高考生物一轮复习专题04蛋白质和核酸（含解析）.docx

专题04 蛋白质和核酸【考纲解读】考点分布考纲要求备考指南蛋白质的基本单位及元素组成蛋白质的多样性蛋白质的功能核酸的分类核酸在细胞中的分布核酸的基本单位及元素组成核酸的功能实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布1.蛋白质的结构和功能()2.核酸的结构和功能()3.实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布。明确蛋白质和核酸多样性的原因。熟记蛋白质和核酸的基本单位及元素组成。掌握氨基酸的结构通式，及蛋白质的相关计算方法。掌握蛋白质和核酸的功能。了解不同生物在遗传物质上的区别。掌握观察DNA、RNA在细胞中的分布实验的原理和步骤。【知识梳理】1.蛋白质（1）蛋白质的元素组成是_。（2）蛋白质的基本组成单位是_。（3）氨基酸的结构通式：_，NH2是_，COOH是_。氨基酸的差别只有_不同。（4）氨基酸通过_的方式反应形成肽链。一条肽链上至少有_个游离的氨基和_个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基(或羧基)在_上。（5）蛋白质结构多样性的原因：_；_；_；_。（6）蛋白质的功能有：_、_、_、_、_。2.核酸（1）核酸的元素组成_，核酸分为_和_两种。（2）DNA的基本单位是_，RNA的基本单位是_。（3）DNA主要分布在_，RNA主要分布在_。（4）DNA的4种碱基的名称是_、_、_、_。RNA的4种碱基的名称是_、_、_、_。（5）DNA存在多样性的原因是_。【考点精讲】1组成蛋白质的氨基酸及其种类2蛋白质的合成及其结构、功能多样性（1）二肽的形成过程过程a名称：脱水缩合；场所：核糖体。物质b：二肽。多个氨基酸发生a过程形成的产物被称为多肽。结构c：肽键，其结构简式为NHCO(或CONH)。H2O中H原子的来源：H来自相邻氨基酸的氨基(NH2)和羧基(COOH)；O来源于羧基(COOH)。由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基(或羧基)在R基上。（2）蛋白质的结构层次氨基酸多肽蛋白质（3）蛋白质分子多样性的原因（4）蛋白质的功能与分布名称分布功能绝大多数酶细胞内或细胞外降低化学反应的活化能(催化作用)载体蛋白细胞膜运输某些物质，如离子、氨基酸等通道蛋白细胞膜运输水、K、Na等糖蛋白细胞膜外表面保护、润滑、识别等核孔复合体核膜核质之间物质交换、信息交流某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等)内环境中传递信息、调节生命活动抗体内环境中消灭抗原血红蛋白红细胞内主要运输氧气和部分二氧化碳3.蛋白质的相关计算（1）计算蛋白质中氨基酸、氨基、羧基、肽链、肽键、脱水数肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数（若为环状多肽，肽链数视为零，再进行相关计算。）蛋白质相对分子质量氨基酸数氨基酸平均相对分子质量脱去水分子数18。(若有其他化学键形成，则需再减去脱掉的原子质量，如每形成一个“SS”键，需脱掉2个“H”)至少含有的游离氨基或羧基数肽链数。游离氨基或羧基数肽链数R基中含有的氨基或羧基数。（2）蛋白质中含有N、O原子数的计算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（3）多肽中除去氨基酸的有关计算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个肽键即可。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）利用“排列组合”解答多肽种类的计算题多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助右面的示意图(代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律(以20种氨基酸形成的四肽化合物为例)。若每种氨基酸数目不限，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2、3、4号也是如此，即20202020204种)。若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20191817)种即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择，即(20191817)种。4.易错点集锦（1）蛋白质多肽核糖体中形成的仅仅是多肽，多肽只有“被加工”，形成特定空间结构后，方可成为具生物活性的蛋白质(注：蛋白质、多肽均可用双缩脲试剂检测)（2）进行蛋白质分子量计算时，不仅要考虑“链上”肽键形成时脱水，还应顾及“链间”化学键形成时脱掉的相关原子的原子量蛋白质形成时，常涉及肽链间不同基团的“连接”。此时会涉及原子数量的改变，计算时务必关注：如图，合成时，2条肽链间又形成了一个“多余”的“CONH”，而图所示蛋白质合成时，涉及3个“多余”的二硫键，因此，计算相关分子量时，图中应再减一个“H2O”即18，图中应再减236。（3）关于蛋白质的变性高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，叫做变性，但低温不会。煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，易被蛋白酶分解。典例1.(2019邯郸模拟)层粘连蛋白是一种大型的糖蛋白，由一条重链()和两条轻链(1、2)经二硫键交联而成，外形呈十字形。若将层粘连蛋白彻底水解，不可能产生的物质是()【答案】D【解析】糖蛋白由蛋白质和多糖组成，多糖彻底水解得到葡萄糖，蛋白质彻底水解得到氨基酸。选项D中NH2和COOH未连在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸。思路点拨“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸典例2.(2018高考仿真模拟试卷)医用酒精消毒原理之一是使细菌蛋白质变性，该过程破坏了蛋白质的空间结构(基本结构未破坏)，进而导致蛋白质脱水变性。下列叙述正确的是()A细菌蛋白质的合成无需细胞器参与B酒精分子进入细菌无需消耗能量C酒精破坏了细菌蛋白质中的肽键D蛋白质变性后不能与双缩脲试剂发生紫色反应【答案】B【解析】细菌蛋白质的合成需要在细菌的核糖体上，即需要细胞器的参与，A错误；酒精分子以自由扩散的方式顺浓度梯度进入细菌，不需要消耗能量，B正确；酒精只是破坏了细菌蛋白质的空间结构，没有破坏蛋白质中的肽键，C错误；由于蛋白质变性后其肽键没有被破坏，仍然可以与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。【易混辨析】蛋白质的盐析、变性和水解盐析：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。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，但是肽键一般不断裂。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相反。5核酸的组成和结构（1）组成元素：C、H、O、N、P。（2）基本单位核苷酸（3）核苷酸的组成成分：a.磷酸，b.五碳糖，c.含氮碱基。各成分的种类：b有2种，c有5种。