第4讲 蛋白质和核酸
[课标要求]
1.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。
2.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。
3.说明生物大分子以碳链为基本骨架。
考点一 蛋白质的结构和功能
1.组成蛋白质的氨基酸的元素、结构与种类
提醒 组成蛋白质的氨基酸的元素组成中,有的还含有S等。各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
2.蛋白质的合成及结构层次
(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。
(2)蛋白质的结构层次。
3.蛋白质结构多样性与功能多样性
[思考] 结合镰状细胞贫血的致病原理说明蛋白质结构与功能的关系。
1.判断正误
(1)(必修1 P28正文)细胞核中的遗传信息,往往要表达成蛋白质才能起作用。( )
(2)(必修1 P30正文)二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物,含有2个肽键。( )
(3)(必修1 P30正文)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。( )
2.规范表达
(1)(必修1 P28图28拓展)抗体和头发的主要成分均为蛋白质,但功能却相差极大,请从氨基酸角度分析,原因是 。
(2)(必修1 P30、P32与社会的联系拓展)松花蛋是以鸭蛋等为原料制作而成的,是我国特有的食品,具特殊风味,可以为人体提供丰富的蛋白质等营养物质。请思考:
①松花蛋所含的蛋白质发生了变性,变性的蛋白质易被蛋白酶水解的原因是
。
②海参和鸭蛋蛋白均为富含蛋白质的食物但对人类而言,昂贵的海参的营养价值并不如普通的鸭蛋。请从蛋白质的组成角度分析可能的原因是
。
③煮熟的鸭蛋蛋白与双缩脲试剂还能发生颜色反应吗 为什么
常考蛋白质的分布和功能的比较
能力1 围绕氨基酸的结构及种类,考查理解能力
1.(2024·广东深圳调研)食用花卉是一类富含氨基酸且有利于人体氨基酸营养平衡的天然绿色食品。下列有关食用花卉中氨基酸的叙述,正确的是( )
[A] 各种氨基酸都含有元素C、H、O、N、S
[B] 食用花卉中的氨基酸可以用双缩脲试剂来检测
[C] 必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标
[D] 通过检测氨基酸的种类可鉴定区分不同种类的花卉
2.(2024·四川南充模拟)硒代半胱氨酸(Sec,分子式为C3H7NO2Se)是半胱氨酸中的S原子被Se原子所取代形成的,具有一定的催化或抗氧化活性,但也会导致未折叠蛋白效应,因而具有细胞毒性,尤其是对多种癌细胞具有毒性作用。下列说法错误的是( )
[A] 硫原子被硒原子取代发生在半胱氨酸的R基中
[B] 在核糖体中Sec可与其他氨基酸发生脱水缩合反应
[C] 硒代半胱氨酸能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应
[D] 硒代半胱氨酸具有毒性的原因可能是其参与形成的蛋白质空间结构发生了改变
能力2 围绕蛋白质的结构和功能,考查生命观念
3.(2024·湖北武汉期中)对蛋清溶液做如下两种方式的处理。下列有关分析错误的是( )
蛋清溶液有蛋白质析出蛋白质溶解得到甲溶液
蛋清溶液有蛋白块析出蛋白质溶解得到乙溶液
[A] 经①②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] 经处理后乙溶液中的肽链数目增多,甲溶液中不变
[D] 向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂,甲溶液变紫色、乙溶液不变紫色
明辨蛋白质的盐析、变性和水解
(1)盐析:是由溶解度的变化引起的,蛋白质的空间结构没有发生变化,盐析具有可逆性。
(2)变性:是由于高温、过酸、过碱、重金属盐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,丧失了生物活性,但是肽键一般不断裂。
(3)水解:在蛋白酶等作用下,肽键断裂,蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。
4.(2024·海南海口月考)在植物受伤时,一条由18个氨基酸组成的多肽链——系统素会被释放出来,与受体结合后能活化蛋白酶抑制基因,抑制害虫和病原微生物的蛋白酶活性,限制植物蛋白的降解,从而阻止害虫取食和病原菌繁殖。下列关于系统素的描述错误的是( )
[A] 系统素能抑制植物体内与蛋白酶有关的基因的表达
[B] 内含17个肽键的系统素是一种信号传递分子
[C] 系统素遇双缩脲试剂在常温下会产生紫色反应
[D] 系统素不能与外来的抗原发生特异性的结合
能力3 结合蛋白质的相关计算,考查科学思维
5.(2025·河南南阳期中)如图为一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子,其中甲、乙、丙代表肽链,“—S—S—”是将两条肽链连接起来的二硫键(由两个—SH形成,即—SH+—SH→
—S—S—+2H)。下列叙述正确的是( )
[A] 该分子中含有197个肽键
[B] 该蛋白质中至少含有2个游离的氨基
[C] 参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基
[D] 合成该蛋白质的过程中,其相对分子质量减少了3 568
1.归纳DNA与RNA组成成分上的异同
2.归纳蛋白质与核酸的相互关系
(1)DNA、mRNA和蛋白质的联系。
(2)细胞分化导致DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同”。
①同一个体不同的体细胞中,核DNA相同。
②由于基因的选择性表达,同一个体的不同体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同。
能力4 围绕核酸的结构和功能,考查生命观念
6.(2024·广东珠海调研)如图甲中a为核糖,下列叙述错误的是( )
[A] 甲是构成丙的单体,细胞中的甲共有4种
[B] 乙和丙中嘧啶和嘌呤的数量相等
[C] 乙和丙中都含有磷酸二酯键和氢键
[D] 乙中储存遗传信息,丙可运输氨基酸
7.(2024·四川成都模拟)如图是构成核酸的两种核苷酸及它们形成的核苷酸链(N表示某种碱基)。下列有关叙述错误的是( )
[A] 细胞生物核酸中的碱基种类有5种,病毒中的碱基种类只有4种
[B] 若丙中N为T,则丙的基本组成单位是乙
[C] 真核细胞中RNA主要分布在细胞质,通常为单链结构
[D] 物质甲组成的大分子彻底水解可得到6种小分子化合物
判断DNA和RNA的三种方法
能力5 围绕核酸与蛋白质的关系,培养科学思维
8.(2024·山东淄博调研)细胞内的核酸通常需要与蛋白质结合成为核酸—蛋白质复合物,才能行使特定的生理功能。下列有关叙述错误的是( )
[A] RNA与蛋白质结合有利于肽链的合成
[B] DNA与蛋白质结合能调控基因的表达
[C] 真核细胞和原核细胞中均存在DNA与蛋白质形成的复合物
[D] DNA的合成过程需要蛋白质,蛋白质的合成过程不需要DNA
常见的核酸—蛋白质复合体
能力6 围绕生物大分子的特点考查生命观念
9.(2024·四川绵阳模拟)如图为有关生物大分子的简要概念图,下列叙述错误的是( )
[A] 若b为葡萄糖,则c在动物细胞中可能为糖原
[B] 若c为RNA,则b为核糖核苷酸,a为C、H、O、N、P
[C] 若c具有信息传递、运输、催化等功能,则b可能为氨基酸
[D] 若b为脱氧核苷酸,则c只存在于线粒体、叶绿体、细胞核中
考向一 从科学思维的角度考查氨基酸代谢
1.(2024·新课标卷,1)大豆是我国重要的粮食作物。下列叙述错误的是( )
[A] 大豆油含有不饱和脂肪酸,熔点较低,室温时呈液态
[B] 大豆的蛋白质、脂肪和淀粉可在人体内分解产生能量
[C] 大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸
[D] 大豆中的脂肪和磷脂均含有碳、氢、氧、磷4种元素
