高一生物必修一 第一单元 第3讲

第3讲蛋白质和核酸

考纲考情——知考向核心素养——提考能

生命观蛋白质、核酸的结构多样性决

1蛋.白质、核酸的结构和

念定功能多样性

功能(H)

最新考纲归纳演绎蛋白质的合成及有

2实.验：观察DNA、RNA科学思

关计算比较

在细胞中的分布维

DNA与RNA的异同

2018•全国卷I(1,2)、科学探观察DNA和RNA在细胞中

2018•全国卷H(l,5,30)、究的分布

2018.全国卷111(1),

近三年考

2017.全国卷1(2,3)、蛋白质与人体健康及疾病治

情社会责

2017.全国卷11(3)、疗方面的应用，养成良好的生

任

2016•全国卷1(1,2)、活习惯

2016•全国卷II(2)

考点一蛋白质的结构和功能

I考点I自主椅凰夯基固本提精华

1.组成蛋白质的氨基酸元素组成、结构与种类

H、0、N等

口：

通式

H.N-C-COOH；

■I,

R

特点「皂淆二丁赢和一个峻基

L都有一个氨基和一个竣基连接在同一个

碳原子上

舄方据能否在人产f非必需氨基酸(12种)

体内合成屈场必需氨基酸(8种,婴儿有9种)

2.蛋白质的合成及其结构'功能的多样性

(1)二肽的形成过程

H

H,7分H9»pHH(O-CH,o

XN-C-CZ—\I•IlI//

N-C-C+N-C-!-C-NTC-C+HO

，2

H1'OHOHOH

①过程a：脱水缩合,物质b：=结构c：肽键。

②出0中H来源于氨基和段基;O来源于粉基。

(2)蛋白质的形成过程

脱水一或数条底而齐

氨基酸多肽(链)薪血、折叠但旦丛

3.蛋白质结构与功能的多样性

数

目

不多肽我照

蛋白质

同

空间结构不同

幽'绝大多数醒

功能丝”血红蛋白、载体蛋白

蛋白四二蛋白质类激素

蟀-抗体和淋巴因子

一结构蛋JH而肌百、其爱市丽逅百而

■助学巧记

巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能

结

氨基酸的结构通式.

个

二)标/组成蛋白质的氨基酸必须同时具备的标准有两

准T个;一是数量标准，二是位置标准.

三)关［蛋白质分子合成过程的3个数量关系：脱去水分

个，系'1子数=肽键数=氨基酸数-肽链数.

四原,蛋白质分子结构多样性的原因有四个：氨基酸的

个因种类不同、氨基酸的数量不同.氨基酸的排列

I顺序不同、蛋白质的空间结构不同.

五、功.［蛋白质分子主要有5个功能:细胞的组成物质、催

个/能”［化作用、免疫作用、运输作用和调节作用.

教材VS高考

1.真题重组判断正误

⑴真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物(2018•全国卷I,

2A)()

(2)植物叶肉细胞中液泡膜与类囊体膜上的蛋白质不同(2016.海南卷，3B)()

(3)将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失(2017.海南卷，1C)()

(4)核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用(2015•海南卷，11D)()

提示（1）J（2）V（3）X盐析过程蛋白质空间结构没有破坏，所以其活性没

有丧失。（4）义所有蛋白质均在核糖体合成。

2.深挖教材

（1）（人教版必修1Pn图示拓展）多肽与蛋白质有什么区别？

提示多肽和蛋白质的区别：在核糖体上合成的是多肽，没有明显的空间结构，

多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。

（2）（人教版必修1P23图示改编）头发和肌肉的主要成分均为蛋白质，但功能相差

极大，从氨基酸角度分析，原因是什么？

提示组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同。

3.边角拾遗

（人教版必修1P23"与生活的联系”）在鸡蛋清中加入食盐会出现白色絮状物，高

温加热后鸡蛋清会呈现白色固态状，导致蛋白质出现这两种情况的原理相同吗？

说明理由。

提示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，盐析为可逆反应。所以盐析是由溶解度

的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。而变性是由于高温、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变化，肽链变得松

散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。另外，水解是指在蛋白酶作用下，

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。

|应试对接高考|感悟高考找规律

命题角度D组成蛋白质的氨基酸种类与结构

1.（2019•河北石家庄调研）下列结构式属于蛋白质水解产物的是（）

D

解析蛋白质的基本单位是氨基酸，因此蛋白质水解的产物是氨基酸，氨基酸的

结构特点是至少含有一个氨基（一NH2）和一个竣基（一COOH）,并且有一个氨基和

一个竣基连接在同一个碳原子上，A和C项是核昔酸，B项中无竣基，故选D。

答案D

2.（2019•江西金太阳全国大联考）下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式，据图

分析下列叙述错误的是（）

HHH

III

H.N—C—COOHII）（）HCH—（.OOH

'I'II'I

HCH,OHNH.

