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新高考生物一轮复习精品学案 第1单元 第3讲 蛋白质和核酸（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习精品学案 第1单元 第3讲 蛋白质和核酸（含解析），共23页。
第3讲 蛋白质和核酸
[目标要求] 1.蛋白质、核酸的结构和功能。2.实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布。
考点一 蛋白质的结构、功能及相关计算
1．组成蛋白质的氨基酸
教材中的隐性知识 源于必修1 P21“与生活的联系”：必需氨基酸成人有8种，巧记为甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。婴儿多1种：组氨酸。
2．蛋白质的合成及其结构层次
(1)二肽的形成过程
①过程a：脱水缩合(一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基相连接，同时脱去一分子水)，物质b：二肽，结构c：肽键。
②H2O中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基。
(2)蛋白质的结构层次
3．蛋白质的多样性
教材中的隐性知识 (1)源于必修1 P24“科学史话”：世界上第一个人工合成蛋白质的诞生：1965年我国科学家完成了结晶牛胰岛素的全部合成，这是世界上第一个人工合成并具有生物活性的蛋白质。
(2)源于必修1 P38“自我检测·思维拓展”：1969年，人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸，这些氨基酸不是来自地球。由此你可以作出的推测是在陨石中发现了氨基酸，且非地球所有，这说明宇宙中很可能还存在与地球生物类似的生命形式。理由：氨基酸是组成蛋白质的基本单位，而蛋白质又是生命活动的主要承担者。
(1)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸( × )
(2)脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽( × )
(3)氨基酸遇双缩脲试剂呈现紫色反应( × )
(4)胰岛素的不同肽链之间通过肽键相连( × )
(5)氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能( × )
(6)蛋白质是生物体主要的能源物质( × )
(1)(源于必修1 P21“与生活的联系”)长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因：赖氨酸为必需氨基酸，人体不能合成，只能从食物中摄取才能保证正常生命活动，玉米中不含赖氨酸，因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。
(2)(源于必修1 P21“正文”)请叙述氨基酸的结构特点：每种氨基酸分子至少都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接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。
(3)(源于必修1 P22图2－6)胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：核糖体上合成的多肽需经内质网、高尔基体加工后才具备一定的空间结构，从而成为有活性的蛋白质。
(4)(源于必修1 P23“与生活的联系”)熟鸡蛋更容易消化的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
(5)(源于必修1 P23“与生活的联系”)蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？请说明理由。能。因为高温破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构，没有破坏氨基酸之间的肽键。
1．有关蛋白质结构的计算规律
(1)利用蛋白质的结构图解掌握相应的计算规律
结合示意图可得出如下规律(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条链状多肽时)：
形成
肽链数
形成
肽键数
脱去水
分子数
蛋白质相对
分子质量
1
n－1
n－1
na－18(n－1)
m
n－m
n－m
na－18(n－m)
提醒 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(—S—S—，由两个—SH脱H形成)时，要再减去2(两个氢原子)，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na－18(n－m)中的肽链数(m)视为零，再进行相关计算。
③游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
(2)利用原子守恒法计算肽链中的原子数：在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：
①碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。
②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。
③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。
④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
⑤由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
⑥若已知多肽链的分子式，则此多肽链中：
(3)多肽中除去氨基酸的有关计算
①若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键。
②每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。
(4)多肽种类的计算题：以20种氨基酸构成四肽的种类为例
①若每种氨基酸数目不限，可形成四肽的种类有：204种。
②若每种氨基酸只有一个，可形成四肽的种类有(20×19×18×17)种。
2．常考蛋白质的分布和功能
考向一 氨基酸的结构和种类
1.如图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是( )
A．结构④在所有生物体内均有20种
B．氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自②和③
C．结构④中含有的氨基或羧基一般不参与脱水缩合
D．生物体内n个氨基酸形成一条多肽链脱去n个水
答案 C
解析 氨基酸的种类由R基决定，R基约有20种，所以氨基酸的种类约有20种，但并不是所有的生物体内均有20种，A错误；氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自一个氨基酸的①氨基和另一个氨基酸的③羧基，B错误；n个氨基酸形成一条多肽链脱去(n－1)个水，D错误。
2．下列关于人体氨基酸的叙述，正确的是( )
A．氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因
D．非必需氨基酸的合成与基因的功能无关
答案 B
解析 部分激素不是蛋白质(如性激素)，它们的基本组成单位不是氨基酸，A错误；人患白化病的根本原因是基因突变，C错误；非必需氨基酸的合成与基因的功能有关，D错误。
考向二 蛋白质的相关计算与分析
3．有一条直链多肽，分子式为C69H121O21N25S，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸，则该多肽的肽键数为( )
A．19 B．20 C．23 D．25
答案 A
解析 假设水解得到的氨基酸个数为n，则该直链多肽合成时脱去的水分子数目为n－1。图示四种氨基酸都只含有一个羧基，每个羧基含2个氧原子，则该多肽链中的氧原子数目＝氨基酸数目×2－脱去的水分子数，即21＝2n－(n－1)，计算可得n＝20，所以肽键数＝20－1＝19，A正确。
4．(2021·河南林州一中高三模拟)某蛋白质的结构示意图如图，其中“—S—S—”表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成，则该蛋白质分子在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )
A．m个 18m
B．(m－4)个 18(m－4)
C．(m－3)个 18(m－3)＋4
D．(m－2)个 18(m－2)＋4
答案 D
解析 根据题意和图示分析可知：该蛋白质分子由三条肽链构成，且有一条是环状的，所以失去的水分子数＝m－2。因为该蛋白质分子中含有两个“—S—S—”，所以在形成蛋白质时失去4个H。因此，形成一个该蛋白质分子时减少的相对分子质量为18(m－2)＋4。
5．下图为由50个氨基酸形成的多肽示意图，其中含有4个丙氨酸(R基为—CH3)。现脱掉其中的丙氨酸，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)，请回答下列问题：
(1)水解得到的几种有机物比原五十肽增加了______个氧原子。
(2)新生成的4条多肽链至少含有____________个游离的羧基，若将这4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去______分子H2O。
(3)若将得到的5个氨基酸缩合成五肽，则有______种不同的氨基酸序列。
答案 (1)8 (2)4 3 (3)5
解析 (1)据题图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，则有8分子水参与，故该五十肽水解得到的几种有机物比原五十肽增加了8个氧原子。
(2)每条肽链中至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基，若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，需要形成3个肽键，脱去3分子水。
(3)得到的5个氨基酸，其中有4个是丙氨酸，故将这5个氨基酸缩合成五肽，可有5种不同的氨基酸序列。
考向三 蛋白质分子结构与功能的分析
6．(2020·陕西高三质检)蛋白质是生命活动的主要承担者，下列相关叙述错误的是( )
A．蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成
B．加热变性蛋白质不会与双缩脲试剂发生显色反应
C．多肽链的数目及盘曲、折叠方式均可影响蛋白质的结构
D．细胞中的蛋白质可参与运输、催化、免疫、调节等多种功能
答案 B
解析 细胞内的蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的，氨基酸脱水缩合过程中形成的H2O来自氨基和羧基，相反，蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成，A正确；蛋白质在高温下变性后，其空间结构发生改变，但肽键没有断裂，因此仍能与双缩脲试剂发生反应呈紫色，B错误；多肽链的数目及盘曲、折叠方式不同是蛋白质多样性的原因之一，所以多肽链的数目及盘曲、折叠方式均可影响蛋白质的结构，C正确。
归纳总结 巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能
7．蛋白质是生命活动的主要承担者，下列相关叙述错误的是( )
