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练案[3]必修1　第一单元　走近细胞和组成细胞的分子
第3讲　蛋白质和核酸
A组
一、选择题
1．(2023·辽宁大连调研)下图的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质，下列叙述正确的是( )
A．①一定发生在细胞内
B．②必须依赖腺苷三磷酸
C．③只能位于细胞膜上
D．Q中可能含有S
2．(2023·河北省“五个一名校联盟”二诊)蛋白质是生命活动的主要承担者，在细胞中发挥着重要的作用。下列有关说法错误的是( )
A．抗体、酶、载体蛋白发挥相应作用后，不能继续发挥作用的是抗体
B．细胞凋亡过程中有新蛋白质的合成，体现了基因的选择性表达
C．高温处理过的蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
D．由rRNA和蛋白质组成的核糖体具有特定的空间结构
3．(2023·江苏省苏锡常镇四市调研)研究发现一类称做“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽折叠、组装或转运，其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。下列叙述正确的是( )
A．乳酸菌内“分子伴侣”发挥作用的场所可能在内质网上
B．“分子伴侣”介导加工的直链八肽化合物中至少含有9个氧原子和8个氮原子
C．“分子伴侣”的空间结构一旦发生改变，则不可逆转
D．变性后的“分子伴侣”不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
4．(2023·四川省攀枝花市一模)蛋白质是生物体生命活动的主要承担者，下列有关蛋白质的叙述，错误的是( )
A．细胞间的信息交流大多与细胞的膜蛋白有关
B．细胞膜和细胞质基质中转运氨基酸的载体不都是蛋白质
C．蛋白质遇高温变性，此过程中肽键数一定减少
D．细胞核中的某些蛋白质是染色体的重要组成部分
5．下列有关核酸的叙述中，正确的是( )
①人体中含A、C、T这3种碱基的核苷酸共有5种　②DNA分布在细胞核内，RNA分布在细胞质中　③老鼠细胞质中的遗传物质是RNA　④把DNA的一条单链中的T换成U就是一条RNA链了　⑤原核细胞中既有DNA，又有RNA　⑥鉴定物种可以选择DNA、RNA、核苷酸
A．①⑤　　　　　　　 B．①②④⑤
C．①②⑤⑥ D．①②③⑤
6．图中甲、乙、丙表示生物大分子，①②③表示生理过程。下列分析错误的是( )
A．a、b、c共有的元素为C、H、O、N
B．a与b的区别只是含有的五碳糖不同
C．通过②③过程核酸控制蛋白质的合成
D．同一生物不同细胞中的丙有差异
二、非选择题
7．(2023·沙坪坝重庆八中高三模拟)赖氨酸是人体所需的8种必需氨基酸之一(目前认为人体所含氨基酸为21种)，它在生物机体的代谢中起着重要的作用，赖氨酸缺乏会引起蛋白质功能障碍，影响生长发育，导致生长障碍，体重增加缓慢等。因植物性蛋白中普遍缺乏赖氨酸，故营养学家称之为“第一必需氨基酸”。请回答下列与氨基酸、蛋白质相关的问题：
(1)赖氨酸的分子式为C6H14O2N2，其R基中O原子数为 ，氨基酸在 (结构)中通过 方式合成多肽链，进而形成各种蛋白质。
(2)某兴趣小组欲探究赖氨酸是否也是家兔的必需氨基酸，进行了相关实验。其实验情况用下表显示：
　　　组别项目　　　 甲组 乙组
幼年家兔 10只 10只
饲料 一定量的添加了21种氨基酸的食物 ？
饲喂时间 每天10：00、16：00各一次 每天10：00、16：00各一次
饲喂周期 3周 3周
结果检测
实验中所选幼年家兔应满足的条件是 (答出2点)。
乙组所喂饲料为 。
实验中的甲组为 组，乙组为 组。结果检测可通过测量甲、乙两组家兔的 ，经数据对比分析后，一定程度上可反映赖氨酸对家兔生长的必需性。
B组
一、选择题
1．2020年10月7日诺贝尔化学奖颁给了2位研究生物学的科学家，以表彰她们“开发出一种基因编辑方法”。她们阐述和发展了CRISPR基因编辑技术，利用这些技术和工具，研究人员可以极其精确地修改动物、植物和微生物的DNA。下列有关叙述不正确的是( )
A．动物、植物体中DNA主要分布在细胞核中
B．动物、植物和微生物的DNA所含的五碳糖、磷酸和碱基种类相同
C．DNA初步水解的产物有6种
D．DNA是储存、传递遗传信息的生物大分子
2．(2023·青铜峡市第一中学高三模拟)“待到樱花盛开时，期待与君再相逢。”这是2020年春天湖北人民向全国人民发出的深情邀约。武汉大学在2021年春天，选择樱花盛开最美的两天，专门请医护人员来武大赏樱。下列有关生物遗传物质的叙述，正确的是( )
A．病毒的遗传物质是DNA或RNA
B．新冠病毒的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
C．既有DNA又有RNA的人体细胞，其遗传物质是DNA或RNA
D．樱花的遗传物质主要是DNA
3．研究人员发现人类和小白鼠的软骨细胞中富含“miR－140”分子，这是一种微型单链核糖核酸。与正常小鼠比较，不含“miR－140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多。下列关于“miR－140”的叙述，错误的是( )
A．“miR－140”分子中一定含有糖类物质
B．“miR－140”分子对生命活动有重要作用
