2024年高考生物一轮复习必修1第2章第4、5节蛋白质是生命活动的主要承担者、核酸是遗传信息的携带者课件
展开考点一 蛋白质的功能与结构
1.组成蛋白质的氨基酸的元素组成、结构与种类。
(1)氨基酸形成蛋白质的过程。
①脱水缩合——连接氨基酸的方式。概念:一个氨基酸分子的_____(—NH2)与另一个氨基酸分子的_____(—COOH)相连接,同时脱去____________。
ⅰ.过程 a 为_________,物质 b 为______,结构 c 为_______。ⅱ.H2O 中 H 来源于______________,O 来源于________。
(2)蛋白质的形成过程。
3.蛋白质结构多样性与功能多样性。
(1)蛋白质的盐析、变性和水解。
①盐析:是由溶解度的变化引起的,蛋白质的空间结构没有
②变性:是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致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。
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。
(2)高温能够破坏肽链盘曲、折叠形成的空间结构,但没有破坏氨基酸之间的肽键,所以蛋白质变性后仍可用双缩脲试剂检测。(3)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,但低温不会。
(4)酒精、加热、紫外线等方法消毒、杀菌的原理是使细菌和
(5)由于基因的选择性表达,同一生物的不同细胞中蛋白质的
种类和数量会出现差异。
4.常考蛋白质的分布和功能。
考点二 蛋白质的合成过程及相关计算1.蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去
(1)肽键数=失去水分子数=氨基酸数-_______。(2)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-_____________________。(不考虑形成二硫键)
注:氨基酸平均相对分子质量为 a。
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×1。(2)游离氨基或羧基数目=肽链数×1+___________________
___________。
3.利用原子守恒法计算肽链中的原子数。(1)N 原子数=肽键数+肽链数+__________________=各氨
基酸中 N 原子总数。
R 基上的 N 原子数
(2)O 原子数=肽键数+2×肽链数+___________________=
各氨基酸中 O 原子总数-脱去水分子数。
R 基上的 O 原子数
4.若为环状多肽:肽键数=脱去水分子数=氨基酸数。
考点三 核酸的种类及其分布
1.核酸是由核苷酸连接而成的长链。(1)核酸的结构层次。
(2)DNA 和 RNA 的比较。
(3)核酸分子的多样性和特异性。
②多样性原因:核苷酸的_____成千上万,核苷酸的________
③特异性原因:每个核酸中核苷酸的数目和排列顺序都是______的。
生物种类与核酸、核苷酸及碱基种类的关系
2.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。
3.借助基因表达中遗传信息的流动,明确 DNA、RNA 和蛋白
(2)利用“中心法则”判断核酸与蛋白质。根据中心法则,可以推断出图中 A 为_______,B 为_______,C 为________,甲为 DNA 复制,乙为________,丙为翻译;单体a、b、c 分别为_________________________________;元素 X 为
________,Y 为 N 等。
脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸
(1)关于核酸的两组必知概念①脱氧核糖≠脱氧核苷酸≠脱氧核糖核酸:脱氧核糖是一种五碳糖,脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本组成单位,脱氧核糖核酸即 DNA。②核糖≠核糖核苷酸≠核糖核酸:核糖是一种五碳糖,核糖核苷酸是核糖核酸的基本组成单位,核糖核酸即 RNA。
(2)核酸、蛋白质的水解产物和氧化分解产物
4.生物大分子以碳链为骨架。
脂肪是由一分子甘油和三分子脂肪酸发生反应而形成的酯,脂肪的相对分子质量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多,一般不称其为生物大分子。磷脂和固醇也不属于生物大分子。