A．蛋白质是染色体的重要组成成分，但不是染色体中遗传信息的携带者
B．细胞膜的功能与膜蛋白的种类有关，与蛋白质的数量无关
C．蛋白质纤维组成的细胞骨架与信息传递等生命活动相关
D．蛋白质结构的多样性决定了功能的多样性
答案 B
解析 染色体主要由蛋白质和DNA组成，其中DNA携带遗传信息，A正确；一般来说，细胞膜的功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多，B错误；细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关，C正确；蛋白质结构的多样性决定了功能的多样性，D正确。
考点二 核酸的组成、结构与功能
1．核酸的结构层次
2．DNA和RNA的组成成分比较
(1)相同成分：含氮碱基A、G、C和磷酸。
(2)不同成分
3．核酸的功能与分布
教材中的隐性知识 源于必修1 P27思考：原核细胞的DNA也是双链链状结构吗？位于细胞内的什么部位？
提示 不是，是双链环状结构。位于拟核和细胞质中。
4．核酸分子的多样性和特异性
(1)多样性
构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但是如果数量不限，在组成长链时，排列顺序是极其多样化的，所以DNA分子具有多样性。
注意 DNA没有空间结构多样性，注意与蛋白质多样性原因进行区别。
(2)特异性
每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表了特定的遗传信息。
5．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
单糖
蛋白质
氨基酸
核酸
核苷酸
(1)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接( × )
(2)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( × )
(3)细胞中的DNA一定有氢键，RNA一定没有氢键( × )
(4)同一生物体的不同细胞中，DNA基本相同，RNA不完全相同( √ )
(5)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质( × )
(6)相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同( × )
(7)真核生物以DNA为遗传物质，原核生物以RNA为遗传物质( × )
(8)大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质( √ )
(1)(源于必修1 P26“问题探讨”)DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是DNA是遗传物质，而每个人的遗传物质有所区别。DNA鉴定技术还可以应用在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面。
(2)(源于必修1 P33“正文”)碳是“生命的核心元素”的原因是生物大分子以碳链为骨架。
1．不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质归纳
生物种类
核酸种类
碱基种类
核苷酸种类
遗传物质
细胞生物
DNA和RNA
5种
8种
DNA
病
毒
DNA病毒
DNA
4种
4种
DNA
RNA病毒
RNA
4种
4种
RNA
2.核酸与蛋白质的比较
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
脱氧核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
氨基酸(20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
分子结构
一般为双螺旋结构
一般为单链结构
氨基酸→多肽→蛋白质
初步水解产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
多肽
彻底水解产物
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
磷酸、核糖、含氮碱基
氨基酸
结构多样性的决定因素
核苷酸的数量及排列顺序
氨基酸的种类、数量、排列顺序以及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别
联系
(1)DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
(2)核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”
考向一 核酸的结构和功能分析
8．下图中甲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m是U，则甲一定是丙的基本单位
B．如果甲中的m是G，则甲一定是乙的基本单位
C．如果甲中的a是脱氧核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体和叶绿体中
D．如果甲中的a是核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细胞质中
答案 B
解析 甲是核苷酸，是乙和丙的基本单位，乙是DNA，丙是tRNA。如果甲中的m是G，则甲可能是脱氧核苷酸，也可能是核糖核苷酸，是DNA或RNA的基本单位，B错误。
方法技巧 “三看法”判断DNA和RNA
9．分析HIV的化学组成，得到下图所示组成关系，下列相关叙述正确的是( )
A．a→甲的过程在HIV的核糖体上完成
B．乙彻底水解可产生磷酸、核糖和A、G、T、C四种碱基
C．a与a之间通过形成“—NH—COOH—”相连接
D．HIV的遗传信息储存在大分子乙中
答案 D
解析 首先由图中HIV联想到RNA和蛋白质，然后推出甲、乙两种物质分别是蛋白质和RNA，a、b是构成甲、乙的小分子物质，所以a、b可能是氨基酸和核糖核苷酸，最后根据元素组成再确认甲、a分别是蛋白质和氨基酸，乙、b分别是RNA和核糖核苷酸。HIV无细胞结构，只有侵入宿主细胞，利用宿主细胞的核糖体才能合成自身的蛋白质，A错误；RNA中含有U而不含T，B错误；氨基酸之间通过形成肽键“—NH—CO—”相连接，C错误；乙(RNA)是HIV的遗传物质，D正确。
考向二 不同生物的核酸种类辨析
10．不同生物含有的核酸种类不同。下列各种生物中关于碱基、核苷酸和五碳糖种类的描述，正确的是( )
选项
A
B
C
D
生物或细胞
T4噬菌体
烟草叶
肉细胞
烟草花
叶病毒
豌豆根
毛细胞
碱基
5种
5种
4种
8种
核苷酸
5种
8种
8种
8种
五碳糖
1种
2种
2种
2种
答案 B
解析 T4噬菌体属于DNA病毒，只含有DNA一种核酸，所以含有4种碱基、4种(脱氧)核苷酸、1种五碳糖(脱氧核糖)，A错误；烟草叶肉细胞和豌豆根毛细胞均同时含有DNA和RNA两种核酸，所以含有8种核苷酸(四种脱氧核苷酸＋四种核糖核苷酸)、2种五碳糖(脱氧核糖和核糖)、5种碱基，B正确、D错误；烟草花叶病毒属于RNA病毒，只含有RNA一种核酸，所以含有4种碱基、4种(核糖)核苷酸、1种五碳糖(核糖)，C错误。
11．(2020·天津模拟)下图是DNA和RNA组成的结构示意图，下列有关说法正确的是( )
A．甲型H1N1流感病毒有5种碱基和8种核苷酸
B．主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸由5种碱基构成
C．病毒中也有上述两种核酸
D．DNA彻底水解得到的产物中有脱氧核糖，而没有核糖
答案 D
解析 甲型H1N1的遗传物质是RNA，由4种碱基和4种核糖核苷酸组成，A错误；硝化细菌拟核中的核酸为DNA，由4种碱基构成，B错误；病毒只含有一种核酸，即DNA或RNA，C错误；DNA所含的五碳糖是脱氧核糖，所以其彻底水解得到的产物中有脱氧核糖，而没有核糖，D正确。
考向三 辨析细胞内的生物大分子
12．(2020·四川成都七中期中)生物大分子通常都有一定的分子结构规律，即由一定的基本结构单位，按一定的排列顺序和连接方式形成的多聚体。下列表述正确的是( )
A．若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示肽键，2表示中心碳原子，3的种类有20种
B．若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，3的种类有4种
C．若该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种
D．生物体内的生物大分子只有蛋白质和核酸
答案 C
解析 若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类有20种，A错误；若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示脱氧核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种，B错误；若该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种(A、U、G、C)，C正确；生物体内的多糖也是生物大分子，D错误。
13．如图是生物体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
B．M3具有物质运输、催化、调节、免疫等多种功能
C．m3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
答案 B
解析 由题图可知，M1和M2分别是糖类和脂肪，与脂肪相比，糖类分子中的H元素含量少，氧化分解过程中耗氧量少，A项错误；由题图可知，M3是蛋白质，具有物质运输、催化、调节和免疫等多种功能，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糖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，1种五碳糖，D项错误。
考点三 观察DNA和RNA在细胞中的分布
1．实验原理
(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同
显示DNA和RNA在细胞中的分布
(2)盐酸
2．实验步骤
3．实验结论
1．实验材料的选择
(1)不选用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞，原因是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞含紫色液泡，叶肉细胞含叶绿体，易对实验结果造成颜色干扰。
(2)不能用哺乳动物成熟的红细胞观察DNA和RNA在细胞中分布的原因是哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，没有DNA。
2．实验中各种处理的目的
处理
目的
取材前漱口
防止食物残渣的影响
质量分数为0.9%的NaCl溶液
保持口腔上皮细胞的正常形态
酒精灯烘干载玻片
快速杀死并固定细胞
质量分数为8%的盐酸
①能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；②使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合
蒸馏水冲洗涂片
洗去盐酸，防止影响染色效果
用吡罗红甲基绿染色
使DNA和RNA着色，需现配现用
考向 实验原理和步骤分析
14．下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的说法，正确的是( )