C．“miR－140”分子中含有两个游离的磷酸基团
D．“miR－140”分子不是人和小鼠的遗传物质
4．用高浓度的尿素作为溶剂处理从细胞中分离纯化的蛋白质，可使其失去天然构象变为松散肽链(称为“变性”)；除去尿素后，蛋白质又可以恢复原来的空间结构(称为“复性”)，且蛋白质分子越小复性效果越好。以上信息说明( )
A．尿素与蛋白酶的作用效果相似
B．氨基酸数量会影响蛋白质的空间结构
C．过氧化氢酶经高浓度尿素溶液处理后活性不变
D．双缩脲试剂可以检测上述“变性”的发生
5．大脑细胞中的永久性的不溶性蛋白缠结物能够杀死细胞，导致令人虚弱的渐进性神经退行性疾病。下列说法正确的是( )
A．多种永久性的不溶性蛋白之间的差异只与其基本单位氨基酸有关
B．脑细胞中所有的永久性的不溶性蛋白都会对脑细胞造成杀伤
C．永久性的不溶性蛋白可以与双缩脲试剂反应生成砖红色沉淀
D．破坏永久性的不溶性蛋白的空间结构可使其失去生物活性
6．下列有关细胞中核酸的说法，正确的是( )
A．SARS病毒中RNA主要分布在细胞质中
B．DNA和RNA彻底水解的产物中有4种产物是相同的
C．叶肉细胞中DNA转录过程只发生在细胞核中
D．核苷酸链中一定含有磷酸二酯键，但不含氢键
二、非选择题
7．图1表示细胞内某些有机物的元素组成和功能关系，图2表示细胞中两种结构的主要组成物质与元素的关系，图3表示胰岛素分子中的一条多肽链。图中A、B代表元素，X、Y、Z、P分别代表构成生物大分子的单体，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表生物大分子。请回答下列问题：
(1)新冠病毒的遗传物质可用图1中的Ⅲ表示，它和T2噬菌体的遗传物质在化学成分方面上的区别是 。
(2)图1中Ⅰ若为多糖，在动物细胞中主要合成于 细胞中，其基本单位X彻底氧化分解的场所有 。图1中四种大分子物质中元素组成相同的是 。
(3)图2中的元素A包括 ，有丝分裂过程中观察结构2最好的时期是中期，理由是 。
(4)图3表示胰岛素分子的一条多肽链，其中有5个甘氨酸且分别位于第1、8、20、23、30位，水解去掉图中所有的甘氨酸需要消耗 个水分子。
练案[3]必修1　第一单元　走近细胞和组成细胞的分子
第3讲　蛋白质和核酸
A组
一、选择题
1．(2023·辽宁大连调研)下图的①②③分别表示生物体内的三个生理过程，其中Q分别代表三种物质，下列叙述正确的是( D )
A．①一定发生在细胞内
B．②必须依赖腺苷三磷酸
C．③只能位于细胞膜上
D．Q中可能含有S
解析：图中Q物质具有多种功能，①过程中L与Q结合后可变成其他物质，这里的Q物质是具有催化作用的酶，消化酶催化的水解反应发生在消化道(细胞外)，A错误；②过程的Q是起运输作用的转运蛋白，转运蛋白参与的协助扩散不需要消耗能量，B错误；③过程中的L与Q结合后，L随后被消灭，这里的Q应为起免疫作用的抗体，抗体存在于内环境中，C错误。
2．(2023·河北省“五个一名校联盟”二诊)蛋白质是生命活动的主要承担者，在细胞中发挥着重要的作用。下列有关说法错误的是( C )
A．抗体、酶、载体蛋白发挥相应作用后，不能继续发挥作用的是抗体
B．细胞凋亡过程中有新蛋白质的合成，体现了基因的选择性表达
C．高温处理过的蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
D．由rRNA和蛋白质组成的核糖体具有特定的空间结构
解析：酶、载体蛋白发挥作用后结构不变，可以重复利用，抗体特异性的作用于抗原后，形成沉淀或细胞集团进而被吞噬细胞吞噬消化，所以不能继续发挥作用的是抗体，A正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的现象，在细胞凋亡过程中，特定的基因会表达并合成特定的蛋白质行使凋亡功能，这体现了基因的选择性表达，B正确；高温处理过的蛋白质空间结构被破坏，但不会破坏肽键，双缩脲试剂与肽键发生反应，所以高温处理过的蛋白质能与双缩脲试剂发生反应，C错误；核糖体是由rRNA和蛋白质组成的，核糖体具有特定的空间结构，D正确。
3．(2023·江苏省苏锡常镇四市调研)研究发现一类称做“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽折叠、组装或转运，其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。下列叙述正确的是( B )
A．乳酸菌内“分子伴侣”发挥作用的场所可能在内质网上
B．“分子伴侣”介导加工的直链八肽化合物中至少含有9个氧原子和8个氮原子
C．“分子伴侣”的空间结构一旦发生改变，则不可逆转
D．变性后的“分子伴侣”不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
解析：乳酸菌是原核生物，无内质网，A错误；每一个氨基酸至少含有一个氨基(－NH2)和一个羧基(－COOH)，直链八肽化合物由8个氨基酸脱去7个水形成，其中8个氨基酸中至少的氧原子数为8×2＝16，至少的氮原子数为8×1＝8,7分子水(H2O)包含的氧原子数为7，氮原子数为0，则直链八肽化合物至少有氧原子8×2－7＝9，氮原子8×1＝8，B正确；由题干信息可知，分子伴侣在发挥作用时会改变自身空间结构，并可循环发挥作用，因此可以判断“分子伴侣”的空间结构的改变是可以逆转的，C错误；双缩脲试剂鉴定的物质是蛋白质(或多肽)，要求所发生反应的物质中具有的肽键数≥2个，因此变性后的“分子伴侣”能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，D错误。
