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2022届新教材高考生物一轮复习第1单元细胞的概述细胞的分子组成第3讲蛋白质和核酸学案新人教版
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这是一份2022届新教材高考生物一轮复习第1单元细胞的概述细胞的分子组成第3讲蛋白质和核酸学案新人教版，共16页。学案主要包含了蛋白质的结构和功能，核酸的结构和功能等内容，欢迎下载使用。
必备知识固本夯基
一、蛋白质的结构和功能
1.蛋白质的功能(连线)
2.组成蛋白质的氨基酸
3.蛋白质的合成及其结构
(1)二肽的形成
①过程a是 ,场所是 。
②物质b的名称为 。
③箭头所指的化学键的名称为 。
④H2O中H来源于 ,O来源于 。
(2)蛋白质的结构层次
(3)蛋白质结构多样性的原因
二、核酸的结构和功能
1.核酸的结构层次和种类
2.核酸的功能与分布
(1)
(2)
3.生物大分子以碳链为骨架
概念检测
1.基于对蛋白质的结构和功能的理解,判断下列表述是否正确。
(1)具有氨基和羧基的化合物,不一定都是构成蛋白质的氨基酸。( )
(2)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。( )
(3)评价蛋白质食品的营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量。( )
(4)组成蛋白质的肽链的盘曲、折叠被解开时,其特定功能不会发生变化。( )
(5)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质。( )
2.基于对核酸的结构和功能的理解,判断下列表述是否正确。
(1)DNA和RNA的碱基组成相同,五碳糖不同。( )
(2)细胞中的DNA一定有氢键,RNA一定没有氢键。( )
(3)培养基中的32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中。( )
(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)大肠杆菌体内既有DNA,又有RNA,但以DNA作为遗传物质。( )
教材拓展
(人教版必修1P32“与社会的联系”)(1)蛋白酶可以使肽键断裂,从而将蛋白质水解成多肽或氨基酸。从蛋白质的空间结构的角度分析,为什么煮熟的鸡蛋更容易被消化?
(2)从血液中提取抗体常用盐析法,检测尿中是否有蛋白质常用沸水浴加热法。这两种处理方法对蛋白质的影响有何不同?
核心考点能力提升
考点一 蛋白质的结构和功能
合作探究
探究1氨基酸的结构
分析下列氨基酸结构并回答问题。
①NH2—CH2—COOH
②NH2—CH2—CH2OH
③
④
⑤
⑥
⑦
(1)上述氨基酸中,属于组成蛋白质的氨基酸的是哪些?判断的依据是什么?
(2)组成蛋白质的元素一定存在于氨基酸中吗?为什么?
(3)氨基酸理化性质的不同取决于R基的不同,图中⑥⑦两种氨基酸的R基依次是什么?
(4)在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中,用35S标记的氨基酸作为原料,则35S存在于图示①~④中的什么部位?
探究2蛋白质的结构与功能
下图表示,一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一个分子的胰岛素(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)图中胰岛素的肽链是在核糖体上通过什么作用形成的?胰岛素原进入高尔基体后,需经什么酶的作用切去C肽?
(2)图中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多少?
(3)胰岛素原断链生成了没有活性的C肽和有活性的胰岛素,二者结构不同的直接原因是什么?此过程说明了什么问题?
