高考生物课标全国版一轮课件第3讲蛋白质和核酸

走近细胞及组成细胞的分子第一单元第3讲蛋白质和核酸 1.蛋白质、核酸的结构和功能(Ⅱ)。2.实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布。栏目导航考点一蛋白质的结构与功能考点二核酸的结构与功能考点三(实验)观察DNA和RNA在细胞中的分布课堂小结·内化体系随堂演练·巩固提升1．组成蛋白质的氨基酸元素、结构与种类考点一蛋白质的结构与功能C、H、O、N

氨基羧基非必需氨基酸必需氨基酸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①过程a：__________，物质b：______，结构c：______。②H2O中H来源于____________；O来源于______。脱水缩合二肽肽键氨基和羧基羧基(2)蛋白质的形成过程3．蛋白质结构与功能的多样性种类排列顺序空间结构酶血红蛋白抗体[归纳整合]1．“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸2．图解识记蛋白质脱水缩合的过程(1)一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基和羧基在R基上。(2)H2O中的H来自—COOH和—NH2，而O只来自—COOH。(3)参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。3．蛋白质的盐析、变性和水解辨析(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，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。(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相反。[思维探究]下图表示蛋白质的结构层次示意图，思考相关问题：(1)组成蛋白质的化学元素中通常含有S，S元素在b中存在于哪部分？提示：存在于b的R基中。(2)①过程形成的化学键的分子式是________________________________，发生场所是在细胞中的________上。(3)若该蛋白质是胰岛素，那么②发生的场所是哪里？提示：由多肽到成熟分泌蛋白的形成发生在内质网和高尔基体中。(4)图中③和④分别是什么过程？有何区别？提示：③是变性的过程，蛋白质的空间结构丧失；④是水解的过程，蛋白质中肽键断裂。—NH—CO—或—CO—NH—核糖体[教材深挖]1．(教材必修1P21“与生活的联系”)评价食物中蛋白质成分营养价值时，应特别关注什么？提示：必需氨基酸的种类和含量。2．(教材必修1P23“知识链接”)说出遗传信息决定蛋白质中氨基酸排列顺序的两个重要步骤。提示：转录和翻译。3．(教材必修1P24～25“科学史话”)中国摘取人工合成蛋白质桂冠关键实验思路是什么？提示：先把天然胰岛素的两条链拆开，摸索将两条链合在一起的方法。然后再分别合成两条链，最后将两条人工链合在一起。命题点一蛋白质的结构与功能分析1．(2018·全国卷Ⅱ，T1)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C

解析

A对：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。B对：肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等参与肌肉收缩的过程。C错：Fe2＋参与构成血红蛋白，血红蛋白具有运输O2的功能。D对：细胞核中染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA。2．(2019·福建三明段考)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．蛋白质是细胞中含量最多的有机物，其种类随生命历程而改变B．蛋白质纤维组成的细胞骨架与信息传递等生命活动相关C．在细胞不同的生命活动中转运氨基酸的载体都是蛋白质D．细胞内蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成C

解析

蛋白质是在基因的指导下通过转录和翻译过程形成的，是细胞中含量最多的有机物，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此细胞中蛋白质的种类随生命历程而改变，A项正确；细胞骨架在信息传递、细胞分裂、细胞生长、物质运输、能量转换等许多生命活动中都具有非常重要的作用，B项正确；细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质，而细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是转运RNA，C项错误；细胞内蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的，氨基酸脱水缩合的过程中形成的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，D项正确。巧用数字归纳蛋白质的结构与功能命题点二蛋白质的相关计算角度1蛋白质中肽键数、肽链数及氨基酸数的相关计算3．(2014·上海卷)一条由39个氨基酸形成的环状多肽，其中有4个谷氨酸(R基为—CH2—CH2—COOH)，则该多肽(

)A．有38个肽键 B．可能没有游离氨基C．至少有5个游离羧基 D．至多有36种氨基酸B

解析

一条由39个氨基酸形成的环状多肽，应有39个肽键。因为谷氨酸的R基上没有游离氨基，又不知其他的R基的情况，故可能没有游离氨基。至少有4个游离羧基，至多有20种氨基酸。4．(2019·广东江门一模)下列依次为丙氨酸、丝氨酸和天冬氨酸的结构简式：由这三个氨基酸脱水缩合成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目是(

)A．1,1,3

B．3,3,2C．1,1,2 D．1,2,2D

解析

一条多肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别在肽链的两端。若一个氨基酸上有两个氨基或两个羧基，则多余的氨基和羧基在R基上，图中只有第三个氨基酸的R基上有一个羧基，故由这三种氨基酸脱水缩合成的化合物中有氨基1个、羧基2个。而肽键数＝氨基酸数－肽链数＝3－1＝2(个)。蛋白质形成过程中的相关数量关系(1)肽键数与氨基酸数的关系：肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算：①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。[特别提醒]以上各数量关系针对的是链状肽，若为环状肽，则可将上述公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。角度2利用“质量守恒”计算蛋白质(多肽)相对分子质量5．(2019·河南新乡一模)下面为牛胰岛素结构模式图，该物质中—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的，下列说法正确的是(

