的重组噬菌体对不同类型的铜绿假单胞菌(PA1、PAO1)的吸附率如图所示。(1)根据B、C组的实验结果可以得出的实验结论是噬菌体JG主要侵染铜绿假单胞菌PAO1，噬菌体PaP1主要侵染铜绿假单胞菌PA1。比较A、B、C三组的实验结果可知，噬菌体对铜绿假单胞菌的吸附主要取决于其蛋白质外壳_(填“DNA”或“蛋白质外壳”)的种类。(2)重组噬菌体繁殖产生的子代噬菌体，主要侵染铜绿假单胞菌_PA1(填“PAO1”或“PA1”)，理由是重组噬菌体的DNA来自噬菌体PaP1，产生的子代噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体PaP1的相同，因此子代噬菌体主要侵染铜绿假单胞菌PA1。(3)在侵染铜绿假单胞菌时，噬菌体的尾丝蛋白通过与宿主细胞壁上的脂多糖结合进而吸附在宿主细胞表面。科研人员从某地污水中分离到一株可同时高效吸附并侵染PA1和PAO1的变异噬菌体，对其尾丝蛋白基因进行测序，部分结果如图所示。据图可知，与野生型噬菌体相比，变异噬菌体的尾丝蛋白基因发生了碱基替换，使尾丝蛋白氨基酸序列改变，空间结构改变，变异后的尾丝蛋白能同时结合两种铜绿假单胞菌的脂多糖。综上，DNA是携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。考向三核酸的结构和功能6．(2024·北京，2)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA的()A．元素组成 B．核苷酸种类C．碱基序列 D．空间结构答案C解析不同生物DNA的元素组成都是C、H、O、N、P，A不符合题意；不同生物DNA的核苷酸种类都只有4种，B不符合题意；不同生物DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构，D不符合题意。7．(2024·福州一中质检)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．小麦根尖细胞的遗传物质中，甲中的m有4种答案A解析甲中a为核糖或脱氧核糖，b为核苷酸，A错误；病毒只含有一种核酸，即DNA或RNA，故病毒中的核酸可能是乙(DNA)，也可能是丙(RNA)，B正确；人的神经细胞含有DNA和RNA，因此含有4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸，共8种核苷酸，C正确；小麦根尖细胞的遗传物质是DNA，含有4种含氮碱基(A、T、C、G)，D正确。考向四辨析蛋白质和核酸的关系8．(2021·江苏，1)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、NB．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答案D解析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。9．(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()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聚合酶答案B解析真核细胞的染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的，都存在DNA—蛋白质复合物，A正确；原核细胞中没有以核膜为界限的细胞核，DNA裸露存在，不含染色体(质)，但是其DNA会在相关酶的催化下发生复制，DNA分子复制时会出现DNA—蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶，若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能为DNA聚合酶，C正确；在DNA转录合成RNA时，需要有RNA聚合酶的参与，故该DNA—蛋白质复合物中含有RNA聚合酶，D正确。常见的核酸—蛋白质复合体考向五比较细胞中的生物大分子10．(2023·全国乙，1改编)生物体内参与生命活动的生物大分子可由单体聚合而成，构成蛋白质等生物大分子的单体和连接键以及检测生物大分子的试剂等信息如表。单体连接键生物大分子检测试剂或染色剂葡萄糖—①—②③蛋白质④⑤—核酸⑥根据表中信息，下列叙述错误的是()A．①可以是淀粉或糖原B．②是氨基酸，③是肽键，⑤是碱基C．②和⑤都含有C、H、O、N元素D．④可以是双缩脲试剂答案B解析组成蛋白质的单体是②氨基酸，连接两个氨基酸分子的化学键是③肽键，组成核酸的单体是⑤核苷酸，B错误。11．(2021·全国甲，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答案C解析酶的化学本质是蛋白质或RNA，抗体的化学本质是蛋白质，激素的化学本质是有机物，如蛋白质、氨基酸的衍生物、脂质等，只有蛋白质才是由氨基酸通过肽键连接而成的，A错误；糖原是生物大分子，脂肪不是生物大分子，且激素不一定是大分子物质，如甲状腺激素是含碘的氨基酸衍生物，B错误；酶的化学本质是蛋白质或RNA，抗体的化学本质是蛋白质，蛋白质是由氨基酸连接而成的多聚体，核酸是由核苷酸连接而成的多聚体，氨基酸和核苷酸都含有氮元素，C正确；人体主要的能源物质是糖类，核酸是生物的遗传物质，脂肪是机体主要的储能物质，D错误。1．下列关于蛋白质的叙述，错误的是()A．抗体是发挥免疫功能的蛋白质，胰岛素是调节机体生命活动的蛋白质B．酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的C．评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，应注重必需氨基酸的种类和含量D．苯丙氨酸(C9H11NO2)是人体的一种必需氨基酸，在人体细胞中，苯丙氨酸不可能由其他氨基酸转化而来E．由n个氨基酸脱水缩合形成的m条多肽链中含有(n－m)个肽键F．含有m条肽链、n个氨基酸残基的蛋白质中至多有n个氮原子G．某物质是一种环状八肽，分子中含有8个肽键H．蛋白质中的N元素主要存在于氨基中I．蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序等有关J．肽链可通过氨基酸之间形成的氢键，折叠成具有一定空间结构的蛋白质K．蛋白质煮沸后变性失去生物活性的过程发生了肽键断裂L．蛋白质彻底水解的产物不能与双缩脲试剂发生紫色反应M．高温变性后的蛋白质不能恢复原有的结构和性质答案FHK解析根据氨基酸的结构特点可知，在不考虑R基的情况下，每个氨基酸至少含有一个氮原子，所以由n个氨基酸组成的蛋白质至少含有n个氮原子，F错误；蛋白质中的N元素主要存在于“－CO－NH－”结构中，H错误；蛋白质变性失活后其空间结构发生改变，但肽键没有断裂，K错误。2．下列关于核酸的叙述，正确的是()A．