(4)胰岛素具有降低血糖的作用,胰岛素依赖性糖尿病病人只能通过注射胰岛素的方式来降低血糖,简述其主要原理。
(5)临床医学检验过程中,常通过测定C肽含量来评估产生胰岛素的胰岛细胞的分泌功能,这对糖尿病的诊断和治疗具有很大的意义。请分析其原理是什么。
解疑释惑蛋白质的盐析、变性和水解辨析
盐析一般是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程,原理是物质在不同浓度的盐溶液中溶解度不同。蛋白质在高浓度盐溶液中析出,而DNA是在低浓度盐溶液中析出,盐析为可逆变化。由此可见,盐析与高温、过酸、过碱导致的蛋白质不可逆转变性失活有本质不同。
考向突破
考向1 氨基酸的种类及结构特点
1.(2021山东潍坊统考)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
2.(2020海南模拟)下列关于人体的磷脂和氨基酸的叙述,正确的是( )
A.脂肪酸是磷脂的组成成分之一,使磷脂分子具有疏水性
B.线粒体和核糖体都含有磷脂
C.必需氨基酸是机体必须自身合成的氨基酸
D.所有氨基酸都参与蛋白质的合成
方法技巧“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
考向2 蛋白质的形成过程及功能
3.(2021浙江东阳中学检测)某荧光蛋白是由96个氨基酸构成的具有4条肽链的蛋白质分子,是一种能发光的蛋白质,类似于示踪元素,可以标识生物体内蛋白质的位置。下列有关这种荧光蛋白的叙述,正确的是( )
A.合成该荧光蛋白至少需要21种氨基酸
B.该荧光蛋白中含有的氧原子数至多100个
C.荧光蛋白质可作为标签蛋白,用于研究癌细胞的转移
D.高温能破坏蛋白质的肽键,使荧光蛋白失去发荧光的特性
4.(2021广东广州六区质检)下列关于蛋白质的叙述,错误的是( )
A.氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质
B.蛋白质可被氧化分解释放能量
C.有些蛋白质能够调节机体的生命活动
D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
整合提升蛋白质的种类及功能举例
考点二 核酸的结构和功能
合作探究
探究核酸与蛋白质的关系
下图表示核酸与蛋白质的关系。回答下列问题。
(1)染色体的主要成分是 ,核糖体的主要成分是RNA和蛋白质,因此图2中甲、乙、丙分别是 ,a是核苷酸,b是 。
(2)图3是通过细胞中的化合物组成构建的概念图,则甲、乙、丙分别是 。
(3)从中心法则的角度分析胰岛B细胞内核酸和蛋白质之间的关系。
整合提升(1)同种生物不同细胞中DNA一般相同,由于基因的选择性表达,mRNA不完全相同,蛋白质种类和含量也不完全相同。
(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、蛋白质的相似程度来推断物种亲缘关系的远近。
(3)RNA作为遗传物质的前提是生物体内不存在DNA。当RNA作为遗传物质时,RNA由于单链结构不稳定,容易发生突变。生物体内的少数RNA具有催化功能。
考向突破
考向1 核酸的组成、分类及功能
1.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
C.DNA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
方法技巧“三看”法快速确认RNA、DNA
考向2 核酸与蛋白质的关系
2.(2020河北七校联考)图中甲、乙、丙表示生物大分子,①②③表示生理过程。下列分析错误的是( )
A.a、b、c共有的元素为C、H、O、N
B.a与b的区别只是含有的五碳糖不同
C.通过②③过程核酸控制蛋白质的合成
D.同一生物不同细胞中的丙有差异
3.(2020山东淄博一模)核酸通常与蛋白质结合以“核酸—蛋白质”复合体的形式存在。以下叙述错误的是( )
A.T2噬菌体、HIV和烟草花叶病毒都可以看作是“核酸—蛋白质”复合体
B.紫外线、酒精消杀病毒分别能破坏复合体中的核酸和蛋白质
C.原核细胞中的“核酸—蛋白质”复合体就是核糖体“RNA—蛋白质”复合体
D.真核细胞内遗传信息传递过程中,可出现核酸与相应的酶形成的复合体
整合提升DNA、RNA和蛋白质三者间的内在联系
学科素养达成评价
情境探究 牛胰核糖核酸酶
牛胰核糖核酸酶由一条多肽链构成,包含8个带巯基(—SH)的半胱氨酸,脱氢后形成4对二硫键(—S—S—)。形成下图所示结构时,该酶具有生物活性。(图中圆圈表示氨基酸,序号表示氨基酸的个数,半胱氨酸缩写为“半胱”,其他氨基酸的标注略)
科学家发现β-巯基乙醇可破坏牛胰核糖核酸酶的二硫键,尿素可破坏该酶的氢键。若用β-巯基乙醇和尿素同时处理该酶,会使其失去活性。若除去β-巯基乙醇只保留尿素,该酶活性仅恢复到1%左右;若除去尿素只保留β-巯基乙醇,可以重新形成氢键,该酶活性能恢复到90%左右。
(1)牛胰核糖核酸酶中的肽键数量为 个;牛胰核糖核酸酶中的游离氨基数量为 个。
(2)用β-巯基乙醇和尿素同时处理该酶使其失活的过程中,该酶一定发生改变的是 。
A.空间结构
B.氨基酸种类
C.氨基酸数目
D.氨基酸排列顺序
(3)由该实验可知,在维持该酶空间结构的因素中,氢键和二硫键的作用相同吗?说明理由。
(4)从蛋白质多样性角度分析,什么因素决定了蛋白质分子中氢键和二硫键的位置,使蛋白质具有特定的空间结构,进而决定其生物活性?
