第一單元　第3課時　蛋白質(zhì)和核酸

第3課時蛋白質(zhì)和核酸課標(biāo)要求1.闡明蛋白質(zhì)通常由21種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成。2.概述核酸由核苷酸聚合而成，是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子。3.說出細(xì)胞內(nèi)的元素以碳鏈為骨架形成復(fù)雜的生物大分子?？记榉治?.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能2024·黑吉遼·T12024·江蘇·T12023·河北·T12023·江蘇·T32023·湖南·T12023·湖北·T22023·海南·T22022·湖南·T12022·湖北·T122021·遼寧·T12021·重慶·T32.核酸和蛋白質(zhì)的關(guān)系2024·北京·T22021·江蘇·T13.生物大分子2023·全國乙·T12021·全國甲·T1考點(diǎn)一蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能1．組成蛋白質(zhì)的氨基酸[教材隱性知識]源于必修1P28“問題探討”：用膠原蛋白制成的手術(shù)縫合線可以不用拆線，其原理是膠原蛋白能被分解為人體可以吸收的氨基酸。2．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(1)氨基酸的脫水縮合①圖中產(chǎn)生的H2O中H來源于氨基和羧基；O來源于羧基。②一條肽鏈含有的游離的氨基(或羧基)至少是1個，位于肽鏈的一端；其余的位于R基(或側(cè)鏈基團(tuán))上。(2)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次(以血紅蛋白為例)(3)蛋白質(zhì)合成過程中的相關(guān)計(jì)算①“規(guī)律法”計(jì)算多肽形成過程中的相關(guān)數(shù)量形成肽鏈時：主鏈肽鍵數(shù)＝脫去的水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)(若為環(huán)肽，則肽鏈數(shù)為0)。②“公式法”計(jì)算蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量a．無二硫鍵時：蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量＝氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對分子質(zhì)量－脫去的水分子數(shù)×18。b．有二硫鍵(—S—S—)時：蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量＝氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對分子質(zhì)量－脫去的水分子數(shù)×18－二硫鍵數(shù)目×2。因?yàn)槊啃纬梢粋€二硫鍵脫去兩個氫。3．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的多樣性[教材隱性知識]源于必修1P32“與社會的聯(lián)系”：(1)蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些物理和化學(xué)因素作用下其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象。(2)熟雞蛋更容易消化的原因是高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。(1)膠原蛋白的氮元素主要存在于氨基中(2022·湖南，1A)(×)提示膠原蛋白的氮元素主要存在于“—CO—NH—”結(jié)構(gòu)中。(2)膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。膠原蛋白比蛋清蛋白的營養(yǎng)價值高(2022·湖南，1D)(×)提示由題意可知，膠原蛋白非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，而人體需要從食物中獲取必需氨基酸，非必需氨基酸自身可以合成，衡量蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的高低主要取決于所含必需氨基酸的種類、數(shù)量及組成比例，因此并不能說明膠原蛋白比蛋清蛋白的營養(yǎng)價值高?？