资源简介

第1单元 走近细胞及组成细胞的分子
第3课　蛋白质和核酸
[复习目标]　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)
考点一　蛋白质的结构和功能
1．蛋白质的功能
蛋白质是生命活动的主要承担者。
2．蛋白质的基本组成单位——氨基酸
3．蛋白质的结构
4．蛋白质分子结构多样性的原因
(1)氨基酸：种类不同；数目成千上万；排列顺序千变万化。
(2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
[教材深挖]
(1)(必修1 P30正文，拓展)蛋白质分子中，不同氨基酸之间可能通过哪些化学键相连接？请举例说明。
提示：一条肽链中相邻氨基酸通过肽键相连接，不同肽链之间的氨基酸可通过氢键或二硫键相连接。
(2)(必修1 P32与社会的联系)熟鸡蛋更容易消化的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
(3)(必修1 P32与社会的联系)蛋白质变性后能(填“能”或“不能”)用双缩脲试剂检测，理由是蛋白质变性后空间结构改变，但没有破坏氨基酸之间的肽键。
[易错辨析]
1．细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。(√)
2．二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的化合物，含有2个肽键。(×)
3．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。(×)
4．由于氨基酸之间能够形成氢键等，这些氢键使得肽链能盘曲、折叠。(√)
5．如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。(√)
6．引起囊性纤维化、阿尔茨海默病、帕金森病的蛋白质发生改变的直接原因是细胞内肽链氨基酸顺序发生了改变。(×)
1．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：是由高温、过酸、过碱、重金属盐、酒精、紫外线及X 射线照射、超声波等因素导致的，蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，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，蛋白质分解为短肽进而彻底水解为氨基酸。
2．利用蛋白质的结构图解理解有关蛋白质结构的计算规律
结合示意图可得出如下规律(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条肽链或m条肽链时)：
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
1 n－1 n－1 na－18(n－1)
m n－m n－m na－18(n－m)
提醒：①若为环状多肽，则可将公式中的肽链数视为零，再进行相关计算。
环状多肽中氨基或羧基数目取决于构成环状多肽氨基酸R基中的氨基和羧基的数目，由图示可知：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。
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。
命题点1　围绕组成蛋白质的氨基酸考查复杂情境信息的问题解决能力
1．(2022·湖北卷)氨基酸在人体内分解代谢时，可以通过脱去羧基生成CO2和含有氨基的有机物(有机胺)，有些有机胺能引起较强的生理效应。组氨酸脱去羧基后的产物组胺，可舒张血管；酪氨酸脱去羧基后的产物酪胺，可收缩血管；天冬氨酸脱去羧基后的产物β－丙氨酸是辅酶A的成分之一。下列叙述正确的是(　　)
A．人体内氨基酸的主要分解代谢途径是脱去羧基生成有机胺
B．有的氨基酸脱去羧基后的产物可作为生物合成的原料
C．组胺分泌过多可导致血压上升
D．酪胺分泌过多可导致血压下降
解析：选B。人体内氨基酸的主要分解代谢途径是经过脱氨基作用，含氮部分转化成尿素，不含氮部分氧化分解产生二氧化碳和水，A错误；有的氨基酸脱去羧基后的产物可作为生物合成的原料，如天冬氨酸脱去羧基后的产物β－丙氨酸是辅酶A的成分之一，B正确；组胺可舒张血管，组胺分泌过多可导致血压下降，C错误；酪胺可收缩血管，酪胺分泌过多可导致血压上升，D错误。
命题点2　围绕蛋白质的结构和功能考查生命观念及科学探究
2．(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
