第3讲蛋白质和核酸

第3讲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空间结构等，细胞的功能主要由蛋白质完成。2.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。3.说明生物大分子以碳链为基本骨架。考情分析1.蛋白质的结构和功能2024·黑吉辽卷，1；2023·福建卷，2；2023·浙江1月选考，9；2023·湖北卷，2；2023·湖南卷，1；2023·海南卷，2；2023·江苏卷，3；2023·河北卷，1；2022·湖南卷，1；2022·重庆卷，32.核酸及生物大分子2024·北京卷，2；2023·福建卷，2；2023·全国乙卷，1；2021·全国乙卷，1；2021·江苏卷，1；2021·福建卷，3考点一蛋白质的结构和功能1.蛋白质的基本组成单位——氨基酸(1)据上图可知氨基酸共有的元素是C、H、O、N，有的还含有S、Se等元素。(2)比较图中几种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式。(3)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)。②从位置上看组成蛋白质的氨基酸都有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连接在同一个碳原子上。③各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。④氨基酸的种类2.蛋白质的结构(1)氨基酸的脱水缩合核糖体①H2O中的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。(2)蛋白质的结构层次(以血红蛋白为例)(3)蛋白质结构多样性的原因(1)由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量有所不同。(2)氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成人体蛋白质的氨基酸有21种。(3)R基团中不一定有C原子，如甘氨酸中R基团为H原子；S元素一定在R基团中。(4)多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。3.蛋白质的功能(连线)(1)钙调蛋白的合成场所是核糖体。(2024·黑吉辽卷，1A)(√)(2)蛋白质变性可导致部分肽键断裂。(2023·湖北卷，1A)(×)提示蛋白质变性使其特定空间构象被破坏，一般不会导致肽键断裂。(3)帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素。(2023·湖南卷，1)(×)提示帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数低于C元素。(4)胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中。(2022·湖南卷，1A)(×)提示主要存在于“—CO—NH—”结构中。(5)核酸和蛋白质高温变性后降温都能缓慢复性。(2021·江苏卷，1D)(×)提示蛋白质不能。(6)食物中的蛋白质可被人体直接吸收。(2021·重庆卷，1A)(×)提示蛋白质需要被蛋白酶分解为氨基酸后才能被人体吸收。(7)蛋白质是生物体内重要的储能物质。(2020·浙江7月选考，2C)(×)提示蛋白质一般不作为储能物质。(8)蛋白质和DNA的组成元素都含有C、H、O、N，具有相同的空间结构。(2020·北京卷，2AC)(×)提示蛋白质具有多种多样的空间结构，双链DNA具有相同的空间结构。考向1结合蛋白质的结构，考查生命观念1.(2024·黑吉辽卷，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解析核糖体是生产蛋白质的机器，钙调蛋白的合成场所是核糖体，A正确；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；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，钙调蛋白球形结构的形成与氢键有关，C正确；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＋，钙调蛋白结合Ca2＋后，空间结构可能发生变化，D正确。