【情境应用】
科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(一种蛋白质),可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去导致酶去折叠的尿素和巯基乙醇,再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中,经过一段时间以后,发现该酶活性得以恢复。下列叙述正确的是( )
A.由于巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质中的肽键,故该酶失去了活性
B.该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构
C.这个实验证明结构并不一定决定功能
D.这个实验说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环境决定的
第3讲 蛋白质和核酸
必备知识·固本夯基
一、1.①—e ②—c ③—d ④—b ⑤—a
2.C、H、O、N 氨基 羧基 同一个碳原子
3.(1)脱水缩合 核糖体 二肽 肽键 氨基和羧基 羧基 (2)氨基酸 盘曲、折叠
肽键 (3)空间结构 种类 排列顺序
二、1.磷酸 五碳糖 含氮碱基
2.(1)遗传信息 遗传、变异和蛋白质的生物合成 (2)细胞核 细胞质
3.单糖 蛋白质 核苷酸
【概念检测】
1.(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
2.(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
【教材拓展】
(1)提示高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,蛋白酶更容易与肽键结合起水解作用。
(2)提示盐析过程中蛋白质的空间结构和生理功能都没有发生变化,蛋白质将保持其活性;沸水浴加热后蛋白质变性,蛋白质的空间结构发生不可逆改变,构成蛋白质的肽链会充分伸展,蛋白质丧失其生物活性,但肽键一般不断裂。
核心考点·能力提升
考点一
【合作探究】
探究1
(1)提示①③⑥⑦。组成蛋白质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碳原子上。
(2)提示不一定。有些氨基酸形成的肽链在构成蛋白质的空间结构时需要结合其他的元素,比如人体内没有含铁的氨基酸,但是有含铁的血红蛋白。
(3)提示、—(CH2)2—COOH。
(4)提示①。
探究2
(1)提示脱水缩合。蛋白水解酶。
(2)提示18×(51-2)+1×6=888。
(3)提示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不同。具有一定空间结构的蛋白质才能行使特定功能。
(4)提示胰岛素为蛋白质,若口服会被消化道中的消化酶分解,从而失去疗效。
(5)提示由于C肽与胰岛素等量,两者的分泌量呈平行关系,所以可通过测定C肽含量来反映产生胰岛素的胰岛细胞的分泌情况。
【考向突破】
1.B 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项正确;图中三种氨基酸的共同点之一应为“至少都含有一个氨基、一个羧基”,B项错误;双缩脲试剂与蛋白质发生紫色反应,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项正确;三种化合物两两结合形成的物质的游离的氨基数分别是1、1、1,D项正确。
2.A 磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子,磷酸头部是亲水的,脂肪酸尾部是疏水的,A项正确;线粒体中含有磷脂,核糖体不含磷脂,B项错误;必需氨基酸是机体只能从食物中获取而自身不能合成的氨基酸,C项错误;组成人体内蛋白质的氨基酸有21种,并不是所有氨基酸都参与蛋白质的合成,D项错误。
3.C 构成人体蛋白质的氨基酸有21种,但该荧光蛋白不一定含有21种氨基酸,A项错误;若不考虑R基中的氧原子,该荧光蛋白中氧原子存在的位置是肽键和羧基,该荧光蛋白含有的肽键数为96-4=92(个),每条肽链的两端各有一个羧基,每个羧基中含有氧原子的个数是2,故该荧光蛋白中含有的氧原子数至少为92+2×4=100(个),B项错误;荧光蛋白质可作为标签蛋白,用于研究癌细胞的转移,C项正确;高温能破坏蛋白质的空间结构,但不会破坏肽键,D项错误。
4.A 氨基酸种类和数目相同的蛋白质,其氨基酸排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构可能不同,不一定是同一种蛋白质,A项错误;蛋白质是有机化合物,可以被氧化分解释放能量,B项正确;有些蛋白质能够调节机体的生命活动,如胰岛素可以调节血糖平衡,C项正确;真核细胞具有染色体,染色体主要由DNA和蛋白质组成,D项正确。
考点二
【合作探究】
探究
(1)提示DNA和蛋白质 DNA、RNA、蛋白质 氨基酸
(2)提示DNA、蛋白质、磷脂
(3)提示DNARNA蛋白质。
【考向突破】
