2020版生物新导学浙江选考大一轮讲义:第2讲 蛋白质和核酸 Word版含解析.pdf
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1、第第 2 讲 蛋白质和核酸讲 蛋白质和核酸 考纲要求 1.蛋白质的结构和功能(b)。2.核酸的种类和功能(a)。 考点一 蛋白质的结构和功能考点一 蛋白质的结构和功能 1.蛋白质的功能(连线) 2.组成蛋白质的氨基酸及其种类 3.蛋白质的合成与结构层次 4.蛋白质分子多样性的原因 (1)氨基酸Error!Error! (2)多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。 5.蛋白质的变性 由各种物理、化学因素改变引起的蛋白质空间结构的改变,都会导致蛋白质分子生物活性的 改变。如:高温杀菌、消毒等。 提醒 (1)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时(热变性), 其特定功能发生改变的原因是蛋白质 的
2、结构决定其功能。 (2)双缩脲试剂检测蛋白质的原理是其能与肽键反应生成紫色络合物,蛋白质变性后,仍有肽 键,因此可被双缩脲试剂染成紫色。 (3)蛋白质的变性和水解 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。 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。 (1)鸟的羽毛和人的头发、指甲在外观上很不相同,但主要是由同一种蛋白质组成的( ) (2)蛋白质分子的空间结构有多种,如组成毛发和指甲的蛋白质是球状的,血红蛋白是纤维状 的( ) (3)组成蛋白质的氨基酸之间
3、可按不同的方式脱水缩合( ) (4)脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽( ) (5)血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接( ) (6)蛋白质是生物体主要的能源物质( ) 1.二肽的形成过程 (1)过程名称:脱水缩合,场所为核糖体。 (2)结构名称:肽键,其结构简式为NHCO(或CONH)。 (3)H2O 中各元素的来源:H 来自COOH 和NH2,O 来自COOH。 2.根据蛋白质结构层次示意图,判断下列有关说法的正误 (1)甲中一定含有 C、H、O、N、S 等元素( ) (2)乙中含有的基本单位是 H2NCH2CH2OH( ) (3)丙的结构简式为 HNCO( ) (4)图中过程是在核
4、糖体上完成的,并伴随水的生成( ) (5)蛋白质结构和功能的多样性是形成生物多样性的根本原因( ) 1.有关蛋白质结构的相关计算 假设氨基酸的平均相对分子质量为 a, 由 n 个氨基酸分别形成 1 条链状多肽或 m 条链状多肽 : 形成肽链数形成肽键数脱去水分子数蛋白质相对分子质量 1n1n1na18(n1) mnmnmna18(nm) 特别提醒 (1)计算多肽的相对分子质量时,除了考虑水分的减少外,还要考虑其他化学变 化过程, 如肽链上出现一个二硫键(SS)时, 要再减去 2(即两个氢原子), 若无特殊说明, 不考虑二硫键。 (2)若为环状多肽,则可将相对分子质量计算公式 na18(nm)中
5、的肽链数(m)视为零,再进 行相关计算。 2.利用原子守恒法计算肽链中的原子数 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,其余部分含 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 氢、氧原子,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2R 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。 (5)由于 R 基上的碳原子数不好确定
6、,且氢原子数较多,因此以氮原子数或氧原子数的计算为 突破口,计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 命题点一 氨基酸的种类与脱水缩合 1.如图表示细胞中常见的反应,下列叙述错误的是( ) A.图中虚线框内为肽键 B.化合物甲的 R 基团为 H C.图中的 X 是水 D.化合物丙含 2 个游离的羧基 答案 B 解析 图中虚线框内为甲氨基酸分子的羧基(COOH)和乙氨基酸分子的氨基(NH2)相连 接,同时脱去一分子水后形成的肽键,A 正确;结合氨基酸的结构通式可知,化合物甲的 R 基团为CH2COOH,B 错误;图中的 X 是氨基酸甲和乙经脱水缩合形成的水,C 正确; 羧基的化学结构式是COOH
7、,分析题图可知化合物丙(二肽)含 2 个游离的羧基,D 正确。 2.下列四种化合物中,哪种是构成蛋白质的氨基酸( ) A.CH3CH2COOH B.RCH2NH2 C. D. 答案 D 解析 组成蛋白质的氨基酸分子至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH),并且都有 一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,故 D 项正确。 “两看法”判断组成蛋白质的氨基酸 命题点二 蛋白质的多样性及功能 3.下列有关多肽和蛋白质的叙述,正确的是( ) A.8 个不同的氨基酸可以组成 8 种肽链 B.胰岛素溶于生理盐水中会丧失生物活性 C.蛋白质变性是由肽键的断裂造成的 D.糖尿病患者口服胰岛素无效 答案