A．甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应分别加入甲基绿和吡罗红
B．盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
C．该实验用口腔上皮细胞而不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞不含RNA
D．盐酸有利于染色质中的DNA与蛋白质分离，不利于DNA与染色剂结合
答案 B
解析 该实验中甲基绿和吡罗红应该先混合再使用，A错误；叶肉细胞含有DNA和RNA，但是其内含有色素，会干扰实验结果的观察，C错误；盐酸能使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合，D错误。
15．下图表示“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的基本实验步骤，下列对该实验基本步骤的叙述错误的是( )
A．①表示制片，首先应在洁净的载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液
B．②表示水解，需要用质量分数为8%的盐酸处理烘干后的装片
C．③表示用缓水流冲洗，以免影响染色
D．④表示用甲基绿和吡罗红对标本先后进行染色
答案 D
解析 甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色，染色时甲基绿和吡罗红应该先混合再对细胞进行染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布，D错误。
16．碱性染料甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，且能把核仁染成红色。通过染色实验，可对细胞中的DNA和RNA进行定位、定性分析。下列对于有关实验的叙述，正确的是( )
A．甲基绿和吡罗红的作用有选择性，只能将细胞质中的RNA染成红色
B．甲基绿和吡罗红的作用有选择性，只能将细胞核中的DNA染成红色
C．核仁能被甲基绿和吡罗红染成红色，说明核仁中含有RNA
D．代谢越旺盛的细胞中，核仁染色越浅
答案 C
解析 甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿能使DNA呈现绿色，吡罗红能使RNA呈现红色，利用甲基绿吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布，A、B错误；代谢越旺盛的细胞中核仁越大，染色越深，D错误。
1．核心概念
(1)(必修1 P22)脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水的过程。
(2)(必修1 P22)连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键；由两个氨基酸分子缩合而成的化合物叫做二肽。
2．教材结论性语句
(1)(必修1 P21)氨基酸的结构通式为。
(2)(必修1 P21)组成蛋白质的氨基酸的共同特点是每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(3)(必修1 P22)由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
(4)(必修1 P23)形成肽链的氨基酸的种类、数目、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，是蛋白质结构具有多样性的直接原因。
(5)(必修1 P24)一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
(6)(必修1 P26)核酸的功能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重要作用。
(7)(必修1 P28)DNA和RNA在化学组成上的区别为五碳糖和含氮碱基(T和U)的不同。
(8)(必修1 P28)一个核苷酸由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
1．(2020·江苏，2)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
答案 B
解析 碳链是生物大分子的基本骨架，是各种生物大分子的结构基础，A项正确；糖类中的单糖、二糖和脂质不属于生物大分子，B项错误；细胞内的蛋白质、核酸等大分子物质种类繁多，但它们分别是由种类较少的基本单位氨基酸、核苷酸等脱水缩合形成的，C项正确；细胞中蛋白质、核酸等生物大分子的合成都需要酶的催化，D项正确。
2．(2018·全国Ⅱ，1)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
答案 C
解析 浆细胞产生的抗体能与相应的抗原(如病毒抗原)发生特异性结合，A项正确；肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等参与肌肉收缩的过程，B项正确；Fe2＋参与构成血红蛋白，血红蛋白具有运输O2的功能，C项错误；细胞核中染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA，D项正确。
3．(2017·海南，1)有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是( )
A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
答案 C
解析 蛋白质的功能主要取决于组成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构，A项正确；数量相同的5种氨基酸可以有多种组合方式，可形成多种长度不同的多肽链，B项正确；抗体是蛋白质，将其溶于NaCl溶液中会发生盐析现象，但其生物活性并没有丧失，C项错误；氨基酸序列相同的多肽链有多种折叠方式，可形成多种不同的蛋白质空间结构，D项正确。
4．(2015·全国Ⅰ，1改编)下列叙述错误的是( )
A．DNA与RNA中所含元素的种类相同
B．用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布
C．T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成
D．控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上
答案 D
解析 细菌为原核生物，无线粒体，控制细菌性状的基因位于拟核和质粒上。
5．(2018·全国Ⅲ，30)回答下列与蛋白质相关的问题：
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是________。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在________这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如_______________________(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是___________________________________________________。
(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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是____________________。
答案 (1)氨基酸 核糖体 胃蛋白酶 对蛋白质进行加工、分类和包装 (2)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 (3)密码子具有简并性
解析 (1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在核糖体上形成的。胃蛋白酶是分泌蛋白，逆转录酶和酪氨酸酶都是胞内蛋白。分泌蛋白分泌到细胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装。
(2)具有生物活性的蛋白质都有特定的氨基酸序列和空间结构。变性的蛋白质空间结构被破坏，肽键被暴露，暴露的肽键容易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。
(3)DNA分子发生突变，导致转录产生的mRNA中的碱基序列发生改变，由于密码子具有简并性，所以可能出现虽然密码子已经改变，但仍对应同一种氨基酸的情况。
课时精练
一、选择题
1．(2020·福建三元三明一中月考)最新研究发现硒代半胱氨酸是构成人体蛋白质的第21种氨基酸，由终止密码UGA编码。下列相关叙述不正确的是( )
A．硒代半胱氨酸不能与双缩脲试剂发生颜色反应
B．硒元素存在于硒代半胱氨酸的侧链基团中
C．硒代半胱氨酸合成蛋白质时不需要核酸参与
D．该发现增加了编码人体氨基酸的密码子种类
答案 C
解析 蛋白质的合成需要以mRNA为模板，tRNA作为搬运工具，在核糖体(含rRNA)中进行，C错误。
2．(2020·昆明市官渡区第一中学高二期末)绿色荧光蛋白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，它照亮了人们以前看不到的世界。下列有关绿色荧光蛋白的叙述，正确的是( )
A．合成荧光蛋白至少需要20种氨基酸
B．荧光蛋白质可作为标签蛋白，用于研究癌细胞的转移
C．荧光蛋白必须在加热条件下，遇双缩脲试剂才呈紫色
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
答案 B
解析 合成荧光蛋白最多约有20种氨基酸，故A错误；荧光蛋白因为特殊的荧光可以作为标签蛋白，可以用于研究癌细胞的转移，故B正确；荧光蛋白的鉴定不需要加热，加入双缩脲试剂后可以发生紫色反应，故C错误；高温破坏蛋白质的空间结构，一般不破坏肽键，故D错误。
3．蝎毒“染色剂”氯代毒素(Chlorotoxin)是由蝎子毒液中的一种蛋白质制成的，它可以选择性地绑定在癌细胞上，使癌症手术更加容易、有效。下列说法错误的是( )
A．蝎毒“染色剂”的化学成分中含有C、H、O、N等元素
B．这种染色剂的合成、加工和分泌需要的具膜细胞器有内质网、高尔基体和线粒体
C．患者可以通过口服的方法摄入这种“染色剂”
D．氯代毒素能选择性地绑定在癌细胞上，可能与癌细胞膜表面的糖蛋白有关
答案 C
解析 由于蝎毒“染色剂”是蛋白质，其被口服后会在消化道内消化水解形成氨基酸，失去其生物活性，因此不能通过口服方法摄入，C错误。
4．(2021·重庆南开中学高三模拟)下列有关核酸的叙述中，正确的是( )
①人体中含A、C、T这3种碱基的核苷酸共有5种 ②只要把DNA单链中的T换成U就是RNA了 ③老鼠细胞质中的遗传物质是RNA ④一种病毒同时含有DNA和RNA ⑤原核细胞中既有DNA，也有RNA ⑥鉴定物种可以选择蛋白质、DNA、RNA、核苷酸
A．只有①⑤ B．①②⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②③④
答案 A
解析 人体内由A碱基参与合成的核苷酸有2种，由C碱基参与合成的核苷酸有2种，由T碱基参与合成的核苷酸有1种，①正确；DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，两者之间五碳糖也不同，不仅仅是碱基的区别，②错误；老鼠的遗传物质是DNA，③错误；病毒有且只有一种核酸，即DNA或RNA，④错误；原核细胞具有细胞结构，细胞内既有DNA，也有RNA，⑤正确；鉴定物种可以选择蛋白质、DNA、RNA，但是不能选择核苷酸，⑥错误。故选A。