2.(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.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被破坏答案A解析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，蛋白质变性一般不会导致肽键断裂，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，根据相似相溶可知，球状蛋白多数可溶于水，不溶于乙醇，B正确；加热变性的蛋白质空间结构发生改变，该空间结构改变不可逆，不能恢复原有的结构和性质，C正确；变性后原有空间结构改变，导致一系列理化性质变化，生物活性丧失，D正确。3.(2025·广东深圳调研)如图所示，蛋白质受到物理或化学因素的影响后会出现结构改变而导致生物活性的丧失。下列关于蛋白质的叙述不合理的是()A.蛋白质变性后仍能与双缩脲试剂产生紫色反应B.蛋白质变性后容易被蛋白酶分解成小分子，因此熟食更易被消化C.病毒、细菌经高温或化学物质的处理后其蛋白质失活，失去侵染能力D.蛋白质变性过程中结构的改变与肽键以及氢键数目的变化有关答案D解析变性蛋白质的肽键未被破坏，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应，A正确；据图可知，蛋白质变性后，空间结构被破坏，肽链变得伸展松散，容易被蛋白酶水解，B正确；病毒、细菌经高温或化学物质的处理后，其蛋白质失活，失去侵染能力，C正确；蛋白质变性过程中，破坏的是蛋白质的空间结构，肽键数目一般不变，D错误。(1)蛋白质的水解：蛋白质在酸性、碱性、酶等条件下发生水解，水解的最终产物是氨基酸。(2)蛋白质的盐析：蛋白质在某些盐(如NaCl、Na2SO4)的浓溶液中会因溶解度降低而析出，加水后还可以溶解。盐析过程中蛋白质的空间结构没有被破坏，不影响其活性。(3)蛋白质的变性：蛋白质受到物理(如高温、紫外线照射等)或化学因素(如强酸、强碱、重金属盐等)的影响后会出现空间结构改变而导致生物活性的丧失。变性可使蛋白质的空间结构被破坏，导致蛋白质失去生理活性，这一般是不可逆的过程，但蛋白质变性时肽键没有被破坏，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应。考向2围绕蛋白质的功能，考查生命观念4.(2025·四川成都七中诊断)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答案D解析小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖需借助膜上的载体蛋白，消耗能量，属于主动运输，A正确；体液免疫中抗体与病原体结合后可抑制病原体的繁殖或对人体细胞的黏附，B正确；位于突触后膜上的受体蛋白，能识别并结合神经递质，神经递质与受体的结合具有特异性，C正确；用胰蛋白酶处理生物膜，其上的蛋白质被水解，会改变生物膜的选择透过性，D错误。5.(2025·湖南雅礼中学调研)真核细胞表面有多种G蛋白受体(GPCR)，它们都具有七重跨膜结构。这类受体可介导多种胞外信号的细胞应答。信号过强或作用时间过长会使GPCR成为脱敏态，从而解除信号分子作用，如图所示。下列叙述正确的是()A.不同GPCR的氨基酸排列顺序相同B.GPCR的水溶性部分形成跨膜结构C.抑制蛋白使GPCR不能向细胞内传递信号D.胞外信号消失后脱敏态的GPCR将恢复为活化态答案C解析蛋白质的不同在于氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链盘曲、折叠的方式不同，故不同GPCR的氨基酸排列顺序可能不同，A错误；细胞膜两侧都是水环境，亲水性部分在膜两侧，形成跨膜结构的部分应是GPCR的脂溶性部分，B错误；据图可知抑制蛋白与GPCR蛋白细胞内的信号传递部位结合，阻断了GPCR向细胞内传递信号，C正确；据图可知胞外信号消失后脱敏态的GPCR将恢复为感受态，D错误。常考蛋白质的分布和功能考点二蛋白质的相关计算利用蛋白质的结构图解掌握相应的计算规律1.蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子数的关系(1)肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数－肽键数。