2.(2022·湖北卷,12)氨基酸在人体内分解代谢时,可以通过脱去羧基生成CO2和含有氨基的有机物(有机胺),有些有机胺能引起较强的生理效应。组氨酸脱去羧基后的产物组胺,可舒张血管;酪氨酸脱去羧基后的产物酪胺,可收缩血管;天冬氨酸脱去羧基后的产物β丙氨酸是辅酶A的成分之一。下列叙述正确的是( )
[A] 人体内氨基酸的主要分解代谢途径是脱去羧基生成有机胺
[B] 有的氨基酸脱去羧基后的产物可作为生物合成的原料
[C] 组胺分泌过多可导致血压上升
[D] 酪胺分泌过多可导致血压下降
考向二 从生命观念的角度考查蛋白质的结构与功能
3.(2023·海南卷,2)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕,使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白,该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述,正确的是( )
[A] 该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同
[B] 该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成
[C] 该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
[D] 高温可改变该蛋白的化学组成,从而改变其韧性
4.(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
考向三 围绕生命观念考查生物大分子以碳链为骨架
5.(2023·全国乙卷,1改编)生物体内参与生命活动的生物大分子可由单体聚合而成,构成蛋白质等生物大分子的单体和连接键以及检测生物大分子的试剂等信息如下表。
单体 连接键 生物大分子 检测试剂或染色剂
葡萄糖 — ① —
② ③ 蛋白质 ④
⑤ — 核酸 ⑥
根据表中信息,下列叙述错误的是( )
[A] ①可以是淀粉、糖原或纤维素
[B] ③是肽键,④是斐林试剂,⑤是碱基
[C] ②和⑤都含有C、H、O、N元素
[D] 若⑤是脱氧核苷酸,则⑥可以是二苯胺试剂
第4讲 蛋白质和核酸
考点一 蛋白质的结构和功能
必备知识·梳理
1.C、H、O、N 一个氨基 一个羧基 同一个碳原子上 非必需氨基酸 必需氨基酸
2.(1)①几肽 ②氨基和羧基 羧基 ③两端 R基 (2)多肽
3.种类 排列顺序 空间结构 酶 血红蛋白 抗体
[思考] 每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构,如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会影响其功能。
深挖教材
1.(1)√
(2)× 二肽含有1个肽键。
(3)× 脱水缩合的方式只有一种,即一个氨基酸分子中的氨基与另一个氨基酸分子中的羧基相连接,同时脱去一分子的水。
2.(1)组成抗体和头发的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同
(2)①变性的蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,蛋白酶易与之结合,故易被水解 ②鸭蛋蛋白中所含的必需氨基酸种类和含量更多
③能。因为煮熟的鸭蛋蛋白中的肽键没有断裂。
关键能力·提升
能力1
1.C 组成蛋白质的基本元素是C、H、O、N,有的含有S;双缩脲试剂与蛋白质中肽键发生紫色反应,从而鉴定蛋白质,而氨基酸中不含肽键,因而食用花卉中的氨基酸不可以用双缩脲试剂来检测;必需氨基酸是人体不能合成而且是人体需要的氨基酸,因此必需氨基酸只能从食物中获得,故必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标;通过检测氨基酸的种类不能鉴定区分不同种类的花卉,因为氨基酸不具有物种特异性。
2.C 由氨基酸分子结构通式可知,硒代半胱氨酸的硒元素位于氨基酸的R基团上,即硫原子被硒原子取代发生在半胱氨酸的R基中;氨基酸的脱水缩合反应在核糖体中发生,在核糖体中Sec可与其他氨基酸发生脱水缩合反应;硒代半胱氨酸不含肽键,不能与双缩脲试剂发生紫色反应;由题意可知,硒代半胱氨酸具有一定的催化或抗氧化活性,但也会导致未折叠蛋白效应,因而具有细胞毒性,说明硒代半胱氨酸具有毒性的原因可能是其参与形成的蛋白质空间结构发生了改变。
能力2
3.D ①②过程分别属于蛋白质的盐析和溶解,是物理变化,不会破坏蛋白质的空间结构及肽键;③过程中经煮沸处理使蛋白质的空间结构被破坏而变性,但不破坏肽键,④过程蛋白质经蛋白酶水解为多肽和某些氨基酸,破坏了肽键;①②过程都是物理变化,对肽链数目不会有影响,因此经处理后甲溶液中的肽链数目不变,④过程加入了蛋白酶,蛋白酶是蛋白质,含有肽链,且经蛋白酶水解的蛋白质中也存在多肽链,因此经处理后乙溶液中的肽链数目增多;甲、乙两种溶液中均有肽键结构存在(乙溶液中含蛋白酶,蛋白酶的化学本质是蛋白质,含有肽键),向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂,甲、乙溶液均变紫色。
4.A 系统素与受体结合后活化植物体蛋白酶抑制基因,并没有抑制与蛋白酶有关基因的表达;系统素是一条由18个氨基酸组成的多肽链,含有17个肽键,系统素可以起到信号传递的作用,是一种信号传递分子;系统素中含有2个以上的肽键,遇双缩脲试剂在常温下会产生紫色反应;系统素不是抗体,无法与外来的抗原发生特异性的结合。
能力3
5.D 该蛋白质分子含有3条肽链并且乙和丙这2条肽链间有一个肽键,所以链内肽键数=氨基酸数-肽链数=200-3=197(个),链间肽键1个,该蛋白质分子共有肽键数=197+1=198(个);该蛋白质中含有3条肽链,至少含有3个游离的氨基;图中1条肽链的R基上的氨基与另一条肽链的R基上的羧基反应形成了一个肽键,因此在这200个氨基酸中,至少含有201个氨基和201个羧基;200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时脱去的水分子数为198个,并形成2个二硫键,所以合成该蛋白质时相对分子质量减少198×18+2×2=3 568。
考点二 核酸的结构和功能
必备知识·梳理
1.C、H、O、N、P 五碳糖 2 含氮碱基 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 核糖核酸 脱氧核糖核酸
2.遗传信息 拟核
3.单糖 氨基酸 核酸
4.脂肪 核酸 糖类 脂肪 蛋白质 核酸 染色体(质) 核糖体、RNA病毒
深挖教材
1.(1)× 核苷酸包括脱氧核苷酸和核糖核苷酸两类。
(2)× DNA分子一条链中的两个相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。
(3)× 核酸是生物体内携带遗传信息的物质,核苷酸种类的不同取决于五碳糖和碱基的不同。
(4)× DNA是有细胞结构的生物储存、传递遗传信息的生物大分子,病毒的遗传信息储存在DNA或RNA中。
2.(1)遗传信息储存在DNA分子中,不同人的遗传信息不同
(2)生物大分子都要被消化成细胞可吸收的小分子才能被人体吸收,这些小分子在人体细胞内重新合成新的大分子物质发挥作用(或吸收后的小分子物质代谢后可以合成其他的大分子物质)。
关键能力·提升
能力4
6.B 甲中a为核糖,则甲为核糖核苷酸,是构成丙的单体,细胞中的甲共有4种;乙为双链结构,其嘧啶和嘌呤的数量相等,丙为单链结构,其嘧啶和嘌呤的数量不一定相等;乙为DNA,由两条脱氧核苷酸链构成,丙为tRNA,通常由一条核糖核苷酸链构成,同一条核苷酸链中的相邻核苷酸分子是通过磷酸二酯键连接的,两条链中的碱基对之间靠氢键相连,tRNA中也存在氢键连接形成的RNA双链区;乙中碱基对的排列顺序中储存着遗传信息,丙(tRNA)可运输氨基酸。
7.B 细胞生物核酸有DNA和RNA两种,故碱基种类有5种(A、T、G、C、U),病毒中只含一种核酸,碱基种类只有4种(A、T、G、C或A、G、C、U);若丙中碱基N为T,则丙为脱氧核苷酸构成的长链,其组成的五碳糖为脱氧核糖,其基本组成单位是甲;真核细胞中DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质,RNA通常为单链结构;物质甲是脱氧核苷酸,其组成的大分子是脱氧核糖核酸,脱氧核糖核酸彻底水解可得到6种小分子化合物(脱氧核糖、磷酸、腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)。