5．(2020·江西上饶六校联考)下列关于核酸的说法不正确的是( )
A．DNA和RNA的基本组成单位都是核苷酸，没有DNA的生物一定没有细胞结构
B．同一个体的不同细胞中，DNA和RNA含量可能都不相同
C．DNA和RNA化学组成上的差异表现在五碳糖的不同
D．tRNA分子内也存在碱基对，其基本组成单位之一可用于合成ATP
答案 C
解析 DNA的基本组成单位为脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位为核糖核苷酸，所有细胞生物的遗传物质均为DNA，只有病毒有且只有一种核酸，即DNA或RNA，并且病毒没有细胞结构，A正确；同一个体中，处于分裂状态的细胞和不分裂的细胞DNA含量不同，由于基因的选择性表达，不同细胞中的RNA含量可能存在差异，B正确；DNA和RNA化学组成上的差异表现在五碳糖的不同和含氮碱基不完全相同，C错误；tRNA分子内也存在碱基对，其基本组成单位之一(腺嘌呤核糖核苷酸)可用于合成ATP，D正确。
6．下列关于组成细胞化合物的叙述，不正确的是( )
A．不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性
B．RNA与DNA的分子结构相似，由四种核苷酸组成，都可以作为细胞内的遗传物质
C．DNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性
D．核酸是储存遗传信息、控制蛋白质合成的生物大分子
答案 B
解析 所有细胞生物的遗传物质都是DNA，RNA只能作为某些病毒的遗传物质，B错误。
7．经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，其中含有一个二硫键(—S—S—)。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列有关该多肽的叙述，正确的是( )
A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸
B．该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5
C．该多肽形成过程中至少需要4种tRNA
D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了56
答案 D
解析 多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个S原子，所以水解产物中有2个半胱氨酸。题中每个氨基酸中都只有1个N原子，所以该多肽是由4个氨基酸组成的。根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸。该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸，A项错误；该多肽形成过程中脱去3分子水和2个氢，所以多肽中氧原子数为8－3＝5，氢原子数为38－6－2＝30，B项错误；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA，C项错误；该多肽形成过程中脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少了18×3＋2＝56，D项正确。
8．在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验中，下列说法正确的是( )
A．本实验的操作过程是制片→水解→染色→冲洗→观察
B．不宜选用细菌作为实验材料是因为细菌中没有DNA分子
C．用酒精灯烘干涂有口腔上皮细胞的载玻片的目的是使细胞固定在载玻片上
D．用高倍显微镜可以清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子
答案 C
解析 本实验的操作过程是制片→水解→冲洗涂片→染色→观察，A项错误；细菌是原核生物，细菌中有DNA和RNA，B项错误；用高倍显微镜可以清楚地看到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质，看不到染色体和RNA分子，D项错误。
9．(2020·河北辛集中学高三模拟)在人体内，HIV与特异性抗体结合后产生沉淀，被吞噬细胞摄取后彻底水解可得到( )
A．多种氨基酸、1种核糖、4种含氮碱基、磷酸
B．多种氨基酸、4种核糖核苷酸
C．20种氨基酸、5种含氮碱基、2种五碳糖、磷酸
D．20种氨基酸、5种核苷酸、磷酸
答案 A
解析 HIV主要是由蛋白质和RNA组成的，抗体的化学本质是蛋白质，其中蛋白质彻底水解的产物是多种氨基酸，RNA彻底水解的产物是1种核糖、4种含氮碱基、磷酸。
10．图甲表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子(数字表示相应位置)，图乙表示该蛋白质分子的一条肽链，其中有2个丙氨酸(R基为—CH3)。下列相关叙述错误的是( )
A．该蛋白质分子中含有198个肽键
B．该蛋白质分子中至少含有2个—NH2
C．200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了3 584
D．图乙中肽链脱去2个丙氨酸后的产物(含丙氨酸)与原肽链相比，氢原子数目增加8个、氧原子数目增加4个
答案 A
解析 分析题图，图甲中蛋白质分子含有两条肽链，且在两条肽链之间还含有一个二硫键和一个肽键，因此该蛋白质分子中含有的肽键数＝氨基酸数－肽链数＋肽链间的肽键数＝(200－2)＋1＝199(个)，A错误；根据氨基酸的结构特点及氨基酸脱水缩合的特点，可推断该蛋白质分子中至少含有2个—NH2，B正确；200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质分子时，失去200－2＋1＝199(个)H2O，同时形成二硫键时失去2个H，由此可计算出形成该蛋白质时，相对分子质量减少了199×18＋2×1＝3 584，C正确；脱去1个丙氨酸需要在丙氨酸的两侧各断裂一个肽键，则脱去2个丙氨酸需要断裂4个肽键，而水解一个肽键需要1分子的水，此过程共需要4分子的水，由此可推断脱去2个丙氨酸后的产物与原肽链相比，氧原子数目增加4个、氢原子数目增加8个，D正确。
二、非选择题
11．(2020·成都一诊)生物体中某些有机物及元素组成如下图。其中x、y代表化学元素，a、b、c、d代表不同的有机小分子，A、B、C、D、E代表不同的生物大分子。请据图分析回答下列问题：
(1)若A为动物特有的储能物质，则A表示的物质是 ________；若A为植物细胞壁的组成成分之一，则A表示的物质是____________。
(2)x为________；多个b可通过脱水缩合形成B，连接两个b的化学键的结构简式是________________________________________________________________________。
(3)大肠杆菌的遗传物质是________(用图中字母回答，下同)，它的细胞器由B和________组成，其体内单体c有________种。
(4)在真核生物体内，A、B、D、E中可能具有催化作用的是________。
(5)若d为胆固醇，其跨膜运输方式为________________；其作用是___________________，在人体内还参与血液中脂质的运输。
答案 (1)糖原 纤维素 (2)N(或氮元素) —NH—CO—(或—CO—NH—) (3)D E 8 (4)B、E (5)自由扩散(答被动运输不可以) 构成动物细胞膜(或生物膜)的重要成分
解析 (1)分析图解可知，图中a表示葡萄糖，A表示多糖，糖原是动物细胞中特有的储能物质。
(2)蛋白质的元素组成主要为C、H、O、N，因此图中x为N。多个氨基酸可通过脱水缩合形成蛋白质，连接两个氨基酸的化学键为肽键，其结构简式是—NH—CO—。
(3)大肠杆菌的遗传物质是DNA，它只有核糖体一种细胞器，核糖体的成分为蛋白质和RNA。由于大肠杆菌中含有DNA和RNA两种核酸，因此其体内含有8种核苷酸，即四种脱氧核苷酸＋四种核糖核苷酸。
(4)酶具有催化作用，酶大多数是蛋白质，少数是RNA。
(5)胆固醇是小分子脂质，其跨膜运输方式为自由扩散。
12．鸡红细胞中，每个血红蛋白分子共有4条肽链，包括两条α链和两条β链，每条α链由141个氨基酸组成，每条β链由146个氨基酸组成。回答下列问题：
(1)一个鸡血红蛋白分子中，肽键的数目是__________，肽键的形成在____________(填细胞器)中进行。β链含有半胱氨酸，其分子式为C3H7NO2S，则其R基由____________(填元素符号)元素构成。鸡红细胞中的Fe元素以__________________形式存在。
(2)生物体内含有多种蛋白质，从功能的角度考虑，蛋白质功能包括：①结构蛋白，如______________等；②________功能，如唾液淀粉酶等；③________功能，如血红蛋白、载体蛋白等；④免疫功能，如____________________等；⑤________功能，如胰岛素。
答案 (1)570 核糖体 C、H、S 离子和化合物
(2)①肌肉蛋白 ②催化 ③运输 ④抗体、淋巴因子 ⑤调节
解析 (1)一个蛋白质分子的肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数，因此肽键数目＝141×2＋146×2－4＝570，肽键是在核糖体上形成的。氨基酸除去R基，简式为C2H4O2N，则半胱氨酸的R基由元素C、H、S构成。Fe元素在细胞中以离子和化合物(血红蛋白)的形式存在。
(2)生物体内的蛋白质功能包括结构蛋白(如羽毛、肌肉的蛋白质)、催化功能(如唾液淀粉酶等)、运输功能(如血红蛋白、载体蛋白等)、免疫功能(如抗体、淋巴因子等)、调节功能(蛋白质类的激素，如胰岛素)。
13．如图所示为细胞的某些化合物及其化学组成，甲、乙、丙、丁、戊、己代表不同的大分子物质，1、2、3、4代表组成大分子物质的单体。请分析回答下列问题：
(1)1所代表的物质的名称是______________，细胞中的1与2相比特有的物质是________________________________________________________________________。
(2)甲的特异性主要取决于____________________________，甲通过乙控制丙的合成来控制生物性状的过程叫做________________。少数病毒侵入宿主细胞后，会发生由乙指导甲合成的过程，该过程叫做____________。
(3)细胞中的乙除了图示作用外，还有______________________________________________。
(4)5为绝大多数生命活动直接供能，通常5供能后形成的产物有__________________。在绿色开花植物的根尖细胞中，形成5的结构有______________________。
答案 (1)脱氧核苷酸 脱氧核糖、胸腺嘧啶 (2)碱基特定的排列顺序 基因的表达 逆转录 (3)识别并转运氨基酸、催化功能 (4)ADP和磷酸 细胞质基质、线粒体
解析 (1)由题图可知，甲和丙是构成染色体的成分，乙和丙是组成核糖体的成分，因此甲是DNA，乙是RNA，丙是蛋白质。DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，与核糖核苷酸相比，脱氧核苷酸特有的物质是脱氧核糖和胸腺嘧啶。(2)DNA的特异性主要取决于碱基特定的排列顺序。DNA通过RNA控制蛋白质的合成来控制生物体性状的过程叫做基因的表达。以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录。(3)RNA除了指导蛋白质合成外，还具有催化功能以及识别并转运氨基酸的功能。(4)ATP为绝大多数生命活动直接供能，ATP水解后通常形成ADP和磷酸。植物体合成ATP的途径是光合作用和细胞呼吸，植物根尖细胞没有叶绿体，不能进行光合作用，因此合成ATP的过程只有细胞呼吸，细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
