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1、,第3课蛋白质和核酸,内容索引,核心素养测评,考点一蛋白质的结构和功能【必备知识速填】1.氨基酸及其种类:,2.蛋白质的结构及其多样性:(1)多肽的形成:,过程a名称:_;场所:_。物质b:_。多个氨基酸发生a过程形成的产物被称为_。结构c:_,其结构简式为:_。H2O中原子的来源:H来自相邻氨基酸的_和_;O来自_。由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有_个游离的氨基和_个游离的羧基,分别位于肽链的_;其余的氨基(或羧基)在_上。(2)蛋白质分子多样性的原因。氨基酸:_不同;_成百上千;_千变万化。肽链的盘曲、折叠方式及其形成的_千差万别。,脱水缩合,核糖体,二肽,多肽,肽键,NHCO(或CON
2、H),氨基(NH2),羧基(COOH),羧基(COOH),1,1,两端,R基,种类,数目,排列顺序,空间结构,(3)蛋白质的功能(连线):,【秒判正误】1.具有氨基和羧基的化合物都是构成生物体蛋白质的氨基酸。()分析:构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。2.生物体内组成蛋白质的氨基酸中,不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。()3.胰岛素中不同肽链之间通过肽键连接。()分析:胰岛素的不同肽链之间的化学键不是肽键,而是二硫键。,4.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能并未发生改变。()分析:蛋白质的空间结构被破坏,其特定功能会改变。5.评价蛋白质食品的营养价值主要依据
3、其必需氨基酸的种类和含量。()6.氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质。()分析:氨基酸通过脱水缩合的方式形成肽链。,【重点难点讲透】1.“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸:,2.蛋白质结构的3点提醒:(1)书写注意:不要将氨基写为NH2或NH3;不要将羧基写为或COOH;也不要将肽键写为CONH或,其中的一个短线代表一个化学键,不能省略。(2)氨基酸数目氨基酸种类:组成蛋白质分子的氨基酸数目可能成百上千,但构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。(3)多肽蛋白质:在核糖体上经脱水缩合形成的多肽往往没有生物活性,由一条或多条肽链通过一定化学键(如二硫键等)盘曲、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质
4、才能行使特定功能。,3.几种常见蛋白质的分布和功能:,4.蛋白质变性的原因与致变因素:(1)原因:在某些物理和化学因素作用下,特定的空间结构被改变,导致其理化性质改变和生物活性丧失,但肽键没有被破坏。(2)致变因素。化学因素:加强酸、强碱、重金属盐、尿素、丙酮等。物理因素:加热(高温)、紫外线及X射线照射、超声波、剧烈振荡或搅拌等。,5.蛋白质的盐析、变性和水解辨析:,【教材命题源】教材原文:必修1P23_“与生活的联系”命题角度:角度1.从血液中提取免疫球蛋白(抗体)常用的方法是盐析法,鉴定尿液中是否有蛋白质常用沸水浴加热法来检验。两种方法处理对蛋白质的影响有何不同?提示:盐析过程中蛋白质空
5、间结构和生理功能都没有发生变化,抗体将保持其活性;沸水浴加热后蛋白质变性,蛋白质空间结构发生不可逆的改变,构成蛋白质的肽链会充分伸展,丧失生物活性,但肽键一般不断裂。,角度2.相对于生鸡蛋,鸡蛋煮熟后为何更容易消化?提示:由于高温可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,因此,吃熟鸡蛋更容易被消化。,【典例示范】(2019太原模拟)下列有关蛋白质叙述正确的是()A.食盐作用下析出的蛋白质空间结构发生了改变B.蛋白质分子进出细胞不需要载体蛋白的参与C.细胞内氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质D.已知某化合物含有C、H、O、N等元素且具有催化作用,可以推断此物质是蛋白质,【