能力5
8.D mRNA与有关蛋白质结合有利于翻译过程,即有利于肽链的合成;DNA与RNA聚合酶结合能调控基因的转录;真核细胞和原核细胞中,DNA复制和转录时,都有酶与DNA结合成DNA—蛋白质复合物;DNA的合成过程需要蛋白质(如DNA聚合酶),蛋白质的合成过程需要DNA的指导。
能力6
9.D 若b为脱氧核苷酸,则c为DNA,主要分布在细胞核中,此外在线粒体、叶绿体及原核细胞的拟核和细胞质中也有。
研练真题·感悟高考
考向一
1.D 植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸,熔点较低,在室温下呈液态,动物脂肪大多含有饱和脂肪酸,熔点较高,在室温下呈固态;蛋白质、脂肪和淀粉可在人体内分解产生能量;必需氨基酸是人体细胞不能合成必须从外界获取的氨基酸,大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸;脂肪的组成元素只有碳、氢、氧。
2.B 人体内氨基酸的主要分解代谢途径是经过脱氨基作用,含氮部分转化成尿素,不含氮部分氧化分解产生二氧化碳和水;有的氨基酸脱去羧基后的产物可作为生物合成的原料,如天冬氨酸脱去羧基后的产物β丙氨酸是辅酶A的成分之一;组胺可舒张血管,组胺分泌过多可导致血压下降;酪胺可收缩血管,酪胺分泌过多可导致血压上升。
考向二
3.B 该蛋白的基本组成单位是氨基酸,与天然蜘蛛丝蛋白的基本组成单位相同;氨基酸是组成蛋白质的基本单位,该蛋白的肽链由氨基酸经过脱水缩合反应形成的肽键连接而成;该蛋白彻底水解的产物为氨基酸,不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应;高温可改变该蛋白的空间结构,从而改变其韧性,但不会改变其化学组成。
4.B 钙调蛋白的合成场所是核糖体,核糖体是“生产蛋白质的机器”;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;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;钙调蛋白结合Ca2+后,空间结构可能发生变化,以进一步发挥其生理效应。
考向三
5.B 多糖的单体是单糖,蛋白质的单体是氨基酸,核酸的单体是核苷酸。葡萄糖(单糖)是淀粉、糖原和纤维素的组成单体,故①可以是淀粉、糖原或纤维素;蛋白质是由单体②氨基酸通过脱水缩合形成,③为肽键,④为检测蛋白质的双缩脲试剂,核酸的单体是核苷酸,故⑤是核苷酸;②氨基酸的元素组成是C、H、O、N,⑤核苷酸的元素组成是C、H、O、N、P;若⑤是脱氧核苷酸,则生物大分子核酸是DNA,DNA可用二苯胺试剂进行鉴定。(共91张PPT)
第4讲
蛋白质和核酸
[课标要求]
1.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。
2.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。
3.说明生物大分子以碳链为基本骨架。
蛋白质的结构和功能
考点一
1.组成蛋白质的氨基酸的元素、结构与种类
C、H、O、N
一个氨基
一个羧基
同一个碳原子上
非必需氨基酸
必需氨基酸
提醒 组成蛋白质的氨基酸的元素组成中,有的还含有S等。各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
2.蛋白质的合成及结构层次
(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 。
几肽
氨基和羧基
羧基
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。
两端
R基
(2)蛋白质的结构层次。
多肽
3.蛋白质结构多样性与功能多样性
种类
排列顺序
空间结构
酶
血红蛋白
抗体
[思考] 结合镰状细胞贫血的致病原理说明蛋白质结构与功能的关系。
【提示】 每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构,如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会影响其功能。
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修1 P28正文)细胞核中的遗传信息,往往要表达成蛋白质才能起作用。
( )
√
【提示】 二肽含有1个肽键。
(2)(必修1 P30正文)二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物,含有2个肽键。( )
×
(3)(必修1 P30正文)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。
( )
×
【提示】 脱水缩合的方式只有一种,即一个氨基酸分子中的氨基与另一个氨基酸分子中的羧基相连接,同时脱去一分子的水。
2.规范表达
(1)(必修1 P28图2-8拓展)抗体和头发的主要成分均为蛋白质,但功能却相差极大,请从氨基酸角度分析,原因是
。
组成抗体和头发的氨基酸的种类、
数量和排列顺序不同
(2)(必修1 P30、P32与社会的联系拓展)松花蛋是以鸭蛋等为原料制作而成的,是我国特有的食品,具特殊风味,可以为人体提供丰富的蛋白质等营养物质。请思考:
①松花蛋所含的蛋白质发生了变性,变性的蛋白质易被蛋白酶水解的原因是
。
变性的蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,蛋白酶易与之结合,故易被
水解
②海参和鸭蛋蛋白均为富含蛋白质的食物但对人类而言,昂贵的海参的营养价值并不如普通的鸭蛋。请从蛋白质的组成角度分析可能的原因是
。
鸭蛋蛋白中所含的必需氨基酸种类和含量更多
③煮熟的鸭蛋蛋白与双缩脲试剂还能发生颜色反应吗 为什么
【提示】 能。因为煮熟的鸭蛋蛋白中的肽键没有断裂。
常考蛋白质的分布和功能的比较
能力1 围绕氨基酸的结构及种类,考查理解能力
1.(2024·广东深圳调研)食用花卉是一类富含氨基酸且有利于人体氨基酸营养平衡的天然绿色食品。下列有关食用花卉中氨基酸的叙述,正确的是( )
[A] 各种氨基酸都含有元素C、H、O、N、S
[B] 食用花卉中的氨基酸可以用双缩脲试剂来检测
[C] 必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标
[D] 通过检测氨基酸的种类可鉴定区分不同种类的花卉
C
【解析】 组成蛋白质的基本元素是C、H、O、N,有的含有S;双缩脲试剂与蛋白质中肽键发生紫色反应,从而鉴定蛋白质,而氨基酸中不含肽键,因而食用花卉中的氨基酸不可以用双缩脲试剂来检测;必需氨基酸是人体不能合成而且是人体需要的氨基酸,因此必需氨基酸只能从食物中获得,故必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标;通过检测氨基酸的种类不能鉴定区分不同种类的花卉,因为氨基酸不具有物种特异性。
2.(2024·四川南充模拟)硒代半胱氨酸(Sec,分子式为C3H7NO2Se)是半胱氨酸中的S原子被Se原子所取代形成的,具有一定的催化或抗氧化活性,但也会导致未折叠蛋白效应,因而具有细胞毒性,尤其是对多种癌细胞具有毒性作用。下列说法错误的是( )
[A] 硫原子被硒原子取代发生在半胱氨酸的R基中
[B] 在核糖体中Sec可与其他氨基酸发生脱水缩合反应
[C] 硒代半胱氨酸能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应
[D] 硒代半胱氨酸具有毒性的原因可能是其参与形成的蛋白质空间结构发生了
改变
C
【解析】 由氨基酸分子结构通式可知,硒代半胱氨酸的硒元素位于氨基酸的R基团上,即硫原子被硒原子取代发生在半胱氨酸的R基中;氨基酸的脱水缩合反应在核糖体中发生,在核糖体中Sec可与其他氨基酸发生脱水缩合反应;硒代半胱氨酸不含肽键,不能与双缩脲试剂发生紫色反应;由题意可知,硒代半胱氨酸具有一定的催化或抗氧化活性,但也会导致未折叠蛋白效应,因而具有细胞毒性,说明硒代半胱氨酸具有毒性的原因可能是其参与形成的蛋白质空间结构发生了改变。
