新人教生物一轮复习学案
第3讲 蛋白质与核酸
课标要求 1.细胞由多种多样的分子组成,其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子。 2.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。 3.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。 4.说出构成细胞的元素以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。
考点1 蛋白质的结构和功能
概 念 落 实
1.蛋白质的基本单位——氨基酸
2.二肽的形成过程
(1)过程①的名称: ,场所: 。
(2)物质②的名称: 。
(3)结构③的名称: 。
(4)该反应脱去的H2O中H可以一个来自 ,一个来自 ;O可以来自 。
3.蛋白质的形成
(1)多肽的形成
一般将一条肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽,由20个以上氨基酸构成的肽链称为 。(一般20个氨基酸以下的称为寡肽)
(2)肽链 →进一步盘绕形成一定 →多条 聚集形成复杂的空间结构→蛋白质。
说明:①肽链盘曲折叠的原因是不相邻的氨基酸之间常常会规则性的形成 等。
②两条或多条肽链之间常通过 等化学键结合在一起。
4.蛋白质的结构多样性决定其功能多样性
归 纳 总 结
几种常考蛋白质的分布和功能总结
名称 分布 功能
绝大多数酶 细胞内或细胞外 催化作用
载体蛋白、通道蛋白 细胞膜 运输某些物质,如离子、氨基酸等
某些激素(如生长激素、胰岛素) 内环境中 调节生命活动
抗体、细胞因子 内环境中 免疫作用
血红蛋白 红细胞内 主要运输O2和部分CO2
糖蛋白(受体蛋白)等 细胞膜表面 识别、信息传递
结构蛋白 细胞膜、肌纤维等 构成细胞和生物体的成分
血浆蛋白 血浆 调节血浆pH、维持血浆渗透压、免疫、参与凝血和抗凝血等
诊断·加强
1.判断下列说法的正误:
(1)具有氨基和羧基的化合物,都是构成蛋白质的氨基酸。 ( )
(2)构成生物体的不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。 ( )
(3)几条肽链在形成蛋白质的过程中可以通过二硫键、氢键等连接起来。 ( )
(4)若是环状多肽,则一定没有游离的氨基和羧基。 ( )
(5)脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽。 ( )
(6)变性后的蛋白质仍可以和双缩脲试剂发生反应。 ( )
2.链接必修1教材 P29“思考·讨论”。
(1)观察下列几种氨基酸的结构
①写出图中结构的名称: a. ;b. 。
②通过比较图中三种氨基酸发现氨基酸的不同取决于 的不同,图中三种氨基酸的该基团依次为 、 和 。
(2)在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌的过程中,用含35S标记的氨基酸作为原料,则35S存在于图示中 (填标号)部位。
典 题 固 法
(2022·湖南卷)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。下列相关叙述正确的是( )
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
(2021·辽宁卷)蛋白质是生命活动的主要承担者。下列有关叙述错误的是( )
A.叶绿体中存在催化ATP合成的蛋白质
B.胰岛B细胞能分泌调节血糖的蛋白质
C.唾液腺细胞能分泌水解淀粉的蛋白质
D.线粒体膜上存在运输葡萄糖的蛋白质
(2018·上海卷)现有氨基酸800个,其中氨基总数为810个,羧基总数为808个,则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为( )
A.798、2和2
B.798、12和10
C.799、1和1
D.799、11和9
方 法 规 律
蛋白质相关计算的规律
(1)链状肽中:肽键数=失去水分子数=氨基酸数-肽链数。
环状肽中:失去水分子数=肽键数=氨基酸数。
(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