（4）核苷酸的种类（5）核酸的结构层次6核酸的种类（1）分类：脱氧核糖核酸和核糖核酸。（2）三看DNA、RNA的区别7DNA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）不同成分易混辨析ATP、核苷酸、DNA、RNA中“A”的辨析8核酸的功能与分布（1）（2）归纳总结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。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。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，由于RNA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。9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RNA5种8种DNA病毒DNA病毒DNA4种4种DNARNA病毒RNA4种4种RNA10.归纳核酸的功能11比较核酸和蛋白质项目核酸蛋白质DNARNA元素C、H、O、N、PC、H、O、N等组成单位氨基酸合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(紫色反应)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、排列顺序及多肽链盘曲折叠形成的空间结构联系核酸控制蛋白质的合成11.DNA、蛋白质和生物多样性的关系（1）生物多样性的根本原因是基因的多样性。（2）生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性。12核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”13.观察DNA和RNA在细胞中的分布（1）实验原理甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同盐酸（2）实验步骤（3）实验结论（4）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%的盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；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，需现配现用注意事项应选择口腔上皮细胞或无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料，不能用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞中含有色素，会干扰实验结果的观察。不能用哺乳动物成熟的红细胞观察DNA和RNA分布，哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，没有DNA。14.常见化合物的初步水解和彻底水解的产物物质初步水解产物彻底水解产物淀粉麦芽糖葡萄糖蛋白质多肽氨基酸核酸核苷酸磷酸五碳糖碱基典例1.(2014新课标，5)关于核酸的叙述，错误的是()A细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与B植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制C双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的D用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布【答案】C 【解析】细胞核中发生的转录过程是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，需要RNA聚合酶的参与，A项正确；植物细胞中DNA复制的场所有细胞核(主要)、线粒体和叶绿体，B项正确；DNA中含有的五碳糖是脱氧核糖，且双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖之间是通过碳原子上的羟基与磷酸基团之间形成的共价键连接的，C项错误；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，利用甲基绿、吡罗红混合染色剂对细胞进行染色，可以观察DNA和RNA在细胞中的分布，D项正确。【知识拓展】各种有机物的组成、种类、结构和功能总结典例2.图中甲、乙、丙表示生物大分子，表示生理过程。下列分析错误的是()Aa、b、c共有的元素为C、H、O、NBa与b的区别只是含有的五碳糖不同C通过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【答案】B【解析】根据图示可判断，甲代表DNA，乙代表RNA，丙代表蛋白质，代表DNA的复制，代表转录，代表翻译，单体a、b、c分别代表脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸。核酸的组成元素是C、H、O、N、P，氨基酸的主要组成元素是C、H、O、N；a与b的区别除了五碳糖不同，碱基种类上也有差别；通过转录和翻译可合成蛋白质，进而控制生物性状；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。【思路点拨】解答蛋白质与核酸关系图的两个关注点（1）分析此类问题要借助基因表达中遗传信息的流动，明确DNA、RNA和蛋白质的关系：（2）解答此类问题要明确蛋白质和核酸的元素组成，此外还要明确染色体、核糖体等结构的化学组成。染色体蛋白质DNAC、H、O、N、P核糖体蛋白质RNAC、H、O、N、PT2噬菌体蛋白质DNAC、H、O、N、P等蛋白质RNAC、H、O、N、P等【真题与模拟速递】1.(2015全国卷)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是()A朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中B朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同C蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化DPrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程【答案】C【解析】首先要理解PrPc与PrPsc的关系：PrPc本身无致病性，但其空间结构改变后，就成为具有致病性的PrPsc。朊粒是蛋白质，所以不会整合到宿主的基因组中，A项错误。朊粒属于有毒的蛋白质，它是基因表达出的PrPc经诱导后改变相关结构形成的。肺炎双球菌的增殖方式为二分裂，B项错误。蛋白质的功能取决于其空间结构，蛋白质的空间结构改变会引起其功能发生改变，C项正确。翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。由题意可知，PrPc转变为PrPsc是已有的蛋白质空间结构改变的过程，不属于遗传信息的翻译过程，D项错误。2.(2018石家庄高三模拟)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。3.(2018全国名校高考模拟)核酸和蛋白质是细胞内重要的生物大分子。