高考专题复习：第3讲 蛋白质和核酸（必修1 分子与细胞）(共43张PPT)

(共43张PPT)
第3讲　蛋白质和核酸
1.1.6　阐明蛋白质通常由20 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
1.1.7　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
一、蛋白质是生命活动的主要承担者
1．蛋白质的基本组成单位——氨基酸
2．蛋白质结构多样性与功能的多样性相适应
(1)多肽的形成过程
①肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为______。
②H2O中各元素的来源：H来自_________________，O来自_________。
③一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_____；其余的氨基(或羧基)在_____上。
几肽
—COOH和—NH2
—COOH
两端
R基
(2)蛋白质的结构层次(以血红蛋白为例)
(3)蛋白质结构多样性与功能多样性
二、核酸是遗传信息的携带者
1．核酸的种类及其分布
(1)核酸分为______________ (DNA)和_________ (RNA)两大类。
(2)真核细胞的DNA主要分布在_______中，线粒体、叶绿体也含有少量DNA；RNA主要分布在_______中。
2．核酸是由核苷酸连接而成的长链
(1)核酸的结构层次
(2)核酸的功能：核酸是细胞内_____________
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。
脱氧核糖核酸
核糖核酸
细胞核
细胞质
携带遗传信息
3．生物大分子以碳链为骨架
生物大分子(多聚体) 基本单位(单体)
多糖 ___________
蛋白质 _______________
核酸 _________________
单糖
氨基酸
核苷酸
一、判断正误——从微点上澄清概念
1．酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。 (2021·全国甲卷，改编)( )
提示：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，只有蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的。
2．蛋白质是生物体内重要的储能物质。 ( )
提示：糖类和油脂(脂肪)是生物体内重要的储能物质，蛋白质不是。
3．高温会破坏蛋白质和核酸分子中的肽键。 ( )
提示：高温会破坏蛋白质分子的空间结构，但是不会破坏肽键，且核酸分子中不含肽键。
×
×
×
4．DNA片段中的单糖是葡萄糖。 ( )
提示：DNA分子中所含的糖为脱氧核糖。
5．糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子。 (2020·江苏卷)( )
提示：糖类中的单糖、二糖和脂质不属于生物大分子。
6．核酸的合成需要相应蛋白质的参与。 ( )
7．组成①血红蛋白、②DNA、③淀粉、④纤维素等多聚体的单体的种类最多的是①。 ( )
×
×
√
√
二、分析作答——从关联思维上理解概念
1．(必修1 P32“与社会的联系”延伸思考)通过加热、加酸或酒精进行消毒灭菌，其原理是什么？
提示：加热、加酸或酒精能够使细菌和病毒的蛋白质变性，从而达到灭菌、消毒的目的。
2．(必修1 P34“问题探讨”拓展分析)刑侦人员通过DNA指纹获得嫌疑人信息，其根本原因是什么？
提示：生物的遗传信息储存在DNA分子中，每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有其特点。
3．(必修1 P36图2 -17及正文挖掘)科学家说“碳是生命的核心元素”，其原因是什么？
提示：以碳链为骨架的多糖、蛋白质、核酸等生物大分子，构成细胞生命大厦的基本框架。
微课题(一)　蛋白质的形成过程及结构和功能分析
[系统深化知能]
1．蛋白质的结构适于完成多种功能
2．几种常见蛋白质的分布和功能
种类 分布 功能
绝大多数酶 细胞内或细胞外 降低化学反应的活化能(催化作用)
载体蛋白 细胞膜 运输某些物质，如离子、氨基酸等
通道蛋白 细胞膜 运输水、K＋、Na＋等
糖蛋白 细胞膜表面 保护、润滑、识别等