能力2 围绕蛋白质的结构和功能,考查生命观念
3.(2024·湖北武汉期中)对蛋清溶液做如下两种方式的处理。下列有关分析错误的是( )
[A] 经①②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] 经处理后乙溶液中的肽链数目增多,甲溶液中不变
[D] 向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂,甲溶液变紫色、乙溶液不变紫色
D
【解析】 ①②过程分别属于蛋白质的盐析和溶解,是物理变化,不会破坏蛋白质的空间结构及肽键;③过程中经煮沸处理使蛋白质的空间结构被破坏而变性,但不破坏肽键,④过程蛋白质经蛋白酶水解为多肽和某些氨基酸,破坏了肽键;①②过程都是物理变化,对肽链数目不会有影响,因此经处理后甲溶液中的肽链数目不变,④过程加入了蛋白酶,蛋白酶是蛋白质,含有肽链,且经蛋白酶水解的蛋白质中也存在多肽链,因此经处理后乙溶液中的肽链数目增多;甲、乙两种溶液中均有肽键结构存在(乙溶液中含蛋白酶,蛋白酶的化学本质是蛋白质,含有肽键),向甲、乙两溶液中加入双缩脲试剂,甲、乙溶液均变紫色。
归纳总结
明辨蛋白质的盐析、变性和水解
(1)盐析:是由溶解度的变化引起的,蛋白质的空间结构没有发生变化,盐析具有
可逆性。
(2)变性:是由于高温、过酸、过碱、重金属盐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,丧失了生物活性,但是肽键一般不断裂。
(3)水解:在蛋白酶等作用下,肽键断裂,蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。
4.(2024·海南海口月考)在植物受伤时,一条由18个氨基酸组成的多肽链——系统素会被释放出来,与受体结合后能活化蛋白酶抑制基因,抑制害虫和病原微生物的蛋白酶活性,限制植物蛋白的降解,从而阻止害虫取食和病原菌繁殖。下列关于系统素的描述错误的是( )
[A] 系统素能抑制植物体内与蛋白酶有关的基因的表达
[B] 内含17个肽键的系统素是一种信号传递分子
[C] 系统素遇双缩脲试剂在常温下会产生紫色反应
[D] 系统素不能与外来的抗原发生特异性的结合
A
【解析】 系统素与受体结合后活化植物体蛋白酶抑制基因,并没有抑制与蛋白酶有关基因的表达;系统素是一条由18个氨基酸组成的多肽链,含有17个肽键,系统素可以起到信号传递的作用,是一种信号传递分子;系统素中含有2个以上的肽键,遇双缩脲试剂在常温下会产生紫色反应;系统素不是抗体,无法与外来的抗原发生特异性的结合。
能力3 结合蛋白质的相关计算,考查科学思维
5.(2025·河南南阳期中)如图为一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子,其中甲、乙、丙代表肽链,“—S—S—”是将两条肽链连接起来的二硫键(由两个—SH形成,即—SH+—SH→—S—S—+2H)。下列叙述正确的是( )
[A] 该分子中含有197个肽键
[B] 该蛋白质中至少含有2个游离的氨基
[C] 参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基
[D] 合成该蛋白质的过程中,其相对分子质量减少了3 568
D
【解析】 该蛋白质分子含有3条肽链并且乙和丙这2条肽链间有一个肽键,所以链内肽键数=氨基酸数-肽链数=200-3=197(个),链间肽键1个,该蛋白质分子共有肽键数=197+1=198(个);该蛋白质中含有3条肽链,至少含有3个游离的氨基;图中1条肽链的R基上的氨基与另一条肽链的R基上的羧基反应形成了一个肽键,因此在这200个氨基酸中,至少含有201个氨基和201个羧基;
200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质时脱去
的水分子数为198个,并形成2个二硫键,所以合
成该蛋白质时相对分子质量减少198×18+2×2=3 568。
考点二
核酸的结构和功能
1.核酸的结构层次及种类
C、H、O、N、P
五碳糖
2
含氮碱基
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
核糖核酸
脱氧核糖核酸
2.核酸的功能与分布
遗传信息
拟核
3.生物大分子以碳链为基本骨架
单体 多聚体
多糖
蛋白质
核苷酸
单糖
氨基酸
核酸
4.“四看法”判断细胞内的有机物或结构
脂肪
核酸
糖类
脂肪
蛋白质
核酸
染色体(质)
核糖体、RNA病毒
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修1 P34正文)核苷酸包括DNA和RNA两类。( )
×
【提示】 核苷酸包括脱氧核苷酸和核糖核苷酸两类。
(2)(必修1 P34图2-14)DNA分子一条链中的两个相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。( )
×
【提示】 DNA分子一条链中的两个相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。
(3)(必修1 P35图2-15)核苷酸是生物体内携带遗传信息的物质,核苷酸种类不同取决于碱基的不同。( )
×
【提示】 核酸是生物体内携带遗传信息的物质,核苷酸种类的不同取决于五碳糖和碱基的不同。
(4)(必修1 P35正文)DNA是真核生物储存、传递遗传信息的生物大分子,原核生物和病毒的遗传信息储存在RNA中。( )
×
【提示】 DNA是有细胞结构的生物储存、传递遗传信息的生物大分子,病毒的遗传信息储存在DNA或RNA中。
2.规范表达
(1)(必修1 P34问题探讨拓展)DNA指纹技术在案件侦破工作中有重要的用途。刑侦人员将从案发现场收集到的血液、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。DNA能够提供犯罪嫌疑人信息的原因是
。
遗传信息储存在DNA分子中,不同人的遗传信息
不同
(2)(必修1 P36拓展应用拓展)请从单体和多聚体关系的角度阐明“吃什么补什么”存在的不合理性。
【提示】 生物大分子都要被消化成细胞可吸收的小分子才能被人体吸收,这些小分子在人体细胞内重新合成新的大分子物质发挥作用(或吸收后的小分子物质代谢后可以合成其他的大分子物质)。
1.归纳DNA与RNA组成成分上的异同
2.归纳蛋白质与核酸的相互关系
(1)DNA、mRNA和蛋白质的联系。
(2)细胞分化导致DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同”。
①同一个体不同的体细胞中,核DNA相同。
②由于基因的选择性表达,同一个体的不同体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同。
能力4 围绕核酸的结构和功能,考查生命观念
6.(2024·广东珠海调研)如图甲中a为核糖,下列叙述错误的是( )
[A] 甲是构成丙的单体,细胞中的甲共有4种
[B] 乙和丙中嘧啶和嘌呤的数量相等
[C] 乙和丙中都含有磷酸二酯键和氢键
[D] 乙中储存遗传信息,丙可运输氨基酸
B
【解析】 甲中a为核糖,则甲为核糖核苷酸,是构成丙的单体,细胞中的甲共有4种;乙为双链结构,其嘧啶和嘌呤的数量相等,丙为单链结构,其嘧啶和嘌呤的数量不一定相等;乙为DNA,由两条脱氧核苷酸链构成,丙为tRNA,通常由一条核糖核苷酸链构成,同一条核苷酸链中的相邻核苷酸分子是通过磷酸二酯键连接的,两条链中的碱基对之间靠氢键相连,tRNA中也存在氢键连接形成的RNA双链区;乙中碱基对的排列顺序中储存着遗传信息,丙(tRNA)可运输氨基酸。
7.(2024·四川成都模拟)如图是构成核酸的两种核苷酸及它们形成的核苷酸链(N表示某种碱基)。下列有关叙述错误的是( )
[A] 细胞生物核酸中的碱基种类有5种,病毒中的碱基种类只有4种
[B] 若丙中N为T,则丙的基本组成单位是乙
[C] 真核细胞中RNA主要分布在细胞质,通常为单链结构
[D] 物质甲组成的大分子彻底水解可得到6种小分子化合物
B