①至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数。
②游离氨基或羧基数目=肽链数+R基团中含有的氨基或羧基数。
(3)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-脱去水分子数×18。
(4)蛋白质分子中除了肽键外,还含有其他化学键,如二硫键。一个二硫键(—S—S—)是由2个“—SH”形成的,形成过程中要脱去的2个H。故计算蛋白质相对分子质量时除减去脱去的H2O的相对分子质量外,还应考虑脱去H的相对分子质量。
考向1 氨基酸的种类和结构特点
1.(2022·湛江调研)天冬氨酸是一种兴奋性神经递质,甘氨酸是脑内主要的抑制性神经递质。下列关于人体内这两种氨基酸的叙述,错误的是( )
A.作用的受体不同
B.都含有C、H、O、N
C.天冬氨酸能增大突触后膜对Na+的通透性
D.甘氨酸能抑制兴奋在神经纤维上的传导
考向2 蛋白质结构和功能的多样性
2.(2022·广东四校第一次联考)2021年3月,一篇“熟蛋返生孵小鸡”的论文引发网络关注。央视评论:“侮辱性很强,伤害性极大”。下列有关蛋白质的叙述错误的是( )
A.高温使蛋白质变性,其最主要的特征就是失去生物活性
B.煮熟的鸡蛋更容易消化,是因为高温破坏了蛋白质的空间结构,肽链松散,易被蛋白酶水解
C.所有细胞器都含有蛋白质分子,但不一定含有磷脂分子
D.蛋白质和DNA分子的多样性都与它们的空间结构密切相关
方 法 规 律
蛋白质的理化性质几点区分
(1)蛋白质的水解:蛋白质在酸性、碱性、蛋白酶等条件下,肽键断裂,发生水解,分解为短肽和氨基酸。(水解和脱水缩合的过程相反)
(2)盐析:蛋白质在水溶液中溶解度降低,该过程不影响蛋白质的活性,加水后还可以溶解。
(3)变性:由于高温、过酸、过碱、重金属盐、酒精等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化,肽链变得松散,蛋白质丧失了生物活性,但是肽键一般不断裂。
(4)鉴定:蛋白质中含有肽键,可与双缩脲试剂作用产生紫色反应。
3.(2022·广东梅县期中)蛋白质在生物体内具有重要作用。下列叙述正确的是( )
A.蛋白质化学结构的差异只是 R 基团的不同
B.某些化学物质可使蛋白质的空间结构发生改变
C.蛋白质控制和决定着细胞及整个生物体的遗传特性
D.“检测生物组织中的蛋白质”需同时加入双缩脲试剂A和B
特 别 提 醒
蛋白质≠功能物质
一些功能物质的化学本质如下:①绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA;激素中,有些是蛋白质,有些不是蛋白质。②抗体和转运蛋白的本质都是蛋白质,但结构各不相同。蛋白质与酶、激素、抗体、载体的关系如图所示。
考点2 核酸的结构和功能
概 念 落 实
1.核酸的种类及分布
种类 基本单位 分布
(DNA) 脱氧核糖核苷酸 真核细胞中主要分布在 ,少量分布在线粒体、叶绿体中;原核细胞中分布在 和质粒
核糖核酸 ( ) 核糖核苷酸 主要分布在 (细胞质基质、核糖体、叶绿体和线粒体)中
2.核酸的结构层次
方 法 规 律
“三看法”快速确认DNA·錘A
3.功能:核酸是细胞内携带 的物质,在生物体的 、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
归 纳 总 结
DNA·錘A及蛋白质的比较
(1)区别
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 核苷酸(8种) 氨基酸(约21种)
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
检测试剂 二苯胺试剂(会呈现蓝色) — 双缩脲试剂(紫色反应)
分子结构 一般为规则的双螺旋结构 一般为单链结构 复杂的空间结构
结构多样性原因 核苷酸的种类、数量及排列顺序 氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链的空间结构
(2)联系
(3)DNA多样性、蛋白质多样性与生物多样性的关系
诊断·加强
1.判断下列说法的正误:
(1)与DNA相比,RNA特有的化学物质组成是胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖。 ( )