核孔复合体 核膜 核质之间物质交换、信息交流
某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等) 内环境中 传递信息、调节生命活动
抗体 内环境中 消灭抗原
血红蛋白 红细胞内 运输氧气和部分二氧化碳
结构蛋白 细胞内 细胞的组成成分
3.通过基本计算深化对蛋白质结构及其多样性的认识
(1)利用蛋白质形成的结构图解进行计算
①氨基数＝肽链数＋R基中的氨基数＝氨基酸中所有的氨基数－肽键数。
②羧基数＝肽链数＋R基中的羧基数＝氨基酸中所有的羧基数－肽键数。
说明：环形肽中肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数。
③肽键数、脱去水分子数和蛋白质相对分子质量的计算。假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽：
(2)多肽种类的推算方法
多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助下面的示意图来理解(□代表要安放的氨基酸的位置)。
①假若有n种氨基酸形成一个三肽，那么形成三肽的种类为： ，即n3种。
②假若n种氨基酸形成一个m肽，则形成的多肽种类有nm种。
形成 钛链数 形成 肽键数 脱去水 分子数 氨基数目 羧基数目 蛋白质相对分子质量
1 n－1 n－1 至少1个 至少1个 na－18(n－1)
m n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18(n－m)
n n n
[情境迁移用活]
世界上第一个人工合成蛋白质的诞生
(教材必修1 P33“生物科学史话”)
牛胰岛素是由17种、51个氨基酸形成的两条肽链组成的一种蛋白质。1953年英国科学家桑格测得了牛胰岛素全部氨基酸的排列顺序。我国科学家们经过近7年的努力，终于在1965年完成了结晶牛胰岛素的合成，而且其具有与天然胰岛素一样的生物活性。
[问题设计]
(1)牛胰岛素的β链由30个、17种氨基酸形成，这条肽链形成过程脱去多少分子水？它的氨基酸排列顺序可能有多少种？
提示：这条肽链形成过程脱去29分子水。它的氨基酸排列顺序可能有1730种。
(2)人工合成的结晶牛胰岛素具有与天然胰岛素一样的生物活性，能不能说明蛋白质结构和功能的多样性？为什么？
提示：不能。人工合成的结晶牛胰岛素具有特定的氨基酸顺序和特定的功能，反映的是蛋白质的特异性。
[解题思维建模]
[典例]　下面是三种化合物的结构简式，下列有关这三种化合物的叙述，错误的是 (　 )
A．三种化合物可以用一个结构通式表示
B．三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基
C．三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D．三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同
[解析]　三种化合物都是构成蛋白质的氨基酸，都可用氨基酸的结构通式表示，A正确；图中三种氨基酸的共同点应为“至少都含有一个氨基、一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上”，B错误；用双缩脲试剂鉴定蛋白质可产生紫色反应，是由于蛋白质中有肽键，氨基酸中无肽键，故不能与双缩脲试剂发生紫色反应，C正确；三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数都为1，D正确。
[答案]　B
内化思维模型
“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，要辨别小分子有机物是不是组成蛋白质的氨基酸，判断的基本依据是氨基酸的结构通式，据此构建“两看法”的解题模型如下：
[题点考法全训]
1．下面是某蛋白质的肽链结构示意图(图1，其中数字为氨基酸序号)及部分肽链放大图(图2)。请据图判断，下列叙述正确的是 (　 )
A．该蛋白质中含有1条肽链、124个肽键
B．图2中含有的R基是①②④⑥⑧
C．从图2推知该肽链至少含有3个游离的羧基
D．从图2推知该肽链至少含有3个游离的氨基
解析：由图1可知，该蛋白质中含有1条肽链、124个氨基酸，所以肽键数＝氨基酸数－肽链数＝124－1＝123(个)，A错误；分析题图可知，图2中含有的R基是②④⑥⑧，①是氨基，B错误；图2的R基团中含有2个羧基(⑥⑧)，故可推知该肽链至少含有3个游离的羧基(124号氨基酸还含有一个游离的羧基)，C正确；图2的R基团②中含有1个游离的氨基，同时该肽链的①端含有一个游离的氨基，故可推知该肽链至少含有2个游离的氨基，D错误。