4．(2023·四川省攀枝花市一模)蛋白质是生物体生命活动的主要承担者，下列有关蛋白质的叙述，错误的是( C )
A．细胞间的信息交流大多与细胞的膜蛋白有关
B．细胞膜和细胞质基质中转运氨基酸的载体不都是蛋白质
C．蛋白质遇高温变性，此过程中肽键数一定减少
D．细胞核中的某些蛋白质是染色体的重要组成部分
解析：细胞间的信息交流大多与细胞的膜蛋白有关，A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tRNA，B正确；蛋白质遇高温变性时，其空间结构被破坏，但肽键没有断裂，即肽键数没有减少，C错误；细胞核中的染色体的主要组成成分是蛋白质和DNA，所以细胞核中的某些蛋白质是染色体的重要组成部分，D正确。
5．下列有关核酸的叙述中，正确的是( A )
①人体中含A、C、T这3种碱基的核苷酸共有5种　②DNA分布在细胞核内，RNA分布在细胞质中　③老鼠细胞质中的遗传物质是RNA　④把DNA的一条单链中的T换成U就是一条RNA链了　⑤原核细胞中既有DNA，又有RNA　⑥鉴定物种可以选择DNA、RNA、核苷酸
A．①⑤　　　　　　　 B．①②④⑤
C．①②⑤⑥ D．①②③⑤
解析：人体中含A、C、T碱基的核苷酸有5种，①正确；DNA主要分布在细胞核内，RNA主要分布在细胞质中，②错误；老鼠细胞质中的核酸有DNA和RNA，遗传物质是DNA，③错误；DNA链与RNA链的区别不仅有碱基种类不同，五碳糖也不同，④错误；原核细胞中既有DNA，又有RNA，⑤正确；应选择具有特异性的物质进行物种鉴定，如DNA、RNA等，但不能选择核苷酸，不同生物的核苷酸相同，⑥错误。
6．图中甲、乙、丙表示生物大分子，①②③表示生理过程。下列分析错误的是( B )
A．a、b、c共有的元素为C、H、O、N
B．a与b的区别只是含有的五碳糖不同
C．通过②③过程核酸控制蛋白质的合成
D．同一生物不同细胞中的丙有差异
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、b、c分别代表脱氧核苷酸、核糖核苷酸、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正确；a与b的区别除了五碳糖不同，碱基种类上也有差别，B错误；通过转录和翻译可合成蛋白质，进而控制生物性状，C正确；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，D正确。
二、非选择题
7．(2023·沙坪坝重庆八中高三模拟)赖氨酸是人体所需的8种必需氨基酸之一(目前认为人体所含氨基酸为21种)，它在生物机体的代谢中起着重要的作用，赖氨酸缺乏会引起蛋白质功能障碍，影响生长发育，导致生长障碍，体重增加缓慢等。因植物性蛋白中普遍缺乏赖氨酸，故营养学家称之为“第一必需氨基酸”。请回答下列与氨基酸、蛋白质相关的问题：
(1)赖氨酸的分子式为C6H14O2N2，其R基中O原子数为0，氨基酸在核糖体(结构)中通过脱水缩合方式合成多肽链，进而形成各种蛋白质。
(2)某兴趣小组欲探究赖氨酸是否也是家兔的必需氨基酸，进行了相关实验。其实验情况用下表显示：
　　　组别项目　　　 甲组 乙组
幼年家兔 10只 10只
饲料 一定量的添加了21种氨基酸的食物 ？
饲喂时间 每天10：00、16：00各一次 每天10：00、16：00各一次
饲喂周期 3周 3周
结果检测
实验中所选幼年家兔应满足的条件是品种一样，生长状况正常且一致，重量一样，性别一样，年龄一样(答出2点)。
乙组所喂饲料为一定量的含除赖氨酸外的20种氨基酸的食物。
实验中的甲组为对照组，乙组为实验组。结果检测可通过测量甲、乙两组家兔的体重(或体长)，经数据对比分析后，一定程度上可反映赖氨酸对家兔生长的必需性。
解析：(1)氨基酸的结构通式的分子式为C2H4O2NR，赖氨酸的分子式为C6H14O2N2，由此可知赖氨酸的R基的分子式为－C4H10N，因此R基中O原子数为0，氨基酸是在细胞质的核糖体中通过脱水缩合的方式合成多肽链，进而形成各种蛋白质。(2)本实验探究赖氨酸是否也是家兔的必需氨基酸，自变量为是否添加赖氨酸，因变量为家兔的生长发育状况(可用体长、体重等来表示)。实验要遵循单一变量原则、等量原则、适宜原则，因此实验中所选幼年家兔应满足的条件是品种一样，生长状况正常且一致，重量一样，性别一样，年龄一样，排除无关变量对实验结果的干扰。
B组
一、选择题
1．2020年10月7日诺贝尔化学奖颁给了2位研究生物学的科学家，以表彰她们“开发出一种基因编辑方法”。她们阐述和发展了CRISPR基因编辑技术，利用这些技术和工具，研究人员可以极其精确地修改动物、植物和微生物的DNA。下列有关叙述不正确的是( C )
A．动物、植物体中DNA主要分布在细胞核中
B．动物、植物和微生物的DNA所含的五碳糖、磷酸和碱基种类相同
C．DNA初步水解的产物有6种
D．DNA是储存、传递遗传信息的生物大分子
解析：DNA初步水解的产物有4种脱氧核糖核苷酸，C错误。
2．(2023·青铜峡市第一中学高三模拟)“待到樱花盛开时，期待与君再相逢。”这是2020年春天湖北人民向全国人民发出的深情邀约。武汉大学在2021年春天，选择樱花盛开最美的两天，专门请医护人员来武大赏樱。下列有关生物遗传物质的叙述，正确的是( A )
A．病毒的遗传物质是DNA或RNA
B．新冠病毒的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