(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×18。提醒有二硫键(—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2个氢原子。2.蛋白质形成过程的相关数量关系肽链数氨基酸数肽键数脱去水分子数多肽相对分子质量氨基数羧基数1mm－1m－1am－18(m－1)至少1个至少1个nmm－nm－nam－18(m－n)至少n个至少n个环状mmmam－18m至少0个至少0个注：氨基酸平均相对分子质量为a。3.蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算(1)至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链数。(2)游离氨基数或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基数或羧基数。4.蛋白质水解有关计算(1)若除去多肽内部的1个氨基酸，需水解掉2个肽键；若除去多肽一端的1个氨基酸，需水解掉1个肽键。(2)每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。考向围绕蛋白质结构与相关计算，考查科学思维能力1.(2025·河北邯郸期末)小鼠颌下腺中存在一种表皮生长因子EGF，它是由52个氨基酸组成的单链，其中含有6个二硫键(形成一个二硫键会脱去2个H)。EGF与靶细胞表面的受体结合后，激发了细胞内的信号传递过程，从而促进了细胞增殖。下列说法错误的是()A.EGF的基因至少含有312个脱氧核苷酸B.在氨基酸形成EGF的过程中，相对分子质量减少了930C.EGF和高温处理后变性的EGF都能与双缩脲试剂产生紫色反应D.EGF能促进细胞增殖是因为EGF能进入细胞内发挥调节作用答案D解析转录和翻译过程中DNA中的核苷酸数∶mRNA中的核苷酸数∶蛋白质中的氨基酸数＝6∶3∶1，该蛋白质中的氨基酸数目是52，控制其合成的DNA中的核苷酸数目至少是52×6＝312(个)，A正确；氨基酸脱水缩合过程脱去的水分子数目是51，6个二硫键脱去12个H，因此相对分子质量减少51×18＋12＝930，B正确；蛋白质变性只改变了空间结构，肽键不会断裂，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应，C正确；由题意知，EGF与靶细胞表面的受体结合后促进细胞增殖，并没有进入细胞内，D错误。2.(2025·八省联考河南卷，1)中国的饮食文化源远流长。某传统美食口味独特，配料丰富(有海带、面筋、粉条和香油等)。下列叙述错误的是()A.海带中的碘元素可用于合成甲状腺激素B.香油中的不饱和脂肪酸可用于合成磷脂C.面筋中的蛋白质变性后生物活性丧失但理化性质不变D.粉条中的淀粉彻底水解后可产生合成糖原的基本单位答案C解析碘是构成甲状腺激素的元素，海带中的碘元素可用于合成甲状腺激素，A正确；香油中的脂肪属于植物脂肪，植物脂肪一般为不饱和脂肪酸，磷脂水解的产物是甘油、脂肪酸、磷酸及其衍生物，故香油中的不饱和脂肪酸可用于合成磷脂，B正确；蛋白质在高温、过酸或过碱等条件下会因空间结构发生改变而变性，变性后的蛋白质其生物活性丧失，从而导致其理化性质的改变，若理化性质不变，则不能体现结构与功能相适应的观点，C错误；粉条中的淀粉彻底水解后可产生葡萄糖，葡萄糖是合成糖原的基本单位，D正确。考点三核酸是遗传信息的携带者1.DNA和RNA的组成成分比较2.核酸的功能与分布提醒核酸的初步水解的产物是核苷酸，脱氧核苷酸和核糖核苷酸分别是DNA和RNA的基本组成单位，彻底水解的产物是五碳糖、磷酸和含氮碱基。3.核酸分子的多样性和特异性(1)多样性：组成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但如果数量不限，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。(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，其代表了特定的遗传信息。4.生物大分子以碳链为骨架(1)组成多糖、蛋白质、核酸的基本单位分别是单糖、氨基酸、核苷酸，这些基本单位称为单体。生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。