【解析】 细胞生物核酸有DNA和RNA两种,故碱基种类有5种(A、T、G、C、U),病毒中只含一种核酸,碱基种类只有4种(A、T、G、C或A、G、C、U);若丙中碱基N为T,则丙为脱氧核苷酸构成的长链,其组成的五碳糖为脱氧核糖,其基本组成单位是甲;真核细胞中DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质,RNA通常为单链结构;物质甲是脱氧核苷酸,其组成的大分子是脱氧核糖核酸,脱氧核糖核酸彻底水解可得到6种小分子化合物(脱氧核糖、磷酸、腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)。
方法技巧
判断DNA和RNA的三种方法
能力5 围绕核酸与蛋白质的关系,培养科学思维
8.(2024·山东淄博调研)细胞内的核酸通常需要与蛋白质结合成为核酸—蛋白质复合物,才能行使特定的生理功能。下列有关叙述错误的是( )
[A] RNA与蛋白质结合有利于肽链的合成
[B] DNA与蛋白质结合能调控基因的表达
[C] 真核细胞和原核细胞中均存在DNA与蛋白质形成的复合物
[D] DNA的合成过程需要蛋白质,蛋白质的合成过程不需要DNA
D
【解析】 mRNA与有关蛋白质结合有利于翻译过程,即有利于肽链的合成;DNA与RNA聚合酶结合能调控基因的转录;真核细胞和原核细胞中,DNA复制和转录时,都有酶与DNA结合成DNA—蛋白质复合物;DNA的合成过程需要蛋白质(如DNA聚合酶),蛋白质的合成过程需要DNA的指导。
归纳总结
常见的核酸—蛋白质复合体
能力6 围绕生物大分子的特点考查生命观念
9.(2024·四川绵阳模拟)如图为有关生物大分子的简要概念图,下列叙述错误的是( )
[A] 若b为葡萄糖,则c在动物细胞中可能为糖原
[B] 若c为RNA,则b为核糖核苷酸,a为C、H、O、N、P
[C] 若c具有信息传递、运输、催化等功能,则b可能为氨基酸
[D] 若b为脱氧核苷酸,则c只存在于线粒体、叶绿体、细胞核中
D
【解析】 若b为脱氧核苷酸,则c为DNA,主要分布在细胞核中,此外在线粒体、叶绿体及原核细胞的拟核和细胞质中也有。
考向一 从科学思维的角度考查氨基酸代谢
1.(2024·新课标卷,1)大豆是我国重要的粮食作物。下列叙述错误的是( )
[A] 大豆油含有不饱和脂肪酸,熔点较低,室温时呈液态
[B] 大豆的蛋白质、脂肪和淀粉可在人体内分解产生能量
[C] 大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸
[D] 大豆中的脂肪和磷脂均含有碳、氢、氧、磷4种元素
研练真题·感悟高考
D
【解析】 植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸,熔点较低,在室温下呈液态,动物脂肪大多含有饱和脂肪酸,熔点较高,在室温下呈固态;蛋白质、脂肪和淀粉可在人体内分解产生能量;必需氨基酸是人体细胞不能合成必须从外界获取的氨基酸,大豆中的蛋白质含有人体细胞不能合成的必需氨基酸;脂肪的组成元素只有碳、氢、氧。
2.(2022·湖北卷,12)氨基酸在人体内分解代谢时,可以通过脱去羧基生成CO2和含有氨基的有机物(有机胺),有些有机胺能引起较强的生理效应。组氨酸脱去羧基后的产物组胺,可舒张血管;酪氨酸脱去羧基后的产物酪胺,可收缩血管;天冬氨酸脱去羧基后的产物β-丙氨酸是辅酶A的成分之一。下列叙述正确的是( )
[A] 人体内氨基酸的主要分解代谢途径是脱去羧基生成有机胺
[B] 有的氨基酸脱去羧基后的产物可作为生物合成的原料
[C] 组胺分泌过多可导致血压上升
[D] 酪胺分泌过多可导致血压下降
B
【解析】 人体内氨基酸的主要分解代谢途径是经过脱氨基作用,含氮部分转化成尿素,不含氮部分氧化分解产生二氧化碳和水;有的氨基酸脱去羧基后的产物可作为生物合成的原料,如天冬氨酸脱去羧基后的产物β-丙氨酸是辅酶A的成分之一;组胺可舒张血管,组胺分泌过多可导致血压下降;酪胺可收缩血管,酪胺分泌过多可导致血压上升。
考向二 从生命观念的角度考查蛋白质的结构与功能
3.(2023·海南卷,2)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕,使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白,该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述,正确的是( )
[A] 该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同
[B] 该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成
[C] 该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
[D] 高温可改变该蛋白的化学组成,从而改变其韧性
B
【解析】 该蛋白的基本组成单位是氨基酸,与天然蜘蛛丝蛋白的基本组成单位相同;氨基酸是组成蛋白质的基本单位,该蛋白的肽链由氨基酸经过脱水缩合反应形成的肽键连接而成;该蛋白彻底水解的产物为氨基酸,不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应;高温可改变该蛋白的空间结构,从而改变其韧性,但不会改变其化学组成。
4.(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
B
【解析】 钙调蛋白的合成场所是核糖体,核糖体是“生产蛋白质的机器”;
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;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;钙调蛋白结合Ca2+后,空间结构可能发生变化,以进一步发挥其生理效应。
考向三 围绕生命观念考查生物大分子以碳链为骨架
5.(2023·全国乙卷,1改编)生物体内参与生命活动的生物大分子可由单体聚合而成,构成蛋白质等生物大分子的单体和连接键以及检测生物大分子的试剂等信息如下表。
单体 连接键 生物大分子 检测试剂或染色剂
葡萄糖 — ① —
② ③ 蛋白质 ④
⑤ — 核酸 ⑥
根据表中信息,下列叙述错误的是
( )
[A] ①可以是淀粉、糖原或纤维素
[B] ③是肽键,④是斐林试剂,⑤是碱基
[C] ②和⑤都含有C、H、O、N元素
[D] 若⑤是脱氧核苷酸,则⑥可以是二苯胺试剂
B
【解析】 多糖的单体是单糖,蛋白质的单体是氨基酸,核酸的单体是核苷酸。葡萄糖(单糖)是淀粉、糖原和纤维素的组成单体,故①可以是淀粉、糖原或纤维素;蛋白质是由单体②氨基酸通过脱水缩合形成,③为肽键,④为检测蛋白质的双缩脲试剂,核酸的单体是核苷酸,故⑤是核苷酸;②氨基酸的元素组成是C、H、O、N,⑤核苷酸的元素组成是C、H、O、N、P;若⑤是脱氧核苷酸,则生物大分子核酸是DNA,DNA可用二苯胺试剂进行鉴定。
(时间:30分钟 满分:50分)
基础强化练
选择题:1～7题,每题2分。
1.(氨基酸|2024·新余期末)谷氨酸的R基为—C3H5O2,1分子谷氨酸含有的O原子数是( )
[A] 2个 [B] 4个 [C] 5个 [D] 6个
B
【解析】 根据氨基酸的结构通式可写出谷氨酸的分子式为C5H9NO4。
2.(新情境·短杆菌肽S|2025·广州期中)短杆菌肽S是从短芽孢杆菌中提取的环状十肽类抗生素。短杆菌肽S主要破坏细胞膜,也破坏真核细胞的线粒体膜,因而它可以抑制其他微生物的生长繁殖。下列说法正确的是( )
[A] 合成短杆菌肽S需要的ATP可来自细胞质基质或线粒体
[B] 合成1分子短杆菌肽S的过程中会生成9分子水
[C] 短杆菌肽S至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基
[D] 短杆菌肽S可能改变膜的通透性,使胞内物质外溢而导致细胞死亡
D
【解析】 短杆菌肽S是从短芽孢杆菌中提取的,而短芽孢杆菌为原核生物,其细胞中不含线粒体;短杆菌肽S为环状十肽,其合成过程产生了10分子水;短杆菌肽S为环状十肽,其中含有10个肽键,因此,若不考虑R基中的氨基和羧基,则该十肽中不含有游离的氨基和游离的羧基;短杆菌肽S主要破坏细胞膜,据此可推测,短杆菌肽S起作用的机理可能是改变膜的通透性,使胞内物质外溢而导致细胞死亡。
3.(蛋白质的结构及功能|2024·丽江月考)蛋白质是生命活动的主要承担者,下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法,正确的是( )