枷蛞坏鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能1．(2022·湖北，12)氨基酸在人體內(nèi)分解代謝時，可以通過脫去羧基生成CO2和含有氨基的有機(jī)物(有機(jī)胺)，有些有機(jī)胺能引起較強(qiáng)的生理效應(yīng)。組氨酸脫去羧基后的產(chǎn)物組胺，可舒張血管；酪氨酸脫去羧基后的產(chǎn)物酪胺，可收縮血管；天冬氨酸脫去羧基后的產(chǎn)物β-丙氨酸是輔酶A的成分之一。下列敘述正確的是()A．人體內(nèi)氨基酸的主要分解代謝途徑是脫去羧基生成有機(jī)胺B．有的氨基酸脫去羧基后的產(chǎn)物可作為生物合成的原料C．組胺分泌過多可導(dǎo)致血壓上升D．酪胺分泌過多可導(dǎo)致血壓下降答案B解析人體內(nèi)氨基酸的主要分解代謝途徑是經(jīng)過脫氨基作用，含氮部分轉(zhuǎn)化成尿素，而不含氮部分中一部分轉(zhuǎn)化為糖類和脂肪，一部分氧化分解產(chǎn)生二氧化碳和水，A錯誤；有的氨基酸脫去羧基后的產(chǎn)物可作為生物合成的原料，如天冬氨酸脫去羧基后的產(chǎn)物β-丙氨酸是輔酶A的成分之一，B正確；組胺可舒張血管，組胺分泌過多可導(dǎo)致血壓下降，C錯誤；酪胺可收縮血管，酪胺分泌過多可導(dǎo)致血壓上升，D錯誤。氨基酸的功能和運(yùn)輸[拓展]蛋白質(zhì)在正常代謝中一般不供能，只有在病理狀態(tài)或衰老狀態(tài)下才氧化分解供能。2．(2024·黑吉遼，1)鈣調(diào)蛋白是廣泛存在于真核細(xì)胞的Ca2＋感受器。小鼠鈣調(diào)蛋白兩端有近似對稱的球形結(jié)構(gòu)，每個球形結(jié)構(gòu)可結(jié)合2個Ca2＋。下列敘述錯誤的是()A．鈣調(diào)蛋白的合成場所是核糖體B．Ca2＋是鈣調(diào)蛋白的基本組成單位C．鈣調(diào)蛋白球形結(jié)構(gòu)的形成與氫鍵有關(guān)D．鈣調(diào)蛋白結(jié)合Ca2＋后，空間結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化答案B解析Ca2＋不是鈣調(diào)蛋白的基本組成單位，鈣調(diào)蛋白的基本組成單位是氨基酸，B錯誤。3．(2023·湖北，2)球狀蛋白分子空間結(jié)構(gòu)為外圓中空，氨基酸側(cè)鏈極性基團(tuán)分布在分子的外側(cè)，而非極性基團(tuán)分布在內(nèi)側(cè)。蛋白質(zhì)變性后，會出現(xiàn)生物活性喪失及一系列理化性質(zhì)的變化。下列敘述錯誤的是()A．蛋白質(zhì)變性可導(dǎo)致部分肽鍵斷裂B．球狀蛋白多數(shù)可溶于水，不溶于乙醇C．加熱變性的蛋白質(zhì)不能恢復(fù)原有的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)D．變性后生物活性喪失是因?yàn)樵锌臻g結(jié)構(gòu)破壞答案A解析蛋白質(zhì)的變性作用主要是破壞了蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，天然蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是通過氫鍵等維持的，而蛋白質(zhì)變性后肽鍵一般不被破壞，A錯誤；球狀蛋白氨基酸側(cè)鏈極性基團(tuán)分布在分子的外側(cè)，而非極性基團(tuán)分布在內(nèi)側(cè)，說明外側(cè)主要是極性基團(tuán)，可溶于水，不易溶于乙醇，B正確；加熱變性的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致一系列理化性質(zhì)改變，生物活性喪失，該空間結(jié)構(gòu)的改變不可逆，不能恢復(fù)原有的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，C、D正確。考向二蛋白質(zhì)的相關(guān)計(jì)算4．(2022·重慶，3)將人胰島素A鏈上1個天冬氨酸替換為甘氨酸，B鏈末端增加2個精氨酸，可制備出一種人工長效胰島素。下列關(guān)于該胰島素的敘述，錯誤的是()A．進(jìn)入人體后需經(jīng)高爾基體加工B．比人胰島素多了2個肽鍵C．與人胰島素有相同的靶細(xì)胞D．