(2)细胞中的DNA一定有氢键,RNA一定没有氢键。 ( )
(3)只有细胞核内的核酸才是携带遗传信息的物质。 ( )
(4)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。 ( )
(5)真核生物以DNA为遗传物质,部分原核生物以RNA为遗传物质。 ( )
2.不同生物中核酸、核苷酸及碱基
生物类别 核酸 核苷酸 碱基 遗传物质 举例
细胞生物 含有DNA和RNA两种核酸 种 种 细菌、人等
病毒 只含DNA 种 种 噬菌体
只含RNA 种 种 烟草花叶病毒
典 题 固 法
(2020·北京卷)蛋白质和DNA是两类重要的生物大分子,下列对两者共性的概括不正确的是( )
A.组成元素含有C、H、O、N
B.由相应的基本结构单位构成
C.具有相同的空间结构
D.体内合成时需要模板、能量和酶
考向1 核酸的组成、结构和功能
1.(2022·广东江门测试)下列关于DNA和RNA的叙述,正确的是( )
A.DNA只存在于细胞核中,RNA只存在于细胞质中
B.真核生物的核糖体中有少量RNA、DNA
C.两种核酸的元素组成相同
D.病毒中的遗传物质都是RNA
2.(2022·广州段考)下列关于豌豆细胞内核酸的叙述,正确的是( )
A.控制豌豆性状的基因分布于RNA和DNA上
B.在双链DNA分子中,嘌呤与嘧啶的数目相等
C.mRNA分子中,相邻的A、T碱基以氢键连接
D.tRNA与rRNA的合成均需以单链RNA为模板
考向2 蛋白质与核酸的关系
3.下列关于生物体内蛋白质和核酸的叙述,错误的是( )
A.核酸的合成需要蛋白质的参与,蛋白质的合成也需要核酸的参与
B.染色体主要由核酸和蛋白质组成,核糖体也主要由核酸和蛋白质组成
C.蛋白质的功能与其空间结构有关,核酸的功能与其空间结构无关
D.不同生物所含蛋白质种类不同的根本原因是生物的DNA具有特异性
考点3 生物大分子
概 念 落 实
1.生物大分子
生物大分子(多聚体) 多糖 蛋白质 核酸
基本单位(单体) 氨基酸
单体化学通式 C6H12O6
聚合方式 脱水缩合
多聚体结构多样性原因 葡萄糖 不同;糖链的分支不同;化学键不同 氨基酸数目、 和排列顺序不同;肽链的 不同 核苷酸种类、数目和 不同
2.组成细胞的重要有机物的初步水解产物、彻底水解产物
物质 初步水解产物 彻底水解产物
淀粉 麦芽糖
脂肪 甘油+
蛋白质 小分子多肽
核酸 磷酸、五碳糖、碱基
ATP ADP、AMP、Pi 磷酸、核糖、腺嘌呤
3.生物大分子及其 都以若干个相连的碳原子构成的 为基本骨架,所以说“碳是生命的核心元素”。
典 题 固 法
(2021·全国甲卷)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
(2020·江苏卷)下列关于细胞中生物大分子的叙述,错误的是( )
A.碳链是各种生物大分子的结构基础
B.糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子
C.细胞利用种类较少的小分子脱水合成种类繁多的生物大分子
D.细胞中生物大分子的合成需要酶来催化
考向1 生物大分子
1.(2022·湖北荆州模拟)如果我们了解组成细胞的分子等相关知识,可以指导我们注重营养的均衡,进行科学健身。下列涉及细胞中的化合物的叙述合理的是( )
A.磷脂和脂肪水解的产物都包括甘油、脂肪酸、磷酸及其衍生物
B.糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪,脂肪也容易大量转化为糖类
C.生物大分子都是以碳链为基本骨架的单体连接而成的多聚体
D.变性后的蛋白质不能再与双缩脲试剂产生紫色反应
考向2 细胞的分子组成综合考查
2.(2022·广东六校第二次联考)关于组成细胞的化合物,下列说法错误的是( )
A.蛋白质彻底水解的产物是氨基酸
B.DNA和RNA 都能携带遗传信息
C.细胞进行正常生命活动不需要Pb2+
D.蛋白质、核酸等能为细胞的生命活动提供能量
构核心概念
练教材长句
链接必修1教材P31。
(1)判断组成蛋白质的氨基酸依据: 。
(2) 改变或 改变,可能会影响蛋白质的功能。
链接必修1教材P32“与社会的联系”。
(3)某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性,通常,变性的蛋白质易被蛋白酶水解。其原因是 。
