1、第3讲蛋白质和核酸课程导学课标要求素养目标1.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。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。1.生命观念：(1)认同蛋白质结构的多样性决定功能的多样性；(2)通过比较DNA与RNA，建立起辩证统一的观念和生命的物质性观念。2科学思维：(1)通过对蛋白质形成过程的相关计算，培养学生的逻辑思维能力及综合应用能力；(2)通过归纳生物种类与碱基、核苷酸种类的关系，培养学生对知识归纳总结的能力；(3)通过分析蛋白质与核酸的关系图和多聚体的连接模式
2、图，培养学生的图文转换能力。考点一蛋白质的结构和功能1蛋白质的功能2蛋白质的结构(1)组成蛋白质的氨基酸(2)蛋白质的结构及其多样性氨基酸的脱水缩合蛋白质的结构层次元素：C、H、O、N等氨基酸：蛋白质的基本组成单位脱水缩合二肽：由两个氨基酸脱水缩合而成的化合物多肽(链)：由多个氨基酸脱水缩合而成的化合物，通常呈链状结构蛋白质：具有一定的空间结构蛋白质结构多样性的原因提醒不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因(1)同一生物不同细胞蛋白质不同的直接原因是mRNA不同，根本原因是基因的选择性表达。(2)不同生物蛋白质不同的根本原因是DNA(基因或遗传信息)的特异性。【考点速览诊断】(1)从胃蛋
3、白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法2017全国卷，T3C()(2)氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构2017海南卷，T1D()(3)鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键2017江苏卷，T3A()(4)蛋白质变性是由肽键的断裂造成的2017江苏卷，T3C()(5)变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应2017江苏卷，T3D()(6)细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同2016全国卷，T1B()(7)氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基2016江苏卷，T4B()(8)细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与2016江苏卷，T4C()(9)蛋白质的基本性
4、质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团相关2016江苏卷，T4D()(10)蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化2015全国卷，T5C()【教材拾遗拓展】(必修1 P32“与社会的联系”改编)(1)蛋白质的盐析：在鸡蛋清中加入食盐，会出现什么现象？(2)蛋白质的变性：高温加热后，鸡蛋清会呈现白色固态，这是由于高温破坏了蛋白质的什么结构？提示：(1)出现白色絮状物。(2)破坏了蛋白质的空间结构。1几种常考蛋白质的分布和功能此部分经常借助某些具体的蛋白质从不同角度进行命题，现举例如下：名称分布功能绝大多数酶细胞内或细胞外催化作用转运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
5、岛素)内环境中调节生命活动抗体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)等细胞膜表面保护、润滑、识别等作用结构蛋白细胞膜、肌纤维等构成细胞和生物体的成分2.蛋白质的相关计算(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去水分子数的关系肽键数脱去水分子数氨基酸数肽链数。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。(不考虑形成二硫键)肽链数目氨基酸数肽键数目脱去水分子数多肽链相对分子质量氨基数目羧基数目1条mm1m1am18(m1)至少1个至少1个n条mmnmnam18(mn)至少n个至少n个注：氨基酸平均相对分子质量为a。计算蛋白质
6、分子质量时易忽略二硫键：当肽链上出现二硫键(SS)时，要再减去2(即2个H)。(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算至少含有的游离氨基数或羧基数肽链数。游离氨基数或羧基数肽链数R基中含有的氨基数或羧基数。(3)利用原子守恒法计算肽链中的原子数N原子数肽键数肽链数R基上的N原子数各氨基酸中N原子总数。O原子数肽键数2肽链数R基上的O原子数各氨基酸中O原子总数脱去水分子数。(4)基因表达中氨基酸数与相应DNA、mRNA中碱基数目的关系DNA(基因)mRNA蛋白质碱基数 碱基数 氨基酸数6 3(最多) 1(最多)(5)环状肽的结构与相关计算(如下图所示)根据图示可知，肽键数脱去的水分子数氨基酸数(由
7、于环状肽首尾氨基酸彼此相连，故形成一个环状肽时比形成一条链状肽要多脱去一个水分子)。蛋白质的功能生命观念1(高考全国卷)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。浆细胞产生的特异性抗体可与相应抗原结合而发挥免疫功能，A项正确；肌细胞中的肌球蛋白、肌动蛋白等参与肌肉收缩，B项正确；参与O2运输的血红蛋白中有Fe2，而没有Mg2，C项错误；染色体主要由蛋白质和DNA组成，所以细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分，D项正