(2)碳原子与碳原子或其他原子通过共价键连接形成稳定的结构。(1)补充某些特定的核酸，可以增强机体修复受损基因的能力。(2023·福建卷，2B)(×)提示无论是食物中的核酸还是补充特定的核酸，都不能直接被细胞利用，需要被分解成小分子才能进入细胞，因此补充某些特定的核酸，不能增强机体修复受损基因的能力。(2)DNA指纹技术运用了个体遗传信息的特异性。(2021·福建卷，3D)(√)(3)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·北京卷，2CD)(×)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。(4)人体细胞中储存遗传信息的物质是RNA。(2020·浙江7月选考，2D)(×)提示人体细胞中储存遗传信息的物质是DNA。(5)线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶。(2018·全国卷Ⅰ，1D)(×)提示线粒体DNA位于线粒体基质中。(6)DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键。(2018·海南卷，10C)(√)(7)真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成。(2018·江苏卷，3B)(×)提示线粒体和叶绿体中也可合成DNA和RNA。考向1围绕核酸的结构和功能，考查生命观念1.(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()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DNA的元素组成都是C、H、O、N、P，A不符合题意；DNA分子的核苷酸种类只有4种，B不符合题意；每种DNA的碱基序列不同，“尼安德特人”与现代人的DNA碱基序列有相似部分，证明“尼安德特人”与现代人是近亲，C符合题意；DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构，D不符合题意。2.(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()A.不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、SB.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条形码序列不同答案D解析不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、P，不含S，A错误；DNA条形码序列由脱氧核糖核苷酸连接而成，B错误；染料植物的DNA条形码序列主要存在于细胞核中，有少部分存在于细胞质，C错误；不同DNA的区别在于碱基排列顺序不同，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，D正确。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DNA和RNA5种8种DNA病毒DNA病毒DNA4种4种DNARNA病毒RNA4种4种RNA考向2围绕生物大分子以碳链为骨架，考查生命观念3.(2021·全国甲卷，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①酶的化学本质是蛋白质或RNA，②抗体的化学本质是蛋白质，③激素的化学本质是多肽和蛋白质、氨基酸类衍生物、固醇类等，只有多肽和蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的，RNA、固醇类激素等不是通过肽键连接而成的，A错误；③激素中蛋白质类属于生物大分子，④糖原属于生物大分子，⑤脂肪的相对分子质量较小，不属于生物大分子，B错误；①酶的化学本质是蛋白质或RNA，其基本单位是氨基酸或核苷酸，都含氮元素，②抗体的化学本质是蛋白质，其基本单位是氨基酸，含氮元素，⑥核酸包括DNA和RNA，其基本单位是核苷酸，含氮元素，C正确；④糖原属于多糖，糖类是生物体主要的能源物质，⑤脂肪是细胞内良好的储能物质，不是主要能源物质，⑥核酸是细胞内携带遗传信息的物质，不是主要能源物质，D错误。考向3围绕蛋白质、核酸间的关系，考查科学思维能力4.