1.B 线粒体和叶绿体是半自主性细胞器,其基质中都含有DNA和RNA分子,A项正确;合成核酸需要能量(ATP)、模板、原料和酶,B项错误;DNA和RNA都是由核苷酸形成的,相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,C项正确;转录时DNA双链解开,以其中一条链为模板转录生成RNA,转录结束后RNA从DNA上脱下,DNA双链恢复,D项正确。
2.B 根据图示可判断,甲代表DNA,乙代表RNA,丙代表蛋白质,①代表DNA的复制,②代表转录,③代表翻译。单体a是脱氧核苷酸,单体b是核糖核苷酸,单体c是氨基酸。核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P,氨基酸的主要组成元素是C、H、O、N,A项正确;a与b的区别除了五碳糖不同,碱基种类也有差别,B项错误;基因通过转录和翻译可合成蛋白质,进而控制生物性状,C项正确;由于基因的选择性表达,同一生物不同细胞中合成的蛋白质有差异,D项正确。
3.C T2噬菌体、HIV和烟草花叶病毒都可以看作是“核酸—蛋白质”复合体,A项正确;紫外线、酒精消杀病毒分别能破坏复合体中的核酸和蛋白质,B项正确;原核细胞中的“核酸—蛋白质”复合体不仅仅是核糖体“RNA—蛋白质”复合体,如DNA复制时,DNA聚合酶与DNA结合形成“DNA—蛋白质”复合体,C项错误;真核细胞内遗传信息传递过程中,可出现核酸与相应的酶形成的复合体,D项正确。
学科素养达成评价
情境探究 (1)提示123 至少1
(2)提示A
(3)提示不同。该实验说明在维持该酶空间结构的因素中,氢键比二硫键的作用强。
(4)提示氨基酸序列。
【情境应用】B 用巯基乙醇和尿素处理,可以将牛胰核糖核酸酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构,说明其破坏了蛋白质的空间结构,从而导致该酶失去了活性,A项错误;蛋白质的空间结构取决于组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链盘曲、折叠方式,这个实验说明了该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构,蛋白质的结构决定其功能,B项正确,C项错误;这个实验说明外界环境可以影响蛋白质的结构,D项错误。生物大分子(多聚体)
基本单位(单体)
多糖
氨基酸
核酸
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
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、淋巴因子
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)
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
必备知识固本夯基
一、蛋白质的结构和功能
1.蛋白质的功能(连线)
2.组成蛋白质的氨基酸
3.蛋白质的合成及其结构
(1)二肽的形成
①过程a是 ,场所是 。
②物质b的名称为 。
③箭头所指的化学键的名称为 。
④H2O中H来源于 ,O来源于 。
(2)蛋白质的结构层次
(3)蛋白质结构多样性的原因
二、核酸的结构和功能
1.核酸的结构层次和种类
2.核酸的功能与分布
(1)
(2)
3.生物大分子以碳链为骨架
概念检测
1.基于对蛋白质的结构和功能的理解,判断下列表述是否正确。
(1)具有氨基和羧基的化合物,不一定都是构成蛋白质的氨基酸。( )
(2)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。( )
(3)评价蛋白质食品的营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量。( )
(4)组成蛋白质的肽链的盘曲、折叠被解开时,其特定功能不会发生变化。( )
(5)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质。( )
2.基于对核酸的结构和功能的理解,判断下列表述是否正确。
(1)DNA和RNA的碱基组成相同,五碳糖不同。( )
(2)细胞中的DNA一定有氢键,RNA一定没有氢键。( )
(3)培养基中的32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中。( )
(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)大肠杆菌体内既有DNA,又有RNA,但以DNA作为遗传物质。( )
教材拓展
(人教版必修1P32“与社会的联系”)(1)蛋白酶可以使肽键断裂,从而将蛋白质水解成多肽或氨基酸。从蛋白质的空间结构的角度分析,为什么煮熟的鸡蛋更容易被消化?
(2)从血液中提取抗体常用盐析法,检测尿中是否有蛋白质常用沸水浴加热法。这两种处理方法对蛋白质的影响有何不同?
核心考点能力提升
考点一 蛋白质的结构和功能
合作探究
探究1氨基酸的结构
分析下列氨基酸结构并回答问题。
①NH2—CH2—COOH
②NH2—CH2—CH2OH
③
④
⑤
⑥
⑦
(1)上述氨基酸中,属于组成蛋白质的氨基酸的是哪些?判断的依据是什么?