8、确。2(2021辽宁大连调研)下图的分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质，下列叙述正确的是()A一定发生在细胞内B必须依赖腺苷三磷酸C只能位于细胞膜上DQ中可能含有S解析：选D。图中Q物质具有多种功能，过程中L与Q结合后可变成其他物质，这里的Q物质是具有催化作用的酶，消化酶催化的水解反应发生在消化道(细胞外)，A错误；过程的Q是起运输作用的转运蛋白，转运蛋白参与的协助扩散不需要消耗能量，B错误；过程中的L与Q结合后，L随后被消灭，这里的Q应为起免疫作用的抗体，抗体存在于内环境中，C错误；蛋白质的元素组成是C、H、O、N，有的含有S、Fe等元素，D正确。蛋白质的结构生命观念、科
9、学思维3(2021天津河东区摸底考试)下图是某多肽化合物的结构式。下列关于该化合物的叙述，错误的是()A该化合物是三肽，含有2个肽键B氨基酸的不同种类决定于R基C该多肽链中含有4个羧基、3个氨基D形成该多肽链时，会脱去2个水分子解析：选C。据图分析，图中化合物含有2个肽键，为三肽，A正确；图中表示R基，其决定了氨基酸的种类，B正确；图中多肽含有2个游离的羧基，1个游离的氨基，C错误；三肽是由3个氨基酸脱去2个水分子后形成的，D正确。4(B高考江苏卷)哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图，各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是()A
10、两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物B氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基C肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关D两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同解析：选D。分析结构简式，两种激素都是由9个氨基酸构成的，A错误；氨基酸之间脱水缩合产生的水分子中的氢来自氨基和羧基，B错误；有些氨基酸的R基可能含有游离氨基，C错误；分析结构简式，两种激素间有2个氨基酸种类不同，故生理功能不同与这2个氨基酸种类不同有关，D正确。蛋白质的相关计算科学思维5(2021海南海口高三联考)有一条由14个氨基酸组成，分子式为CXHYOWNZS(Z14，W15)的多肽，经过水解
11、后的产物中有3种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)。水解产物中天冬氨酸的数目是()A(Y14)个B(Z14)个C(W15)个 D(W15)/2个解析：选D。天冬氨酸(C4H7O4N)中含有4个氧原子，设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个，该多肽脱去14113(个)水，根据氧原子守恒，2(14x)4x13W，解得：x(W15)/2。6蛋白水解酶分内切酶和外切酶2种，外切酶专门作用于肽链末端的肽键，内切酶则作用于肽链内部特定区域。若某蛋白内切酶作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)两侧的肽键，某四十九肽经该内切酶作用后的情况如下图，
12、下列叙述错误的是()A形成短肽A、B、C共消耗2分子水B短肽A、B、C比四十九肽的氧原子数少1个C该四十九肽苯丙氨酸存在于第17、31、32号位上D若用蛋白外切酶处理该多肽，最终会得到49个氨基酸解析：选A。题图是某四十九肽经内切酶作用后的情况，其中内切酶作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)两侧的肽键，经内切酶处理该多肽后，形成116、1830、3349三个片段，说明该四十九肽第17、31和32号位为苯丙氨酸，C正确；题中短肽的形成过程共需要断裂5个肽键，消耗5个水分子，A错误；断裂的5个肽键分别位于16号和17号之间、17号和18号之间、30号和31号之间、31号和32号之间、32号和33号之
13、间，每个苯丙氨酸含有2个氧原子，每个水分子含有1个氧原子，短肽A、B、C比该四十九肽的氧原子数少2351(个)，B正确；外切酶专门作用于肽链末端的肽键，若该四十九肽用蛋白外切酶处理，最终可得到49个氨基酸，D正确。7(不定项)二硫键“SS”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学键。右图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，下列相关叙述正确的是()A该蛋白质至少有280个氨基B形成该蛋白质的过程中脱去了278个水分子C该蛋白质至少有2个游离的羧基D该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类和排列顺序三方面决定解析：选BC。结合题意及图示可知，该蛋白质是由280个氨基酸组成的2条链状肽和1条环状肽，一条