解析：选C。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；由题意可知，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，因此并不能说明胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高，D错误。
3．(2023·北京海淀模拟)为分析细胞中肽链合成过程中肽链的延伸方向，研究人员用含3H的亮氨酸标记合成中的蛋白质(氨基酸序列已知)。适宜时间后从细胞中分离出合成完成的此蛋白质的肽链，用蛋白酶处理肽链，获得6 种肽段，检测不同肽段3H的相对掺入量(肽段的放射性强度占这一肽段所有亮氨酸均被标记后的放射强度的百分比)。用3H的相对掺入量对N端至C端排序的肽段作图，结果如图所示。关于此实验分析不正确的是(　　)
A．3H标记的亮氨酸会同时掺入多条正在合成的肽链中
B．亮氨酸在肽链中分布不均，故不能直接比较各肽段的放射性强度
C．带3H标记的完整肽链被蛋白酶处理后得到的六个肽段可能不都具有放射性
D．离N端近的肽段上3H相对掺入量低，可推测肽链合成从C端开始
解析：选D。纵轴表示3H的相对含量，由图可知，3H标记的亮氨酸同时掺入多条正在合成的肽链中，A正确；由图可知，3H的相对掺入量亮氨酸在肽链中分布不均，故不能直接比较各肽段的放射性强度，B正确；由于六个肽段的3H的相对掺入量没有达到100%，故带3H标记的完整肽链被蛋白酶处理后得到的六个肽段可能不都具有放射性，C正确；由图可知，N端比C端的肽段上3H相对掺入量更少，可推测肽链合成从N端开始，D错误。
命题点3　围绕蛋白质结构的相关计算考查科学思维
4．我国合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物脑啡肽(图甲)，它的结构简式如下。下列说法错误的是(　　)
甲
乙
A．图甲化合物叫五肽，该化合物完全水解可形成4种氨基酸
B．某条多肽链的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，组成该多肽的氨基酸数是30个
C．图乙中，三十九肽被水解后肽键数量减少8个，这些肽链和三十九肽相比，氨基一定增加3个
D．若乙蛋白质是抗体，说明蛋白质具有免疫功能；若为激素，说明蛋白质具有调节功能
解析：选C。图甲所示化合物含有5个、4种氨基酸，叫五肽，完全水解可形成4种氨基酸，A正确。设组成该多肽的氨基酸数为x，则110x－(x－1)×18＝2778，求得x等于30，B正确。由题意可知，被除去氨基酸的位置是8、18、27、39位，因此去掉4个氨基酸得到4条长短不等的多肽需要水解7个肽键，即肽键数减少7个；三十九肽至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，四条短肽至少含有4个游离的氨基和4个游离的羧基，氨基和羧基数可能增加3个，C错误。蛋白质有多种功能，当它是抗体时，能与抗原结合发挥免疫功能；当它是激素时，能与靶细胞结合发挥调节功能，D正确。
5．有一条由12个氨基酸组成，分子式为CXHYOWNZS(Z＞12，W＞13)的多肽，这条多肽链经过水解后的产物中有5种氨基酸：半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、赖氨酸(C6H14O2N2)、苯丙氨酸(C9H11O2N)。水解产物中天冬氨酸的数目是(　　)
A．(Y＋12)个　 B．(Z＋12)个
C．(W－13)个 D．(W－13)/2个
解析：选D。由题意可知，天冬氨酸(C4H7O4N)中含有2个羧基，4个氧原子，设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个，根据题干信息可知脱去12－1＝11个水，根据氧原子守恒，2×(12－x)＋4x－11＝W，解得：x＝(W－13)/2，D符合题意。
[技法提炼]　利用原子守恒法计算肽链中的原子数
在一个氨基酸中，若不考虑R基，则含有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×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。
⑤由于R基上的碳原子数不好确定，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。
⑥若已知多肽链的分子式，则此多肽链中：
a．含2个氨基的氨基酸数＝N原子数－肽键数－1。
b．含2个羧基的氨基酸数＝。
考点二　核酸的结构和功能
1．核酸的结构层次
2．DNA和RNA的组成成分比较
(1)相同成分：含氮碱基A、G、C和磷酸。
(2)不同成分
3．核酸分子的多样性和特异性
(1)多样性：组成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但如果数量不限，在连成长链时，排列顺序是极其多样的，所以DNA分子具有多样性。