(2)组成蛋白质的元素一定存在于氨基酸中吗?为什么?
(3)氨基酸理化性质的不同取决于R基的不同,图中⑥⑦两种氨基酸的R基依次是什么?
(4)在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程中,用35S标记的氨基酸作为原料,则35S存在于图示①~④中的什么部位?
探究2蛋白质的结构与功能
下图表示,一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一个分子的胰岛素(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)图中胰岛素的肽链是在核糖体上通过什么作用形成的?胰岛素原进入高尔基体后,需经什么酶的作用切去C肽?
(2)图中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多少?
(3)胰岛素原断链生成了没有活性的C肽和有活性的胰岛素,二者结构不同的直接原因是什么?此过程说明了什么问题?
(4)胰岛素具有降低血糖的作用,胰岛素依赖性糖尿病病人只能通过注射胰岛素的方式来降低血糖,简述其主要原理。
(5)临床医学检验过程中,常通过测定C肽含量来评估产生胰岛素的胰岛细胞的分泌功能,这对糖尿病的诊断和治疗具有很大的意义。请分析其原理是什么。
解疑释惑蛋白质的盐析、变性和水解辨析
盐析一般是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程,原理是物质在不同浓度的盐溶液中溶解度不同。蛋白质在高浓度盐溶液中析出,而DNA是在低浓度盐溶液中析出,盐析为可逆变化。由此可见,盐析与高温、过酸、过碱导致的蛋白质不可逆转变性失活有本质不同。
考向突破
考向1 氨基酸的种类及结构特点
1.(2021山东潍坊统考)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
2.(2020海南模拟)下列关于人体的磷脂和氨基酸的叙述,正确的是( )
A.脂肪酸是磷脂的组成成分之一,使磷脂分子具有疏水性
B.线粒体和核糖体都含有磷脂
C.必需氨基酸是机体必须自身合成的氨基酸
D.所有氨基酸都参与蛋白质的合成
方法技巧“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
考向2 蛋白质的形成过程及功能
3.(2021浙江东阳中学检测)某荧光蛋白是由96个氨基酸构成的具有4条肽链的蛋白质分子,是一种能发光的蛋白质,类似于示踪元素,可以标识生物体内蛋白质的位置。下列有关这种荧光蛋白的叙述,正确的是( )
A.合成该荧光蛋白至少需要21种氨基酸
B.该荧光蛋白中含有的氧原子数至多100个
C.荧光蛋白质可作为标签蛋白,用于研究癌细胞的转移
D.高温能破坏蛋白质的肽键,使荧光蛋白失去发荧光的特性
4.(2021广东广州六区质检)下列关于蛋白质的叙述,错误的是( )
A.氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质
B.蛋白质可被氧化分解释放能量
C.有些蛋白质能够调节机体的生命活动
D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
整合提升蛋白质的种类及功能举例
考点二 核酸的结构和功能
合作探究
探究核酸与蛋白质的关系
下图表示核酸与蛋白质的关系。回答下列问题。
(1)染色体的主要成分是 ,核糖体的主要成分是RNA和蛋白质,因此图2中甲、乙、丙分别是 ,a是核苷酸,b是 。
(2)图3是通过细胞中的化合物组成构建的概念图,则甲、乙、丙分别是 。
(3)从中心法则的角度分析胰岛B细胞内核酸和蛋白质之间的关系。
整合提升(1)同种生物不同细胞中DNA一般相同,由于基因的选择性表达,mRNA不完全相同,蛋白质种类和含量也不完全相同。
(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、蛋白质的相似程度来推断物种亲缘关系的远近。
(3)RNA作为遗传物质的前提是生物体内不存在DNA。当RNA作为遗传物质时,RNA由于单链结构不稳定,容易发生突变。生物体内的少数RNA具有催化功能。
考向突破
考向1 核酸的组成、分类及功能
1.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
C.DNA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
方法技巧“三看”法快速确认RNA、DNA
考向2 核酸与蛋白质的关系
2.(2020河北七校联考)图中甲、乙、丙表示生物大分子,①②③表示生理过程。下列分析错误的是( )
A.a、b、c共有的元素为C、H、O、N
B.a与b的区别只是含有的五碳糖不同
C.通过②③过程核酸控制蛋白质的合成
D.同一生物不同细胞中的丙有差异