(2024·河北唐山调研)真核生物中，DNA和RNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物或RNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关说法正确的是()A.蛙的红细胞中不含核酸—蛋白质复合物B.某些细胞器中可含有DNA—蛋白质复合物C.DNA—蛋白质复合物能通过核孔D.tRNA充当搬运工时，以核酸—蛋白质复合物形式存在答案B解析蛙的红细胞中有细胞核和各种细胞器，DNA和RNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物或RNA—蛋白质复合物的形式存在，如DNA和蛋白质结合形成染色体，A错误；线粒体和叶绿体中含DNA，在DNA复制和转录时，可分别与DNA聚合酶、RNA聚合酶等酶结合形成DNA—蛋白质复合物，B正确；细胞核内的DNA不能通过核孔进入细胞质，因此DNA—蛋白质复合物不能通过核孔，C错误；tRNA充当搬运工时，tRNA与氨基酸结合，D错误。(1)细胞分化导致核DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同”(2)常见的核酸—蛋白质复合体1.(2024·江苏卷，1)关于人体中肝糖原、脂肪和胃蛋白酶，下列叙述正确的是()A.三者都含有的元素是C、H、O、NB.细胞中肝糖原和脂肪都是储能物质C.肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同D.胃蛋白酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸答案B解析肝糖原和脂肪只含有C、H、O，不含有N元素，A错误；动物细胞中特有的储能物质是肝糖原，动物细胞和植物细胞都含有的储能物质是脂肪，B正确；肝糖原的基本组成单位是葡萄糖，胃蛋白酶的基本组成单位是氨基酸，C错误；酶具有专一性，胃蛋白酶只能水解蛋白质，不能水解脂肪，D错误。2.(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.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答案A解析帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数低于C元素，A错误；核酸、多糖、蛋白质的合成过程中都有水的产生，B正确；帝企鹅蛋孵化过程涉及基因的选择性表达，故帝企鹅蛋孵化过程有mRNA和蛋白质种类的变化，C正确；脂肪是良好的储能物质，雄帝企鹅孵蛋期间不进食，主要靠消耗体内脂肪以供能，D正确。3.(2023·福建卷，2)随着社会经济的发展，人们对健康的生活方式日益关注。下列相关叙述正确的是()A.鸡蛋煮熟后蛋白质会发生变性，不利于人体消化B.补充某些特定的核酸，可以增强机体修复受损基因的能力C.长期吸烟，原癌基因和抑癌基因表达的稳态易受到破坏D.饭后剧烈运动时副交感神经活动占优势，不利于胃肠的蠕动答案C解析蛋白质发生热变性后其空间结构变得伸展、松散，更利于人体消化吸收，A错误；无论是食物中的核酸还是补充特定的核酸，都不能直接被细胞利用，需要被分解成小分子才能进入细胞，因此补充某些特定的核酸，不能增强机体修复受损基因的能力，B错误；原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进了凋亡，原癌基因和抑癌基因表达的稳态被破坏，可能会引起细胞癌变，长期吸烟，原癌基因和抑癌基因的表达稳态易受到破坏，C正确；饭后不宜立即进行剧烈运动，原因可能是运动时交感神经兴奋，副交感神经活动减弱，导致胃肠蠕动减弱，从而影响了消化，D错误。4.(2023·河北卷，1)关于蛋白质空间结构的叙述，错误的是()A.淀粉酶在0℃时，空间结构会被破坏B.磷酸化可能引起蛋白质空间结构的变化C.氨基酸种类的改变可能影响蛋白质空间结构D.载体蛋白在转运分子时，其自身构象会发生改变答案A解析在0℃时，淀粉酶的活性很低，但其空间结构没有被破坏，A错误；磷酸化可能会改变蛋白质的空间结构，B正确；蛋白质空间结构与氨基酸的种类、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等有关，因此氨基酸种类的改变可能影响蛋白质的空间结构，C正确；转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，其中载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，D正确。