6、解析】选B。盐析不改变蛋白质的空间结构,蛋白质不会变性,A错误;蛋白质属于大分子物质,其进出细胞的方式是胞吞和胞吐,胞吞和胞吐利用了膜的流动性,该过程不需要载体蛋白的参与,B正确;蛋白质的结构与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关,所以氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质,C错误;RNA也含有C、H、O、N等元素,有些RNA也具有催化作用,D错误。,【素养新命题】(1)组成蛋白质的元素一定存在于氨基酸中吗?举例说明。(科学思维:批判性思维)提示:不一定。有些氨基酸形成的肽链在构成蛋白质时需要与其他的元素结合才行,比如人体没有含铁的氨基
7、酸,但是有含铁的血红蛋白。(2)研究发现某些蛋白质的氨基酸种类相同、数目相同,但功能不同,原因是什么?(生命观念:结构与功能观)提示:组成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。,【热考角度通关】角度一组成蛋白质的氨基酸1.(2020烟台模拟)关于生物体内氨基酸的叙述,正确的是()A.氨基酸是蛋白质分子的单体,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,【解析】选B。生物体内的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上,A项错误,B项正
8、确;每个氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N,氨基酸中的R基可能含有其他元素,C项错误;必需氨基酸不能在人体内合成,D项错误。,2.如图为氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是(),A.结构在所有生物体内均有20种B.氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自和C.结构中含有的氨基或羧基一般不参与脱水缩合D.生物体内n个氨基酸形成一条肽链脱去n个水【解析】选C。氨基酸的种类由R基决定,R基约有20种,所以氨基酸的种类约有20种,但并不是所有的生物体内均有20种,A错误;氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自和,B错误;n个氨基酸形成一条肽链脱去(n-1)个水,D错误。,科学思维模型与建模巧用“一、二、三、
9、四、五”助记蛋白质的结构与功能,角度二蛋白质的结构和功能3.(2017海南高考)有关蛋白质结构与功能的叙述,错误的是()A.蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关B.数量相同的5种氨基酸可以组成不同的肽链C.将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失D.氨基酸序列相同的肽链可折叠成不同的空间结构,【解析】选C。蛋白质的结构决定其功能,蛋白质的生物活性与空间结构有关,A项正确;数量相同的5种氨基酸可以组成不同的肽链,如形成四肽、五肽等,B项正确;抗体的化学本质是蛋白质,溶于NaCl溶液中会析出,但不会丧失其生物活性,C项错误;氨基酸序列相同的肽链经过盘曲、折叠,会形成不同的空间结构,D项正确
10、。,4.(2018全国卷)下列关于人体中蛋白质功能的叙述,错误的是()A.浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原B.肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程C.蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分,【解析】选C。本题考查蛋白质类相关的物质及其生理作用。浆细胞产生的抗体为球蛋白,可以与抗原特异性结合,A正确;肌细胞中含有肌球蛋白和肌动蛋白,参与肌肉的收缩过程,B正确;血红蛋白含有铁元素,不含镁元素,C错误;细胞核中的染色体主要由蛋白质和DNA组成,D正确。,5.朊病毒蛋白(PrP)有两种:一种是PrPc,一种是PrPsc,它们的比较如下表:,由此可
11、以推测这两种蛋白质表现出不同性质的原因是()A.溶解度不同B.氨基酸的种类不同C.空间结构不同D.氨基酸的数量不同【解析】选C。由表格信息可知,PrPc和PrPsc的氨基酸序列相同,因此二者溶解度和致病性不同的原因是蛋白质的空间结构不同。,角度三蛋白质的相关计算6.(2019长沙模拟)下列关于氨基酸和蛋白质的叙述,正确的是()A.如果有足量的3种氨基酸,则它们能形成多肽的种类最多是27种B.氨基酸之间的不同,是由基因的碱基排列顺序决定的C.碳元素是构成生物体的基本元素,可形成链式或环式结构,在一个十七肽化合物中,最多含有肽键17个D.狼捕食兔子后通过消化吸收,增加了体内的蛋白质种类,【解析】选