下列叙述错误的是()ARNA聚合酶的识别位点位于DNA上B血红蛋白参与血液中氧气的运输C抗体的合成需要DNA和RNA的参与DDNA和蛋白质是核糖体的组成成分【答案】D【解析】RNA聚合酶的识别位点位于DNA上，其作用是催化DNA转录形成RNA，A正确；红细胞中的血红蛋白具有运输氧气的功能，B正确；抗体的化学本质是蛋白质，是DNA通过转录和翻译形成的，因此抗体的合成需要DNA和RNA的参与，C正确；核糖体的组成成分是rRNA和蛋白质，D错误。4.(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；抗体的本质是免疫球蛋白，蛋白质遇强酸、强碱、高温会变性失活，而质量分数为0.9%的NaCl溶液显中性，不会造成抗体生物活性的丧失，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。5.(2015全国卷)下列叙述错误的是()ADNA与ATP中所含元素的种类相同B一个tRNA分子中只有一个反密码子CT2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】ATP脱去两个磷酸基团后成为构成RNA的基本单位之一，而RNA与DNA的组成元素相同，因此ATP与DNA的组成元素相同。tRNA是由一条RNA链自身折叠形成的三叶草状结构，其下端有能与mRNA上的密码子进行碱基配对的三个连续碱基，这三个连续碱基构成了反密码子。T2噬菌体的遗传物质是DNA，组成DNA的基本单位是四种脱氧核糖核苷酸。控制细菌性状的基因位于拟核和质粒DNA上，细菌无线粒体。6.(2018榆林一模)下列关于组成细胞化合物的叙述，不正确的是()A蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能发生改变BRNA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CDNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性D胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输【答案】B【解析】组成蛋白质的肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，当肽链的盘曲和折叠被解开时，其空间结构被破坏，所以其特定功能发生改变，A正确；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；DNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性，C正确；胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输，D正确。7.(2018天津六校联考)在细胞内，某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中X、Y代表元素，、是生物大分子。下列相关描述，错误的是()A和都能携带遗传信息B细胞膜上、细胞质基质中负责转运c的载体都是C图中过程都遵循碱基互补配对原则D一个含70个腺嘌呤的片段，进行三次，需要490个腺嘌呤脱氧核苷酸【答案】B【解析】根据图中生物大分子、之间的相互关系可推知，为DNA、为RNA、为蛋白质。DNA是绝大多数生物的遗传物质，能携带遗传信息，少数RNA病毒的遗传物质是RNA，故RNA也能携带遗传信息，通过图中的转录过程，DNA的遗传信息可以传递给mRNA，故和都能携带遗传信息，A项正确；细胞膜上负责转运c(氨基酸)的载体都是(蛋白质)，但在细胞质基质中负责转运c(氨基酸)的载体是tRNA，B项错误；图中表示DNA复制、表示转录、表示翻译，都遵循碱基互补配对原则，C项正确；DNA复制为半保留复制，一个含70个腺嘌呤的(DNA)片段，进行(复制)三次，需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为70(231)490(个)，D项正确。8.(2019湘中名校联考)在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，正确的操作顺序以及将口腔上皮细胞放入8%的盐酸溶液中水解的主要目的是()染色水解涂片取口腔上皮细胞观察A；使细胞中的DNA水解成脱氧核苷酸B；使细胞中的物质全部水解C；利用盐酸改变细胞壁的通透性，加速染色剂进入细胞D；使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合【答案】D【解析】“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，正确的操作顺序是：取口腔上皮细胞制作装片用盐酸水解冲洗装片用甲基绿和吡罗红混合染色剂进行染色观察；放入8%的盐酸溶液中水解的主要目的是使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。9.(2018全国卷)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是()A真核细胞染色体和染色质中都存在DNA蛋白质复合物B真核细胞的核中有DNA蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有C若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶D若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶【答案】B【解析】真核细胞的染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的，都存在DNA蛋白质复合物；原核细胞无成形的细胞核，DNA裸露存在，不含染色体(质)，但是其DNA会在相关酶的催化下发生复制，DNA分子复制时会出现DNA蛋白质复合物；DNA复制需要DNA聚合酶，若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能为DNA聚合酶；在DNA转录合成RNA时，需要RNA聚合酶的参与，故该DNA蛋白质复合物中含有RNA聚合酶。10.(2018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【答案】C【解析】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的过程，B项正确；参与氧气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项正确。11.(2018江苏高考)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【答案】D【解析】据图可知，两种激素都是由九个氨基酸脱水缩合形成的肽状肽，A错误；氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的氢分别来自于一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，B错误；肽链中游离的氨基数目与参与构成肽链的氨基酸的种类有关，C错误；根据分析可知，两种激素在两个氨基酸种类上不同，进而导致两者的功能不同，D正确。12.(2018广东揭阳一中二模)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)碱基对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)A