答案：C　
2．生长激素是垂体合成分泌的一种蛋白类激素，该激素由191个氨基酸脱水缩合成一条肽链后盘曲折叠而成，能促进长骨的生长及蛋白质的合成。若婴儿缺乏该激素，会导致侏儒症的出现。以下有关说法正确的是 (　 )
A．生长激素能调节人体的生长发育，具有信息传递的功能
B．给缺乏生长激素的个体喂食适量的生长激素，可使其正常生长
C．生长激素含有一个氨基和191个氮原子
D．若氨基酸的平均分子量为a，则生长激素的分子量为191a－3 438
解析：生长激素是垂体合成分泌的一种蛋白类激素，能调节人体的生长发育，具有信息传递的功能，A正确；给缺乏生长激素的个体注射适量的生长激素，可使其正常生长，生长激素不能口服，因为生长激素是蛋白质，口服会被消化分解，B错误；生长激素是由191个氨基酸脱水缩合成一条肽链后盘曲折叠而成的，故其至少含有一个游离的氨基，至少含有191个氮原子，C错误；若氨基酸的平均分子量为a，一个由一条肽链组成的蛋白质分子共有191个氨基酸，该蛋白质的分子量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18＝191a－18×190＝191a－3 420，D错误。
答案：A　　
3．如图为有关蛋白质分子的概念图，下列对图示分析正确的是 (　 )
A．①过程中失去水分子的数目等于a的数目
B．a可根据侧链基团分为必需氨基酸和非必需氨基酸
C．蛋白质中的N主要存在于游离的氨基中
D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因
解析：分析题图可知，①过程为脱水缩合，a为氨基酸，①过程中失去的水分子数＝肽键数＝氨基酸数(a的数目)－肽链数，A错误；根据氨基酸是否能在细胞内合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸，B错误；蛋白质中的N主要存在于肽键中，C错误；蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因，D正确。
答案：D　
[易错提醒]　有关蛋白质结构需要注意的几点
(1)蛋白质变性的误区：高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构。
(2)氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸约有21种。
(3)R基中不一定有C原子，如甘氨酸中R基为H原子；S元素一定在R基中。　　
微课题(二)　蛋白质与核酸的关系分析
　　　　　　　　　　　[系统深化知能]
1．以中心法则为统领，形成生命物质的整体观：生物体是物质、能量和信息的统一体
(1)中心法则图解
(2)多样性的关系——DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性
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。
2．分析比较核酸与蛋白质的结构
项目 核酸 蛋白质
DNA RNA 元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等
组成单位 CH2NRHCOOH
连接方式 磷酸二酯键 肽键
形成场所 主要在细胞核中复制产生 主要在细胞核中转录生成 核糖体
分子结构 一般为规则的双螺旋结构 一般为单链结构 复杂多样的空间结构
[情境迁移用活]
下面是某品牌核酸保健品的说明书(局部)
商品名称 ××核酸胶囊
商品功能 免疫调节
主要成分 每粒含：核酸(DNA＋RNA)≥200 mg
使用方法 成年人每日2次，每次2～3粒，温开水吞服，适加饮水量
注意事项 本品不能代替药物。适宜人群：免疫力低下者，不适宜人群：痛风患者、血尿酸高者、肾功能异常者
健康 小知识 ××核酸胶囊组方科学，核酸(DNA＋RNA)纯度高、含量高，以核酸为主并佐以辅酶辅因子、维生素、微量元素等多种营养素，既有核酸的主导作用，又有多种营养素的协同作用
[问题设计]
(1)应用所学知识，分析口服核酸(DNA＋RNA)补充营养的科学性。
提示：口服核酸后核酸会被人体消化成核苷酸，需进一步消化成五碳糖、碱基和磷酸等小分子才能被吸收，这些营养物质人体并不缺乏。并且人体吸收核酸也没什么用，所以口服核酸(DNA＋RNA)补充营养是不科学的。