C．既有DNA又有RNA的人体细胞，其遗传物质是DNA或RNA
D．樱花的遗传物质主要是DNA
解析：病毒只有一种核酸，其遗传物质是DNA或RNA，A正确；新冠病毒的遗传物质和艾滋病病毒的遗传物质一样，都是RNA，水解产生4种核糖核苷酸，B错误；既有DNA又有RNA的人体细胞，其遗传物质是DNA，C错误；细胞生物的遗传物质是DNA，D错误。
3．研究人员发现人类和小白鼠的软骨细胞中富含“miR－140”分子，这是一种微型单链核糖核酸。与正常小鼠比较，不含“miR－140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多。下列关于“miR－140”的叙述，错误的是( C )
A．“miR－140”分子中一定含有糖类物质
B．“miR－140”分子对生命活动有重要作用
C．“miR－140”分子中含有两个游离的磷酸基团
D．“miR－140”分子不是人和小鼠的遗传物质
解析：由题意可知，“miR－140”分子为单链RNA，故分子中含有核糖；与正常小鼠比较，不含“miR－140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多，说明“miR－140”分子对生命活动有重要作用；“miR－140”分子中只含有一个游离的磷酸基团；人和小鼠的遗传物质是DNA，“miR－140”分子为RNA，故不是人和小鼠的遗传物质。
4．用高浓度的尿素作为溶剂处理从细胞中分离纯化的蛋白质，可使其失去天然构象变为松散肽链(称为“变性”)；除去尿素后，蛋白质又可以恢复原来的空间结构(称为“复性”)，且蛋白质分子越小复性效果越好。以上信息说明( B )
A．尿素与蛋白酶的作用效果相似
B．氨基酸数量会影响蛋白质的空间结构
C．过氧化氢酶经高浓度尿素溶液处理后活性不变
D．双缩脲试剂可以检测上述“变性”的发生
解析：除去尿素后，蛋白质又可以复性，而经蛋白酶处理后的蛋白质不能复性，故尿素与蛋白酶的作用效果不同，A错误；由题干信息蛋白质分子越小复性效果越好，可知氨基酸数量会影响蛋白质的空间结构，B正确；由题干信息可知，蛋白质经高浓度的尿素处理后可发生“变性”，其结构改变，活性也会发生改变，C错误；蛋白质变性后变为松散肽链，可与双缩脲试剂反应呈紫色，D错误。
5．大脑细胞中的永久性的不溶性蛋白缠结物能够杀死细胞，导致令人虚弱的渐进性神经退行性疾病。下列说法正确的是( D )
A．多种永久性的不溶性蛋白之间的差异只与其基本单位氨基酸有关
B．脑细胞中所有的永久性的不溶性蛋白都会对脑细胞造成杀伤
C．永久性的不溶性蛋白可以与双缩脲试剂反应生成砖红色沉淀
D．破坏永久性的不溶性蛋白的空间结构可使其失去生物活性
解析：多种永久性的不溶性蛋白之间的差异与其基本单位氨基酸的种类、数量、排列顺序不同以及肽链的空间结构不同有关，A错误；蛋白质的功能具有多样性，据题干分析，只有大脑细胞中的永久性的不溶性蛋白缠结物能够杀死细胞，不是所有的永久性的不溶性蛋白都会对脑细胞造成杀伤，B错误；永久性的不溶性蛋白与双缩脲试剂反应呈紫色， C错误；破坏蛋白质的空间结构都会使其失去生物活性，也就是变性，D正确。
6．下列有关细胞中核酸的说法，正确的是( B )
A．SARS病毒中RNA主要分布在细胞质中
B．DNA和RNA彻底水解的产物中有4种产物是相同的
C．叶肉细胞中DNA转录过程只发生在细胞核中
D．核苷酸链中一定含有磷酸二酯键，但不含氢键
解析：SARS病毒没有细胞结构，不存在细胞质，A错误；DNA彻底水解的产物包括磷酸、脱氧核糖、四种碱基(A、C、G、T)，RNA彻底水解的产物包括磷酸、核糖、四种碱基(A、C、G、U)，因此它们的水解产物中有4种是相同的，即磷酸、三种碱基(A、C、G)，B正确；叶肉细胞中DNA转录过程主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也能发生，C错误；核苷酸链中一定含有磷酸二酯键，也可能含有氢键，如tRNA中存在局部碱基配对，含有氢键，D错误。
二、非选择题
7．图1表示细胞内某些有机物的元素组成和功能关系，图2表示细胞中两种结构的主要组成物质与元素的关系，图3表示胰岛素分子中的一条多肽链。图中A、B代表元素，X、Y、Z、P分别代表构成生物大分子的单体，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表生物大分子。请回答下列问题：
(1)新冠病毒的遗传物质可用图1中的Ⅲ表示，它和T2噬菌体的遗传物质在化学成分方面上的区别是Ⅲ中特有的成分是核糖和尿嘧啶，T2噬菌体的遗传物质中特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶。
(2)图1中Ⅰ若为多糖，在动物细胞中主要合成于肝脏和骨骼肌细胞中，其基本单位X彻底氧化分解的场所有细胞质基质和线粒体。图1中四种大分子物质中元素组成相同的是Ⅱ和Ⅲ。
(3)图2中的元素A包括N、P，有丝分裂过程中观察结构2最好的时期是中期，理由是该时期染色体形态稳定、数目清晰。
(4)图3表示胰岛素分子的一条多肽链，其中有5个甘氨酸且分别位于第1、8、20、23、30位，水解去掉图中所有的甘氨酸需要消耗8个水分子。