5.(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()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答案C解析蛋白质的氮元素主要存在于“—CO—NH—”结构中，A错误；胶原蛋白为生物大分子物质，涂抹于皮肤表面不能被直接吸收，B错误；胶原蛋白属于分泌蛋白，其合成、加工与内质网和高尔基体有关，C正确；由题干信息可知，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，因此并不能说明胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高，D错误。第四代手术缝合线纯天然胶原蛋白缝合线取材于特种动物獭狸肌腱部位，纯天然胶原蛋白含量高，具备了胶原蛋白应有的特性，为目前真正意义上的第四代缝合线，具有吸收完全、抗拉强度高、生物相容性好、促进细胞生长等优点。根据线体粗细一般8～15天完全吸收，且吸收稳定可靠，无明显个体差异。(1)这种缝合线可以被人体组织吸收的原因是_______________________________________________________________________________________________________。(2)有些同学怀疑某种缝合线的成分含有胶原蛋白，请设计实验思路，证明其成分中含有蛋白质。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)蛋白质空间结构改变一定是蛋白质变性吗？举例说明。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)人体细胞中的核酸在代谢过程中会产生一种称为尿酸(C5H4N4O3)的物质，该物质在血液中含量过高会导致痛风等疾病，从核酸的分子组成角度分析，尿酸是________的代谢产物。痛风患者要更加慎用核酸保健品的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)成分为胶原蛋白，能被水解为其基本单位氨基酸，从而被人体吸收(2)可以用双缩脲试剂来检测是否有蛋白质成分，如果呈现紫色即可证明其成分中含有蛋白质(3)不一定。例如，细胞膜上的载体蛋白在转运物质过程中空间构象发生改变，但是蛋白质没有变性(4)含氮碱基核酸保健品中含有较多的核酸，服用后，被消化吸收进入体内，增加了细胞中含氮碱基的量，代谢过程中增加了尿酸的量，从而导致痛风加重解析(1)胶原蛋白属于蛋白质，由基本单位氨基酸构成，因此它可以被水解为氨基酸从而被人体吸收。(2)胶原蛋白属于蛋白质，蛋白质可以通过双缩脲试剂进行鉴定，如果呈现紫色就可判定其含有胶原蛋白。(3)蛋白质空间结构改变不一定是变性，比如细胞膜上的载体蛋白可以通过空间构象改变进行物质运输，但是蛋白质没有变性。(4)核酸由磷酸、五碳糖和含氮碱基组成，由于尿酸中含有氮元素，所以尿酸是含氮碱基的代谢产物。核酸保健品中含有较多的核酸，服用后，被消化吸收进入体内，增加了细胞中含氮碱基的量，代谢过程中增加了尿酸的量，从而导致痛风加重。限时练3蛋白质和核酸(时间：25分钟分值：26分)【对点强化】考点一蛋白质的结构和功能1.(2024·九省联考甘肃卷，1)手抓羊肉是西北地区餐桌上常见的美食，其味道鲜美，含有丰富的蛋白质。下列有关蛋白质的叙述，错误的是()A.煮熟后蛋白质变性，更容易被人体消化B.蛋白质可分解成氨基酸被人体细胞吸收C.人体细胞的生命活动主要由蛋白质承担D.蛋白质的功能主要取决于氨基酸的种类答案D解析煮熟后蛋白质变性，使蛋白质的空间结构遭到破坏(肽键未断裂，未发生水解)，此时蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此更容易被人体消化，A正确；蛋白质的基本单位是氨基酸，蛋白质可分解成氨基酸被人体细胞吸收，B正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，具有催化、运输、免疫等功能，人体细胞的生命活动主要由蛋白质承担，C正确；蛋白质的结构决定功能，蛋白质的结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及蛋白质的空间结构等都有关，D错误。2.