3.(2020山东淄博一模)核酸通常与蛋白质结合以“核酸—蛋白质”复合体的形式存在。以下叙述错误的是( )
A.T2噬菌体、HIV和烟草花叶病毒都可以看作是“核酸—蛋白质”复合体
B.紫外线、酒精消杀病毒分别能破坏复合体中的核酸和蛋白质
C.原核细胞中的“核酸—蛋白质”复合体就是核糖体“RNA—蛋白质”复合体
D.真核细胞内遗传信息传递过程中,可出现核酸与相应的酶形成的复合体
整合提升DNA、RNA和蛋白质三者间的内在联系
学科素养达成评价
情境探究 牛胰核糖核酸酶
牛胰核糖核酸酶由一条多肽链构成,包含8个带巯基(—SH)的半胱氨酸,脱氢后形成4对二硫键(—S—S—)。形成下图所示结构时,该酶具有生物活性。(图中圆圈表示氨基酸,序号表示氨基酸的个数,半胱氨酸缩写为“半胱”,其他氨基酸的标注略)
科学家发现β-巯基乙醇可破坏牛胰核糖核酸酶的二硫键,尿素可破坏该酶的氢键。若用β-巯基乙醇和尿素同时处理该酶,会使其失去活性。若除去β-巯基乙醇只保留尿素,该酶活性仅恢复到1%左右;若除去尿素只保留β-巯基乙醇,可以重新形成氢键,该酶活性能恢复到90%左右。
(1)牛胰核糖核酸酶中的肽键数量为 个;牛胰核糖核酸酶中的游离氨基数量为 个。
(2)用β-巯基乙醇和尿素同时处理该酶使其失活的过程中,该酶一定发生改变的是 。
A.空间结构
B.氨基酸种类
C.氨基酸数目
D.氨基酸排列顺序
(3)由该实验可知,在维持该酶空间结构的因素中,氢键和二硫键的作用相同吗?说明理由。
(4)从蛋白质多样性角度分析,什么因素决定了蛋白质分子中氢键和二硫键的位置,使蛋白质具有特定的空间结构,进而决定其生物活性?
【情境应用】
科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(一种蛋白质),可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去导致酶去折叠的尿素和巯基乙醇,再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中,经过一段时间以后,发现该酶活性得以恢复。下列叙述正确的是( )
A.由于巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质中的肽键,故该酶失去了活性
B.该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构
C.这个实验证明结构并不一定决定功能
D.这个实验说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环境决定的
第3讲 蛋白质和核酸
必备知识·固本夯基
一、1.①—e ②—c ③—d ④—b ⑤—a
2.C、H、O、N 氨基 羧基 同一个碳原子
3.(1)脱水缩合 核糖体 二肽 肽键 氨基和羧基 羧基 (2)氨基酸 盘曲、折叠
肽键 (3)空间结构 种类 排列顺序
二、1.磷酸 五碳糖 含氮碱基
2.(1)遗传信息 遗传、变异和蛋白质的生物合成 (2)细胞核 细胞质
3.单糖 蛋白质 核苷酸
【概念检测】
1.(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
2.(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
【教材拓展】
(1)提示高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,蛋白酶更容易与肽键结合起水解作用。
(2)提示盐析过程中蛋白质的空间结构和生理功能都没有发生变化,蛋白质将保持其活性;沸水浴加热后蛋白质变性,蛋白质的空间结构发生不可逆改变,构成蛋白质的肽链会充分伸展,蛋白质丧失其生物活性,但肽键一般不断裂。
核心考点·能力提升
考点一
【合作探究】
探究1
(1)提示①③⑥⑦。组成蛋白质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碳原子上。
(2)提示不一定。有些氨基酸形成的肽链在构成蛋白质的空间结构时需要结合其他的元素,比如人体内没有含铁的氨基酸,但是有含铁的血红蛋白。
(3)提示、—(CH2)2—COOH。
(4)提示①。
探究2
(1)提示脱水缩合。蛋白水解酶。
(2)提示18×(51-2)+1×6=888。
(3)提示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不同。具有一定空间结构的蛋白质才能行使特定功能。
(4)提示胰岛素为蛋白质,若口服会被消化道中的消化酶分解,从而失去疗效。
(5)提示由于C肽与胰岛素等量,两者的分泌量呈平行关系,所以可通过测定C肽含量来反映产生胰岛素的胰岛细胞的分泌情况。
【考向突破】