解析：(1)新冠病毒的遗传物质是RNA，它和T2噬菌体的遗传物质在化学成分方面上的区别是RNA中特有的成分是核糖和尿嘧啶，T2噬菌体的遗传物质中特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶。(2)图1中的多糖在动物细胞中主要合成于肝脏和骨骼肌细胞中，其基本单位X彻底氧化分解的场所有细胞质基质和线粒体。图1中四种大分子物质中元素组成相同的是DNA和RNA。(3)图2中的元素A包括N、P，有丝分裂过程中观察染色体最好的时期是中期，理由是该时期染色体形态稳定、数目清晰。(4)图3表示胰岛素分子的一条多肽链，其中有5个甘氨酸且分别位于第1、8、20、23、30位，把5个甘氨酸水解下来需要破坏8个肽键，需要消耗8分子的水。(共79张PPT)
必修1
分子与细胞
第一单元　走近细胞和组成细胞的分子
第3讲　蛋白质和核酸
考点一
考点二
课标要求 核心素养
1.阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。 2．概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子。 1.通过对蛋白质、核酸功能的理解，认同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。(生命观念)
2．通过对氨基酸结构、蛋白质结构及其多样性和DNA、RNA结构和功能的分析，培养分析和处理信息的能力。(科学思维)
3．结合蛋白质、核酸的结构及其功能，评价市场上蛋白质制品、核酸制品的营养价值。(社会责任)
1．组成蛋白质的氨基酸的结构和种类
(1)氨基酸的结构
C、H、
O、N
羧基
同一个
(2)氨基酸的种类
外界环境中获取
8
人体细胞能够合成
2．蛋白质的合成
(1)多肽的形成过程
①肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为______。
②H2O中各元素的来源：H来自___________________，O来自_______________。
③一条肽链上氨基数或羧基数的确定：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______；其余的氨基(或羧基)在______上。
几肽
—COOH和—NH2
—COOH
两端
R基
(2)蛋白质的结构层次(以血红蛋白为例)
3．蛋白质结构多样性与功能多样性
易错整合，判断正误。
(1)具有氨基和羧基的化合物都是构成生物体蛋白质的氨基酸。(　　)
(2)生物体内组成蛋白质的氨基酸中，不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。(　　)
(3)胰岛素中不同肽链之间通过肽键连接。(　　)
×
√
×
(4)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变。(　　)
(5)评价蛋白质食品的营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量。(　　)
(6)氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质。(　　)
×
√
×
1．抗体和头发的主要成分均为蛋白质，但功能却相差极大，请从氨基酸角度分析，原因是什么？
提示：组成抗体和头发的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同。
2．相对于生鸡蛋，煮熟的鸡蛋更容易消化，这是为什么？
提示：煮熟鸡蛋过程中，高温使蛋白质变性，蛋白质空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
1．蛋白质的变性和水解辨析
2．常考蛋白质的分布和功能
提醒：载体与受体的区别
载体是协助物质运输的蛋白质，如血红蛋白是运输氧的载体，细胞膜上有运输葡萄糖、Na＋、K＋等的转运蛋白；受体是接受信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子受体，其主要作用是实现细胞间信息交流。
3．蛋白质相关的计算规律
(1)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。
(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－肽链数；
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－脱去水分子数×18(不考虑形成二硫键)。
肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 蛋白质相 对分子质量 氨基 数目 羧基
数目
1条 m m－1 m－1 am－ 18(m－1) 至少 1个 至少
1个
n条 m m－n m－n am－ 18(m－n) 至少 n个 至少
n个
注：假设氨基酸平均相对分子质量为a。
提醒：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。
(3)利用原子守恒计算肽链中原子数
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，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，要失去部分氢原子和氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。多肽中的相关数量关系如下：