(2)尽管某些生物学家指出，“核酸营养”是一个荒唐可笑的骗局，但是有消费者服用了××核酸胶囊后感觉能提高了免疫力，相信核酸营养有效。对这种现象你能给出什么解释？如何检验你的解释是否合理？
提示：可能的解释一：该胶囊里的其他成分有一定的效果；可以用不含核酸成分的其他物质进行对照验证。可能的解释二：该胶囊含有的没有标注的成分有一定的效果；可以通过药物成分分析进行验证。(说明：××核酸胶囊经由市场举报，多家检测机构检测出该胶囊含有人参皂苷等未标注的成分)
[解题思维建模]
[典例]　如图表示核酸的基本组成单位，下列叙述正确的是 (　 )
A．若m为胸腺嘧啶，则b是构成RNA的单体
B．若m为胞嘧啶，则b是构成DNA的单体
C．若m为尿嘧啶，则RNA中含有化合物b
D．若m为腺嘌呤，则b为腺嘌呤核糖核苷酸
[解析]　胸腺嘧啶(T)是DNA中特有的碱基，若m为胸腺嘧啶(此时a一定是脱氧核糖)，则b是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，是构成DNA的单体，A错误；胞嘧啶(C)是组成DNA或RNA的碱基，若m为胞嘧啶，则b(胞嘧啶脱氧核苷酸或胞嘧啶核糖核苷酸)是构成DNA或RNA的单体，B错误；尿嘧啶(U)是RNA中特有的碱基，若m为尿嘧啶(此时a一定是核糖)，则b是构成RNA的单体——尿嘧啶核糖核苷酸，在RNA中含有该化合物，C正确；腺嘌呤(A)是DNA和RNA中均含有的碱基，若m为腺嘌呤，则b为腺嘌呤脱氧核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸，D错误。
[答案]　C
内化思维模型
“三看法”区分DNA和RNA
核酸包括DNA和RNA两种，二者在五碳糖、碱基和碱基数量比等几个方面存在区别，据此构建“三看法”模型如下：
[题点考法全训]
1．T2噬菌体、艾滋病毒、禽流感病毒等的核酸有的是双链DNA、有的是单链RNA，还有的病毒的核酸为单链DNA或双链RNA。现发现一种新病毒，要确定属于哪一种类型，应该 (　 )
A．分析碱基类型，确定碱基比例
B．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型
C．分析碱基类型，分析五碳糖类型
D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析五碳糖类型
解析：分析碱基类型可以确定是DNA还是RNA病毒，其次再确定碱基比例可以确定是单链还是双链，A正确。
答案：A　
2．下列有关DNA和RNA的叙述，正确的是 (　 )
A．细菌的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是RNA
B．DNA双螺旋结构中，DNA一条链中的碱基互补配对
C．转录过程遵循碱基互补配对原则，形成的RNA中没有碱基对
D．真核细胞中的DNA不能穿过核孔，而RNA可穿过核孔实现核质信息交流
解析：细菌的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA，A错误；DNA双螺旋结构中，DNA的两条链之间碱基互补配对形成碱基对，B错误；转录过程遵循碱基互补配对原则，形成的RNA包括mRNA、tRNA和rRNA，其中tRNA中存在局部双链结构，含有碱基对，C错误；核孔具有选择性，RNA可穿过核孔实现核质信息交流，但DNA不能穿过核孔，D正确。
答案：D　
3．请写出探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA的实验思路。
材料用具：显微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶等。(说明：活鸡胚的培养方法和检测方法不作要求)
答案：①取活鸡胚分成等量的两组并编号为甲、乙，用显微注射器分别向甲组注射核酸提取物和DNA酶混合液，向乙组注射等量的核酸提取物和RNA酶混合液。②在相同且适宜的条件下培养一段时间。③分别从培养后的活鸡胚中提取样品，检测是否产生禽流感病毒。
[典例]　(2021·江苏高考改编)下面有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是(　 )
A．不同蛋白质分子一般含有数量不同的氨基酸
B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能