12、C。假设有A、B和C3种氨基酸,在每种氨基酸都足量的情况下,如果仅考虑链状三肽,可形成三肽化合物的种类为333=27种,但是题干中并没有说是形成三肽,所以由足量的3种氨基酸形成的多肽的种类有无数种,A错误;氨基酸之间的不同是由其R基决定的,B错误;对于一条链状的多肽来说,肽键数等于氨基酸个数减去1,对于环状多肽来说,肽键数等于氨基酸个数,所以在一个十七肽(环状肽)化合物中最多含有肽键17个,C正确;狼捕食兔子后,利用兔子体内的蛋白质分解后的产物氨基酸来合成它自身的蛋白质,狼体内蛋白质种类并没有改变,D错误。,【加固训练】1.(2020德州模拟)某五十肽中有丙氨酸(R基为CH3)4个,现脱掉其中
13、的丙氨酸(相应位置如图所示),得到4条肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是(),A.该五十肽水解得到的几种有机物比原五十肽增加了8个氧原子B.若将得到的5个氨基酸缩合成五肽,则有5种不同的氨基酸序列C.若将新生成的4条肽链重新连接成一条长链,则将脱去4分子H2OD.新生成的4条肽链至少含有4个游离的羧基,【解析】选C。据图分析可知,每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键,脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键,即有8分子水参与,故该五十肽水解得到的几种有机物比原五十肽增加了8个氧原子,A项正确;得到的5个氨基酸,其中有4个是丙氨酸,故这5个氨基酸缩合成五肽,可有5种不同的
14、氨基酸序列,B项正确;若这4条肽链重新连接成一条长链,则需要形成3个肽键,脱去3分子水,C项错误;每条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基,故新生成的4条肽链至少含有4个游离的羧基,D项正确。,2.某一蛋白质由2条肽链组成,共含有16个肽键,则此蛋白质分子中至少含有NH2和COOH个数及氨基酸数分别为()A.18、18、18B.20、20、20C.2、2、18D.1、1、20【解析】选C。根据蛋白质分子中肽键数=氨基酸数-肽链数可知,此蛋白质分子中氨基酸数=肽键数+肽链数=16+2=18(个);由于在1条肽链中,至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基,所以2条肽链至少有2个游离的氨基和2个
15、游离的羧基。因此蛋白质分子中至少含有-NH2和-COOH个数及氨基酸数分别为2、2、18。,考点二核酸的组成、结构与功能【必备知识速填】1.核酸的结构层次和种类:,2.核酸的功能与分布:,3.生物大分子以碳链为骨架:,单糖,蛋白质,核苷酸,【秒判正误】1.DNA和RNA的碱基组成相同,五碳糖不同。()分析:RNA中不含有碱基T,DNA中不含有碱基U。2.核酸是生物体储存遗传信息的物质。()3.细胞中的DNA一定有氢键,RNA一定没有氢键。()分析:tRNA中存在局部双链结构,也含有氢键。4.原核生物拟核中含有环状的DNA分子。(),【重点难点讲透】1.核酸与蛋白质的比较:,2.DNA多样性、蛋
16、白质多样性和生物多样性的关系:,(1)同种生物不同细胞中DNA一般相同,而mRNA则一般不同,蛋白质种类和含量也不同,这是基因选择性表达的结果。(2)核酸与蛋白质在不同生物体中具有物种的特异性,因而可以从分子水平上,通过分析核酸与蛋白质的相似程度来推断物种亲缘关系的远近。,3.DNA、RNA和蛋白质三者间的内在关系:,4.碱基种类与核苷酸种类的关系:(1)在只有DNA或RNA的生物中:,(2)同时含有DNA和RNA的生物:,【典例示范】(2015全国卷改编)下列叙述错误的是()A.核酸与磷脂中所含元素的种类相同B.RNA可以是非细胞生物的遗传物质C.T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成D.控制
17、细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上,【解析】选D。核酸的组成元素是C、H、O、N、P,磷脂的组成元素与核酸相同;非细胞生物的病毒可分为DNA病毒和RNA病毒,前者的遗传物质是DNA,后者的遗传物质是RNA;T2噬菌体属于DNA病毒,只含有一种核酸DNA,DNA的基本构成单位是脱氧核糖核苷酸;细菌是原核生物,只有核糖体一种细胞器,控制细菌性状的基因位于拟核的DNA和细胞质中的质粒DNA上。,【素养新命题】(1)相比DNA病毒,RNA病毒容易变异,不容易研制出相应的疫苗。原因是什么?(科学思维:分析与综合)提示:RNA病毒的遗传物质是RNA,RNA一般是单链结构,不稳定,容易发生变异,DN