①碳原子数＝氨基酸的个数×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。
提醒：由于R基上的碳原子数不容易确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
考向?　围绕氨基酸和蛋白质的结构，考查结构与功能观
(2023·河北唐山调研)如图为某多肽的结构简图，对该多肽的叙述错误的是(　　)
例 1
B
A．脱水缩合过程中减少的水的相对分子质量为54
B．有4种不同的侧链基团
C．氨基酸种类数和氨基酸数不相等
D．含有3个肽键，为四肽
解析：形成该多肽的过程中，氨基酸脱水缩合相对分子质量减少了18×3＝54，A正确；该多肽的4个氨基酸的侧链基团(R基)依次是—CH2—CH2—COOH、—CH3、—CH2SH、—CH3，共3种，即氨基酸种类数与氨基酸数不相等，B错误、C正确；分析题图可知，该多肽含有3个肽键，由4个氨基酸脱水缩合而成，为四肽，D正确。
┃┃归纳提示
“二看法”判断组成蛋白质的氨基酸
〔变式训练〕
1．(2023·江苏常州高三检测)下面是三种化合物的结构简式，下列有关这三种化合物的叙述，错误的是(　　)
B
A．三种化合物可以用一个结构通式表示
B．三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基
C．三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D．三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同
解析：题图中三种氨基酸的共同点应为都至少含有一个氨基、一个羧基，B错误。
考向?　蛋白质的结构和功能
(2022·昌平区二模)下列生理过程中没有蛋白质直接参与的是(　　)
A．DNA进行半保留复制
B．内环境中O2进入线粒体
C．组织细胞识别生长激素
D．人体内血糖平衡的调节
例 2
B
解析：DNA进行半保留复制需要DNA聚合酶的催化，DNA聚合酶的化学本质是蛋白质，A不符合题意；内环境中的O2进入线粒体的方式为自由扩散，该过程不需要载体蛋白的参与，也不需要消耗能量，B符合题意；组织细胞识别生长激素与细胞膜上的糖蛋白有关，C不符合题意；人体内血糖平衡的调节离不开胰岛素和胰高血糖素的作用，胰岛素和胰高血糖素的化学本质是蛋白质，D不符合题意。
┃┃易错警示
有关蛋白质需要注意的几点
(2)蛋白质变性的误区：高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构。
(3)由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量会出现差异。
(4)不同蛋白质的合成场所：真核细胞胞内蛋白在游离核糖体上合成，分泌蛋白则在附着于内质网上的核糖体中合成。
(5)氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。
(6)R基团中不一定有C原子，如甘氨酸中R基团为H原子；S元素一定在R基团中。
(7)多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，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。
(8)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。
〔变式训练〕
2．(2023·黑吉两省十校联合体联考)如图是蛋白质分子的结构简图，不同图形代表组成蛋白质的单体，下列分析正确的是(　　)


A．不同图形代表氨基酸分子，图形之间以氢键相连接
B．蛋白质结构的多样性的根本原因是图形的数量和排列顺序
C．高温、强酸、强碱等均会破坏蛋白质的空间结构和肽键
D．图示的蛋白质分子可能同时具有免疫功能和催化功能
D
解析：蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸分子通过肽键连接，A错误；蛋白质结构的多样性的根本原因是基因的多样性，B错误；高温、强酸、强碱等会破坏蛋白质的空间结构，不会破坏蛋白质中的肽键，C错误；某些蛋白质分子可能同时具有免疫功能和催化功能，如溶菌酶，D正确。
考向?　围绕蛋白质的合成及相关计算，考查科学思维能力
　 (2023·广东肇庆期末)结合图示分析，下列有关蛋白质的叙述正确的是(　　)
A．此蛋白质共有2条肽链
B．99个氨基酸构成的蛋白质有98个肽键
C．此蛋白质的R基中共含有22个氨基
D．两个氨基酸脱水缩合过程中，失去的H2O中的氢来自氨基
C
例 3
解析：由羧基总数＝肽链数＋R基上羧基数目可知，肽链数为26－23＝3，此蛋白质含有3条肽链，A错误；由以上分析知，该蛋白质由99个氨基酸构成，其含有的肽键数为氨基酸数－肽链数＝99－3＝96，B错误；此蛋白质的R基中共含有的氨基数为氨基总数－肽链数＝25－3＝22，C正确；两个氨基酸脱水缩合的过程中，失去的H2O中的氢来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基，D错误。
〔变式训练〕
3．如图表示一个由三条多肽链形成的蛋白质分子，共含271个氨基酸，图中每条虚线表示由两个R基中的巯基(—SH)脱氢形成一个二硫键(—S—S—)。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．组成该分子的氨基酸最多有21种