(2)特异性：每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其代表了特定的遗传信息。
4．核酸的功能与分布
[教材深挖]
(必修1 P36拓展应用)核酸保健品不会真的保健，其原因是核酸在消化道内被彻底消化后才能被吸收，且构成人体核酸的原料一般是不缺乏的。
5．生物大分子以碳链为骨架
[教材深挖]
(必修1 P38复习与提高)多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体，试从组成二者单体种类的角度分析核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是的原因：构成多糖的基本单位是葡萄糖，无论多少个葡萄糖构成多糖，它的顺序没有什么变化。而核酸是由核苷酸连接而成的长链，核酸分子中4种脱氧核苷酸(或核糖核苷酸)在数量、排列顺序上就会千差万别，从而能够承担起携带遗传信息的功能。
[易错辨析]
1．DNA分子一条链中的两个相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。(×)
2．核苷酸是生物体内携带遗传信息的物质，核苷酸种类不同取决于碱基的不同。(×)
3．DNA是真核生物储存、传递遗传信息的生物大分子，原核生物和病毒的遗传信息储存在RNA中。(×)
4．碳原子与碳原子或其他原子通过共价键连接形成稳定的结构。(√)
5．脂肪是生物大分子，其单体是甘油和脂肪酸。(×)
1．归纳核酸的功能
2．有机分子的“水解”和“氧化分解”的区别
物质 初步水解产物 彻底水解产物 氧化分解产物
由水解酶参与 由呼吸酶参与
淀粉 麦芽糖 葡萄糖(单体) CO2＋H2O
脂肪 甘油＋脂肪酸 甘油＋脂肪酸 CO2＋H2O
蛋白质 多肽 氨基酸(单体) CO2＋H2O＋尿素
核酸 核苷酸(单体) 磷酸＋五碳糖＋碱基 尿酸等
命题点1　围绕核酸的结构与功能考查生命观念
1．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
解析：选A。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，综上所述，A正确。
2．(2022·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(　　)
　　　甲　　　　　　乙　　　　丙　
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：选B。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。
[技法提炼]　判断DNA和RNA的三种方法
命题点2　围绕核酸与蛋白质间的内在关系考查生命观念
3．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
解析：选B。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。
4．(2022·河北秦皇岛期末)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：选C。T2噬菌体是由DNA和蛋白质构成的、HIV和烟草花叶病毒是由RNA和蛋白质构成的，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，能破坏大分子的空间结构，即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DNA聚合酶与DNA结合形成“DNA—蛋白质”复合体等，D正确。
[归纳总结]　常见核酸蛋白质复合体
命题点3　细胞中有机物的推断
5．(2022·沈阳市模拟)根据元素的组成可以推断细胞中化合物的种类，观察如图，有关分析正确的是(　　)
A．若a中还含有S元素，其可能是氨基酸，人体细胞中的氨基酸都必需从食物中获得的
B．若b是植物细胞中的一种多糖，则它一定是能源物质
C．若c能携带遗传信息，则其一定为DNA
D．若c为脂质，它存在于所有活细胞中
解析：选D。人体细胞中的必需氨基酸必须从食物中获得，而非必需氨基酸能在体内合成，A错误；若b是植物细胞中的一种多糖，其可能为纤维素或淀粉，但纤维素不是能源物质，B错误；若c能携带遗传信息，其可能是DNA或者RNA，C错误；细胞膜的成分主要是磷脂和蛋白质，若c为脂质，组成元素为C、H、O、N、P，则为磷脂，活细胞都有细胞膜，因此它一定存在于所有活细胞中，D正确。
6．生命科学研究中常用“建模”的方法表示微观物质的结构，图中甲、乙、丙分别表示植物细胞中常见的三种大分子有机物，每种有机物都有其特定的基本组成单位。则与图中甲、乙、丙对应完全吻合的是哪一组(　　)