第3讲 蛋白质和核酸
[目标要求] 1.蛋白质、核酸的结构和功能。2.实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布。
考点一 蛋白质的结构、功能及相关计算
1．组成蛋白质的氨基酸
教材中的隐性知识 源于必修1 P21“与生活的联系”：必需氨基酸成人有8种，巧记为甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。婴儿多1种：组氨酸。
2．蛋白质的合成及其结构层次
(1)二肽的形成过程
①过程a：脱水缩合(一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基相连接，同时脱去一分子水)，物质b：二肽，结构c：肽键。
②H2O中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基。
(2)蛋白质的结构层次
3．蛋白质的多样性
教材中的隐性知识 (1)源于必修1 P24“科学史话”：世界上第一个人工合成蛋白质的诞生：1965年我国科学家完成了结晶牛胰岛素的全部合成，这是世界上第一个人工合成并具有生物活性的蛋白质。
(2)源于必修1 P38“自我检测·思维拓展”：1969年，人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸，这些氨基酸不是来自地球。由此你可以作出的推测是在陨石中发现了氨基酸，且非地球所有，这说明宇宙中很可能还存在与地球生物类似的生命形式。理由：氨基酸是组成蛋白质的基本单位，而蛋白质又是生命活动的主要承担者。
(1)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸( × )
(2)脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽( × )
(3)氨基酸遇双缩脲试剂呈现紫色反应( × )
(4)胰岛素的不同肽链之间通过肽键相连( × )
(5)氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能( × )
(6)蛋白质是生物体主要的能源物质( × )
(1)(源于必修1 P21“与生活的联系”)长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因：赖氨酸为必需氨基酸，人体不能合成，只能从食物中摄取才能保证正常生命活动，玉米中不含赖氨酸，因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。
(2)(源于必修1 P21“正文”)请叙述氨基酸的结构特点：每种氨基酸分子至少都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接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。
(3)(源于必修1 P22图2－6)胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：核糖体上合成的多肽需经内质网、高尔基体加工后才具备一定的空间结构，从而成为有活性的蛋白质。
(4)(源于必修1 P23“与生活的联系”)熟鸡蛋更容易消化的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
(5)(源于必修1 P23“与生活的联系”)蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？请说明理由。能。因为高温破坏了肽链盘曲、折叠形成的空间结构，没有破坏氨基酸之间的肽键。
1．有关蛋白质结构的计算规律
(1)利用蛋白质的结构图解掌握相应的计算规律
结合示意图可得出如下规律(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条链状多肽时)：
形成
肽链数
形成
肽键数
脱去水
分子数
蛋白质相对
分子质量
1
n－1
n－1
na－18(n－1)
m
n－m
n－m
na－18(n－m)
提醒 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(—S—S—，由两个—SH脱H形成)时，要再减去2(两个氢原子)，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na－18(n－m)中的肽链数(m)视为零，再进行相关计算。
③游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
(2)利用原子守恒法计算肽链中的原子数：在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：
①碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。
②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。
③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。
④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
⑤由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
⑥若已知多肽链的分子式，则此多肽链中：
(3)多肽中除去氨基酸的有关计算
①若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键。
②每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。
(4)多肽种类的计算题：以20种氨基酸构成四肽的种类为例
①若每种氨基酸数目不限，可形成四肽的种类有：204种。
②若每种氨基酸只有一个，可形成四肽的种类有(20×19×18×17)种。
2．常考蛋白质的分布和功能
考向一 氨基酸的结构和种类
1.如图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述正确的是( )
A．结构④在所有生物体内均有20种
B．氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自②和③
C．结构④中含有的氨基或羧基一般不参与脱水缩合
D．生物体内n个氨基酸形成一条多肽链脱去n个水
答案 C
解析 氨基酸的种类由R基决定，R基约有20种，所以氨基酸的种类约有20种，但并不是所有的生物体内均有20种，A错误；氨基酸脱水缩合产生水，水中的氢来自一个氨基酸的①氨基和另一个氨基酸的③羧基，B错误；n个氨基酸形成一条多肽链脱去(n－1)个水，D错误。
2．下列关于人体氨基酸的叙述，正确的是( )
A．氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因
D．非必需氨基酸的合成与基因的功能无关
答案 B
解析 部分激素不是蛋白质(如性激素)，它们的基本组成单位不是氨基酸，A错误；人患白化病的根本原因是基因突变，C错误；非必需氨基酸的合成与基因的功能有关，D错误。
考向二 蛋白质的相关计算与分析
3．有一条直链多肽，分子式为C69H121O21N25S，将它彻底水解后，只得到下列四种氨基酸，则该多肽的肽键数为( )
A．19 B．20 C．23 D．25
答案 A
解析 假设水解得到的氨基酸个数为n，则该直链多肽合成时脱去的水分子数目为n－1。图示四种氨基酸都只含有一个羧基，每个羧基含2个氧原子，则该多肽链中的氧原子数目＝氨基酸数目×2－脱去的水分子数，即21＝2n－(n－1)，计算可得n＝20，所以肽键数＝20－1＝19，A正确。
4．(2021·河南林州一中高三模拟)某蛋白质的结构示意图如图，其中“—S—S—”表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成，则该蛋白质分子在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )
A．m个 18m
B．(m－4)个 18(m－4)
C．(m－3)个 18(m－3)＋4
D．(m－2)个 18(m－2)＋4
答案 D
解析 根据题意和图示分析可知：该蛋白质分子由三条肽链构成，且有一条是环状的，所以失去的水分子数＝m－2。因为该蛋白质分子中含有两个“—S—S—”，所以在形成蛋白质时失去4个H。因此，形成一个该蛋白质分子时减少的相对分子质量为18(m－2)＋4。
5．下图为由50个氨基酸形成的多肽示意图，其中含有4个丙氨酸(R基为—CH3)。现脱掉其中的丙氨酸，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)，请回答下列问题：
(1)水解得到的几种有机物比原五十肽增加了______个氧原子。
(2)新生成的4条多肽链至少含有____________个游离的羧基，若将这4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去______分子H2O。
(3)若将得到的5个氨基酸缩合成五肽，则有______种不同的氨基酸序列。
答案 (1)8 (2)4 3 (3)5
解析 (1)据题图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，则有8分子水参与，故该五十肽水解得到的几种有机物比原五十肽增加了8个氧原子。
(2)每条肽链中至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基，若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，需要形成3个肽键，脱去3分子水。
(3)得到的5个氨基酸，其中有4个是丙氨酸，故将这5个氨基酸缩合成五肽，可有5种不同的氨基酸序列。
考向三 蛋白质分子结构与功能的分析
6．(2020·陕西高三质检)蛋白质是生命活动的主要承担者，下列相关叙述错误的是( )
A．蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成
B．加热变性蛋白质不会与双缩脲试剂发生显色反应
C．多肽链的数目及盘曲、折叠方式均可影响蛋白质的结构
D．细胞中的蛋白质可参与运输、催化、免疫、调节等多种功能
答案 B
解析 细胞内的蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的，氨基酸脱水缩合过程中形成的H2O来自氨基和羧基，相反，蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成，A正确；蛋白质在高温下变性后，其空间结构发生改变，但肽键没有断裂，因此仍能与双缩脲试剂发生反应呈紫色，B错误；多肽链的数目及盘曲、折叠方式不同是蛋白质多样性的原因之一，所以多肽链的数目及盘曲、折叠方式均可影响蛋白质的结构，C正确。
归纳总结 巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能
7．蛋白质是生命活动的主要承担者，下列相关叙述错误的是( )
A．蛋白质是染色体的重要组成成分，但不是染色体中遗传信息的携带者
B．细胞膜的功能与膜蛋白的种类有关，与蛋白质的数量无关
C．蛋白质纤维组成的细胞骨架与信息传递等生命活动相关
D．蛋白质结构的多样性决定了功能的多样性
答案 B