8、 D 解析 根据排列组合的公式,8 个不同的氨基酸最多可以组成 8765432140 320 种肽链,A 错误;胰岛素溶于生理盐水中不会丧失生物活性,B 错误;蛋白质变性是由 于其空间结构被破坏造成的,C 错误;胰岛素的本质是蛋白质,进入消化道后,就被消化分 解为氨基酸,因此不再起作用,D 正确。 4.(2018温州期末十校联考)对下列四幅图表示的意义描述不正确的是( ) A.甲、乙、丙三图分别表示组成多肽链的氨基酸数目、种类和排列顺序不同 B.丁图中共有三条肽链,它们之间相连接的键叫作肽键 C.丁图表示组成蛋白质分子的多肽链的空间结构不同 D.图中每一条肽链都至少含有一个游离的氨基 答案 B
9、 解析 甲图中的两条肽链分别由 4 个和 5 个相同的氨基酸组成,表示组成肽链的氨基酸数目 不同。乙图中的两条肽链一条由 4 个相同的氨基酸组成,另一条由另外 4 个相同的氨基酸组 成,表示组成肽链的氨基酸种类不同。丙图中的两条肽链均由 4 个(2 种,每种 2 个)氨基酸组 成,但氨基酸的排列顺序不同,表示组成肽链的氨基酸排列顺序不同,A 正确;丁图中共有 三条肽链,中两条肽链相连接的键叫作二硫键,B 错误;丁图表示组成蛋白质分子的氨基 酸的种类、数目、排列顺序及多肽链的空间结构不同,C 正确;每条肽链的一端至少有一个 游离的氨基,另一端至少有一个游离的羧基,D 正确。 命题点三 蛋白质的有
10、关计算 5.(2019绍兴模拟)通常情况下, 分子式为 C60H107O66N18S2的多肽链中最多含有的肽键数是(不 考虑环肽)( ) A.65 个 B.66 个 C.17 个 D.18 个 答案 C 解析 C60H107O66N18S2分子式中含有 18 个 N,假设每个氨基酸只有一个氨基,该多肽链中最 多有 18 个氨基酸,18 个氨基酸脱水缩合最多可以形成 17 个肽键,C 正确。 6.(2018学军中学月考)下图所示某条多肽链中有 3 个甘氨酸(位于第 8、 20、 23 位)参与其组成。 下列叙述正确的是( ) A.此多肽至少含有 N 原子和 O 原子各 30 个 B.形成此多肽时
11、,参与脱水缩合的氨基酸相对分子质量减少了 540 C.用特殊水解酶选择性除去 3 个甘氨酸后,形成的剩余产物中有一个不是多肽 D.若组成此多肽的氨基酸种类、数目和排列顺序都不变,则它们构成的蛋白质分子相同 答案 C 解析 该多肽有 29 个肽键,1 个肽键含 1 个 N 和 1 个 O,多肽一端有 1 个游离氨基,含 1 个 N,另一端有 1 个游离羧基,含 2 个 O,所以该多肽至少含 30 个 N 和 31 个 O,A 错误 ; 30 个氨基酸脱水缩合形成三十肽失去 29 个水分子,分子量减少 2918522,B 错误;有 2 个 甘氨酸分别位于第 20 和 23 位,所以除去后可生成一个
12、二肽,C 正确;蛋白质结构多样性与 氨基酸种类、数目和排列顺序以及肽链的空间结构相关,虽然氨基酸种类、数目和排列顺序 都不变,但是肽链空间结构会变化,则构成的蛋白质分子不一定相同,D 错误。 考点二 核酸的种类和功能考点二 核酸的种类和功能 1.种类 (1)相同成分:含氮碱基 A、G、C 和磷酸。 (2)DNA 特有的物质:胸腺嘧啶和脱氧核糖。 (3)RNA 特有的物质:尿嘧啶和核糖。 2.功能 (1)DNA:贮藏的遗传信息控制着细胞的所有活动,并决定细胞和整个生物体的遗传特性。 (2)RNA:参与蛋白质的合成;在某些病毒中贮藏遗传信息;作为生物催化剂。 归纳总结 DNA、RNA、蛋白质的水解
13、产物和代谢终产物的比较 项目DNARNA蛋白质 基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸 初步水解产物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 代谢终产物CO2、H2O、尿素和磷酸盐等 CO2、 H2O 和尿素 (1)DNA 的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接( ) (2)DNA 和 RNA 分子的碱基组成相同( ) (3)细胞中的 DNA 一定有氢键,RNA 一定没有氢键( ) (4)相对分子量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同( ) (5)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质( ) (6)真核生物以 DNA
14、 为遗传物质,部分原核生物以 RNA 为遗传物质( ) 生物体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,a、b、c 是组成 A、B、C 三种生物大分子的单体,这三种单体的结构可用 d 或 e 表示,请分析: (1)A、B、C 分别表示 DNA、RNA、蛋白质;a、b、c 分别表示脱氧核苷酸、核糖核苷酸、 氨基酸。 (2)人体细胞中的 n 共有 5 种,d 共有 8 种。 (3)d、e 都能水解吗? 提示 d 能水解为 m、f 和 n;e 为氨基酸,不能水解。 (4)C 具有多样性,从 c 角度分析原因是氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。A 具有多样性 的主要原因是