甲乙丙

A.以上这三种氨基酸的R基依次是一H、一CH3、—CH2OH

B.将这三种氨基酸（足量）置于适宜条件下，经脱水缩合可形成三肽化合物最多有

27种

C.甲是最简单的氨基酸

D.从上式可看出，只要含有一个氨基和一个竣基的化合物就是组成蛋白质的氨基

酸

答案D

I方法规律I

“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸

j至少有一个一NH?和一个一COOH：下列不屈于构成蛋

白质的氨基酸：

a.H.N—CH,—CH.OH缺乏竣基（一COOH）

COOH

I

Ib.HOOC—CH—CH—COOH=>缺乏氨基

必须有一个一NH,和一个一COOH连在同一个碳原子上

下列不属于构成用白质的氨基酸：

NH2

H2N—CH—（CH2）2—COOH=>氨基与竣基未连接在同

「个碳原上

命题角度❷结合蛋白质的结构和功能，考查生命观念

3.（2018•全国卷H,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02运输

D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分

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正确；肌

细胞中的肌球蛋白、肌动蛋白等参与肌肉收缩，B正确；参与氧气运输的血红蛋

白中有Fe?+,而没有Mg2+,C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正确。

答案C

4.（2019•河北衡水中学一调）以下四组图分别表示蛋白质结构多样性形成的原因，

下列相关叙述错误的是（）

△一△一△△

△一△-△-△o-o-o-O

甲乙

O-A-△-O

△-O-O-△

丙丁

A.甲图所示肽链中氨基酸的数目不同

B.乙图所示肽链中氨基酸的种类不同

C.丙图所示肽链中氨基酸的排列顺序不同

D.丁图所示肽链以相同方式盘曲折叠形成不同的空间结构

解析氨基酸是蛋白质的基本组成单位，多个氨基酸脱水缩合可形成肽链，一条

或几条肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。丁图所示肽链以不同方式

盘曲折叠形成不同的空间结构，D错误。

答案D

I题后归纳|

几种常考蛋白质的分布和功能

名称分布功能

绝大多数酶细胞内或细胞外催化作用

运输某些物质如离子、氮

载体蛋白细胞膜

基酸等

某些激素（如生长激素、胰

内环境中调节生命活动

岛素）

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02和部分CO2

糖蛋白（受体蛋白）等细胞膜表面保护、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

命题角度EI围绕蛋白质的合成，考查科学思维

5.（2018・经典高考，5）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（）

HJ/S-S、?

'、CysCys—Pro—Leu—Gly—C—NH2

TyrAsn

'lie—Gin催产素

QQO

H3N/、ii

、CysCys—Pro—Arg—Gly—C—NH2

Tyr/Asn

XPhe—Gin加压素

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

解析分析结构简式，两种激素中的环状肽都是由6个氨基酸构成的，故为六肽

环，A错误；氨基酸之间脱水缩合产生的水分子中的氢来自氨基和竣基，B错

误；有些氨基酸的R基可能含有游离氨基，C错误；分析结构简式，两种激素间

有2个氨基酸种类不同，故生理功能不同与这2个氨基酸种类不同有关，D正

确。

答案D

6.（2019•江淮十校质检）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（）

乙

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个一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3584

D.图乙中肽链脱去2个丙氨酸后的产物与原肽链相比，氢原子数目增加8个、氧

原子数目增加4个

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=氨基酸数一肽链数+

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(1+1=)2个一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199X18+2X1=3584,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。

答案A

I题后归纳|

蛋白质相关的计算规律

(1)蛋白质中游离氨基或覆基数目的计算

①至少含有的游离氨基或竣基数=肽链数XI。

②游离氨基或竣基数目=肽链数X1+R基中含有的氨基或期基数。

(2)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系

①肽键数=失去水分子数=氨基酸数一肽链数；

②蛋白质相对分子质量=氨基酸数目X氨基酸平均相对分子质量一脱去水分子数

X18o(不考虑形成二硫键)