(4)头发和肌肉的主要成分均为蛋白质,但功能相差极大,从氨基酸角度分析原因: 。
链接必修1教材P32正文及“图2-13”。
(5)人正常血红蛋白的空间结构呈球状,由它参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状。镰状细胞贫血患者不能产生正常的红细胞,在缺氧条件下,病人红细胞变形为镰刀状,失去载氧能力。镰状细胞贫血患者不能产生正常的红细胞的直接原因是
。
拎教材“冷”点
链接必修1教材P28“问题探讨”。
(1)从某些动物组织中提取的 ,可以用来制作手术缝合线。
链接必修1教材 P30“与社会的联系”。
(2)评价蛋白质食品营养价值的主要依据是 。这 种氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中获取。
链接必修1教材 P31“相关信息”。
(3)人类的许多疾病与人体细胞内 有关,如囊性纤维化、阿尔茨海默病、帕金森病等。
链接必修1教材P32“与社会的联系”。
(4)烫发时,先用还原剂使头发角蛋白的二硫键断裂,再用卷发器将头发固定形状,最后用氧化剂使角蛋白在新的位置形成二硫键。这一过程改变了角蛋白的 。
链接必修1教材P34“问题探讨”。
刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发等样品中提取的DNA,与犯罪嫌疑人的DNA进行比较,就有可能为案件的侦破提供证据。因为DNA是人类的遗传物质,每个人的DNA分子都有其 ,因此可提供犯罪嫌疑人信息。
第3讲 蛋白质与核酸
考点1 蛋白质的结构和功能
【概念落实】
1.C、H、O、N 氨基 羧基 21 R 非必需氨基酸 必需氨基酸
2.(1)脱水缩合 核糖体 (2)二肽 (3)肽键 (4)氨基 羧基 羧基
3.(1)多肽 (2)盘曲、折叠 空间结构 肽链 ①氢键 ②二硫键
4.①种类 ②数目 ③排列顺序 ④空间结构 ⑤调节 ⑥催化 ⑦运输 ⑧免疫
【诊断·加强】
1.(1)× (2)√ (3)√ (4)× 提示: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。 (5)× (6)√
2.(1)①氨基 羧基 ②R基 —(CH2)6—NH2 —CH2—SH (2)①④
【典题固法】
【高考典例】
例1 C 解析:蛋白质的氮元素主要存在于—CO—NH—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;内质网是蛋白质合成、加工场所和运输通道,高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装,胶原蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关,C 正确;衡量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,D错误。
例2 D 解析: 葡萄糖分解的场所是细胞质基质,线粒体膜上不存在运输葡萄糖的蛋白质,D错误。
例3 B 解析:根据计算公式:氨基酸数-肽链数=肽键数=脱去的水分子数,所以共有798个肽键。每个氨基酸上至少有一个氨基和一个羧基,故R基上有10个氨基和8个羧基。每条肽链上至少有一个氨基和一个羧基,所以氨基和羧基的数目分别是12和10。
【对点演练】
1.D 解析:递质在神经细胞之间传递信息,发挥作用。
2.D 解析:高温使蛋白质空间结构被破坏而变性,从而失去生物活性,A正确;煮熟的鸡蛋容易消化是因为蛋白质的空间结构改变,更容易被酶水解,B正确;所有细胞器都含有蛋白质分子,不一定都含有磷脂分子,如中心体和核糖体,C正确;蛋白质的多样性与它们的空间结构密切相关,DNA分子的多样性与其碱基排列顺序有关,D错误。
3.B 解析:组成生物体的氨基酸化学结构的差异只是 R 基团的不同,A错误;某些化学物质,如蛋白酶可催化蛋白质水解,使蛋白质的空间结构发生改变,B正确;遗传物质DNA控制和决定着细胞及整个生物体的遗传特性,C错误;检测生物组织中的蛋白质时,需先向组织样液中加入双缩脲试剂A液(0.1 g·mL-1的NaOH溶液)1 mL,摇匀后再加入双缩脲试剂B液(0.01 g·mL-1 CuSO4溶液)4滴并摇匀,D错误。