[A] 蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目及排列顺序有关,与空间结构无关
[B] 二硫键存在于同一条肽链或不同肽链之间,可以在一定程度上维持该蛋白质的空间结构稳定
[C] 蛋白质变性后,其特定空间结构被破坏,肽键也会断裂
[D] 蛋白质空间结构改变,可能会导致蛋白质失去生物活性,但这种改变一般是可逆的
B
【解析】 蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链(或蛋白质)的空间结构均有关;二硫键存在于不同肽链以及同一肽链之间,可以在一定程度上维持该蛋白质的空间结构稳定;蛋白质变性后,其特定空间结构被破坏,但肽键一般不会断裂;蛋白质空间结构改变,可能会导致蛋白质失去生物活性,这种改变一般是不可逆的。
4.(DNA和RNA的异同|2024·贵阳模拟)我国科研团队通过蛋白质技术,确认一块来自青藏高原的颌骨属于丹尼索瓦人;另一组科学家则利用DNA技术,重建了一个
7.5万年前居住在俄罗斯西伯利亚的年轻丹尼索瓦人女孩的面容。以下相关叙述错误的是( )
[A] DNA分子中的含氮碱基种类与RNA分子中的不完全相同
[B] 丹尼索瓦人的DNA分子分布在细胞核中,RNA分子分布在细胞质
[C] 丹尼索瓦人的颌骨细胞DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息
[D] 上述另一组科学家利用的DNA技术,可被刑侦人员通过DNA指纹为案件的侦破提供证据
B
【解析】 DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中。
5.(DNA与RNA的异同|2024·重庆模拟)为了确定猴痘病毒的核酸是DNA还是RNA,下列检测能达到目的的是( )
[A] 检测该病毒的核酸呈单链,还是呈双链
[B] 检测该病毒繁殖时是否消耗脱氧核苷酸
[C] 检测该病毒的核酸含核糖,还是含脱氧核糖
[D] 检测该病毒能否在普通培养基上生存
C
【解析】 病毒的DNA或RNA都有呈单链和双链的,通过检测病毒的核酸呈单链,还是呈双链,不能确定该病毒的核酸是DNA还是RNA;DNA复制和逆转录均消耗脱氧核苷酸,由此也不能确定该病毒的核酸是DNA还是RNA;DNA含有脱氧核糖,RNA含有核糖,检测该病毒的核酸含脱氧核糖,还是含核糖,能确定该病毒的核酸是DNA还是RNA;所有病毒都不能在普通培养基上生存。
6.(核酸和蛋白质|2025·四川高考适应性考试)下列关于细胞内糖类、蛋白质和核酸的叙述中,正确的是( )
[A] 糖类、蛋白质和核酸都是细胞内重要的生物大分子
[B] 核酸经酶分解后得到含A、T、G、C碱基的四种核苷酸
[C] 由mRNA全长序列可知其编码蛋白质的氨基酸序列
[D] 淀粉酶是在淀粉的生物合成过程中起催化作用的蛋白质
C
【解析】 糖类中的多糖是细胞内重要的生物大分子;核酸有脱氧核糖核酸和核糖核酸两种,脱氧核糖核酸经酶分解后可得到含A、T、C、G碱基的四种核苷酸,核糖核酸经酶分解后可得到含A、U、C、G碱基的四种核苷酸;淀粉酶能够水解淀粉,而不是合成淀粉。
7.(核酸的元素组成及基本单位|2024·朝阳一模)研究者发现胰腺癌细胞在葡萄糖不足时,能利用胞内的尿苷磷酸化酶将尿苷分解为尿嘧啶和核糖两部分,尿嘧啶经代谢过程转化为丙酮酸。以下推理不正确的是( )
[A] 尿苷的元素组成是C、H、O、N、P
[B] 尿苷可用于合成尿嘧啶核糖核苷酸
[C] 尿苷可能来自胞内RNA的分解代谢
[D] 尿苷可作为胰腺癌细胞的能源物质
A
【解析】 胞内的尿苷磷酸化酶将尿苷分解为尿嘧啶和核糖两部分,核糖中含有C、H、O,尿嘧啶中含有N,可知尿苷的元素组成是C、H、O、N;尿苷可分解为尿嘧啶和核糖两部分,所以尿苷可用于合成尿嘧啶核糖核苷酸;尿苷中含有尿嘧啶,尿苷结合磷酸基团形成尿嘧啶核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一,故尿苷可能来自胞内RNA的分解代谢;胞内的尿苷磷酸化酶将尿苷分解为尿嘧啶和核糖两部分,尿嘧啶经代谢过程转化为丙酮酸,丙酮酸可参与有氧呼吸的第二阶段,或无氧呼吸的第二阶段,故尿苷可作为胰腺癌细胞的能源物质。
能力提升练
选择题:8～10题,每题4分。
8.(蛋白质的结构和功能|2025·福州期中)研究发现一类被称为“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽,并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合,从而帮助这些多肽折叠、组装或转运,其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。下列叙述正确的是( )
[A] 多肽通过折叠可形成复杂的空间结构,从而具有某项生理功能
[B] “分子伴侣”溶于盐水中会造成其生物活性的丧失
[C] “分子伴侣”具有多项生理功能如构成细胞结构、运输和催化
[D] “分子伴侣”和其他蛋白质一样,空间结构的改变是不可逆的
A
【解析】 结构决定功能,多肽通过折叠可形成复杂的空间结构,从而具有某项生理功能;“分子伴侣”的化学本质是蛋白质,溶于盐水中不会改变其空间结构,因此不会造成其生物活性的丧失;由题意可知,“分子伴侣”具有识别作用和转运多肽的作用,但不具有构成细胞结构和催化作用;“分子伴侣”在发挥作用时会改变自身空间结构,并可循环发挥作用,因此可以判断“分子伴
侣”的空间结构的改变是可以逆转的。
9.(蛋白质和核酸|2024·运城模拟)生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中甲代表DNA,乙代表RNA,丙代表蛋白质,X、Y代表元素,a、b、c是组成甲、乙、丙三种生物大分子的单体,这三种单体的结构可用d或e表示。据图分析下列叙述正确的是( )
[A] 大肠杆菌细胞中单体a、b的结构可用d表示,其中d的种类有4种
[B] 人体细胞内单体c的结构可用e表示,e的种类有21种
[C] a、b是生物体内遗传信息的携带者,丙是生命活动的主要承担者
[D] 甲、乙的多样性由d中的n充分体现,丙的多样性由e中的R充分体现
B
【解析】 甲是DNA,乙是RNA,单体a、b分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸,可用d(核苷酸)表示,大肠杆菌中d的种类有8种;丙是蛋白质,c表示氨基酸,氨基酸的结构可用e表示,组成人体的氨基酸有21种;生物体内遗传信息的携带者是核酸,对应图1中的甲和乙,丙是蛋白质,是生命活动的主要承担者;核酸的多样性由d的数量、排列顺序以及d中n的种类充分体现,
蛋白质的多样性由e的数量、排列顺序以及e中R基的种类
和丙的空间结构充分体现。
10.(核酸的组成|2025·泸州月考)“miR140”是人类和小鼠的软骨组织中富含的一种微型单链核糖核酸。与正常小鼠比较,不含“miR140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多。下列说法正确的是( )
[A] “miR140”分子中一定含有C、H、O、N、P五种元素
[B] “miR140”分子中含有两个游离的含氮碱基
[C] 如果将“miR140”分子彻底水解,最多可以得到六种产物,其产物均可以参与人和小鼠遗传物质的组成
[D] 构成该核酸的含氮碱基只有四种,即A、T、G、C
A
【解析】 分析题意可知,“miR140”是一种微型单链核糖核酸,核酸的元素组成一定有C、H、O、N、P五种;“miR140”分子是一种微型单链核糖核酸,含有一个游离的磷酸基团而不是两个游离的含氮碱基;“miR140”分子是一种微型单链核糖核酸,其彻底水解产物包括磷酸、核糖和四种含氮碱基,共六种,其中的核糖和含氮碱基中的U不参与构成人和小鼠的遗传物质(DNA);构成该核酸的含氮碱基只有四种,即A、U、G、C。
11.(12分)(蛋白质综合|2024·郑州月考)图甲表示有关蛋白质分子的简要概念图,图乙表示一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号;—S—S—是由2个—SH脱去2个H形成的)。据图回答下列问题。
(1)图甲中A为 等元素,在人体内可以合成的B属于
,写出其结构简式 。