(2025·哈师大附中调研)蛋白质是生命活动的主要承担者，下列叙述错误的是()A.蛋白质与糖类的结合物能参与细胞毒性T细胞与靶细胞间的信息交流B.蛋白质变性导致其空间结构改变和生物活性丧失C.蛋白质与RNA的结合物能参与性激素的合成D.蛋白质与Fe2＋的结合物能参与O2运输答案C解析细胞膜表面的部分蛋白质与糖类结合形成糖蛋白，与细胞间的信息交流有关，据此可推测细胞毒性T细胞与靶细胞间的信息交流依靠细胞表面的糖蛋白来完成，A正确；蛋白质变性会破坏蛋白质的空间结构，导致其理化性质改变和生物活性丧失，B正确；核糖体主要由蛋白质和rRNA组成，核糖体是蛋白质的合成场所，性激素的化学本质是脂质，脂质的合成在内质网中完成，C错误；蛋白质与Fe2＋的结合物(血红蛋白)能参与O2运输，这是蛋白质具有运输作用的体现，D正确。3.(2025·湖南长沙一中模拟)角蛋白是头发的主要成分，由2条肽链组成，含有2个二硫键。如图表示烫发的原理。下列相关说法正确的是()A.烫发过程中角蛋白的空间结构发生了改变，氨基酸排列顺序也发生了改变B.角蛋白中至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基C.氨基酸脱水缩合形成肽链的过程中，水中的H来自羧基D.角蛋白二硫键的形成与肽键的形成场所相同答案B解析烫发过程中角蛋白的肽键没有断裂，但发生了二硫键的断裂和重组，从而改变了角蛋白的空间结构，而氨基酸的排列顺序没有改变，A错误；角蛋白由2条肽链构成，故至少含有两个游离的氨基和羧基，B正确；氨基酸脱水缩合形成肽链的过程中，水中的H来自氨基和羧基，C错误；肽键的形成发生在核糖体中，二硫键的形成一般发生在内质网中，两者形成场所不同，D错误。4.(2025·广东中山调研)硒代半胱氨酸的结构与半胱氨酸类似，只是其中的硫原子被硒取代。下列相关叙述错误的是()A.硒代半胱氨酸的硒元素位于氨基酸的R基上B.硒代半胱氨酸能与双缩脲试剂在常温下产生紫色反应C.发生脱水缩合时，水中的氢既可来自硒代半胱氨酸的氨基也可来自其羧基D.构成硒代半胱氨酸的元素是C、H、O、N、Se答案B解析氨基酸种类的不同在于R基的不同，硒元素位于硒代半胱氨酸的R基上，A正确；双缩脲试剂检测的是蛋白质中的肽键，硒代半胱氨酸没有肽键，不能与双缩脲试剂产生紫色反应，B错误；脱水缩合是指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，同时脱去一分子水，脱去的水分子中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基，故发生脱水缩合时，水中的氢既可来自硒代半胱氨酸的氨基也可来自其羧基，C正确；根据氨基酸通式及题干信息可知，构成硒代半胱氨酸的元素是C、H、O、N、Se，D正确。考点二蛋白质的相关计算5.(2025·山西师大附中质检)人胰岛素受体是由两个α亚基和两个β亚基通过二硫键连接而成的四聚体。α亚基含719个氨基酸残基，β亚基含620个氨基酸残基。下列相关叙述错误的是()A.胰岛素受体的组成元素有C、H、O、N、SB.一个胰岛素受体分子中含有1337个肽键C.肝脏细胞膜上分布着丰富的胰岛素受体D.胰岛素受体分子中的二硫键减少可能会导致糖尿病答案B解析胰岛素受体属于蛋白质，蛋白质的元素组成有C、H、O、N等，且结合题意可知，胰岛素受体由两个α亚基和两个β亚基通过二硫键连接而成，故还含有S，A正确；肽键数＝氨基酸数－肽链数，故胰岛素受体中肽键数＝(719×2＋620×2)－4＝2674(个)，B错误；胰岛素可促进肝糖原的合成，肝脏细胞膜上分布着丰富的胰岛素受体，C正确；胰岛素需要与胰岛素受体结合后发挥作用，胰岛素受体分子中的二硫键减少会导致胰岛素受体的结构发生改变，无法与胰岛素结合，故可能导致糖尿病，D正确。6.(2025·湖北黄石期末)如图为某蛋白质(含有110个氨基酸)天然状态与非折叠状态的转化条件，下列相关叙述错误的是()A.此蛋白质由110个氨基酸脱水缩合而成，有109个肽键B.此蛋白质分子至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基C.用尿素处理时，蛋白质中的肽键断裂导致该蛋白生物活性丧失D.