解析 染色体主要由蛋白质和DNA组成，其中DNA携带遗传信息，A正确；一般来说，细胞膜的功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多，B错误；细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关，C正确；蛋白质结构的多样性决定了功能的多样性，D正确。
考点二 核酸的组成、结构与功能
1．核酸的结构层次
2．DNA和RNA的组成成分比较
(1)相同成分：含氮碱基A、G、C和磷酸。
(2)不同成分
3．核酸的功能与分布
教材中的隐性知识 源于必修1 P27思考：原核细胞的DNA也是双链链状结构吗？位于细胞内的什么部位？
提示 不是，是双链环状结构。位于拟核和细胞质中。
4．核酸分子的多样性和特异性
(1)多样性
构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但是如果数量不限，在组成长链时，排列顺序是极其多样化的，所以DNA分子具有多样性。
注意 DNA没有空间结构多样性，注意与蛋白质多样性原因进行区别。
(2)特异性
每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表了特定的遗传信息。
5．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
单糖
蛋白质
氨基酸
核酸
核苷酸
(1)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接( × )
(2)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( × )
(3)细胞中的DNA一定有氢键，RNA一定没有氢键( × )
(4)同一生物体的不同细胞中，DNA基本相同，RNA不完全相同( √ )
(5)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质( × )
(6)相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同( × )
(7)真核生物以DNA为遗传物质，原核生物以RNA为遗传物质( × )
(8)大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质( √ )
(1)(源于必修1 P26“问题探讨”)DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是DNA是遗传物质，而每个人的遗传物质有所区别。DNA鉴定技术还可以应用在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面。
(2)(源于必修1 P33“正文”)碳是“生命的核心元素”的原因是生物大分子以碳链为骨架。
1．不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质归纳
生物种类
核酸种类
碱基种类
核苷酸种类
遗传物质
细胞生物
DNA和RNA
5种
8种
DNA
病
毒
DNA病毒
DNA
4种
4种
DNA
RNA病毒
RNA
4种
4种
RNA
2.核酸与蛋白质的比较
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
脱氧核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
氨基酸(20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
分子结构
一般为双螺旋结构
一般为单链结构
氨基酸→多肽→蛋白质
初步水解产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
多肽
彻底水解产物
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
磷酸、核糖、含氮碱基
氨基酸
结构多样性的决定因素
核苷酸的数量及排列顺序
氨基酸的种类、数量、排列顺序以及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别
联系
(1)DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
(2)核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”
考向一 核酸的结构和功能分析
8．下图中甲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m是U，则甲一定是丙的基本单位
B．如果甲中的m是G，则甲一定是乙的基本单位
C．如果甲中的a是脱氧核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体和叶绿体中
D．如果甲中的a是核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细胞质中
答案 B
解析 甲是核苷酸，是乙和丙的基本单位，乙是DNA，丙是tRNA。如果甲中的m是G，则甲可能是脱氧核苷酸，也可能是核糖核苷酸，是DNA或RNA的基本单位，B错误。
方法技巧 “三看法”判断DNA和RNA
9．分析HIV的化学组成，得到下图所示组成关系，下列相关叙述正确的是( )
A．a→甲的过程在HIV的核糖体上完成
B．乙彻底水解可产生磷酸、核糖和A、G、T、C四种碱基
C．a与a之间通过形成“—NH—COOH—”相连接
D．HIV的遗传信息储存在大分子乙中
答案 D
解析 首先由图中HIV联想到RNA和蛋白质，然后推出甲、乙两种物质分别是蛋白质和RNA，a、b是构成甲、乙的小分子物质，所以a、b可能是氨基酸和核糖核苷酸，最后根据元素组成再确认甲、a分别是蛋白质和氨基酸，乙、b分别是RNA和核糖核苷酸。HIV无细胞结构，只有侵入宿主细胞，利用宿主细胞的核糖体才能合成自身的蛋白质，A错误；RNA中含有U而不含T，B错误；氨基酸之间通过形成肽键“—NH—CO—”相连接，C错误；乙(RNA)是HIV的遗传物质，D正确。
考向二 不同生物的核酸种类辨析
10．不同生物含有的核酸种类不同。下列各种生物中关于碱基、核苷酸和五碳糖种类的描述，正确的是( )
选项
A
B
C
D
生物或细胞
T4噬菌体
烟草叶
肉细胞
烟草花
叶病毒
豌豆根
毛细胞
碱基
5种
5种
4种
8种
核苷酸
5种
8种
8种
8种
五碳糖
1种
2种
2种
2种
答案 B
解析 T4噬菌体属于DNA病毒，只含有DNA一种核酸，所以含有4种碱基、4种(脱氧)核苷酸、1种五碳糖(脱氧核糖)，A错误；烟草叶肉细胞和豌豆根毛细胞均同时含有DNA和RNA两种核酸，所以含有8种核苷酸(四种脱氧核苷酸＋四种核糖核苷酸)、2种五碳糖(脱氧核糖和核糖)、5种碱基，B正确、D错误；烟草花叶病毒属于RNA病毒，只含有RNA一种核酸，所以含有4种碱基、4种(核糖)核苷酸、1种五碳糖(核糖)，C错误。
11．(2020·天津模拟)下图是DNA和RNA组成的结构示意图，下列有关说法正确的是( )
A．甲型H1N1流感病毒有5种碱基和8种核苷酸
B．主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸由5种碱基构成
C．病毒中也有上述两种核酸
D．DNA彻底水解得到的产物中有脱氧核糖，而没有核糖
答案 D
解析 甲型H1N1的遗传物质是RNA，由4种碱基和4种核糖核苷酸组成，A错误；硝化细菌拟核中的核酸为DNA，由4种碱基构成，B错误；病毒只含有一种核酸，即DNA或RNA，C错误；DNA所含的五碳糖是脱氧核糖，所以其彻底水解得到的产物中有脱氧核糖，而没有核糖，D正确。
考向三 辨析细胞内的生物大分子
12．(2020·四川成都七中期中)生物大分子通常都有一定的分子结构规律，即由一定的基本结构单位，按一定的排列顺序和连接方式形成的多聚体。下列表述正确的是( )
A．若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示肽键，2表示中心碳原子，3的种类有20种
B．若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，3的种类有4种
C．若该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种
D．生物体内的生物大分子只有蛋白质和核酸
答案 C
解析 若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类有20种，A错误；若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示脱氧核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种，B错误；若该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种(A、U、G、C)，C正确；生物体内的多糖也是生物大分子，D错误。
13．如图是生物体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
B．M3具有物质运输、催化、调节、免疫等多种功能
C．m3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
答案 B
解析 由题图可知，M1和M2分别是糖类和脂肪，与脂肪相比，糖类分子中的H元素含量少，氧化分解过程中耗氧量少，A项错误；由题图可知，M3是蛋白质，具有物质运输、催化、调节和免疫等多种功能，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糖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，1种五碳糖，D项错误。
考点三 观察DNA和RNA在细胞中的分布
1．实验原理
(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同
显示DNA和RNA在细胞中的分布
(2)盐酸
2．实验步骤
3．实验结论
1．实验材料的选择
(1)不选用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞，原因是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞含紫色液泡，叶肉细胞含叶绿体，易对实验结果造成颜色干扰。
(2)不能用哺乳动物成熟的红细胞观察DNA和RNA在细胞中分布的原因是哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，没有DNA。
2．实验中各种处理的目的
处理
目的
取材前漱口
防止食物残渣的影响
质量分数为0.9%的NaCl溶液
保持口腔上皮细胞的正常形态
酒精灯烘干载玻片
快速杀死并固定细胞
质量分数为8%的盐酸
①能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；②使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合
蒸馏水冲洗涂片
洗去盐酸，防止影响染色效果
用吡罗红甲基绿染色
使DNA和RNA着色，需现配现用
考向 实验原理和步骤分析
14．下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的说法，正确的是( )
A．甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应分别加入甲基绿和吡罗红
B．盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