B．氨基酸合成该分子后相对分子质量减少了4 824
C．该分子至少含有3个游离的氨基
D．该物质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应
B
解析：组成蛋白质的氨基酸最多有21种，A正确；由271个氨基酸合成该分子时，脱去268分子水，同时在形成4个二硫键时脱去8个氢，即减少的相对分子质量为268×18＋8＝4 832，B错误；该分子由三条多肽链形成，至少含有3个游离的氨基，C正确；蛋白质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应，D正确。
1．核酸的结构层次
提醒：有的RNA也有空间结构，如tRNA等。
2．核酸的功能与分布
提醒：DNA是一切细胞生物的遗传物质。
蛋白质的生
物合成
细胞核
细胞质
3．DNA和RNA的比较
(1)组成单位的比较
A、G、C
提醒：DNA初步水解的产物是四种脱氧核苷酸(腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸)，彻底水解的产物是脱氧核糖、磷酸和四种含氮碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶)。
4．生物大分子以碳链为骨架
易错整合，判断正误。
(1)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接。(　　)
(2)细胞中的DNA一定有氢键，RNA一定没有氢键。(　　)
(3)同一生物体的不同细胞中，DNA基本相同，RNA不完全相同。(　　)
×
×
√
(4)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。(　　)
(5)相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(　　)
(6)大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质。(　　)
×
×
√
1．DNA指纹技术在案件侦破工作中能够提供犯罪嫌疑人的信息的依据是什么？DNA鉴定技术还可以运用在哪些方面？
提示：依据是DNA是人类的遗传物质，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、研究人类起源、不同生物类群的亲缘关系等方面。
2．“碳是生命的核心元素”的原因是什么？
提示：多糖、蛋白质、核酸等生物大分子都以碳链为基本骨架。
1．归纳概括生物种类与核酸、核苷酸及碱基种类的关系
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 RNA 5种 8种 DNA
病毒 DNA病毒 DNA 4种 4种 DNA
RNA病毒 RNA 4种 4种 RNA
2.蛋白质与核酸之间的关系图
3．DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
考向?　借助核酸的结构与功能，考查生命观念
(2022·天津一模)目前科研人员研究表明，导致新型肺炎的元凶是一种新型冠状病毒，该病毒的遗传物质为RNA。下列关于新型冠状病毒的叙述中，正确的是(　　)
A．将该病毒的核酸彻底水解后，可得到5种碱基、2种五碳糖、1种磷酸
B．该病毒在宿主细胞的核糖体上合成多肽链时，需要RNA聚合酶的催化
C．由于该病毒的核酸为单链结构，所以更容易发生变异
D．可在含有碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等营养全面的培养基上培养新型冠状病毒用于科学研究
例 4
C
解析：新型冠状病毒只含有RNA一种核酸，RNA彻底水解后，可得到4种碱基(A、U、C、G)、1种五碳糖(核糖)、1种磷酸，A错误；RNA聚合酶催化转录过程，不能催化多肽链的形成，B错误；由于该病毒的核酸为单链结构，所以更容易发生变异，C正确；病毒没有细胞结构，不能独立生存，必须用宿主活细胞培养，D错误。
┃┃归纳提示
判断DNA和RNA的三种方法
〔变式训练〕
4．(2023·石家庄模拟)下图中甲是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述不正确的是(　　)
B
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
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的基本单位，B错误。
考向?　结合核酸、蛋白质间的内在关系，考查创新应用能力
(2022·淄博一模)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
例 5
C
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。
┃┃归纳提示
〔变式训练〕
5．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。据图分析正确的是(　　)
B
A．人体细胞中单体a、b的结构可用d表示，人体中d有4种
B．大肠杆菌细胞内单体c的结构可用e表示，e的种类有21种
C．a、b是生物体内遗传信息的携带者，C是生命活动的主要承担者
D．A、B的多样性由d中的n充分体现，C的多样性由e中的R充分体现