)A．牛胰岛素为51肽，其中含有50个肽键B．牛胰岛素中至少有2个—NH2和2个—COOHC．牛胰岛素水解产物含有20种不同的氨基酸D．牛胰岛素形成时，减少的相对分子质量为882B

解析

该牛胰岛素含51个氨基酸，其中含有肽键数为51－2＝49(个)；牛胰岛素含两条链，至少含2个游离的—NH2和2个游离的—COOH；牛胰岛素水解可得到51个氨基酸，最多有20种氨基酸，但并非一定是20种；牛胰岛素形成时，51个氨基酸脱水的同时还减少了6个H，故减少的相对分子质量为49×18＋6＝888。6．已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质分子由3条肽链组成，在肽链形成空间结构时，产生了4个二硫键(—SH＋—SH→—S—S—＋2H)，共有肽键97个，此蛋白质分子的相对分子质量最接近(

)A．11046

B．11060C．12800 D．12280A

解析

蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－失去的水分子数×水的相对分子质量＝(97＋3)×128－97×18＝11054。由于在肽链形成空间结构时，生成了4个二硫键，失去2×4＝8个H，所以蛋白质的相对分子质量＝11054－8＝11046。形成蛋白质的相对分子质量计算(1)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。(2)在计算蛋白质相对分子质量时，还要考虑是否存在特殊的变化，如二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，相对分子质量减少2。角度3利用“原子守恒”计算蛋白质(多肽)中的原子数7．(2019·山东潍坊模拟)某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)2个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图)得到几种不同的有机产物，其中脱下的氨基酸均以游离态正常存在，下列有关该过程产生的全部有机物中有关原子、基团或肽键数目的叙述，错误的是(

)A．肽键数目减少4个 B．氨基和羧基分别增加4个C．氢原子数目增加8个 D．氧原子数目增加2个D

解析

题述五十肽脱掉其中的2个丙氨酸，在丙氨酸的两侧各断裂一个肽键，因此肽键数目减少4个；断裂四个肽键，即水解形成4个氨基和4个羧基；脱掉丙氨酸的过程需要4个水分子参与水解，所以氢原子数目增加8个，氧原子数目增加4个。8．经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2，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其中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)。下列关于该多肽的叙述，错误的是(

)A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是苯丙氨酸、亮氨酸和半胱氨酸B．该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5C．该多肽形成过程中至少需要3种tRNAD．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54D

解析

多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个硫，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，所以该多肽由三种氨基酸组成。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；该多肽形成过程中脱去3分子水和形成二硫键脱去2个氢，所以多肽中氧为8－3＝5，氢为38－6－2＝30；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少18×3＋2＝56。蛋白质形成过程中相关原子数的变化氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有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H、O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。1．核酸的结构层次考点二核酸的结构与功能磷酸五碳糖含氮碱基2．核酸的功能与分布3．生物大分子以碳链为骨架生物大分子(多聚体)基本单位(单位)多糖______蛋白质________核酸________单糖氨基酸核苷酸[归纳整合]1．比较DNA和RNA组成成分的异同2．联系RNA与ATP的两种关系(1)元素组成都是C、H、O、N、P。(2)AMP(ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分)是组成RNA的基本单位之一，如图所示：3．核酸与蛋白质的比较项目核酸蛋白质DNARNA元素C、H、O、N、PC、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、排列顺序及多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别4．生物大分子多聚体的连接方式判断(1)若该图为一段肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类大约有20种。(2)若该图为一段核酸结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基。(3)若该图表示多糖结构模式图，则1、2、3连接形成的化合物是葡萄糖。[思维探究]甲图表示某些重要化合物的元素组成和功能关系，乙图是甲图中某种物质的单体结构图。试分析：(1)甲图中X、Y各代表何类元素？提示：X－N、P；Y－N。(2)请写出甲图中A、B、C所代表的物质名称，并写出推断依据。提示：A．DNA、B．RNA、C．蛋白质。A可复制，则A为DNA，DNA可转录为RNA进而指导蛋白质生物合成。(3)人体细胞中①～④发生的场所分别是什么？提示：①②主要发生于细胞核，其次发生于线粒体，③④只发生于核糖体或细胞质。(4)C具有多样性，从c角度分析原因是________________________________。A具有多样性的主要原因是____________________。提示：氨基酸的种类、数目和排列顺序不同a的排列顺序千变万化[教材深挖]1．(教材必修1P28中图2－9图示)如果将其彻底水解会得到几种小分子？提示：6种。2．(教材必修1P29)所说的HIV怎样贮存遗传信息？提示：以特定核糖核苷酸序列的形式贮存。命题点一核酸的组成、结构与功能1．(2018·海南卷，T10)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B