C．该实验用口腔上皮细胞而不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞不含RNA
D．盐酸有利于染色质中的DNA与蛋白质分离，不利于DNA与染色剂结合
答案 B
解析 该实验中甲基绿和吡罗红应该先混合再使用，A错误；叶肉细胞含有DNA和RNA，但是其内含有色素，会干扰实验结果的观察，C错误；盐酸能使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合，D错误。
15．下图表示“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的基本实验步骤，下列对该实验基本步骤的叙述错误的是( )
A．①表示制片，首先应在洁净的载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液
B．②表示水解，需要用质量分数为8%的盐酸处理烘干后的装片
C．③表示用缓水流冲洗，以免影响染色
D．④表示用甲基绿和吡罗红对标本先后进行染色
答案 D
解析 甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色，染色时甲基绿和吡罗红应该先混合再对细胞进行染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布，D错误。
16．碱性染料甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，且能把核仁染成红色。通过染色实验，可对细胞中的DNA和RNA进行定位、定性分析。下列对于有关实验的叙述，正确的是( )
A．甲基绿和吡罗红的作用有选择性，只能将细胞质中的RNA染成红色
B．甲基绿和吡罗红的作用有选择性，只能将细胞核中的DNA染成红色
C．核仁能被甲基绿和吡罗红染成红色，说明核仁中含有RNA
D．代谢越旺盛的细胞中，核仁染色越浅
答案 C
解析 甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿能使DNA呈现绿色，吡罗红能使RNA呈现红色，利用甲基绿吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布，A、B错误；代谢越旺盛的细胞中核仁越大，染色越深，D错误。
1．核心概念
(1)(必修1 P22)脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水的过程。
(2)(必修1 P22)连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键；由两个氨基酸分子缩合而成的化合物叫做二肽。
2．教材结论性语句
(1)(必修1 P21)氨基酸的结构通式为。
(2)(必修1 P21)组成蛋白质的氨基酸的共同特点是每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(3)(必修1 P22)由肽键连接氨基酸分子形成肽链，肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
(4)(必修1 P23)形成肽链的氨基酸的种类、数目、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，是蛋白质结构具有多样性的直接原因。
(5)(必修1 P24)一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
(6)(必修1 P26)核酸的功能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重要作用。
(7)(必修1 P28)DNA和RNA在化学组成上的区别为五碳糖和含氮碱基(T和U)的不同。
(8)(必修1 P28)一个核苷酸由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
1．(2020·江苏，2)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
答案 B
解析 碳链是生物大分子的基本骨架，是各种生物大分子的结构基础，A项正确；糖类中的单糖、二糖和脂质不属于生物大分子，B项错误；细胞内的蛋白质、核酸等大分子物质种类繁多，但它们分别是由种类较少的基本单位氨基酸、核苷酸等脱水缩合形成的，C项正确；细胞中蛋白质、核酸等生物大分子的合成都需要酶的催化，D项正确。
2．(2018·全国Ⅱ，1)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
答案 C
解析 浆细胞产生的抗体能与相应的抗原(如病毒抗原)发生特异性结合，A项正确；肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等参与肌肉收缩的过程，B项正确；Fe2＋参与构成血红蛋白，血红蛋白具有运输O2的功能，C项错误；细胞核中染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA，D项正确。
3．(2017·海南，1)有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是( )
A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
答案 C
解析 蛋白质的功能主要取决于组成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构，A项正确；数量相同的5种氨基酸可以有多种组合方式，可形成多种长度不同的多肽链，B项正确；抗体是蛋白质，将其溶于NaCl溶液中会发生盐析现象，但其生物活性并没有丧失，C项错误；氨基酸序列相同的多肽链有多种折叠方式，可形成多种不同的蛋白质空间结构，D项正确。
4．(2015·全国Ⅰ，1改编)下列叙述错误的是( )
A．DNA与RNA中所含元素的种类相同
B．用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布
C．T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成
D．控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上
答案 D
解析 细菌为原核生物，无线粒体，控制细菌性状的基因位于拟核和质粒上。
5．(2018·全国Ⅲ，30)回答下列与蛋白质相关的问题：
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是________。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在________这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如_______________________(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是___________________________________________________。
(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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是____________________。
答案 (1)氨基酸 核糖体 胃蛋白酶 对蛋白质进行加工、分类和包装 (2)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 (3)密码子具有简并性
解析 (1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在核糖体上形成的。胃蛋白酶是分泌蛋白，逆转录酶和酪氨酸酶都是胞内蛋白。分泌蛋白分泌到细胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装。
(2)具有生物活性的蛋白质都有特定的氨基酸序列和空间结构。变性的蛋白质空间结构被破坏，肽键被暴露，暴露的肽键容易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。
(3)DNA分子发生突变，导致转录产生的mRNA中的碱基序列发生改变，由于密码子具有简并性，所以可能出现虽然密码子已经改变，但仍对应同一种氨基酸的情况。
课时精练
一、选择题
1．(2020·福建三元三明一中月考)最新研究发现硒代半胱氨酸是构成人体蛋白质的第21种氨基酸，由终止密码UGA编码。下列相关叙述不正确的是( )
A．硒代半胱氨酸不能与双缩脲试剂发生颜色反应
B．硒元素存在于硒代半胱氨酸的侧链基团中
C．硒代半胱氨酸合成蛋白质时不需要核酸参与
D．该发现增加了编码人体氨基酸的密码子种类
答案 C
解析 蛋白质的合成需要以mRNA为模板，tRNA作为搬运工具，在核糖体(含rRNA)中进行，C错误。
2．(2020·昆明市官渡区第一中学高二期末)绿色荧光蛋白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，它照亮了人们以前看不到的世界。下列有关绿色荧光蛋白的叙述，正确的是( )
A．合成荧光蛋白至少需要20种氨基酸
B．荧光蛋白质可作为标签蛋白，用于研究癌细胞的转移
C．荧光蛋白必须在加热条件下，遇双缩脲试剂才呈紫色
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
答案 B
解析 合成荧光蛋白最多约有20种氨基酸，故A错误；荧光蛋白因为特殊的荧光可以作为标签蛋白，可以用于研究癌细胞的转移，故B正确；荧光蛋白的鉴定不需要加热，加入双缩脲试剂后可以发生紫色反应，故C错误；高温破坏蛋白质的空间结构，一般不破坏肽键，故D错误。
3．蝎毒“染色剂”氯代毒素(Chlorotoxin)是由蝎子毒液中的一种蛋白质制成的，它可以选择性地绑定在癌细胞上，使癌症手术更加容易、有效。下列说法错误的是( )
A．蝎毒“染色剂”的化学成分中含有C、H、O、N等元素
B．这种染色剂的合成、加工和分泌需要的具膜细胞器有内质网、高尔基体和线粒体
C．患者可以通过口服的方法摄入这种“染色剂”
D．氯代毒素能选择性地绑定在癌细胞上，可能与癌细胞膜表面的糖蛋白有关
答案 C
解析 由于蝎毒“染色剂”是蛋白质，其被口服后会在消化道内消化水解形成氨基酸，失去其生物活性，因此不能通过口服方法摄入，C错误。
4．(2021·重庆南开中学高三模拟)下列有关核酸的叙述中，正确的是( )
①人体中含A、C、T这3种碱基的核苷酸共有5种 ②只要把DNA单链中的T换成U就是RNA了 ③老鼠细胞质中的遗传物质是RNA ④一种病毒同时含有DNA和RNA ⑤原核细胞中既有DNA，也有RNA ⑥鉴定物种可以选择蛋白质、DNA、RNA、核苷酸
A．只有①⑤ B．①②⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②③④
答案 A
解析 人体内由A碱基参与合成的核苷酸有2种，由C碱基参与合成的核苷酸有2种，由T碱基参与合成的核苷酸有1种，①正确；DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，两者之间五碳糖也不同，不仅仅是碱基的区别，②错误；老鼠的遗传物质是DNA，③错误；病毒有且只有一种核酸，即DNA或RNA，④错误；原核细胞具有细胞结构，细胞内既有DNA，也有RNA，⑤正确；鉴定物种可以选择蛋白质、DNA、RNA，但是不能选择核苷酸，⑥错误。故选A。
5．(2020·江西上饶六校联考)下列关于核酸的说法不正确的是( )
A．DNA和RNA的基本组成单位都是核苷酸，没有DNA的生物一定没有细胞结构