18、A一般是双螺旋结构,结构稳定。,(2)如图表示染色体和核糖体的部分成分,回答问题。(科学思维:模型与建模),图中a、b分别表示_、_。图中甲、乙、丙分别表示的物质是_、_、_。烟草花叶病毒和T2噬菌体的组成物质分别类似于图中的_(填“A和B”或“B和A”)。,核苷酸,氨基酸,DNA,RNA,蛋白质,B和A,【热考角度通关】角度一核酸组成、结构与功能1.(2020日照模拟)下列有关核酸的叙述,错误的是()A.DNA和RNA都能够携带遗传信息B.DNA和RNA都有一定的空间结构C.DNA和RNA中都含有磷酸二酯键D.组成DNA和RNA的元素种类不同,【解析】选D。DNA和RNA都能够携带遗传信息,
19、A正确;在真核生物细胞内,DNA通常是双链结构,而RNA通常是单链结构,B正确;脱氧核苷酸在连接成DNA分子时会形成磷酸二酯键,核糖核苷酸在连接成RNA时,也会形成磷酸二酯键,C正确;RNA和DNA组成元素的种类相同,都是由C、H、O、N、P组成,D错误。,2.如图为某核苷酸链的示意图,下列相关叙述中正确的是(),A.图示化合物的元素组成只有C、H、O、NB.图示为DNA一条链的部分片段C.图中的T、C、G可参与合成6种核苷酸D.图示化合物只能在细胞核中找到【解析】选B。核苷酸链的组成元素有C、H、O、N、P,A错误;题图中含有碱基T,为DNA一条链的部分片段,B正确;T、C、G可参与合成5种
20、核苷酸,C错误;DNA主要分布在细胞核中,此外在细胞质中也有少量DNA,D错误。,科学思维模型与建模“三看”法快速确定DNA、RNA,角度二核酸与蛋白质的关系3.(2019大同模拟)蛋白质和核酸是细胞内重要的大分子物质,下列关于真核细胞中蛋白质和核酸的叙述正确的是()A.二者主要在细胞核内合成,都能通过核孔出入细胞核B.二者都是线粒体、内质网和染色体重要的组成成分C.合成蛋白质需要核酸参与,合成核酸不需要蛋白质参与D.蛋白质中的氮元素主要存在于肽键中,核酸中的氮元素存在于碱基中,【解析】选D。蛋白质在核糖体上合成,A错误;内质网的成分为磷脂和蛋白质,没有核酸,B错误;合成核酸需要酶参与,该类酶
21、的成分为蛋白质,C错误;核酸中的氮元素存在于碱基中,蛋白质中的氮元素主要存在于肽键中,D正确。,【加固训练】1.如图是DNA和RNA的结构示意图,有关说法正确的是(),A.甲型H1N1流感病毒有5种碱基和8种核苷酸B.主要存在于硝化细菌拟核中的核酸由5种碱基构成C.病毒中也有上述两种核酸D.DNA彻底水解得到的产物中有脱氧核糖,而没有核糖【解析】选D。甲型H1N1流感病毒为RNA病毒,含有A、G、C、U4种碱基和4种核苷酸,A错误;主要存在于硝化细菌拟核中的核酸为DNA,含有A、G、C、T4种碱基,B错误;病毒只有一种核酸,DNA或RNA,C错误;DNA中含有的五碳糖为脱氧核糖,不是核糖,D正
22、确。,2.如图为人体内两种重要化合物A和B的化学组成关系,相关叙述正确的是(),A.a的种类约有20种,因R基的不同而不同,b的种类有8种B.线粒体和植物细胞的叶绿体中有大量B物质C.人的遗传物质是BD.A的种类在神经细胞与表皮细胞中相同,B则不同【解析】选C。染色体的主要成分是DNA和蛋白质,DNA中含C、H、O、N、P,蛋白质中含C、H、O、N,所以B是DNA,A是蛋白质,a是氨基酸,b是脱氧核苷酸。组成蛋白质的氨基酸约有20种,组成DNA的脱氧核苷酸有4种,A错误;线粒体和植物细胞的叶绿体中有少量的DNA,B错误;人的遗传物质是DNA,C正确;人体不同细胞中DNA是相同的,但由于基因的选
23、择性表达,不同细胞中蛋白质种类不完全相同,D错误。,考点三观察DNA和RNA在细胞中的分布【必备知识速填】1.实验原理:(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同:,(2)盐酸:改变_的通透性加速染色剂进入细胞,使染色质中的_分离有利于DNA与染色剂结合。,细胞膜,DNA与,蛋白质,2.实验步骤:,【秒判正误】1.在观察细胞中DNA的分布时,可单独使用甲基绿染液进行染色,可观察到的绿色部位即为DNA的分布区域。()分析:单独使用甲基绿会使整个细胞都变成绿色,不能区分DNA的分布区域。2.在制作口腔上皮细胞临时装片的过程中,应先在载玻片上滴一滴蒸馏水。()分析:在制作口腔上皮细胞临时装片时
24、应在载玻片上滴一滴生理盐水,以维持口腔上皮细胞的正常形态。,3.水解后用缓水流冲洗载玻片,目的之一是洗去多余的盐酸。()分析:水解后,标本上带有多余的盐酸,会影响后面的染色,故需洗去多余的盐酸。4.在细胞中DNA分布于细胞核,RNA分布于细胞质。()分析:细胞中DNA分布于细胞核、线粒体和叶绿体中,而RNA在细胞核和细胞质中都有分布。,5.实验操作中烘干的目的是固定细胞,并防止细胞被破坏。()分析:细胞死亡后,细胞内的溶酶体会破裂释放水解酶,从而破坏细胞结构,烘干可以使蛋白质快速变性,从而避免对细胞的破坏。,【重点难点讲透】1.实验材料的选择:(1)不能用哺乳动物成熟红细胞做观察DNA与RNA