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都是由核苷酸形成的，相邻核苷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。2．(2019·山东K12联盟联考)如图甲所示物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是(

)A．如果图甲中的a是核糖，则b是丙的基本单位B．如果m是胸腺嘧啶(T)，则b是乙的基本单位C．在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水D．乙或丙彻底水解的产物是甲D

解析

由题图可知，乙为规则的DNA双螺旋结构，丙为转运RNA。图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位。T是DNA特有的碱基，如果m为T，则b为乙的基本单位。b聚合成乙或丙的过程中，在核苷酸的磷酸基团和相邻核苷酸的五碳糖的羟基之间脱水缩合形成磷酸二酯键，因此产生水。核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是组成核苷酸的三种化合物：五碳糖、碱基和磷酸。“三看法”判断DNA和RNAB

解析

根据图示可判断，甲代表DNA，乙代表RNA，丙代表蛋白质，①代表DNA的复制，②代表转录，③代表翻译。单体a是脱氧核苷酸，单体b是核糖核苷酸，单体c是氨基酸。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。4．(2019·北京石景山模拟)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．20种氨基酸、5种含氮碱基B．20种氨基酸、4种脱氧核糖C．多种氨基酸、1种核糖D．多种氨基酸、4种核糖核苷酸C

解析

HIV的成分是蛋白质和RNA，抗体的成分是蛋白质，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多种氨基酸、1种核糖。核酸、蛋白质的水解产物和氧化分解产物比较项目DNARNA蛋白质初步水解产生4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸多肽彻底水解产物脱氧核糖、含氮碱基和磷酸核糖、含氮碱基和磷酸氨基酸氧化分解产物CO2、H2O、尿素和磷酸盐等CO2、H2O和尿素考点三(实验)观察DNA和RNA在细胞中的分布显示DNA和RNA在细胞中的分布

亲和力甲基绿吡罗红通透性蛋白质DNA

2．实验流程3．实验结论[延伸思考]1本实验能否选用哺乳动物成熟红细胞？为什么？提示：不能，因为哺乳动物成熟红细胞无细胞核。2．根据人口腔上皮细胞中DNA和RNA的分布状况，某同学得出的结论是“真核细胞的DNA分布在细胞核中，RNA分布在细胞质中”，你认为有何不妥？提示：DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中。[归纳提炼]1．辨析实验中的三个易错点(1)应选择口腔上皮细胞或无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞，不能用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞，以防止颜色的干扰。(2)吡罗红甲基绿染液：混合使用，且现配现用。(3)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量不同，故结论中强调“主要”，而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。2．记住实验中试剂的作用试剂作用甲基绿使DNA呈现绿色吡罗红使RNA呈现红色质量分数为0.9%的NaCl溶液保持口腔上皮细胞的正常形态质量分数为8%的盐酸①改变细胞膜的通透性②使染色质中的DNA与蛋白质分离蒸馏水①配制染色剂；②冲洗载玻片命题点一实验基础1．(2019·山东烟台模拟)在“观察DNA和RNA在细胞中分布”的实验中，下列说法正确的是(

)A．染色时先用甲基绿染液，再用吡罗红染液B．用8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，使DNA水解C．酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏D．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子C

解析

在“观察DNA和RNA在细胞中分布”的实验中，染色时用甲基绿、吡罗红混合染色剂；用质量分数为8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，但不能使DNA水解；酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏；用高倍镜可以比较清楚地看到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质。2．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、定性和定量分析。下列对于有关实验的叙述正确的是(

)A．甲基绿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．核仁能被甲基绿吡罗红染成红色，说明核仁中含有RNAD．代谢越旺盛的细胞中，核仁染色越浅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。核仁能被甲基绿吡罗红染成红色，说明核仁中含有RNA。代谢越旺盛的细胞中核仁越大，染色越深。命题点二实验拓展3．(2019·山东名校联盟联考)狂犬病由狂犬病病毒(RNA病毒)引起，人类也会因被狂犬咬伤而感染。就目前而言，注射狂犬疫苗是预防狂犬病的有效途径。要研制狂犬疫苗，必须知道狂犬病毒的分子组成，现欲设计实验探究其物质组成，请完成以下实验过程：(1)实验原理：RNA遇吡罗红染液呈红色。还需要补充的两个实验原理是：①______________________________；②________________________。蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色DNA遇甲基绿染液呈绿色(2)实验步骤：①用三支洁净的试管分别取等量的含有狂犬病病毒的溶液，编号为A、B、C；②向A试管中滴加适量的甲基绿染色剂；③向B试管中滴加适量的吡罗红染色剂；④向C试管中________________________________。滴加适量的双缩脲试剂，振荡(3)设计表格用于记录实验内容：(4)预期最可能出现的实验现象及结论：__________________________________________________________________。ABC试剂甲基绿染液吡罗红染液双缩脲试剂现象成分B试管出现红色，C试管出现紫色反应。说明狂犬病病毒由RNA和蛋白质组成解析

(1)本实验的目的是探究狂犬