B．同一个体的不同细胞中，DNA和RNA含量可能都不相同
C．DNA和RNA化学组成上的差异表现在五碳糖的不同
D．tRNA分子内也存在碱基对，其基本组成单位之一可用于合成ATP
答案 C
解析 DNA的基本组成单位为脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位为核糖核苷酸，所有细胞生物的遗传物质均为DNA，只有病毒有且只有一种核酸，即DNA或RNA，并且病毒没有细胞结构，A正确；同一个体中，处于分裂状态的细胞和不分裂的细胞DNA含量不同，由于基因的选择性表达，不同细胞中的RNA含量可能存在差异，B正确；DNA和RNA化学组成上的差异表现在五碳糖的不同和含氮碱基不完全相同，C错误；tRNA分子内也存在碱基对，其基本组成单位之一(腺嘌呤核糖核苷酸)可用于合成ATP，D正确。
6．下列关于组成细胞化合物的叙述，不正确的是( )
A．不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性
B．RNA与DNA的分子结构相似，由四种核苷酸组成，都可以作为细胞内的遗传物质
C．DNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性
D．核酸是储存遗传信息、控制蛋白质合成的生物大分子
答案 B
解析 所有细胞生物的遗传物质都是DNA，RNA只能作为某些病毒的遗传物质，B错误。
7．经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，其中含有一个二硫键(—S—S—)。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列有关该多肽的叙述，正确的是( )
A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸
B．该多肽中H原子数和O原子数分别是32和5
C．该多肽形成过程中至少需要4种tRNA
D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了56
答案 D
解析 多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个S原子，所以水解产物中有2个半胱氨酸。题中每个氨基酸中都只有1个N原子，所以该多肽是由4个氨基酸组成的。根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸。该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸，A项错误；该多肽形成过程中脱去3分子水和2个氢，所以多肽中氧原子数为8－3＝5，氢原子数为38－6－2＝30，B项错误；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA，C项错误；该多肽形成过程中脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少了18×3＋2＝56，D项正确。
8．在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验中，下列说法正确的是( )
A．本实验的操作过程是制片→水解→染色→冲洗→观察
B．不宜选用细菌作为实验材料是因为细菌中没有DNA分子
C．用酒精灯烘干涂有口腔上皮细胞的载玻片的目的是使细胞固定在载玻片上
D．用高倍显微镜可以清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子
答案 C
解析 本实验的操作过程是制片→水解→冲洗涂片→染色→观察，A项错误；细菌是原核生物，细菌中有DNA和RNA，B项错误；用高倍显微镜可以清楚地看到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质，看不到染色体和RNA分子，D项错误。
9．(2020·河北辛集中学高三模拟)在人体内，HIV与特异性抗体结合后产生沉淀，被吞噬细胞摄取后彻底水解可得到( )
A．多种氨基酸、1种核糖、4种含氮碱基、磷酸
B．多种氨基酸、4种核糖核苷酸
C．20种氨基酸、5种含氮碱基、2种五碳糖、磷酸
D．20种氨基酸、5种核苷酸、磷酸
答案 A
解析 HIV主要是由蛋白质和RNA组成的，抗体的化学本质是蛋白质，其中蛋白质彻底水解的产物是多种氨基酸，RNA彻底水解的产物是1种核糖、4种含氮碱基、磷酸。
10．图甲表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子(数字表示相应位置)，图乙表示该蛋白质分子的一条肽链，其中有2个丙氨酸(R基为—CH3)。下列相关叙述错误的是( )
A．该蛋白质分子中含有198个肽键
B．该蛋白质分子中至少含有2个—NH2
C．200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了3 584
D．图乙中肽链脱去2个丙氨酸后的产物(含丙氨酸)与原肽链相比，氢原子数目增加8个、氧原子数目增加4个
答案 A
解析 分析题图，图甲中蛋白质分子含有两条肽链，且在两条肽链之间还含有一个二硫键和一个肽键，因此该蛋白质分子中含有的肽键数＝氨基酸数－肽链数＋肽链间的肽键数＝(200－2)＋1＝199(个)，A错误；根据氨基酸的结构特点及氨基酸脱水缩合的特点，可推断该蛋白质分子中至少含有2个—NH2，B正确；200个氨基酸经脱水缩合形成该蛋白质分子时，失去200－2＋1＝199(个)H2O，同时形成二硫键时失去2个H，由此可计算出形成该蛋白质时，相对分子质量减少了199×18＋2×1＝3 584，C正确；脱去1个丙氨酸需要在丙氨酸的两侧各断裂一个肽键，则脱去2个丙氨酸需要断裂4个肽键，而水解一个肽键需要1分子的水，此过程共需要4分子的水，由此可推断脱去2个丙氨酸后的产物与原肽链相比，氧原子数目增加4个、氢原子数目增加8个，D正确。
二、非选择题
11．(2020·成都一诊)生物体中某些有机物及元素组成如下图。其中x、y代表化学元素，a、b、c、d代表不同的有机小分子，A、B、C、D、E代表不同的生物大分子。请据图分析回答下列问题：
(1)若A为动物特有的储能物质，则A表示的物质是 ________；若A为植物细胞壁的组成成分之一，则A表示的物质是____________。
(2)x为________；多个b可通过脱水缩合形成B，连接两个b的化学键的结构简式是________________________________________________________________________。
(3)大肠杆菌的遗传物质是________(用图中字母回答，下同)，它的细胞器由B和________组成，其体内单体c有________种。
(4)在真核生物体内，A、B、D、E中可能具有催化作用的是________。
(5)若d为胆固醇，其跨膜运输方式为________________；其作用是___________________，在人体内还参与血液中脂质的运输。
答案 (1)糖原 纤维素 (2)N(或氮元素) —NH—CO—(或—CO—NH—) (3)D E 8 (4)B、E (5)自由扩散(答被动运输不可以) 构成动物细胞膜(或生物膜)的重要成分
解析 (1)分析图解可知，图中a表示葡萄糖，A表示多糖，糖原是动物细胞中特有的储能物质。
(2)蛋白质的元素组成主要为C、H、O、N，因此图中x为N。多个氨基酸可通过脱水缩合形成蛋白质，连接两个氨基酸的化学键为肽键，其结构简式是—NH—CO—。
(3)大肠杆菌的遗传物质是DNA，它只有核糖体一种细胞器，核糖体的成分为蛋白质和RNA。由于大肠杆菌中含有DNA和RNA两种核酸，因此其体内含有8种核苷酸，即四种脱氧核苷酸＋四种核糖核苷酸。
(4)酶具有催化作用，酶大多数是蛋白质，少数是RNA。
(5)胆固醇是小分子脂质，其跨膜运输方式为自由扩散。
12．鸡红细胞中，每个血红蛋白分子共有4条肽链，包括两条α链和两条β链，每条α链由141个氨基酸组成，每条β链由146个氨基酸组成。回答下列问题：
(1)一个鸡血红蛋白分子中，肽键的数目是__________，肽键的形成在____________(填细胞器)中进行。β链含有半胱氨酸，其分子式为C3H7NO2S，则其R基由____________(填元素符号)元素构成。鸡红细胞中的Fe元素以__________________形式存在。
(2)生物体内含有多种蛋白质，从功能的角度考虑，蛋白质功能包括：①结构蛋白，如______________等；②________功能，如唾液淀粉酶等；③________功能，如血红蛋白、载体蛋白等；④免疫功能，如____________________等；⑤________功能，如胰岛素。
答案 (1)570 核糖体 C、H、S 离子和化合物
(2)①肌肉蛋白 ②催化 ③运输 ④抗体、淋巴因子 ⑤调节
解析 (1)一个蛋白质分子的肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数，因此肽键数目＝141×2＋146×2－4＝570，肽键是在核糖体上形成的。氨基酸除去R基，简式为C2H4O2N，则半胱氨酸的R基由元素C、H、S构成。Fe元素在细胞中以离子和化合物(血红蛋白)的形式存在。
(2)生物体内的蛋白质功能包括结构蛋白(如羽毛、肌肉的蛋白质)、催化功能(如唾液淀粉酶等)、运输功能(如血红蛋白、载体蛋白等)、免疫功能(如抗体、淋巴因子等)、调节功能(蛋白质类的激素，如胰岛素)。
13．如图所示为细胞的某些化合物及其化学组成，甲、乙、丙、丁、戊、己代表不同的大分子物质，1、2、3、4代表组成大分子物质的单体。请分析回答下列问题：
(1)1所代表的物质的名称是______________，细胞中的1与2相比特有的物质是________________________________________________________________________。
(2)甲的特异性主要取决于____________________________，甲通过乙控制丙的合成来控制生物性状的过程叫做________________。少数病毒侵入宿主细胞后，会发生由乙指导甲合成的过程，该过程叫做____________。
(3)细胞中的乙除了图示作用外，还有______________________________________________。
(4)5为绝大多数生命活动直接供能，通常5供能后形成的产物有__________________。在绿色开花植物的根尖细胞中，形成5的结构有______________________。
答案 (1)脱氧核苷酸 脱氧核糖、胸腺嘧啶 (2)碱基特定的排列顺序 基因的表达 逆转录 (3)识别并转运氨基酸、催化功能 (4)ADP和磷酸 细胞质基质、线粒体
解析 (1)由题图可知，甲和丙是构成染色体的成分，乙和丙是组成核糖体的成分，因此甲是DNA，乙是RNA，丙是蛋白质。DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，与核糖核苷酸相比，脱氧核苷酸特有的物质是脱氧核糖和胸腺嘧啶。(2)DNA的特异性主要取决于碱基特定的排列顺序。DNA通过RNA控制蛋白质的合成来控制生物体性状的过程叫做基因的表达。以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录。(3)RNA除了指导蛋白质合成外，还具有催化功能以及识别并转运氨基酸的功能。(4)ATP为绝大多数生命活动直接供能，ATP水解后通常形成ADP和磷酸。植物体合成ATP的途径是光合作用和细胞呼吸，植物根尖细胞没有叶绿体，不能进行光合作用，因此合成ATP的过程只有细胞呼吸，细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
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