25、的分布的实验,原因是哺乳动物成熟红细胞中没有细胞核。(2)选用紫色洋葱鳞片叶内表皮作实验材料的原因是紫色洋葱鳞片叶内表皮接近无色,而外表皮细胞的液泡中含色素,会干扰实验结果的观察。,2.实验中各种处理的目的:,【典例示范】(2019郑州模拟)在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中,下列说法正确的是()A.染色时先用甲基绿染液,再用吡罗红染液B.用8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离,使DNA水解C.酒精灯烘干载玻片,可迅速杀死细胞,防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏D.用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子,【解析】选C。在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”
26、实验中,染色时用甲基绿、吡罗红混合染色剂,A错误;用质量分数为8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离,但不能使DNA水解,B错误;酒精灯烘干载玻片,可迅速杀死细胞,防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏,C正确;用高倍镜可以比较清楚地看到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质,D错误。,【素养新命题】结合蛋白质的性质,分析盐酸为什么能使染色质中的DNA与蛋白质分离。(科学思维:分析与综合)提示:盐酸可使蛋白质变性,结构改变的蛋白质不能与DNA结合。,【热考角度通关】角度一1.(2020合肥模拟)在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中,正确的操作顺序以及将口腔上皮细胞置于8%的盐酸溶液中水解的主要目的
27、之一是()染色水解冲洗涂片取口腔上皮细胞制片观察A.,使细胞中的DNA水解成脱氧核苷酸B.,使细胞中物质全部水解C.,利用盐酸改变细胞壁的通透性,加速染色剂进入细胞D.,使染色质中的DNA与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合,【解析】选D。该实验的完整步骤是:取口腔上皮细胞制片水解冲洗涂片染色观察。其中用盐酸水解口腔上皮细胞的目的有两个:改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞;使染色质中的DNA与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合。综上所述,D选项正确。,2.如图表示观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的基本实验步骤,对该基本步骤的叙述错误的是(),A.表示制片,首先应在洁净的载玻片上滴一
28、滴质量分数为0.9%的NaCl溶液B.表示水解,需要用质量分数为8%的盐酸处理烘干后的装片C.表示用缓水流冲洗,以免影响染色D.表示用甲基绿和吡罗红对标本先后进行染色【解析】选D。制片时滴加0.9%的NaCl溶液的目的是维持口腔上皮细胞的正常形态;水解前需烘干装片,固定细胞并防止细胞中溶酶体内的酶破坏核酸;缓水流冲洗的主要目的是洗去多余的盐酸,防止影响染色;染色时用甲基绿和吡罗红混合染色剂对标本进行染色,不是对标本先后染色。,【加固训练】用甲基绿、吡罗红混合染色剂对人口腔上皮细胞进行染色,结果发现细胞核呈绿色,细胞质呈红色。下列解释正确的是()A.DNA只存在于染色体上,RNA只存在于线粒体内B.甲基绿、吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力相同C.真核细胞中,DNA不存在于细胞质中,RNA不存在于细胞核中D.该实验的结果反映了DNA和RNA在真核细胞中的主要分布状态,【解析】选D。DNA主要存在于细胞核中,RNA主要存在于细胞质中,A错误;甲基绿、吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同,甲基绿染DNA,因此细胞核呈绿色,吡罗红染RNA,因此细胞质呈红色,B错误;真核细胞中,细胞质的线粒体和叶绿体内有少量DNA,细胞核中也有少量RNA,C错误;绿色表示有DNA的分布,红色表示有RNA的分布,因此该实验的结果反映了DNA和RNA在真核细胞中的分布状态,D正确。,