C、H、O、N
非必需氨基酸
【解析】 (1)A为组成蛋白质的元素,包括C、H、O、N等元素;B为氨基酸,在人体内可以合成的B属于非必需氨基酸。
(2)图乙中的胰岛素的两条肽链是在核糖体上通过氨基酸的 作用形成的,而二硫键则是后续的加工形成的。每条肽链中氨基酸是通过图甲中的 连接。
脱水缩合
C(或肽键)
(3)图乙中这51个氨基酸形成胰岛素后,相对分子质量比原来51个氨基酸的总相对分子质量减少了 。
888
【解析】 (3)依题意和图示分析可知,图乙中这51个氨基酸形成的胰岛素分子含有2条肽链、3个二硫键(—S—S—)。在氨基酸形成该胰岛素后,减少的相对分子质量等于脱去的水分子的相对分子质量的总和与形成3个二硫键时脱去的6个氢原子的相对分子质量的总和,而脱去的水分子数等于肽键数,因此总相对分子质量减少了
18×(51-2)+1×6=888。
(4)胰岛素分子与其他蛋白质结构不同的直接原因是
。
构成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别
(5)胰岛素具有降低血糖的作用,生活中糖尿病患者只能通过注射而不能通过口服胰岛素来降低血糖,简述其主要原理是
。
胰岛素为蛋白质,若口服会被消化道中的消化酶分解,从而失去疗效
12.(12分)(验证性与探究性实验|2025·西安月考)埃博拉病毒能引发人患急性出血性传染病,现欲探究埃博拉病毒的核酸是DNA还是RNA。请完成下列实验设计:
材料用具:显微注射器,埃博拉病毒的核酸提取液,活鸡胚,DNA水解酶,RNA水解酶。
主要实验步骤:
步骤1:培养、分离并提取埃博拉病毒核酸,并将核酸提取液分成相同的三组,
A组不做处理,B组加入一定量的DNA水解酶,C组 。
步骤2:取等量的活鸡胚分成A、B、C三组,用显微注射技术向A组注射埃博拉病毒的核酸提取液,再分别向B、C两组活鸡胚中注射有关物质。
步骤3:分别从培养后的活鸡胚中抽取出样品,检测是否产生埃博拉病毒。
试回答下列问题。
(1)实验中使用活鸡胚培养病毒的原因是 。步骤1中C组的操作是 。
病毒只能寄生在活细胞中
加入等量的RNA水解酶
【解析】 (1)选用活鸡胚的理由是病毒只能寄生在活细胞中,且胚胎更方便、更经济。探究埃博拉病毒的核酸是DNA还是RNA,A组不做处理,B组加入一定量的DNA水解酶,因此C组应该加入等量的RNA水解酶。
(2)步骤2中,A组处理起 作用。
对照(或对比)
【解析】 (2)步骤2中,A组处理起对照作用。
(3)若B组样品检测有埃博拉病毒产生,则说明该病毒的遗传物质是 ,同时实验的C组 (填“有”或“没有”)埃博拉病毒产生。反之,则病毒的遗传物质是 。
RNA
没有
DNA
【解析】 (3)用核酸水解酶处理核酸提取液,会使核酸分解而不能再复制,就不会在活鸡胚细胞内产生埃博拉病毒。若B组样品检测到有埃博拉病毒产生,则说明该病毒的遗传物质是RNA,同时C组样品检测不到埃博拉病毒产生;反之若B组样品没有检测到埃博拉病毒产生,C组样品检测到有埃博拉病毒产生,则病毒的遗传物质是DNA。
(4)有关埃博拉病毒遗传物质除可用上述实验鉴定,还可以直接对病毒的核酸进行检测,可以测定病毒中含氮碱基的种类,若病毒中出现大量的
(填碱基种类),则说明其遗传物质是RNA。
尿嘧啶
【解析】 (4)RNA特有的碱基为尿嘧啶。第4讲 蛋白质和核酸
(时间:30分钟 满分:50分)
基础强化练
选择题:1~7题,每题2分。
1.(氨基酸|2024·新余期末)谷氨酸的R基为—C3H5O2,1分子谷氨酸含有的O原子数是( )
[A] 2个 [B] 4个 [C] 5个 [D] 6个
2.(新情境·短杆菌肽S|2025·广州期中)短杆菌肽S是从短芽孢杆菌中提取的环状十肽类抗生素。短杆菌肽S主要破坏细胞膜,也破坏真核细胞的线粒体膜,因而它可以抑制其他微生物的生长繁殖。下列说法正确的是( )
[A] 合成短杆菌肽S需要的ATP可来自细胞质基质或线粒体
[B] 合成1分子短杆菌肽S的过程中会生成9分子水
[C] 短杆菌肽S至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基
[D] 短杆菌肽S可能改变膜的通透性,使胞内物质外溢而导致细胞死亡
3.(蛋白质的结构及功能|2024·丽江月考)蛋白质是生命活动的主要承担者,下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法,正确的是( )
[A] 蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目及排列顺序有关,与空间结构无关
[B] 二硫键存在于同一条肽链或不同肽链之间,可以在一定程度上维持该蛋白质的空间结构稳定
[C] 蛋白质变性后,其特定空间结构被破坏,肽键也会断裂
[D] 蛋白质空间结构改变,可能会导致蛋白质失去生物活性,但这种改变一般是可逆的
4.(DNA和RNA的异同|2024·贵阳模拟)我国科研团队,通过蛋白质技术,确认一块来自青藏高原的颌骨属于丹尼索瓦人;另一组科学家则利用DNA技术,重建了一个7.5万年前居住在俄罗斯西伯利亚的年轻丹尼索瓦人女孩的面容。以下相关叙述错误的是( )
[A] DNA分子中的含氮碱基种类与RNA分子中的不完全相同
[B] 丹尼索瓦人的DNA分子分布在细胞核中,RNA分子分布在细胞质
[C] 丹尼索瓦人的颌骨细胞DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息
[D] 上述另一组科学家利用的DNA技术,可被刑侦人员通过DNA指纹为案件的侦破提供证据
5.(DNA与RNA的异同|2024·重庆模拟)为了确定猴痘病毒的核酸是DNA还是RNA,下列检测能达到目的的是( )
[A] 检测该病毒的核酸呈单链,还是呈双链
[B] 检测该病毒繁殖时是否消耗脱氧核苷酸
[C] 检测该病毒的核酸含核糖,还是含脱氧核糖
[D] 检测该病毒能否在普通培养基上生存
6.(核酸和蛋白质|2025·四川高考适应性考试)下列关于细胞内糖类、蛋白质和核酸的叙述中,正确的是( )
[A] 糖类、蛋白质和核酸都是细胞内重要的生物大分子
[B] 核酸经酶分解后得到含A、T、G、C碱基的四种核苷酸
[C] 由mRNA全长序列可知其编码蛋白质的氨基酸序列
[D] 淀粉酶是在淀粉的生物合成过程中起催化作用的蛋白质
7.(核酸的元素组成及基本单位|2024·朝阳一模)研究者发现胰腺癌细胞在葡萄糖不足时,能利用胞内的尿苷磷酸化酶将尿苷分解为尿嘧啶和核糖两部分,尿嘧啶经代谢过程转化为丙酮酸。以下推理不正确的是( )
[A] 尿苷的元素组成是C、H、O、N、P
[B] 尿苷可用于合成尿嘧啶核糖核苷酸
[C] 尿苷可能来自胞内RNA的分解代谢
[D] 尿苷可作为胰腺癌细胞的能源物质
能力提升练
选择题:8~10题,每题4分。
8.(蛋白质的结构和功能|2025·福州期中)研究发现一类被称为“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽,并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合,从而帮助这些多肽折叠、组装或转运,其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。下列叙述正确的是( )
[A] 多肽通过折叠可形成复杂的空间结构,从而具有某项生理功能
[B] “分子伴侣”溶于盐水中会造成其生物活性的丧失
[C] “分子伴侣”具有多项生理功能如构成细胞结构、运输和催化
[D] “分子伴侣”和其他蛋白质一样,空间结构的改变是不可逆的
9.(蛋白质和核酸|2024·运城模拟)生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中甲代表DNA,乙代表RNA,丙代表蛋白质,X、Y代表元素,a、b、c是组成甲、乙、丙三种生物大分子的单体,这三种单体的结构可用d或e表示。据图分析下列叙述正确的是( )
[A] 大肠杆菌细胞中单体a、b的结构可用d表示,其中d的种类有4种
[B] 人体细胞内单体c的结构可用e表示,e的种类有21种
[C] a、b是生物体内遗传信息的携带者,丙是生命活动的主要承担者
[D] 甲、乙的多样性由d中的n充分体现,丙的多样性由e中的R充分体现