15、a 的排列顺序千变万化。 (5)用箭头表示人体细胞中的 DNA、RNA 和蛋白质三者之间的关系。 提示 DNARNA蛋白质。 转录 翻译 命题点一 核酸的结构与功能 1.(2018金华十校 9 月联考)下列有关细胞中 DNA 和 RNA 共同点的叙述,正确的是( ) A.均可作为遗传物质 B.均在细胞核中复制 C.均有相同的核苷酸 D.均为染色体成分 答案 D 解析 细胞生物的遗传物质均为 DNA,只有部分病毒型生物的遗传物质为 RNA,A 错误; 正常细胞内不能进行 RNA 的复制,RNA 通过转录形成,B 错误;构成 DNA 的核苷酸为脱 氧核苷酸,构成 RNA 的核苷酸为核糖核苷酸,C
16、错误;染色体主要由 DNA 和蛋白质构成, 此外也含有少量 RNA,D 正确。 2.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
17、单位,B 错误。 命题点二 核酸与蛋白质的关系 3.若图示中的各部分彻底水解,得到产物种类最多的以及种类一样多的分别是( ) A.;和B.;和 C.;和D.;和 答案 C 解析 由图可以判定,为 mRNA,为核糖体,为 tRNA,为多肽。mRNA 和 tRNA 彻底水解的产物为磷酸、核糖和四种含氮碱基;多肽水解的产物为氨基酸;核糖体由蛋白质 和 rRNA 组成,水解产物最多。 4.(2019金华检测)如图为人体内两种重要化合物 X 与 Y 的化学组成关系,相关叙述中正确的 是( ) A.X 分子中一定含有 20 种 a B.a 的结构中都只有一个NH2和一个COOH C.Y 是人类的遗传物质
18、D.染色体存在于所有细胞中 答案 C 解析 分析题图可知,X 是蛋白质,a 是氨基酸,Y 是 DNA,b 是脱氧核苷酸。根据 R 基团 的不同, 组成蛋白质的氨基酸约 20 种, 但每一种蛋白质不一定都含有 20 种氨基酸, A 错误 ; a 的结构中至少含有一个NH2和一个COOH,R 基团中也可能含有NH2和COOH,B 错 误;具有细胞结构的生物的遗传物质都是 DNA,C 正确;人体成熟的红细胞无染色体,D 错 误。 总结不同生物的核酸、核苷酸、碱基和遗传物质 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 DNA 病毒DNA4 种4 种DNA
19、病毒 RNA 病毒RNA4 种4 种RNA 探究真题 预测考向探究真题 预测考向 1.(2018浙江 4 月选考)蛋白质在生物体内具有重要作用。下列叙述正确的是( ) A.蛋白质化学结构的差异只是 R 基团的不同 B.某些化学物质可使蛋白质的空间结构发生改变 C.蛋白质控制和决定着细胞及整个生物体的遗传特性 D.“检测生物组织中的蛋白质”需同时加入双缩脲试剂 A 液和 B 液 答案 B 解析 蛋白质化学结构的差异包括组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链的 空间结构不同,A 错误;化学物质(如强酸、强碱、重金属盐、尿素、丙酮)可使蛋白质的空 间结构发生改变, B 正确 ; 控制和决定
20、着细胞及整个生物体的遗传特性的是核酸, C 错误 ; “检 测生物组织中的蛋白质”需先加入双缩脲试剂 A 液 2 mL,再加入双缩脲试剂 B 液 5 滴,D 错误。 2.(2016浙江 10 月选考)下列关于蛋白质的叙述,正确的是( ) A.蛋白质分子都含有碳、氢、氧、氮 B.组成每种蛋白质的氨基酸都有 20 种 C.每种蛋白质分子都由多条肽链组成 D.蛋白质发生热变性后不影响其功能 答案 A 解析 组成每种蛋白质的氨基酸最多不超过 20 种, 但并不是每种蛋白质都有 20 种氨基酸, B 错误;许多蛋白质分子含有多条肽链,但并非都是,C 错误;蛋白质发生热变性后其活性会 丧失,D 错误。 3
21、.蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是( ) A.细胞膜、细胞溶胶中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质 B.氨基酸之间脱水缩合生成的 H2O 中,氢来自于氨基和羧基 C.细胞内蛋白质发生水解时,通常需要另一种蛋白质的参与 D.蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关,而且也与功能基团有关 答案 A 解析 细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质,细胞溶胶中负责转运氨基酸的载体是 tRNA,A 错误;氨基酸之间缩合脱去的水分子中氢来自氨基和羧基,B 正确;细胞内蛋白质 水解时需蛋白酶催化,蛋白酶属于蛋白质,C 正确;蛋白质的基本性质与碳骨架有关,也与 功能基团有关,D 正确。 4.(20
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