【生物】2021届一轮复习人教版蛋白质和核酸教案

【生物】2021届一轮复习人教版蛋白质和核酸教案

第3讲　蛋白质和核酸 ‎[目标要求]　1.概述蛋白质的结构和功能。2.简述核酸的结构和功能。3.说明生物大分子以碳链为骨架。‎ ‎1．组成蛋白质的氨基酸 ‎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，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 氨基酸多肽蛋白质。‎ ‎3．蛋白质的多样性 教材拾遗　(1)必需氨基酸(P21与生活的联系)‎ 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)蛋白质的盐析、变性和水解(P23与生活的联系)‎ ‎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。‎ ‎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，蛋白质丧失了生物活性，但是肽键一般不会断裂。‎ ‎③水解：在蛋白酶作用下，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是相反的。‎ ‎(3)人工合成蛋白质(P25科学史话)‎ ‎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。‎ ‎1．判断关于氨基酸说法的正误 ‎(1)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸(　×　)‎ ‎(2)脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽(　×　)‎ ‎(3)组成生物体蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上(　√　)‎ ‎2．判断关于蛋白质说法的正误 ‎(1)氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能(　×　)‎ ‎(2)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能不会发生变化(　×　)‎ ‎(3)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质(　×　)‎ ‎(4)蛋白质是生物体主要的能源物质(　×　)‎ 考向一　氨基酸的结构和种类 ‎(1)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)请叙述氨基酸的结构特点：每种氨基酸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。‎ ‎1．如图为氨基酸分子的结构通式，下列叙述不正确的是(多选)(　　)‎ 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　ABD 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．(2019·山西四校联考)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；不同氨基酸的R基一定不同，B正确；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 ‎1．有关蛋白质结构的计算规律 ‎(1)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)‎ 特别提醒　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—)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。‎ ‎(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。‎ ‎2．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。‎ ‎3．(2019·黑龙江大庆实验中学第一次月考)有一条直链多肽链，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．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 ‎(1)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。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)胰高血糖素能使人体的血糖升高，这体现了蛋白质的调节功能。‎ ‎5．(2019·陕西高三质检)关于蛋白质的结构和功能的叙述，正确的是(　　)‎ A．加热变性蛋白质仍可与双缩脲试剂发生显色反应 B．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合 C．食物中的蛋白质在消化道中发生水解通常伴随ATP水解 D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用 答案　A 解析　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反应产生紫色，A正确；组成蛋白质的氨基酸之间均按脱水缩合的方式相互结合，B错误；食物中的蛋白质在消化道中发生水解不消耗ATP，C错误；细胞核中DNA复制需要的解旋酶、DNA聚合酶等都是蛋白质，都是在核糖体合成的，D错误。‎ ‎6．(2019·江西五市八校一模)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．细胞内蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成 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；蛋白质发生水解时，肽键断开，H2O参与氨基和羧基的形成，D正确。‎ ‎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 ‎(1)‎ ‎(2)‎ ‎4．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 归纳总结　各种有机物的组成、种类、结构和功能总结 教材拾遗　(1)脱氧核糖不是核糖脱去了所有氧原子，只是脱去了1个氧原子形成的。(P28图2－8)‎ ‎(2)部分病毒的遗传信息直接储存在RNA中，如HIV、SARS病毒等，因此RNA也可以作为遗传物质。(P29知识内容)‎ ‎1．判断关于核酸说法的正误 ‎(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(　√　)‎ ‎2．判断关于生物遗传物质说法的正误 ‎(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质(　×　)‎ ‎(2)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(　×　)‎ ‎(3)真核生物以DNA为遗传物质，部分原核生物以RNA为遗传物质(　×　)‎ ‎(4)大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质(　√　)‎ 易错警示　(1)DNA一般是双链结构，某些病毒中存在单链的DNA；RNA中的碱基也能相互配对形成氢键构成双链，如tRNA。‎ ‎(2)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量不同，故强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。‎ 考向一　核酸的结构和功能分析 请结合下图分析：‎ ‎(1)人体细胞中的n和d各有几种？‎ 提示　5种，8种。‎ ‎(2)d、e都能水解吗？‎ 提示　d为核苷酸，能水解为m、f和n；e为氨基酸，不能水解。‎ ‎(3)说出图2中标出的“A”的含义：‎ ‎①______；②______；③______；④______。‎ 提示　腺苷　腺嘌呤　腺嘌呤脱氧核苷酸　腺嘌呤核糖核苷酸 ‎7．(2019·扬州高三模拟)下图中甲是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述不正确的是(　　)‎ 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。‎ ‎8．分析HIV的化学组成，得到下图所示组成关系，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“—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　辨析细胞内的生物大分子 ‎1．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 核苷酸 氨基酸 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 甲基绿(绿色)‎ 吡罗红(红色)‎ 双缩脲试剂(紫色)‎ 分子结构 一般为规则的双螺旋结构 一般为单链结构 氨基酸→多肽→蛋白质 结构多样性的决定因素 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 ‎2．DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系 ‎3．核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”‎ ‎9．(2020·广东佛山高三测试)下列关于有机分子中的单体和多聚体的叙述，正确的是(　　)‎ A．磷脂分子是以碳链为骨架形成的多聚体 B．葡萄糖形成淀粉时会脱去水分子并合成ATP C．RNA的单体是核糖，DNA的单体是脱氧核糖 D．相同氨基酸组成的蛋白质结构、功能未必相同 答案　D 解析　磷脂是以碳链为骨架构成的有机物，但不是多聚体，A错误；葡萄糖形成淀粉时会脱去水分子，但并不能释放能量，因此不能合成ATP，B错误；RNA的单体是核糖核苷酸，DNA的单体是脱氧核糖核苷酸，C错误；蛋白质多样性取决于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序，以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构，氨基酸的种类相同，但蛋白质的结构、功能不一定相同，D正确。‎ ‎10．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。‎ ‎1．氨基酸的结构通式：。‎ ‎2．组成蛋白质的氨基酸的共同特点是每种氨基酸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．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。‎ ‎4．氨基酸分子以脱水缩合的方式形成肽键，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。‎ ‎5．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。‎ ‎6．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。‎ ‎7．一个核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。‎ ‎1．(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。‎ ‎2．(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；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。‎ ‎3．下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是(　　)‎ A．α-鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键 B．蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的 C．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的 D．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应 答案　A 解析　环状肽有几个氨基酸就会形成几个肽键，所以环状八肽含有8个肽键，A项正确；蛋白质是由肽链盘曲、折叠形成的，也可能只含有一条肽链，B项错误；蛋白质变性是空间结构被破坏，氨基酸之间形成的肽键不被破坏，C项错误；含有肽键的化合物都能与双缩脲试剂产生紫色反应，变性蛋白质仍然含有肽键，仍可与双缩脲试剂发生反应，D项错误。‎ ‎4．(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。‎