此蛋白质的催化功能取决于其复杂的空间结构答案C解析分析题图可知，该蛋白质含有110个氨基酸，一条肽链，脱水缩合形成的肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数＝110－1＝109(个)，A正确；此蛋白质含有一条肽链，在不考虑R基的情况下，至少含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，B正确；用尿素处理后，该蛋白质由天然状态转变成非折叠状态，空间结构发生改变，但肽键没有断裂，C错误；蛋白质多样的功能是由其复杂多样的结构所决定的，所以此蛋白质的催化功能取决于其复杂的空间结构，D正确。考点三核酸是遗传信息的携带者7.(2025·河南南阳一中联考)“白日不到处，青春恰自来。苔花如米小，也学牡丹开。”结合所学核酸知识分析，下列关于苔藓和牡丹的说法，错误的是()A.HIV病毒含有的核酸种类与苔藓相同，与牡丹不同B.核酸在蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用C.苔藓和牡丹细胞中的碱基种类相同，核苷酸种类也相同D.苔藓和牡丹形态结构不同的根本原因是二者DNA中脱氧核苷酸的排列顺序不同答案A解析HIV病毒是RNA病毒，只含RNA这一种核酸，苔藓和牡丹都是细胞生物，都含DNA和RNA，A错误；核酸是细胞内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，B正确；苔藓和牡丹细胞中都含有DNA和RNA两种核酸，故都有5种碱基，8种核苷酸，C正确；苔藓和牡丹是两种不同的生物，不同生物之间的根本区别是DNA不同，即DNA中脱氧核苷酸的排列顺序不同，D正确。8.(2025·广东湛江调研)蛋白质和核酸是细胞内重要的大分子物质，下列相关叙述正确的是()A.二者均以碳链为基本骨架，但蛋白质不含有P元素B.二者存在于线粒体、核糖体，也是染色体的组成成分C.二者主要在细胞核内合成，都能通过核孔出入细胞核D.合成蛋白质仅需要一种RNA参与答案B解析蛋白质和核酸是细胞内重要的大分子物质，生物大分子以碳链为骨架。蛋白质的元素组成为C、H、O、N，有的还有S、P(蛋白质磷酸化)，A错误；线粒体中含多种蛋白质和DNA、RNA；核糖体成分是蛋白质和RNA；染色体的主要成分是DNA和蛋白质，B正确；核酸主要在细胞核内合成，蛋白质在核糖体上合成，RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核，DNA不能通过核孔出入细胞核，C错误；合成蛋白质的过程主要包括转录和翻译过程，需要mRNA、tRNA、rRNA参与，D错误。9.(2025·湖南长沙雅礼中学模拟)科学家发现了一种生活在加勒比海红树林中的巨型细菌(名为华丽硫珠菌)，该细菌能够利用CO2合成有机物。细胞中含有两个膜囊，膜囊甲包含所有遗传物质，核糖体也位于其中；膜囊乙充满了水，占细菌总体积的73%，将细胞质限制在外围空间，紧贴细胞壁。下列相关叙述错误的是()A.膜囊甲是该菌的遗传信息库，不能完成基因表达的全过程B.膜囊乙有利于维持细胞内部渗透压的稳定C.华丽硫珠菌作为生产者，是生态系统的基石D.华丽硫珠菌和T2噬菌体两者的遗传物质彻底水解的产物相同答案A解析膜囊甲包含所有遗传物质，是该菌的遗传信息库，又含有核糖体，所以膜囊甲能完成基因表达的全过程，A错误；膜囊乙充满了水，占细菌总体积的73%，将细胞质限制在外围空间，紧贴细胞壁，从形态结构看，膜囊乙类似于细胞中的液泡，液泡有利于维持渗透压的稳定，所以膜囊乙有利于维持细胞内部渗透压的稳定，B正确；题干中已知该细菌能够利用CO2合成有机物，为自养生物，自养生物都是生产者，是生态系统的基石，所以说该细菌是生态系统的基石，C正确；该细菌的遗传物质是DNA，T2噬菌体的遗传物质也是DNA，故两者遗传物质彻底水解的产物相同，D正确。【综合提升】10.(2025·河北唐山调研)将蛋清溶液做如下两种方式的处理：蛋清溶液eq\o(→,\s\up7(①加入NaCl))有蛋白质析出eq\o(→,\s\up7(②加入蒸馏水))蛋白质溶解，得到溶液甲蛋清溶液eq\o(→,\s\up7(③煮沸、冷却))有蛋白块产生eq\o(→,\s\up7(④加入蛋白酶))蛋白块溶解，得到溶液乙下列有关分析正确的是()A.经①②③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.③过程有水分子的产生，④过程有水分子的消耗D.向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂，溶液甲变紫色，溶液乙不会变紫色答案B解析煮沸会导致蛋白质空间结构被破坏，蛋白酶可以催化蛋白质水解，破坏蛋白质中的肽键，A错误，B正确；③过程处理