专题03蛋白质和核酸（串讲）

专题03蛋白质和核酸考点分布重点难点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。考点一考点一蛋白质的结构、功能及相关计算蛋白质的功能：结构蛋白和功能蛋白（催化、运输、调节、免疫）。蛋白质的结构（1）蛋白质的元素组成是C、H、O、N（S）。（2）蛋白质的基本组成单位是氨基酸。（3）氨基酸的结构通式：，—NH2是氨基，—COOH是羧基。氨基酸的差别只有R基不同。（4）氨基酸通过脱水缩合的方式反应形成肽链。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。（5）蛋白质结构多样性的原因：①氨基酸的种类不同；②氨基酸的数目不同；③氨基酸的排列顺序不同；④肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。3、氨基酸的种类：必需氨基酸（不能在人体内合成）和非必需氨基酸（能在人体内合成）。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。蛋白质的合成肽链的形成过程：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)，H2O中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基。场所：核糖体。不同生物蛋白质不同的根本原因：基因的特异性。生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性。1、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2、有关蛋白质结构的计算规律（1）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。）（2）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“—S—S—”键，需脱掉2个“H”)（3）至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。（4）游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。（5）蛋白质中含有N、O原子数的计算①N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②O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（6）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个肽键即可。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。1、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。2、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。3、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。典例1.(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18mB．(m－4)个18(m－4)C．(m－3)个18(m－3)＋4D．(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。典例2.(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。考点二核酸的组成、结构与功能1、核酸的元素组成C、H、O、N、P，基本单位——核苷酸，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。核酸分为DNA和RNA两种。2、DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸。（3）DNA主要分布在真核生物的细胞核、线粒体、叶绿体，原核生物的拟核、质粒。RNA主要分布在细胞质中。（4）DNA的4种碱基的名称是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶。RNA的4种碱基的名称是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶。3．核酸的功能：携带遗传信息，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。4．核酸分子的多样性：构成DNA分子的脱氧核苷酸在组成长链时，排列顺序是极其多样化的，所以DNA分子具有多样性。核酸分子的特异性：每个DNA分子的脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的。生物大分子以碳链为骨架生物大分子(多聚体)：多糖、蛋白质、核酸。注意：脂质不是生物大分子。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，因此生物大分子也是以碳链为基本骨架的。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，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。4、不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质归纳细胞生物有DNA和RNA，5种碱基，8种核苷酸，遗传物质是DNA。病毒有DNA或RNA，4种碱基，4种核苷酸，遗传物质是DNA或RNA。5、归纳核酸的功能6、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“三看法”判断DNA和RNA1、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、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.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ABCD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。典例2.下列有关细胞中DNA和RNA的叙述,正确的是 ()A.真核细胞的叶绿体、线粒体和核糖体中都含有少量的DNA和RNAC.真核生物的遗传物质是DNA,原核生物的遗传物质是DNA或RNA【答案】B【解析】叶绿体和线粒体中都含有DNA和RNA,核糖体中只含有RNA,不含DNA,A项错误;无论是真核细胞还是原核细胞,翻译时,一个mRNA分子通常可以相继结合多个核糖体,提高翻译的效率,B项正确;真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA,C项错误;基因是有遗传效应的DNA片段,真核细胞中基因与基因之间还有一些不具有遗传效应的DNA片段,所以DNA分子的碱基对数大于所有基因的碱基对数之和,D项错误。1、ATP、核苷酸、DNA、RNA中“A”的辨析2、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。3、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·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。2.(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。3.(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。4.(2021安徽定远摸底)在研究溶菌酶的过程中,科研人员得到了多种突变酶,并测得50%的酶发生变性时的温度(Tm),部分结果见下表。下列有关叙述正确的是 ()酶半胱氨酸(Cys)的位置和数目二硫键数Tm/℃野生型T4溶菌酶Cys51,Cys97无突变酶CCys21,Cys1431突变酶FCys3,Cys9,Cys21,Cys142,Cys1643(注:Cys右上角的数字表示半胱氨酸在肽链上的位置)A.突变酶F发挥作用的最适温度为65.5℃【答案】D【解析】温度是65.5℃时,突变酶F约有50%发生变性,可见65.5℃并不是其发挥作用的最适温度,A错误。突变酶C的热稳定性提高与二硫键的数目可能有关,其和野生型T4溶菌酶中的半胱氨酸的数目相同,B错误。突变酶C中半胱氨酸的位置与野生型T4溶菌酶的不同,且出现了二硫键,可见突变酶中二硫键的形成与半胱氨酸的位置可能有关,C错误。结构决定功能,溶菌酶热稳定性的提高可能与空间结构的改变有关,D正确。5.(2018·全国卷Ⅰ)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。6.(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。7.(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“