A．DNA、RNA、纤维素
B．多肽、RNA、淀粉
C．DNA、蛋白质、糖原
D．核酸、多肽、糖原
解析：选B。根据图示，甲的基本组成单位有7种，乙的基本组成单位有4种，丙的基本组成单位只有1种。对比蛋白质、DNA或RNA、多糖的基本组成单位的种类可知，甲是多肽，乙是DNA或RNA，丙是多糖。由于甲、乙、丙三种物质来自植物细胞，所以丙是纤维素或淀粉，结合选项内容，A、C、D错误，B正确。
[方法技巧]　组成细胞有机分子的判断
（1）根据元素组成确定化合物的名称
(2)根据化合物的组成单位确定化合物的名称
图1　－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－
图2　－△－□－△－◇－◇－○－△－□－◇－△－
①图1表示由相同单体构成的生物大分子，可表示淀粉、纤维素和糖原，都是由葡萄糖构成的。
②图2表示由不同单体构成的生物大分子，可表示核酸和多肽的结构组成。
[真题演练]
1．(2022·浙江1月选考)膜蛋白的种类和功能复杂多样，下列叙述正确的是(　　)
A．质膜内、外侧的蛋白质呈对称分布
B．温度变化会影响膜蛋白的运动速度
C．叶绿体内膜上存在与水分解有关的酶
D．神经元质膜上存在与K＋、Na＋主动转运有关的通道蛋白
解析：选B。蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中，在膜内外两侧分布不对称，A错误；由于蛋白质分子和磷脂分子是可以运动的，因此生物膜具有一定的流动性，温度可以影响生物膜的流动性，所以温度变化会影响膜蛋白的运动速度，B正确；水的分解是在叶绿体类囊体薄膜上，C错误；神经元质膜上存在与K＋、Na＋主动转运有关的载体蛋白，而通道蛋白参与的是协助扩散的物质跨膜运输方式，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
解析：选D。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·海南卷)研究发现，人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是(　　)
A．该酶的空间结构由氨基酸的种类决定
B．该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与
C．“废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂
D．“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用
解析：选A。根据题意可知：该酶的化学本质为蛋白质，蛋白质空间结构具有多样性的原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链盘曲折叠形成的空间结构不同造成的，A错误；该酶的化学本质为蛋白质，因此该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与，B正确；“废物蛋白”被该酶切割的过程中会发生分解，肽键断裂，C正确；氨基酸是蛋白质的基本单位，因此“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用，D正确。
4．(2021·江苏卷)核酸和蛋白质都是重要的生物大分子，下列相关叙述错误的是(　　)
A．组成元素都有C、H、O、N
B．细胞内合成新的分子时都需要模板
C．在细胞质和细胞核中都有分布
D．高温变性后降温都能缓慢复性
解析：选D。核酸的组成元素为C、H、O、N、P，蛋白质的组成元素为C、H、O、N，故组成元素都有C、H、O、N，A正确；核酸和蛋白质的合成都需要模板，合成DNA以DNA分子的两条链为模板，合成RNA以DNA的一条链为模板，合成蛋白质以mRNA为模板，B正确；核酸和蛋白质在细胞质和细胞核中都有分布，DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，C正确；DNA经高温变性后降温能缓慢复性，蛋白质经高温变性后，降温不能复性，D错误。
[长句特训]
阿尔茨海默病是一种多发于老年人群的神经系统退行性疾病，可导致老年性痴呆。此病的重要病理特征之一是β淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块。
图1
设问形式1　事实判断类命题
(1)Aβ由淀粉样前体蛋白(一种膜蛋白)水解形成，如图1所示。由图1可知，淀粉样前体蛋白先后经过______________的催化作用，切断氨基酸之间的__________(化学键)而形成Aβ，每经此过程生成1分子Aβ需要__________分子水。
设问形式2　原因解释类命题