5.细胞中有机物的推断。
(1)“集合法”确定物质之间的关系(如图所示)。
(2)判断化合物的种类与功能的四种方法。①元素组成分析法。
【基础测评】1.易错诊断(1)氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基。
)(2)与 DNA 相比,RNA 特有的化学物质组成是胸腺嘧啶(T)和
(3)细胞中的 DNA 一定有氢键,RNA 一定没有氢键。(
(4)高温处理过的蛋白质不能与双缩脲试剂发生紫色反应。
(5)真核细胞的核中有 DNA—蛋白质复合物,而原核细胞的拟
答案:(1)× (2)× (3)× (4)×
2.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
3.有一条多肽链,分子式为 C69H117O21N25S,将它彻底水解后,只得到下列三种氨基酸:①H2N—CH2—COOH②H2N—(CH2)5—CH(NH2)—COOH③HS—CH2—CH(NH2)—COOH
分析推算可知,水解得到的氨基酸数为(
4.下图为某核苷酸链的示意图,下列相关叙述中,正确的是
A.图示化合物的元素组成只有 C、H、O、NB.图示化合物为 DNA 一条链的片段
C.图中的 T、C、G 可参与合成 6 种核苷酸D.图示化合物只能在细胞核中找到答案:B
考向 1 氨基酸的结构和种类[典例 1](2022 年陕西西安模拟)人体第21种氨基酸硒代半胱氨酸是蛋白质中硒的主要存在形式,体内硒含量很少,合成硒代半
胱氨酸的原料需不断从食物中获取。下列叙述不正确的是(A.硒元素属于微量元素B.硒代半胱氨酸是非必需氨基酸C.人体的蛋白质均含有硒D.硒位于硒代半胱氨酸的 R 基中
解析:体内硒含量很少,硒元素属于微量元素,A 正确。由题意知,合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取,在体内合成,因此硒代半胱氨酸是非必需氨基酸,B 正确。并不是所有的蛋白质都含有硒,C 错误。氨基酸的不同在于 R 基的不同,硒位于硒代半胱氨酸的 R 基中,D 正确。
【考向集训】1.(2022 年河北秦皇岛二模)食用花卉是一类富含氨基酸且有利于人体氨基酸营养平衡的天然绿色食品。下列有关食用花卉中
氨基酸的叙述, 正确的是(
A.各种氨基酸都含有元素 C、H、O、N、SB.食用花卉中的氨基酸可以用双缩脲试剂来检测C.必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标D.通过检测氨基酸的种类可鉴定区分不同种类的花卉
解析:组成蛋白质的基本元素是 C、H、O、N,有的含有 S,A 错误;双缩脲试剂是通过与蛋白质中的肽键发生反应而鉴定蛋白质的,而氨基酸中不含肽键,因而食用花卉中的氨基酸不可以用双缩脲试剂来检测,B 错误;必需氨基酸是人体不能合成而且是人体需要的氨基酸,因此必需氨基酸只能从食物中获得,因此必需氨基酸的种类和含量是评价食物营养价值的重要指标,C 正确;通过检测氨基酸的种类不能鉴定区分不同种类的花卉,因为氨基酸不具有特异性,D 错误。
考向 2 蛋白质的合成过程及相关计算与分析[典例 2](2021 年甘肃平凉模拟)如图为某种肽的结构简式,据
图分析下列说法正确的是(
A.该肽由 3 种氨基酸脱水缩合而成,含有 4 个肽键
B.该肽中含 1 个游离的氨基、2 个游离的羧基
C.形成该肽时,各种氨基酸总相对分子质量减少了 72D.形成该肽时,脱去的水中的氧来自羧基,氢来自氨基解析:该肽由 4 种氨基酸组成,含有 4 个肽键,A 错误。该肽中含 1 个游离的氨基、1个游离的羧基,B 错误。形成该肽时产生 4 个 H2O,总相对分子质量减少了 72,C 正确。脱去的水中的O 来自羧基,H 来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基,D 错误。答案:C
计算氨基酸的个数常以氮原子数或氧原子数的计算为突破口。可依据“氧原子数=各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分子数”进行计算。
【考向集训】2.某 50 肽共有天冬氨酸(R 基为—CH2—COOH)5 个,现去掉其中的天冬氨酸,得到 4 条长短不等的多肽(如图)。下列有关该过
程的叙述中,错误的是(
A.O 原子数目减少 10 个B.C 原子数目减少 20 个C.氨基数目增加 3 个,羧基数目减少 2 个D.肽键数目减少 8 个