可通過基因工程方法生產(chǎn)答案A解析作為蛋白質(zhì)類激素，胰島素進(jìn)入人體后作用于靶細(xì)胞表面受體，不進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，高爾基體在細(xì)胞內(nèi)，A錯誤；與人胰島素相比，人工長效胰島素A鏈上氨基酸數(shù)目不變，B鏈增加了2個氨基酸，故其比人胰島素多了2個肽鍵，B正確；人工長效胰島素和人胰島素都可降低血糖，二者的靶細(xì)胞相同，C正確；根據(jù)人工長效胰島素的氨基酸序列，可獲得其基因序列，可將其基因?qū)牍こ叹羞M(jìn)行生產(chǎn)，D正確。5.(2024·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)階段檢測)如圖為一個由200個氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)分子，其中“—S—S—”是將兩條肽鏈連接起來的二硫鍵(由兩個—SH形成，即—SH＋—SH→—S—S—＋2H)。下列敘述正確的是()A．該分子中含有197個肽鍵B．該蛋白質(zhì)中至少含有2個游離的氨基C．參與構(gòu)成該蛋白質(zhì)分子的氨基酸中至少有200個氨基D．合成該蛋白質(zhì)的過程中，其相對分子質(zhì)量減少了3568答案D解析該蛋白質(zhì)分子含有3條肽鏈并且乙和丙這2條肽鏈間有一個肽鍵，所以鏈內(nèi)肽鍵數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)＝200－3＝197(個)，鏈間肽鍵1個，該蛋白質(zhì)分子共有肽鍵數(shù)＝197＋1＝198(個)，A錯誤；該蛋白質(zhì)中含有3條肽鏈，至少含有3個游離的氨基，B錯誤；圖中1條肽鏈的R基上的氨基與另一條肽鏈的R基上的羧基反應(yīng)形成了一個肽鍵，因此在組成該蛋白質(zhì)分子的200個氨基酸中，至少含有201個氨基和201個羧基，C錯誤；200個氨基酸經(jīng)脫水縮合形成該蛋白質(zhì)時脫去的水分子數(shù)為198個，并形成2個二硫鍵，所以合成該蛋白質(zhì)時相對分子質(zhì)量減少198×18＋2×2＝3568，D正確?？键c(diǎn)二核酸是遺傳信息的攜帶者1．核酸是遺傳信息的攜帶者(1)核酸的結(jié)構(gòu)(2)核酸的功能與分布(3)不同生物的核酸、核苷酸、堿基和五碳糖的歸納2．生物大分子以碳鏈為骨架(1)生物大分子以碳鏈為骨架單體(基本單位)eq\o(,\s\up7(脫水縮合),\s\do5(水解))多聚體(生物大分子)多聚體單體多糖單糖蛋白質(zhì)氨基酸核酸核苷酸(2)有機(jī)物初步水解產(chǎn)物、徹底水解產(chǎn)物和代謝終產(chǎn)物(3)依據(jù)元素組成推斷有機(jī)物的種類及功能(1)DNA指紋技術(shù)運(yùn)用了個體遺傳信息的特異性(2021·福建，3D)(√)(2)蛋白質(zhì)和DNA具有相同的空間結(jié)構(gòu)，體內(nèi)合成時都需要模板、能量和酶(2020·北京，2C、D)(×)提示蛋白質(zhì)具有多種多樣的空間結(jié)構(gòu)，DNA具有相同的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(3)線粒體DNA位于線粒體外膜上，編碼參與呼吸作用的酶(×)提示線粒體DNA位于線粒體基質(zhì)中。核酸和蛋白質(zhì)的關(guān)系銅綠假單胞菌是引起燒傷等感染的病原體，某些噬菌體是侵染細(xì)菌的病毒。研究人員欲利用某些噬菌體和宿主銅綠假單胞菌的相互作用，來達(dá)到殺滅銅綠假單胞菌的目的。噬菌體JG、噬菌體PaP1、噬菌體PaP1的DNA＋噬菌體JG的蛋白質(zhì)外殼重組成的重組噬菌體對不同類型的銅綠假單胞菌(PA1、PAO1)的吸附率如圖所示。(1)根據(jù)B、C組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是噬菌體JG主要侵染銅綠假單胞菌PAO1，噬菌體PaP1主要侵染銅綠假單胞菌PA1。比較A、B、C三組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，噬菌體對銅綠假單胞菌的吸附主要取決于其蛋白質(zhì)外殼_(填“DNA”或“蛋白質(zhì)外殼”)的種類。(2)重組噬菌體繁殖產(chǎn)生的子代噬菌體，主要侵染銅綠假單胞菌_PA1(填“PAO1”或“PA1”)，理由是重組噬菌體的DNA來自噬菌體PaP1，產(chǎn)生的子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和噬菌體PaP1的相同，因此子代噬菌體主要侵染銅綠假單胞菌PA1。(3)在侵染銅綠假單胞菌時，噬菌體的尾絲蛋白通過與宿主細(xì)胞壁上的脂多糖結(jié)合進(jìn)而吸附在宿主細(xì)胞表面?？