14、肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此该蛋白质至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基，A错误，C正确；形成该蛋白质的过程中共形成2802278(个)肽键，即脱去了278个水分子，B正确；该蛋白质的功能是由氨基酸的数量、种类、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构四方面决定的，D错误。蛋白质计算时，注意二硫键及环肽(1)计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分子的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(SS)时，要再减去2(即2个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。(2)若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na18(nm)中的肽链数(m)视为零，再进行相关
15、计算。 事实概述性思维12020高考全国卷，T30(3)节选牛奶中含有人体所需的必需氨基酸，必需氨基酸是指_。答案：人体细胞自身不能合成，必须从食物中获取的氨基酸2高温加热后，蛋白质用双缩脲试剂检验_(填“能”或“不能”)发生紫色反应。双缩脲试剂的使用方法是_。答案：能先加A液(NaOH溶液)，再加B液(CuSO4溶液)3胰高血糖素能使人体的血糖升高，这体现了蛋白质_的功能。答案：信息传递和调节机体生命活动程序分析类思维4蛋白质的功能多种多样与其结构有关，从肽链层面分析，蛋白质具有多样性的原因有_。答案：多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别5胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的
16、生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：_。答案：胰岛素在核糖体上合成的只是具有氨基酸的种类、数量、排列顺序的多肽链，还需要内质网和高尔基体加工成具有一定空间结构的蛋白质才具有降低血糖的生理作用6小肠上皮细胞的细胞膜上有许多种不同的膜蛋白，如与Na和葡萄糖转运有关的膜蛋白A，与细胞黏着性有关的膜蛋白B，能与某种激素发生结合的膜蛋白C，水解二糖的膜蛋白D等。膜蛋白的合成场所是_(填细胞器)，导致该细胞中四种膜蛋白分子结构差异的根本原因是_。答案：核糖体控制这四种膜蛋白分子合成的基因结构(或碱基排列顺序)不同72018高考全国卷，T30(2)通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基
17、酸序列和_结构。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，原因是_。答案：空间蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解考点二核酸的结构和功能1核酸的功能2DNA和RNA的比较巧记DNA组成结构的“五、四、三、二、一”五(五种元素)、四(四种单体)、三(三种小分子)、二(二条脱氧核苷酸长链)、一(一种双螺旋结构)。3生物大分子以碳链为骨架(1)生物大分子：多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子。(2)多聚体：由许多单体连接而成。(3)碳为生命的核心元素的原因：氨基酸、核苷酸、葡萄糖等单体都是以碳链为骨架形成的，单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的
18、形成。【考点速览诊断】(1)线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶2018全国卷，T1D()(2)真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成2018江苏卷，T3B()(3)细胞内各种RNA的合成都以四种核糖核苷酸为原料，催化该反应的酶是RNA聚合酶2018江苏卷，T27节选()(4)同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生2017全国卷，T1B()(5)酵母菌的细胞核内含有DNA和RNA两类核酸2016全国卷，T1B()(6)T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成2015全国卷，T1C()(7)rRNA能参与蛋白质的生物合成2015海南卷，T11A()【教材拾遗拓展】1(必修1
19、P34“教材文字”改编)原核细胞DNA也是双链结构吗？位于细胞内的什么部位？提示：原核细胞的DNA是双链环状；位于细胞内的拟核和细胞质中。2(必修1 P36拓展应用)随着生活水平的提高，人们对营养保健食品日益关注。一些厂家在核酸保健品的广告中用到类似的宣传语：一切疾病都与基因受损有关；基因是核酸片段；补充某些特定的核酸，可增强基因的修复能力。(1)请对上述三段宣传语作出评析，指出其中的逻辑漏洞。(2)如果有人向你推销核酸保健品，你将如何回应？提示：(1)并不是一切疾病都与基因受损有关，如人受外伤时的疾病。核酸在人体内被水解成小分子，才能被吸收，服用核酸保健品不会改变基因的结构，不会改善人体内病
20、变的基因。(2)人体中的核酸都是人体用其他化学物质自我合成的，并不从膳食中直接吸收。膳食中的核酸都将在消化道中被彻底分解。口服核酸不仅不能起到营养、保健作用，而且核酸吃多了，还会对身体造成危害。核酸的结构和功能生命观念1(高考海南卷)下列与真核生物中核酸有关的叙述，错误的是()A线粒体和叶绿体中都含有DNA分子B合成核酸的酶促反应过程中不消耗能量CDNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键D转录时有DNA双链解开和恢复的过程解析：选B。线粒体和叶绿体中都含有DNA分子，A正确；合成核酸的酶促反应过程中消耗能量，B错误；DNA和RNA分子的每条链上，核苷酸残基间都是以磷酸二酯键相连的，C正确；转录时，