解析:据图可知,天冬氨酸的位置是第 1、9、20、40、50,要水解这 5 个氨基酸,需要破坏 8 个肽键,所以肽键数目减少 8个,同时水解 8 个肽键,需要 8 个水分子,同时脱去了 5 个天冬氨酸,1 个天冬氨酸含有 4 个 O,所以 O 原子数目减少 20-8=12(个),A 错误、D 正确。1 个天冬氨酸含有 4 个 C,去除 5 个天冬氨酸,形成短肽后 C 原子减少 4×5=20(个),B 正确。天冬氨酸 R 基含有 1 个羧基,水解后,1 条肽链变为 4 条肽链,每条肽链两端各增加 1 个氨基和羧基,因此形成的短肽至少有 4 个氨基和 4 个羧基,所以氨基增加 3 个,而羧基数目减少 5-3=2(个),C 正确。答案:A
3.(2021 年安徽安庆一中期中)如图所示,某蛋白质分子由两条肽链(含 52 个氨基酸)和一个环状肽(含 20 个氨基酸)组成,它们之间由二硫键(两个—SH 形成—S—S—)相连,假设氨基酸的平均相
对分子质量为 a,下列有关叙述错误的是(
A.该蛋白质分子共有 70 个肽键
B.该蛋白质分子的相对分子质量为 72a-1264
C.该蛋白质分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基D.该蛋白质分子至少含有 72 个氮原子和 75 个氧原子
解析:氨基酸脱水缩合过程中,形成的肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数;环状肽中氨基酸数=肽键数=脱去的水分子数,该蛋白质分子中肽键数=(52-2)+20=70,A 正确。氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程中减少的相对分子质量是失去的水分子的相对分子质量与形成二硫键脱去的 H 的相对原子质量
的和,该蛋白质分子由两条肽链(含 52个氨基酸)和一个环状肽(含20 个氨基酸) 组成,且它们之间由两个二硫键( 两个—SH 形成—S—S—) 相连,则该蛋白质的相对分子质量为(52 +20)×a -(70×18+2×2)=72a-1264,B 正确。环状肽可能没有游离的氨基和羧基,所以该蛋白质分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基,C 正确。该蛋白质分子至少含有氮原子数为 52+20=72,至少含有氧原子数为(29-1+2)+(23-1+2)+20=74,D 错误。
考向 3 蛋白质的合成、结构与功能[典例 3](2022 年湖南高考)胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一,其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列叙述正确的是
)A.胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中B.皮肤表面涂抹的胶原蛋白可被直接吸收C.胶原蛋白的形成与内质网和高尔基体有关D.胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高
解析:氨基酸脱水缩合形成多肽,蛋白质分子中的氮元素主要存在于肽键(—CO—NH—)中,而不是氨基中,A 错误。胶原蛋白是生物大分子,涂抹于皮肤表面不能直接被吸收,B 错误。胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一,说明胶原蛋白属于分泌蛋白,其形成需要内质网和高尔基体进行加工,C 正确。判断蛋白质营养价值应依据必需氨基酸的含量,而不是非必需氨基酸含量,故不能得出胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高的结论,D 错误。
【考向集训】4.(2022 年湖南高考)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外,加热也能使碱性蛋白酶失活,如图所示。
A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染
解析:碱性蛋白酶的化学本质是蛋白质,当碱性蛋白酶受到其他成分的影响或在加热等条件下部分解折叠后,可被正常碱性蛋白酶特异性识别并自溶失活,A 正确。加热引起蛋白质部分解折叠后,可以通过降温恢复天然状态,说明碱性蛋白酶构象的改变在一定温度条件下是可逆的,B 错误。添加酶稳定剂可以减少碱性蛋白酶失活,可以提高洗涤剂的去污效果,C 正确。添加碱性蛋白酶能提高洗涤剂的去污能力,可以减少洗涤剂的用量,从而减少环境污染,D 正确。
考向 4 核酸的结构和功能分析[典例 4](2022 年广东模拟)2022 年 2 月 17 日,由广东省派出的抗疫流行病学专家组及移动核酸检测车抵达香港。下图为某市