(2)Aβ的空间结构如图2。许多证据表明，Aβ在健康人的大脑中有营养神经的作用。但在遗传因素和环境因素的共同作用下，Aβ产生量过多，可形成不同的Aβ聚集体(图3为含12个Aβ的聚集体)，产生神经毒性并最终使患者出现认知功能障碍和记忆衰退的症状。
图2　　　　　图3
用结构与功能相适应的观点对上述现象进行解释：_____________________。
设问形式3　开放思维类命题
(3)综上所述，请你提出治疗阿尔茨海默病的一种思路。_________________________。
解析：(1)由图1可知，淀粉样前体蛋白先后经过β-分泌酶和γ-分泌酶的催化作用，切断氨基酸之间的肽键而形成Aβ。每经此过程生成1分子Aβ需要切断2分子肽键，需要2分子水。(2)结合题文和题图，根据结构决定功能，Aβ的空间结构如图2时，其在大脑中有营养神经的作用；在遗传因素和环境因素的共同作用下，Aβ产生量过多，如图3为含12个Aβ的聚集体，会产生神经毒性，最终使患者出现认知功能障碍和记忆衰退的症状。(3)根据阿尔茨海默病的重要病理特征之一是β淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块，结合题图，可知治疗阿尔茨海默病的思路是防止Aβ聚集，具体思路为：开发抑制β-分泌酶和/或γ-分泌酶活性的药物；开发促进Aβ水解或清除的药物；开发抑制Aβ错误空间结构的药物；开发抑制Aβ聚集的药物等。
答案：(1)β-分泌酶和γ-分泌酶　肽键　2
(2)Aβ结构如图2时有营养神经作用，如图3聚集体中的结构且发生聚集时有神经毒性
(3)开发抑制β-分泌酶和/或γ-分泌酶活性的药物；开发促进Aβ水解或清除的药物；开发抑制Aβ错误空间结构的药物；开发抑制Aβ聚集的药物等
第3课　蛋白质和核酸
[基础练透]
1．(2022·广州模拟)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：选C。由题意可知，人体内硒含量很少，硒元素属于微量元素，A正确；由题意可知，合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取，人体细胞能够合成硒代半胱氨酸，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。
2．(2022·湖南模拟)短杆菌肽S是从短杆芽孢杆菌中提取的环状十肽类抗生素。短杆菌肽S主要破坏细胞膜，也破坏真核细胞的线粒体膜，因而它可以抑制其他微生物的生长繁殖。下列关于短杆菌肽S的叙述正确的是(　　)
A．短杆菌肽S的合成需要细胞质基质或者线粒体提供ATP
B．合成1分子短杆菌肽S的过程需要消耗10分子水
C．短杆菌肽S至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基
D．短杆菌肽S可能改变膜的通透性，使胞内物质外溢而导致细胞死亡
解析：选D。短杆菌肽S是从短杆芽孢杆菌中提取的环状十肽类抗生素，而短杆芽孢杆菌为原核生物，其细胞中不含线粒体，因此，短杆菌肽S的合成需要的ATP不能来自线粒体，A错误；短杆菌肽S为环状十肽，其合成过程产生了10分子水，B错误；短杆菌肽S为环状十肽，其中含有10个肽键，因此，若不考虑R基中的氨基和羧基，则该十肽中不含有游离的氨基和游离的羧基，C错误；短杆菌肽S主要破坏细胞膜，据此可推测，短杆菌肽S起作用的机理可能是改变膜的通透性，使胞内物质外溢而导致细胞死亡，D正确。
3．跨膜蛋白是一类贯穿生物膜两侧的蛋白质。生物膜中存在多种跨膜蛋白，其功能往往与物质运输和信息传递有关。下列说法错误的是(　　)
A．载体通常是跨膜蛋白，运输物质时其结构会发生改变
B．受体都是跨膜蛋白，能将细胞外信号分子传入细胞内
C．离子通道蛋白都是跨膜蛋白，发挥作用时不与所运输的物质结合
D．Na＋－K＋泵是跨膜蛋白，既有运输功能，同时也有ATP酶活性
解析：选B。载体蛋白主要分布在细胞膜上，可以协助物质进出细胞，运输物质时其结构会发生改变，A正确；受体通常分布在膜表面而非跨膜蛋白，与信号分子结合后可改变细胞的生理状态，不能够将信息分子转移到细胞内，B错误；离子通道蛋白都是跨膜蛋白，通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，被转运物质不需要与通道蛋白结合，C正确；Na＋－K＋泵是普遍存在于动物细胞表面的一种载体蛋白，它具有ATP酶活性，能将Na＋排出细胞外，同时将K＋运进细胞内，维持细胞内外Na＋和K＋的浓度差，D正确。
4．(2022·辽宁模拟预测)血红蛋白是一种寡聚蛋白，具有别构效应，当它未与氧气结合时，处于紧密型构象状态，不易与氧气结合；当氧气与1个亚基结合后，会引起该亚基构象改变，这个亚基构象改变会引起其他3个亚基的构象改变，使整个血红蛋白的结构变得松弛，易与氧气结合。下列叙述正确的是(　　)