考点2 核酸的结构和功能
【概念落实】
1.脱氧核糖核酸 细胞核 拟核 RNA 细胞质
2.①C、H、O、N、P ②磷酸 ③五碳糖 ④含氮碱基 ⑤核苷酸 ⑥核苷酸链 ⑦脱氧核糖 ⑧核糖 ⑨U
3.遗传信息 遗传
【诊断·加强】
1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2.8 5 DNA 4 4 DNA 4 4 RNA
【典题固法】
【高考典例】
例 C 解析:蛋白质的组成元素为C、H、O、N、(S)等,基本结构单位为氨基酸;DNA的组成元素为C、H、O、N、P,基本结构单位为脱氧核苷酸,A、B正确。蛋白质的空间结构千差万别,DNA的空间结构为双螺旋结构,所以二者空间结构不同,C错误。体内合成DNA时需要以DNA双链为模板,需要解旋酶、DNA聚合酶的参与,需要消耗ATP;蛋白质合成时需要mRNA作模板,也需要酶和能量,D正确。
【对点演练】
1.C 解析:DNA主要存在于细胞核中,RNA主要存在于细胞质中,A错误;真核生物的核糖体中有少量RNA,但没有DNA,B错误;两种核酸的组成元素相同,都是C、H、O、N、P,C正确;病毒的遗传物质是DNA或RNA,D错误。
2.B 解析:控制豌豆性状的基因分布于DNA上,A错误;双链DNA分子遵循碱基互补配对原则,故嘌呤与嘧啶的数目相等,B正确;mRNA分子中,没有碱基T,C错误;tRNA与rRNA的合成均需以单链DNA为模板,D错误。
3.C 解析:有些蛋白质具有催化功能,故核酸的合成需要蛋白质的参与,加快合成的速度,蛋白质的合成也需要核酸指导,A正确;染色体主要由DNA和蛋白质组成,核糖体主要由RNA和蛋白质组成,DNA和RNA都是核酸,B正确;蛋白质的功能与其空间结构有关,核酸的功能与其空间结构也有关系,C错误;不同生物所含蛋白质种类不同的根本原因是不同生物的遗传物质(DNA)不同,DNA所携带的遗传信息具有特异性,D正确。
考点3 生物大分子
【概念落实】
1.葡萄糖 核苷酸 数目 种类 空间结构 排列顺序
2.葡萄糖 脂肪酸 氨基酸 核苷酸
3.单体 碳链
【典题固法】
【高考典例】
例1 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,A错误;糖原是大分子,脂肪不是大分子,激素不一定是大分子,B错误;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。
例2 B 解析:碳链构成各种生物大分子的碳骨架,A正确;糖类中的单糖、二糖及脂质都是小分子,B错误;细胞利用种类较少的小分子脱水合成种类繁多的生物大分子,如DNA是多种多样的,而组成DNA的脱氧核苷酸只有4种,C正确;细胞中生物大分子的合成需要酶来催化,D正确。
【对点演练】
1.C 解析:磷脂水解的产物有甘油、脂肪酸、磷酸及其衍生物,而脂肪的水解产物为甘油和脂肪酸,A错误;糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪,脂肪却难以大量转化为糖类,B错误;变性后的蛋白质空间结构发生不可逆的改变,但仍有肽键,仍可以与双缩脲试剂产生紫色反应,D错误。
2.D 解析:核酸是遗传信息的携带者,即DNA和RNA都能携带遗传信息,如细胞生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA,B正确;Pb2+是重金属离子,对细胞有毒害作用,细胞进行正常的生命活动不需要Pb2+,C正确;蛋白质是生命活动的主要承担者,一般不提供能量,核酸是遗传信息的携带者,不提供能量,D错误。
课堂小结与延伸
【构核心概念】
C、H、O、N 结构多样性 细胞和生物体 细胞核 单链
【练教材长句】
(1)至少要有一个氨基和一个羧基,且连在同一个碳原子上
(2)氨基酸序列 蛋白质的空间结构
(3)蛋白质变性使肽键暴露,暴露的肽键易与蛋白酶等接触,使蛋白质降解
(4)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同
(5)正常血红蛋白中的一个氨基酸被替换,形成异常的纤维状血红蛋白,性质也与正常血红蛋白有差异,由它参与组成的红细胞会变成镰刀状
【拎教材“冷”点】
(1)胶原蛋白 (2)其必需氨基酸的种类和含量 8 (3)肽链的折叠错误 (4)空间结构 (5)特异性