民的检测报告单,有关说法正确的是(A.检测对象是该市民细胞中的 DNAB.新型冠状病毒的核酸中含有核糖
C.报告说明该市民感染了新型冠状病毒D.新型冠状病毒在空气中也能繁殖
解析:由于新型冠状病毒是 RNA 病毒,所以人体细胞不含有其 DNA,因此检测对象是病毒的核酸——RNA,A 错误。新型冠状病毒的核酸是 RNA,所以基本组成单位是核糖核苷酸,含有核糖,B 正确。报告中该市民为阴性,所以没有感染新型冠状病毒,C 错误。病毒没有独立生存的能力,不能在空气中繁殖,D 错误。
常见核酸—蛋白质复合体
【考向集训】5.(2022 年江苏连云港三模)蛋白质、核酸、多糖是人体内重要
的大分子物质,相关叙述错误的是(
A.蛋白质结构与功能具有多样性和特异性,是生命活动的主要承担者B.DNA 与蛋白质组成染色体,存在于细胞核、线粒体中C.RNA 主要在细胞核中合成,具有传递信息和转运物质等功能D.人体中多糖主要存在于肝脏和骨骼肌细胞,能暂时储存能量
解析:氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链盘曲折叠的方式不同导致了蛋白质结构具有多样性,而结构决定功能,蛋白质的功能也具有多样性,每一种蛋白质都有其特定的结构和功能,因此具有特异性,A 正确。染色体只存在于细胞核中,线粒体中的 DNA 是裸露的环状 DNA 分子,B 错误。RNA 通过转录产生,主要在细胞核中合成,种类有 mRNA(传递遗传信息),tRNA(识别并转运氨基酸),rRNA(参与核糖体的构成),C 正确。在人体中多糖有肝糖原和肌糖原,能暂时储存能量,D 正确。
6.(2022 年河南郑州模拟)核酸通常与蛋白质结合以“核酸蛋
白质”复合体的形式存在。以下叙述错误的是(
A.T2 噬菌体、HIV 和烟草花叶病毒都可以看作是“核酸蛋白质”复合体B.紫外线、酒精消杀病毒时,分别破坏复合体中的核酸和蛋白质C.原核细胞中的“核酸蛋白质”复合体就是核糖体“RNA 蛋白质”复合体D.真核细胞内遗传信息传递过程中,可出现核酸与相应的酶形成的复合体
解析:T2 噬菌体、HIV 和烟草花叶病毒都可以看作是“核酸蛋白质”复合体,A 正确。紫外线、酒精消杀病毒时,分别破坏复合体中的核酸和蛋白质,B 正确。原核细胞中的“核酸蛋白质”复合体不仅仅是核糖体“RNA 蛋白质”复合体,如 DNA 复制时,DNA 聚合酶与 DNA 结合形成“DNA 蛋白质”复合体,C 错误。真核细胞内遗传信息传递过程中,可出现核酸与相应的酶形成的复合体,D 正确。
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1.还原糖的检测。(1)原理。①还原糖中的醛基(—CHO)在加热条件下能将 Cu(OH)2 中的
Cu2+ 还原成 Cu+,从而生成砖红色的 Cu2O 沉淀。
(1)检测原理:脂肪+苏丹Ⅲ染液―→橘黄色。(2)检测步骤。
染色要求:染色时间不宜过短(染色不充分,脂肪颗粒染色过浅,不宜观察),也不宜过长(时间过长,样品中的脂肪可能溶解,洗浮色时被洗掉,且会使细胞其他部位着色,观察不到被染色的脂肪)。
(1)检测原理:蛋白质+双缩脲试剂→紫色。(2)检测步骤。
区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同四不同”
[典例](2021 年广东东莞调研)下列有关生物体中化合物的检
测实验,对应正确的是(
解析:常温下淀粉遇碘变蓝色,实验过程中不需要水浴加热,A 错误。还原糖(如葡萄糖、果糖)与斐林试剂发生反应,生成砖红色沉淀,实验过程中需要水浴加热,但西瓜汁本身的颜色会对实验结果造成干扰,B 错误。常温下蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应,实验过程中不需要水浴加热,C 正确。常温下脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,此过程不需要水浴加热,D 错误。
【举一反三】(2022 年江苏如皋中学三模)在还原糖、脂肪和蛋白质的检测实验中,选择合适的实验材料和实验方法等对实验成败起关键性
作用。相关叙述正确的是(
A.NaOH 溶液可为 Cu2+与肽键的显色反应创造碱性条件B.花生子叶切片经苏丹Ⅲ染液染色后,需用 50%盐酸冲洗以去除浮色C.双缩脲试剂鉴定高温处理过的淀粉酶时出现紫色反应,说明淀粉酶没有失活D.甘蔗汁不含还原性糖,不能用来作为检测还原糖的实验材料
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