10.(核酸的组成|2025·泸州月考)“miR140”是人类和小鼠的软骨组织中富含的一种微型单链核糖核酸。与正常小鼠比较,不含“miR140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多。下列说法正确的是( )
[A] “miR140”分子中一定含有C、H、O、N、P五种元素
[B] “miR140”分子中含有两个游离的含氮碱基
[C] 如果将“miR140”分子彻底水解,最多可以得到六种产物,其产物均可以参与人和小鼠遗传物质的组成
[D] 构成该核酸的含氮碱基只有四种,即A、T、G、C
11.(12分)(蛋白质综合|2024·郑州月考)图甲表示有关蛋白质分子的简要概念图,图乙表示一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号;—S—S—是由2个—SH脱去2个H形成的)。据图回答下列问题。
(1)图甲中A为 等元素,在人体内可以合成的B属于 ,写出其结构简式 。
(2)图乙中的胰岛素的两条肽链是在核糖体上通过氨基酸的 作用形成的,而二硫键则是后续的加工形成的。每条肽链中氨基酸是通过图甲中的 连接。
(3)图乙中这51个氨基酸形成胰岛素后,相对分子质量比原来51个氨基酸的总相对分子质量减少了 。
(4)胰岛素分子与其他蛋白质结构不同的直接原因是
。
(5)胰岛素具有降低血糖的作用,生活中糖尿病患者只能通过注射而不能通过口服胰岛素来降低血糖,简述其主要原理是 。
12.(12分)(验证性与探究性实验|2025·西安月考)埃博拉病毒能引发人患急性出血性传染病,现欲探究埃博拉病毒的核酸是DNA还是RNA。请完成下列实验设计:
材料用具:显微注射器,埃博拉病毒的核酸提取液,活鸡胚,DNA水解酶,RNA水解酶。
主要实验步骤:
步骤1:培养、分离并提取埃博拉病毒核酸,并将核酸提取液分成相同的三组,A组不做处理,B组加入一定量的DNA水解酶,C组 。
步骤2:取等量的活鸡胚分成A、B、C三组,用显微注射技术向A组注射埃博拉病毒的核酸提取液,再分别向B、C两组活鸡胚中注射有关物质。
步骤3:分别从培养后的活鸡胚中抽取出样品,检测是否产生埃博拉病毒。
试回答下列问题。
(1)实验中使用活鸡胚培养病毒的原因是 。
步骤1中C组的操作是 。
(2)步骤2中,A组处理起 作用。
(3)若B组样品检测有埃博拉病毒产生,则说明该病毒的遗传物质是 ,同时实验的C组 (填“有”或“没有”)埃博拉病毒产生。反之,则病毒的遗传物质是 。
(4)有关埃博拉病毒遗传物质除可用上述实验鉴定,还可以直接对病毒的核酸进行检测,可以测定病毒中含氮碱基的种类,若病毒中出现大量的 (填碱基种类),则说明其遗传物质是RNA。
第4讲 蛋白质和核酸
1.B 根据氨基酸的结构通式可写出谷氨酸的分子式为C5H9NO4。
2.D 短杆菌肽S是从短芽孢杆菌中提取的,而短芽孢杆菌为原核生物,其细胞中不含线粒体;短杆菌肽S为环状十肽,其合成过程产生了10分子水;短杆菌肽S为环状十肽,其中含有10个肽键,因此,若不考虑R基中的氨基和羧基,则该十肽中不含有游离的氨基和游离的羧基;短杆菌肽S主要破坏细胞膜,据此可推测,短杆菌肽S起作用的机理可能是改变膜的通透性,使胞内物质外溢而导致细胞死亡。
3.B 蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链(或蛋白质)的空间结构均有关;二硫键存在于不同肽链以及同一肽链之间,可以在一定程度上维持该蛋白质的空间结构稳定;蛋白质变性后,其特定空间结构被破坏,但肽键一般不会断裂;蛋白质空间结构改变,可能会导致蛋白质失去生物活性,这种改变一般是不可逆的。
4.B DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中。
5.C 病毒的DNA或RNA都有呈单链和双链的,通过检测病毒的核酸呈单链,还是呈双链,不能确定该病毒的核酸是DNA还是RNA;DNA复制和逆转录均消耗脱氧核苷酸,由此也不能确定该病毒的核酸是DNA还是RNA;DNA含有脱氧核糖,RNA含有核糖,检测该病毒的核酸含脱氧核糖,还是含核糖,能确定该病毒的核酸是DNA还是RNA;所有病毒都不能在普通培养基上生存。
6.C 糖类中的多糖是细胞内重要的生物大分子;核酸有脱氧核糖核酸和核糖核酸两种,脱氧核糖核酸经酶分解后可得到含A、T、C、G碱基的四种核苷酸,核糖核酸经酶分解后可得到含A、U、C、G碱基的四种核苷酸;淀粉酶能够水解淀粉,而不是合成淀粉。
7.A 胞内的尿苷磷酸化酶将尿苷分解为尿嘧啶和核糖两部分,核糖中含有C、H、O,尿嘧啶中含有N,可知尿苷的元素组成是C、H、O、N;尿苷可分解为尿嘧啶和核糖两部分,所以尿苷可用于合成尿嘧啶核糖核苷酸;尿苷中含有尿嘧啶,尿苷结合磷酸基团形成尿嘧啶核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一,故尿苷可能来自胞内RNA的分解代谢;胞内的尿苷磷酸化酶将尿苷分解为尿嘧啶和核糖两部分,尿嘧啶经代谢过程转化为丙酮酸,丙酮酸可参与有氧呼吸的第二阶段,或无氧呼吸的第二阶段,故尿苷可作为胰腺癌细胞的能源物质。
8.A 结构决定功能,多肽通过折叠可形成复杂的空间结构,从而具有某项生理功能;“分子伴侣”的化学本质是蛋白质,溶于盐水中不会改变其空间结构,因此不会造成其生物活性的丧失;由题意可知,“分子伴侣”具有识别作用和转运多肽的作用,但不具有构成细胞结构和催化作用;“分子伴侣”在发挥作用时会改变自身空间结构,并可循环发挥作用,因此可以判断“分子伴侣”的空间结构的改变是可以逆转的。
9.B 甲是DNA,乙是RNA,单体a、b分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸,可用d(核苷酸)表示,大肠杆菌中d的种类有8种;丙是蛋白质,c表示氨基酸,氨基酸的结构可用e表示,组成人体的氨基酸有21种;生物体内遗传信息的携带者是核酸,对应图1中的甲和乙,丙是蛋白质,是生命活动的主要承担者;核酸的多样性由d的数量、排列顺序以及d中n的种类充分体现,蛋白质的多样性由e的数量、排列顺序以及e中R基的种类和丙的空间结构充分体现。
10.A 分析题意可知,“miR140”是一种微型单链核糖核酸,核酸的元素组成一定有C、H、O、N、P五种;“miR140”分子是一种微型单链核糖核酸,含有一个游离的磷酸基团而不是两个游离的含氮碱基;“miR140”分子是一种微型单链核糖核酸,其彻底水解产物包括磷酸、核糖和四种含氮碱基,共六种,其中的核糖和含氮碱基中的U不参与构成人和小鼠的遗传物质(DNA);构成该核酸的含氮碱基只有四种,即A、U、G、C。
11.【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)C、H、O、N 非必需氨基酸
(2)脱水缩合 C(或肽键)
(3)888
(4)构成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别(3分)
(5)胰岛素为蛋白质,若口服会被消化道中的消化酶分解,从而失去疗效(3分)
【解析】 (1)A为组成蛋白质的元素,包括C、H、O、N等元素;B为氨基酸,在人体内可以合成的B属于非必需氨基酸。(3)依题意和图示分析可知,图乙中这51个氨基酸形成的胰岛素分子含有2条肽链、3个二硫键(—S—S—)。在氨基酸形成该胰岛素后,减少的相对分子质量等于脱去的水分子的相对分子质量的总和与形成3个二硫键时脱去的6个氢原子的相对分子质量的总和,而脱去的水分子数等于肽键数,因此总相对分子质量减少了18×(51-2)+1×6=888。
12.【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)病毒只能寄生在活细胞中 加入等量的RNA水解酶
(2)对照(或对比) (3)RNA 没有(1分) DNA (4)尿嘧啶(1分)
【解析】 (1)选用活鸡胚的理由是病毒只能寄生在活细胞中,且胚胎更方便、更经济。探究埃博拉病毒的核酸是DNA还是RNA,A组不做处理,B组加入一定量的DNA水解酶,因此C组应该加入等量的RNA水解酶。(2)步骤2中,A组处理起对照作用。(3)用核酸水解酶处理核酸提取液,会使核酸分解而不能再复制,就不会在活鸡胚细胞内产生埃博拉病毒。若B组样品检测到有埃博拉病毒产生,则说明该病毒的遗传物质是RNA,同时C组样品检测不到埃博拉病毒产生;反之若B组样品没有检测到埃博拉病毒产生,C组样品检测到有埃博拉病毒产生,则病毒的遗传物质是DNA。(4)RNA特有的碱基为尿嘧啶。