蒲腥藛T從某地污水中分離到一株可同時高效吸附并侵染PA1和PAO1的變異噬菌體，對其尾絲蛋白基因進(jìn)行測序，部分結(jié)果如圖所示。據(jù)圖可知，與野生型噬菌體相比，變異噬菌體的尾絲蛋白基因發(fā)生了堿基替換，使尾絲蛋白氨基酸序列改變，空間結(jié)構(gòu)改變，變異后的尾絲蛋白能同時結(jié)合兩種銅綠假單胞菌的脂多糖。綜上，DNA是攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。考向三核酸的結(jié)構(gòu)和功能6．(2024·北京，2)科學(xué)家證明“尼安德特人”是現(xiàn)代人的近親，依據(jù)的是DNA的()A．元素組成 B．核苷酸種類C．堿基序列 D．空間結(jié)構(gòu)答案C解析不同生物DNA的元素組成都是C、H、O、N、P，A不符合題意；不同生物DNA的核苷酸種類都只有4種，B不符合題意；不同生物DNA的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，D不符合題意。7．(2024·福州一中質(zhì)檢)圖甲是組成乙或丙的基本單位(單體)。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．甲中a為核糖或脫氧核糖，b為腺苷B．病毒中的核酸可能是乙，也可能是丙C．人的神經(jīng)細(xì)胞中含有甲的種類是8種D．小麥根尖細(xì)胞的遺傳物質(zhì)中，甲中的m有4種答案A解析甲中a為核糖或脫氧核糖，b為核苷酸，A錯誤；病毒只含有一種核酸，即DNA或RNA，故病毒中的核酸可能是乙(DNA)，也可能是丙(RNA)，B正確；人的神經(jīng)細(xì)胞含有DNA和RNA，因此含有4種核糖核苷酸和4種脫氧核苷酸，共8種核苷酸，C正確；小麥根尖細(xì)胞的遺傳物質(zhì)是DNA，含有4種含氮堿基(A、T、C、G)，D正確?？枷蛩谋嫖龅鞍踪|(zhì)和核酸的關(guān)系8．(2021·江蘇，1)核酸和蛋白質(zhì)都是重要的生物大分子，下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．組成元素都有C、H、O、NB．細(xì)胞內(nèi)合成新的分子時都需要模板C．在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都有分布D．高溫變性后降溫都能緩慢復(fù)性答案D解析DNA經(jīng)高溫變性后，降溫能緩慢復(fù)性，蛋白質(zhì)經(jīng)高溫變性后，降溫不能復(fù)性，D錯誤。9．(經(jīng)典高考題)生物體內(nèi)的DNA常與蛋白質(zhì)結(jié)合，以DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物的形式存在。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．真核細(xì)胞染色體和染色質(zhì)中都存在DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物B．真核細(xì)胞的核中有DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物，而原核細(xì)胞的擬核中沒有C．若復(fù)合物中的某蛋白參與DNA復(fù)制，則該蛋白可能是DNA聚合酶D．若復(fù)合物中正在進(jìn)行RNA的合成，則該復(fù)合物中含有RNA聚合酶答案B解析真核細(xì)胞的染色體和染色質(zhì)都主要是由DNA和蛋白質(zhì)組成的，都存在DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物，A正確；原核細(xì)胞中沒有以核膜為界限的細(xì)胞核，DNA裸露存在，不含染色體(質(zhì))，但是其DNA會在相關(guān)酶的催化下發(fā)生復(fù)制，DNA分子復(fù)制時會出現(xiàn)DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物，B錯誤；DNA復(fù)制需要DNA聚合酶，若復(fù)合物中的某蛋白參與DNA復(fù)制，則該蛋白可能為DNA聚合酶，C正確；在DNA轉(zhuǎn)錄合成RNA時，需要有RNA聚合酶的參與，故該DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物中含有RNA聚合酶，D正確。常見的核酸—蛋白質(zhì)復(fù)合體考向五比較細(xì)胞中的生物大分子10．