氨基肽键脱去水多肽链相对分

肽链数目氨基数目竣基数目

酸数数目分子数子量

1条mm~1m~1am—18(777—1)至少1个至少1个

n条mm-nm-n至少n个至少n个

注：氨基酸平均分子质量为4。

（3）利用原子守恒法计算肽链中的原子数

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。

②0原子数=肽键数+2X肽链数+R基上的0原子数=各氨基酸中0原子总数

一脱去水分子数。

注：①环状肽特点是肽键数与氨基酸数相同。即肽键的数目=脱去的水分子的数

目=氨基酸的数目。

②如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。

（4）基因表达中氨基酸数与相应DNA、mRNA中碱基数目关系

DNA（基因）至至mRNA邈a蛋白质

碱基数：碱基数：氨基酸数

6：3（最多）：1（最多）

考点二核酸的组成、结构与功能

|考点自主椅理|夯墓固本提精车

1.核酸的结构层次

2.标志兀素（元素组成卜fC、H、O、N、P

分子含氮碱基•

1j脱氧核核酸（4种）

亚q核端酸）

1分子五碳糖I核糖核苜酸（4种）

I分子磷酸-

一般为单链］一般为双链

四种核糖核甘酸底

四种脱氧核苜酸

2.核酸的功能与分布

携带遗传信息

控制遗传、变异和蛋白质合成

DNA

［分'布）—RNA主要分布于细胞核

主要分布于细胞质

■助学巧记

“三看”法快速确认DNA、RNA

含核糖（Q）—RNA

五碳糖

含脱氧核糖；Q）-DNA

含N碱基厂：有q无工一RNA

二看

有工无U—DNA

分布|~*•主要分布于细胞修中一DNA

三看

I■一主要分布干细花前一RNA

3.核酸与蛋白质的比较

核酸

项目蛋白质

DNARNA

元素C、H、0、N、PC、H、0、N等

组成单名称脱氧核甘酸核糖核甘酸

氨基酸

位种类4种4种

主要在细胞核中复主要在细胞核中

形成场所核糖体

制产生转录生成

甲基绿、吐罗红混合染液DNA呈绿色、

检测试剂双缩胭试剂（紫色）

RNA呈红色

一般为规则的双螺氨基酸f多肽一蛋白

分子结构一般为单链结构

旋结构质

氨基酸的种类、数量、

排列顺序及多肽链的

结构多样性的决

核甘酸的种类、数量及排列顺序盘曲、折叠方式及其

定因素

形成的空间结构千差

万别

4.DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系

碱基对数唬及排列顺序的不同一DNA多样性环境多样性

［决定］导致

肽链的空氨基酸的种决定一般白质体现样抄

间结构干+类、数量、排多样桂藐

变万化列顺序不同（-------产------）

物种基因生态系统

多样性多样性多样性

教材vs高考

1.真题重组判断正误

（1）细胞中RNA合成过程不会在细胞核外发生（2017.全国卷HI,1C）（）

(2)在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶(2017.全国卷H,3A)()

(3)原核生物拟核区中含有环状的DNA分子(2017.海南卷，2c)()

(4)DNA与ATP中所含元素的种类相同(2015.全国卷I,1A)()

提示(1)X线粒体和叶绿体中的DNA也能转录合成RNA。

(2)X线粒体和叶绿体中也有DNA合成酶。

⑶J(4)7

2.深挖教材

(1)(人教版必修1P26“问题探讨”拓展)DNA指纹法在案件侦破工作中有重要的

用途。为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？你能说出DNA鉴定技术在其他

方面的应用吗？

提示DNA是主要的遗传物质，而每个人的遗传物质有所区别，因此DNA能够

提供犯罪嫌疑人的信息。DNA鉴定技术还可以运用在亲子鉴定上，在研究人类

起源、不同类群生物的亲缘关系等方面，也可以利用DNA鉴定技术。

(2)(人教版必修1P28图示拓展)DNA、RNA、ATP和核苦酸中“A”的含义是什么？

提示

脱氧核甘酸核糖核甘酸

④腺嗦吟脱气核甘酸5腺嗯岭核糖核甘酸

|应试对接高考|感悟高考找规律,

命题角度口借助核酸的结构与功能，考查生命观念

1.(2018•海南卷，10)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

解析线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，在其基质中都含有DNA和RNA分

子，A正确；合成核酸需要能量（ATP）、模板、原料和酶，B错误；DNA和RNA

都是由核甘酸形成的，相邻核昔酸之间通过磷酸二酯键连接，C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正确。