解析：根据图分析知，a表示脱氧核苷酸，b表示核糖核苷酸，d表示核苷酸，人体内的核苷酸有8种，A错误；图中c表示氨基酸，组成生物体的氨基酸的种类有21种，B正确；A是DNA，B是RNA；核酸是生物体内遗传信息的携带者，C是蛋白质，生命活动的主要承担者，C错误；C蛋白质的多样性除了与e中的R有关，还与氨基酸的数目、排列顺序和肽链的空间结构有关，D错误。
考向?　生物大分子以碳链为基本骨架
(2023·湖南雅礼中学高三模拟)如图表示在某细胞内发生的一系列生物大分子的合成过程，其中甲、乙、丙、丁分别表示生物大分子，丁是细胞内的储能物质，b、c、d表示组成对应大分子的单体，下列叙述错误的是(　　)
B
例 6
A．大分子甲和乙的元素组成一定相同，乙和丙的元素组成一般不同，丙和丁的元素组成一定不同
B．乙、丙具有多样性是因为b、c种类多样
C．在植物细胞内和在动物细胞内丁代表不同物质，但d代表同一物质
D．乙、丙、丁分解成b、c、d的过程都会消耗水
解析：乙是RNA，其具有多样性是因为核糖核苷酸排列顺序，丙是蛋白质，具有多样性是因为组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，及多肽链的空间结构不同。
┃┃归纳提示
有机物初步水解产物、彻底水解产物和代谢终产物
〔变式训练〕
6．如图表示有关生物大分子的简要概念图，下列叙述正确的是(　　)
A．若b为葡萄糖，则c在动物细胞中可能为乳糖
B．若c为RNA，则b为核糖核苷酸，a为C、H、O、N
C．DNA和蛋白质分子的多样性都与分子的空间结构密切相关
D．多聚体水解的过程，需要水分子参与并消耗一定量的ATP
B
解析：乳糖不是生物大分子，A错误；蛋白质分子的多样性与分子的空间结构密切相关，而DNA分子的多样性主要与其中的碱基的排列顺序有关，C错误；多聚体水解的过程，需要消耗水分子，但不消耗能量，D错误。
1．(2022·湖南卷)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
C
解析：蛋白质的氮元素主要存在于肽键中，A错误；胶原蛋白为生物大分子物质，涂抹于皮肤表面不能被直接吸收，B错误；内质网是蛋白质的合成、加工场所和运输通道，高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装，胶原蛋白的形成与核糖体、内质网、高尔基体有关，C正确；由题胶原蛋白非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，而人体需要从食物中获取必需氨基酸，非必需氨基酸自身可以合成，衡量蛋白质营养价值的高低主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量及组成比例，因此不能说明胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高，D错误。
2．(2021·辽宁卷)蛋白质是生命活动的主要承担者。下列有关叙述错误的是(　　)
A．叶绿体中存在催化ATP合成的蛋白质
B．胰岛B细胞能分泌调节血糖的蛋白质
C．唾液腺细胞能分泌水解淀粉的蛋白质
D．线粒体膜上存在运输葡萄糖的蛋白质
D
解析：叶绿体类囊体薄膜是进行光合作用的场所，能合成ATP，则存在催化ATP合成的酶，其本质是蛋白质，A正确；胰岛B细胞能分泌胰岛素，降低血糖，胰岛素的化学本质是蛋白质，B正确；唾液腺细胞能分泌唾液淀粉酶，唾液淀粉酶属于分泌蛋白，能水解淀粉，C正确；葡萄糖分解的场所在细胞质基质，线粒体膜上不存在运输葡萄糖的蛋白质，D错误。
3．(2021·湖南卷)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
B
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析：这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化，不能参与细胞信号传递，B错误。
4．(2020·北京卷)蛋白质和DNA是两类重要的生物大分子，下列对两者共性的概括不正确的是(　　)
A．组成元素含有C、H、O、N
B．由相应的基本结构单位构成
C．具有相同的空间结构
D．体内合成时需要模板、能量和酶
解析：蛋白质具有多种多样的空间结构，DNA具有相同的空间结构，C错误。
C
5．(2022·河北省选择性考试模考)生物大分子之间的相互结合在生物体的生命活动中发挥重要作用。下列叙述正确的是(　　)
A．蛋白质与DNA结合后都能调控基因表达
B．RNA聚合酶与起始密码子结合启动转录的起始
C．RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在
D．DNA与RNA的结合可发生在HIV中
C
解析：DNA和DNA水解酶结合后无法调控基因表达，A错误；RNA聚合酶是结合在启动子上的，起始密码子位于mRNA上，B错误；RNA主要分为mRNA、tRNA和rRNA，rRNA与蛋白质组成核糖体，且在翻译过程中mRNA、tRNA都与核糖体结合，所以RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在，C正确；HIV是艾滋病病毒，病毒没有细胞结构，只有寄生在其他生物的活细胞中利用宿主细胞内的代谢系统和营养物质才能进行生命活动，所以DNA与RNA的结合发生在宿主细胞中，D错误。

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