21、在RNA聚合酶的催化作用下，需要转录的DNA双链片段解旋，完成转录后DNA双链恢复，D正确。2(2021北京东城区练习)下图甲所示物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是()A如果甲中的a是核糖，则b是丙的基本单位B如果m是胸腺嘧啶(T)，则b是乙的基本单位C在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水D乙或丙彻底水解的产物是甲解析：选D。由题图可知，乙为规则的DNA双螺旋结构，丙为转运RNA。图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位，A正确。T是DNA特有的碱基，如果m为T，则b为乙的基本单位，B正确。b聚合成乙或丙的过程中，在核苷酸的磷酸和相邻
22、核苷酸的五碳糖的羟基之间脱水缩合形成磷酸二酯键，因此产生水，C正确。核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是组成核苷酸的三种化合物：五碳糖、碱基和磷酸，D错误。区分不同生物的核酸、核苷酸及碱基 蛋白质与核酸的关系科学思维3(2019高考江苏卷)下列关于细胞内蛋白质和核酸的叙述，正确的是()A核酸和蛋白质的组成元素相同B核酸的合成需要相应蛋白质的参与C蛋白质的分解都需要核酸的直接参与D高温会破坏蛋白质和核酸分子中肽键解析：选B。核酸的组成元素为C、H、O、N、P，蛋白质的组成元素主要包括C、H、O、N，有的还含有S，二者不相同，A错误；核酸的生物合成需要多种化学本质为蛋白质的酶参与，B正确；
23、蛋白质的分解需要化学本质为蛋白质的酶的参与，不需要核酸的直接参与，C错误；高温会破坏蛋白质和核酸的空间结构，使蛋白质和核酸发生变性，但不会破坏蛋白质中的肽键，核酸分子中无肽键，D错误。4(不定项)下图甲是由氨基酸合成蛋白质的示意图，下图乙表示DNA部分结构模式图。下列有关叙述正确的是()A图甲中由a到b的过程中，必须脱去一个水分子B图甲的全过程都发生在内质网上的核糖体上C图乙中的a可表示构成DNA的基本组成单位D限制酶的作用位点在图乙中的处解析：选AD。图甲为由氨基酸形成蛋白质的过程，包括了氨基酸脱水缩合形成肽链、多肽链的折叠和加工过程，由a到d发生在核糖体上，由d到e则需要内质网、高尔基体等
24、参与，A项正确，B项错误。DNA的基本单位为脱氧核苷酸，由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基构成，图乙中的a为脱氧核糖和含氮碱基，C项错误。限制酶作用于磷酸二酯键，即处，D项正确。细胞中有机物的推断科学思维5(2021辽宁沈阳高三期末)下图是细胞内几种有机物及其功能的关系图，m1、m2、m3、m4分别是有机物M1、M2、M3、M4的组成成分。下列说法正确的是()A相同质量的M1和M2被彻底氧化分解，则M1的耗氧量多BM3具有物质运输、催化、调节、免疫等多种功能Cm3和m4之间的区别主要是五碳糖和碱基的种类不同D在HIV体内，将M4彻底水解，得到5种碱基，2种五碳糖解析：选B。由题图可知，M1和M2分别是
25、糖类和脂肪，与脂肪相比，糖类中的氢元素含量少，氧化分解过程中消耗的氧气少，A项错误；由题图可知，M3是蛋白质，具有物质运输、催化、调节、免疫等多种功能，B项正确；m3是蛋白质的基本组成单位氨基酸，m4是核酸的基本组成单位核苷酸，五碳糖和碱基的种类不同是脱氧核苷酸和核糖核苷酸的区别，不是氨基酸和核苷酸的区别，C项错误；在HIV体内，将M4彻底水解，得到4种碱基和1种五碳糖，D项错误。6(不定项)生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如下图所示。其中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，下列相关叙述正确的是()A人体细胞中单体
26、a、b的结构可用d表示，人体中d的种类有8种B大肠杆菌细胞内单体c的结构可用e表示，e的种类约有21种Ca、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基充分体现解析：选AB。根据图示可判断，甲代表DNA，乙代表RNA，丙代表蛋白质，a、b、c分别代表脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸，d为核苷酸，e为氨基酸，m为磷酸，f为五碳糖，n为碱基。人体中d的种类有8种，脱氧核苷酸和核糖核苷酸各4种，A正确；e为氨基酸，在生物体内约有21种，B正确；遗传信息的携带者是核酸而不是核苷酸，C错误；DNA和RNA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基的种类和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构充分体现，D错误。(1)组成与功能分析法(2)利用“中心法则”判断核酸与蛋白质根据中心法则可以推断出，图中A为DNA，B为RNA，C为蛋白质，甲是DNA复制，乙是转录，丙是翻译；单体a、b、c分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸；元素X为N、P，Y为N等。