C．组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序结合
D．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
[答案]　D
[追根溯源]　
高考“源于教材，高于教材”
A项来源于教材必修1 P31“思考·讨论” T3“一个蛋白质分子往往含有成百上千个氨基酸”。
B项来源于教材必修1 P31“思考·讨论” T2分析：蛋白质食物会由胃蛋白酶、胰蛋白酶等催化水解，说明不同的蛋白质会具有相似功能。
C项来源于教材必修1 P31正文“氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化” 。
D项来源于教材必修1 P30正文：“一个氨基酸分子的羧基……这种结合方式叫作脱水缩合” 。
[升维训练]
1．下列有关蛋白质的叙述，正确的是 (　 )
A．组成各种蛋白质分子的氨基酸有21种
B．多个氨基酸经脱水缩合后即可形成特定结构的蛋白质
C．氨基酸之间发生脱水缩合生成水与它们的R基种类无关
D．功能不同的多肽或蛋白质的氨基酸数目一定不同
解析：组成蛋白质的氨基酸有21种，但并不是每种蛋白质都有21种氨基酸组成，A错误；多个氨基酸经脱水缩合后形成多肽，多肽再经加工形成特定结构的蛋白质，B错误；脱水缩合发生在相邻氨基酸主链上的氨基和羧基之间，与R基无关，C正确；功能不同的多肽或蛋白质的氨基酸数目可能不同，也可能相同，D错误。
答案：C　
2．蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是(　 )
A．组成蛋白质的单体的种类比组成DNA的单体的种类多
B．蛋白质的生物活性与其空间结构有关
C．蛋白质的特性与其碳骨架有关，也与组成其氨基酸的R基有关
D．细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的物质都是蛋白质
解析：组成蛋白质的单体是氨基酸，有21种，DNA的单体是脱氧核苷酸，有4种，A正确；蛋白质的生物活性与其空间结构有关，空间结构改变，其生物活性可能会改变，B正确；蛋白质的特性与其结构有关，其结构与其碳骨架和组成其氨基酸的R基有关，C正确；细胞膜中转运氨基酸的载体是蛋白质，细胞质基质中转运氨基酸的物质是tRNA(本质是核酸)，D错误。
答案：D　
3．胰岛素含有两条多肽链，是人体内调节血糖浓度的重要蛋白质。回答下列问题：
(1)胰岛素的基本组成单位是________，其种类由结构通式中的________决定。
(2)组成胰岛素的基本单位通过________的方式相互结合，形成多肽，两条肽链通过________(填化学键名称)相互结合，形成复杂的空间结构。胰岛素水解所需的水中的氢用于形成__________。
(3)糖尿病患者需要定期________(填“口服”或“注射”)胰岛素，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析：(1)胰岛素是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸，氨基酸的种类由R基决定。(2)氨基酸经脱水缩合形成多肽，两条肽链通过二硫键相互结合，形成具有复杂空间结构的胰岛素。脱水缩合时，—NH2中的—H和—COOH中的—OH形成H2O，因此，胰岛素水解所需的水中的氢用于形成—NH2和—COOH。(3)胰岛素的化学本质是蛋白质，需要注射，不能口服，否则会被人体消化，失去活性。
答案：(1)氨基酸　R基　(2)脱水缩合　二硫键　—NH2和—COOH(或氨基和羧基)　(3)注射　胰岛素的化学本质是蛋白质，口服会被人体消化，失去活性
1．蛋白质是生命活动的主要承担者，其基本组成单位是氨基酸。
2．21种氨基酸在形成肽链时排列顺序千变万化，肽链通过盘曲、折叠形成的空间结构千差万别，这样就形成了结构和功能极其多样的蛋白质。
3．核酸包括DNA和RNA两大类，是遗传信息的携带者，其基本组成单位是核苷酸。
4．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。
5．虽然组成DNA的核苷酸只有4种，但在连成长链时，核苷酸的排列顺序极其多样，可以储存大量的遗传信息。
6．多糖、蛋白质和核酸分别以单糖、氨基酸和核苷酸为单体组成多聚体，相对分子质量很大，称为生物大分子。生物大分子以碳链为基本骨架。