(2023·全國乙，1改編)生物體內(nèi)參與生命活動的生物大分子可由單體聚合而成，構(gòu)成蛋白質(zhì)等生物大分子的單體和連接鍵以及檢測生物大分子的試劑等信息如表。單體連接鍵生物大分子檢測試劑或染色劑葡萄糖—①—②③蛋白質(zhì)④⑤—核酸⑥根據(jù)表中信息，下列敘述錯誤的是()A．①可以是淀粉或糖原B．②是氨基酸，③是肽鍵，⑤是堿基C．②和⑤都含有C、H、O、N元素D．④可以是雙縮脲試劑答案B解析組成蛋白質(zhì)的單體是②氨基酸，連接兩個氨基酸分子的化學(xué)鍵是③肽鍵，組成核酸的單體是⑤核苷酸，B錯誤。11．(2021·全國甲，1)已知①酶、②抗體、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人體內(nèi)有重要作用的物質(zhì)。下列說法正確的是()A．①②③都是由氨基酸通過肽鍵連接而成的B．③④⑤都是生物大分子，都以碳鏈為骨架C．①②⑥都是由含氮的單體連接成的多聚體D．④⑤⑥都是人體細(xì)胞內(nèi)的主要能源物質(zhì)答案C解析酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，抗體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，激素的化學(xué)本質(zhì)是有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、氨基酸的衍生物、脂質(zhì)等，只有蛋白質(zhì)才是由氨基酸通過肽鍵連接而成的，A錯誤；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質(zhì)，如甲狀腺激素是含碘的氨基酸衍生物，B錯誤；酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，抗體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是由氨基酸連接而成的多聚體，核酸是由核苷酸連接而成的多聚體，氨基酸和核苷酸都含有氮元素，C正確；人體主要的能源物質(zhì)是糖類，核酸是生物的遺傳物質(zhì)，脂肪是機(jī)體主要的儲能物質(zhì)，D錯誤。1．下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述，錯誤的是()A．抗體是發(fā)揮免疫功能的蛋白質(zhì)，胰島素是調(diào)節(jié)機(jī)體生命活動的蛋白質(zhì)B．酪氨酸幾乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，這種差異是由R基的不同引起的C．評價各種食物中蛋白質(zhì)成分的營養(yǎng)價值時，應(yīng)注重必需氨基酸的種類和含量D．苯丙氨酸(C9H11NO2)是人體的一種必需氨基酸，在人體細(xì)胞中，苯丙氨酸不可能由其他氨基酸轉(zhuǎn)化而來E．由n個氨基酸脫水縮合形成的m條多肽鏈中含有(n－m)個肽鍵F．含有m條肽鏈、n個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)中至多有n個氮原子G．某物質(zhì)是一種環(huán)狀八肽，分子中含有8個肽鍵H．蛋白質(zhì)中的N元素主要存在于氨基中I．蛋白質(zhì)的多樣性與氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序等有關(guān)J．肽鏈可通過氨基酸之間形成的氫鍵，折疊成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)K．蛋白質(zhì)煮沸后變性失去生物活性的過程發(fā)生了肽鍵斷裂L．蛋白質(zhì)徹底水解的產(chǎn)物不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)M．高溫變性后的蛋白質(zhì)不能恢復(fù)原有的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)答案FHK解析根據(jù)氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，在不考慮R基的情況下，每個氨基酸至少含有一個氮原子，所以由n個氨基酸組成的蛋白質(zhì)至少含有n個氮原子，F(xiàn)錯誤；蛋白質(zhì)中的N元素主要存在于“－CO－NH－”結(jié)構(gòu)中，H錯誤；蛋白質(zhì)變性失活后其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，但肽鍵沒有斷裂，K錯誤。2．下列關(guān)于核酸的敘述，正確的是()A．