1.B 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项正确;图中三种氨基酸的共同点之一应为“至少都含有一个氨基、一个羧基”,B项错误;双缩脲试剂与蛋白质发生紫色反应,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项正确;三种化合物两两结合形成的物质的游离的氨基数分别是1、1、1,D项正确。
2.A 磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子,磷酸头部是亲水的,脂肪酸尾部是疏水的,A项正确;线粒体中含有磷脂,核糖体不含磷脂,B项错误;必需氨基酸是机体只能从食物中获取而自身不能合成的氨基酸,C项错误;组成人体内蛋白质的氨基酸有21种,并不是所有氨基酸都参与蛋白质的合成,D项错误。
3.C 构成人体蛋白质的氨基酸有21种,但该荧光蛋白不一定含有21种氨基酸,A项错误;若不考虑R基中的氧原子,该荧光蛋白中氧原子存在的位置是肽键和羧基,该荧光蛋白含有的肽键数为96-4=92(个),每条肽链的两端各有一个羧基,每个羧基中含有氧原子的个数是2,故该荧光蛋白中含有的氧原子数至少为92+2×4=100(个),B项错误;荧光蛋白质可作为标签蛋白,用于研究癌细胞的转移,C项正确;高温能破坏蛋白质的空间结构,但不会破坏肽键,D项错误。
4.A 氨基酸种类和数目相同的蛋白质,其氨基酸排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构可能不同,不一定是同一种蛋白质,A项错误;蛋白质是有机化合物,可以被氧化分解释放能量,B项正确;有些蛋白质能够调节机体的生命活动,如胰岛素可以调节血糖平衡,C项正确;真核细胞具有染色体,染色体主要由DNA和蛋白质组成,D项正确。
考点二
【合作探究】
探究
(1)提示DNA和蛋白质 DNA、RNA、蛋白质 氨基酸
(2)提示DNA、蛋白质、磷脂
(3)提示DNARNA蛋白质。
【考向突破】
1.B 线粒体和叶绿体是半自主性细胞器,其基质中都含有DNA和RNA分子,A项正确;合成核酸需要能量(ATP)、模板、原料和酶,B项错误;DNA和RNA都是由核苷酸形成的,相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,C项正确;转录时DNA双链解开,以其中一条链为模板转录生成RNA,转录结束后RNA从DNA上脱下,DNA双链恢复,D项正确。
2.B 根据图示可判断,甲代表DNA,乙代表RNA,丙代表蛋白质,①代表DNA的复制,②代表转录,③代表翻译。单体a是脱氧核苷酸,单体b是核糖核苷酸,单体c是氨基酸。核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P,氨基酸的主要组成元素是C、H、O、N,A项正确;a与b的区别除了五碳糖不同,碱基种类也有差别,B项错误;基因通过转录和翻译可合成蛋白质,进而控制生物性状,C项正确;由于基因的选择性表达,同一生物不同细胞中合成的蛋白质有差异,D项正确。
3.C T2噬菌体、HIV和烟草花叶病毒都可以看作是“核酸—蛋白质”复合体,A项正确;紫外线、酒精消杀病毒分别能破坏复合体中的核酸和蛋白质,B项正确;原核细胞中的“核酸—蛋白质”复合体不仅仅是核糖体“RNA—蛋白质”复合体,如DNA复制时,DNA聚合酶与DNA结合形成“DNA—蛋白质”复合体,C项错误;真核细胞内遗传信息传递过程中,可出现核酸与相应的酶形成的复合体,D项正确。
学科素养达成评价
情境探究 (1)提示123 至少1
(2)提示A
(3)提示不同。该实验说明在维持该酶空间结构的因素中,氢键比二硫键的作用强。
(4)提示氨基酸序列。
【情境应用】B 用巯基乙醇和尿素处理,可以将牛胰核糖核酸酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构,说明其破坏了蛋白质的空间结构,从而导致该酶失去了活性,A项错误;蛋白质的空间结构取决于组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链盘曲、折叠方式,这个实验说明了该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构,蛋白质的结构决定其功能,B项正确,C项错误;这个实验说明外界环境可以影响蛋白质的结构,D项错误。生物大分子(多聚体)
基本单位(单体)
多糖
氨基酸
核酸
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
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、淋巴因子
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)
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
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