答案B

2.（2019.衡水中学预测）下列关于核酸的叙述，正确的是（）

A.核糖体、线粒体、染色体等细胞器中都含有核酸

B.DNA中有大量氢键，某些RNA中也含有氢键

C.ATP水解掉两个高能磷酸键后可用于合成DNA和RNA

D.菠菜叶肉细胞可用于观察DNA和RNA在细胞中的分布

解析核糖体、线粒体、染色体和叶绿体中都含有核酸，但染色体不是细胞器，

A错误；DNA一般是双链结构，碱基对内含有氢键，tRNA某些区域形成双链结

构，含有碱基对，也含有氢键，B正确；ATP水解掉两个高能磷酸键后得到腺嘿

吟核糖核昔酸，可用以合成RNA,DNA的基本组成单位是脱氧核甘酸，C错

误；由于菠菜的叶肉细胞有一定的颜色，所以不适合用于观察DNA和RNA在细

胞中的分布，D错误。

答案B

I题后归纳|

不同生物的核酸、核昔酸、碱基、遗传物质归纳

生物种类核酸种类碱基种类核甘酸种类遗传物质

细胞生物DNA和RNA5种8种DNA

DNA病

DNA4种4种DNA

病毒

毒RNA病

RNA4种4种RNA

毒

命题角度Q围绕核酸、蛋白质间的内在关系，考查科学思维能力

3.（2015•海南卷，11）关于蛋白质的叙述，错误的是（）

A.rRNA能参与蛋白质的生物合成

B.DNA和蛋白质是染色体的组成成分

C.人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质

D.核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用

解析所有的蛋白质均在核糖体上合成，即核糖体上合成的蛋白质能在细胞核中

发挥作用，D错误。

答案D

4.（2019.原创题）如图为真核生物体内不同化学元素组成化合物的示意图，下列相

关说法不正确的是（）

A.若①是大分子化合物，则可能具有物质运输功能

B.若③彻底水解的产物中含有糖类，则该化合物的种类有五种

C.若②为储能物质，则可以是脂肪、淀粉和糖原

D.若①③共同构成的物质能被碱性染料染色，则其只分布在细胞核中

解析分析图形可知，①中除含C、H、。元素外，还含有N、S元素，若①是大

分子化合物，则该化合物可能为蛋白质，具有运输功能的蛋白质有血红蛋白、载

体蛋白等，A正确；③中除含C、H、。元素外，还含有N、P元素，若彻底水解

的产物中含有糖类，则该化合物可能是核甘酸，种类有8种，B错误；②中只含

有C、H、O元素，若为储能物质，则其可能是糖类和脂肪，脂肪是细胞内良好

的储能物质，植物细胞中的储能糖类物质主要是淀粉，动物细胞中的储能糖类物

质主要是糖原，C正确；能被碱性染料染色且有蛋白质和DNA组成的物质是染

色体，染色体只分布在细胞核中，D正确。

答案B

5.（2019.广东中山市质检）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多聚体。下列叙述正确的是

（）

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

C.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

D.若该图表示多糖的结构模式图，淀粉、纤维素和糖原是相同的

解析如果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，

A错误；如果该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，

3表示含氮碱基，RNA中的碱基含有A、U、C、G四种，B正确；如果该图为一

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，C错误；淀

粉、纤维素和糖原的基本组成单位相同，都是葡萄糖，但是不同多糖中葡萄糖之

间的连接方式不同，D错误。

答案B

考点三观察DNA和RNA在细胞中的分布

|考点|自主椅理|夯基固;本提精华

1.实验原理

(1)甲基绿和毗罗红对DNA和RNA的亲和力不同

甲基绿+DNA呈现绿色］用甲基绿、D罗斗

口比罗红+RNA呈现纽色上昆谷诟疝海赢1色

显示DNA和RNA在细胞中的分布

土卜J①改变细胞膜的通透性一加速染色剂进入细胞

⑵盐酸［②使染色质中的DNA和蛋白质分离一有利于DNA与染色剂结合

2.实验步骤

刮海1烘

-

一-

——」

刮取口将细胞定

腔上皮置于载胞

一

细胞玻片上

的溶液

中

究

升探

C提

细胞？

或叶肉

皮细胞

外表

洋葱

用紫色

何不选

，为

材时

验选

(1)实

造成

验结果

易对实

绿体，

含叶

肉细胞

泡，叶

紫色液

胞含

皮细

葱外表

紫色洋

提示

。

干扰

颜色

么？

是什

原因

分布的

RNA

A和

察DN

胞观

红细

成熟

动物

哺乳

能用

(2)不

A。

有DN

核，没

有细胞

中没

细胞

熟的红

动物成