A．别构效应能大大提高血红蛋白的氧合速率
B．血红蛋白是由肽键将4个亚基相互连接而成的寡聚蛋白
C．别构效应导致血红蛋白结构变得松弛而发生变性
D．构成血红蛋白的氨基酸中含有铁元素
解析：选A。由题干可知，别构效应可以使血红蛋白易与氧气结合，提高氧合速率，A正确；氨基酸通过脱水缩合形成肽键，连接成肽链，血红蛋白具有4条多肽链，每一条多肽链都有1个亚基，亚基之间通过氢键或二硫键等连接，B错误；别构效应改变了蛋白质的空间结构，但没有破坏蛋白质的空间结构，而变性是在理化因素作用下破坏了蛋白质特定的空间构象，从而导致其理化性质改变，生物活性丧失使之失去相应的功能，C错误；铁元素是血红蛋白的组成成分，但在构成血红蛋白的氨基酸中不含有铁元素，铁元素没有在氨基酸上，D错误。
5．(2022·湖南模拟)近期，科学家解析了两种痒觉受体的结构，MRGPRX2可与某些带正电的化合物结合，而MRGPRX4可与某些带负电的化合物结合，引起这种差异的原因不可能是这两种受体的(　　)
A．氨基酸的排序不同
B．肽链的空间结构不同
C．氨基酸的数目不同
D．肽键的空间结构不同
解析：选D。氨基酸排列顺序不同是蛋白质分子多样性的原因之一，A不符合题意；组成蛋白质的多肽链的空间结构不同是蛋白质分子多样性的原因之一，B不符合题意；组成蛋白质的氨基酸的数目不同是蛋白质分子多样性的原因，C不符合题意；组成肽链的氨基酸之间都是通过肽键相连，肽键的结构相同，D符合题意。
6．(2022·大连市一模)核酸是遗传信息的携带者，同时也具有催化、运输等功能。下列有关叙述正确的是(　　)
A．T2噬菌体的遗传信息的携带者是脱氧核苷酸
B．少数RNA能降低某些细胞代谢所需的活化能
C．mRNA和tRNA都具有运输氨基酸的功能
D．酵母菌通过拟核区的环状DNA控制代谢过程
解析：选B。T2噬菌体的遗传信息的携带者是DNA，脱氧核苷酸是DNA的基本单位，A错误；少数RNA有催化作用，称为核酶，能降低某些细胞代谢所需的活化能，B正确；mRNA是翻译的模板，tRNA是氨基酸的搬运工具，只有tRNA具有运输氨基酸的功能，C错误；酵母菌是真核生物，具有细胞核，拟核区是原核生物的结构，D错误。
7.(多选)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A、B、C、D分别表示生物大分子，D是细胞内的储能物质，b、c、d表示组成对应大分子的单体，下列叙述正确的是(　　)
A．大分子A和B的元素组成一定相同，B和C的元素组成一般不同，C和D的元素组成一定不同
B．B、C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D代表不同物质，但d代表同一物质
D．b、c、d合成B、C、D的过程都会产生水，而B、C、D分解成b、c、d的过程都会消耗水
解析：选ACD。由分析可知，D是细胞内储能大分子，所以是淀粉或糖原，d代表葡萄糖，C起催化作用，所以是酶，化学本质是蛋白质，c代表氨基酸，B指导合成蛋白质，所以是mRNA，b为核糖核苷酸，A指导mRNA合成，所以是DNA，大分子A和B的元素组成为C、H、O、N、P；C的元素组成至少为C、H、O、N；D的组成元素为C、H、O，A正确；导致RNA多样性的原因是构成RNA的核糖核苷酸的数目和排列顺序不同，导致蛋白质多样性的原因是构成蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序不同以及肽链盘曲折叠的空间结构不同，B错误；在植物细胞内和在动物细胞内D代表不同物质，前者是淀粉，后者是糖原，但d代表同一物质葡萄糖，C正确；b、c、d合成B、C、D的过程脱水缩合都会产生水，而B、C、D分解是水解过程，故形成b、c、d的过程都会消耗水，D正确。
8．如图甲表示由1分子磷酸、1分子碱基和1分子a构成的化合物b，图乙是人体中某种抗体的示意图。请回答下列问题：
甲　　　　　　　　　乙
(1)若图甲中a为脱氧核糖，则化合物b构成的物质主要分布在生物细胞的____________中；乳酸菌内含有的碱基m共有________种。
(2)构成图乙中抗体的氨基酸的种类不同，这取决于______________。
(3)抗体经高温处理后与双缩脲试剂混合______(填“会”或“不会”)产生紫色反应，理由是_____________________________。
(4)假设控制某种蛋白质合成的基因刚转录出来的mRNA含有900个碱基，而翻译后从核糖体上脱离下来的多肽链只由76个氨基酸组成，这说明_______________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)若图甲中a为脱氧核糖，则化合物b是脱氧核苷酸，构成的物质是DNA，主要分布在生物细胞的细胞核或拟核；乳酸菌内含有DNA和RNA两种核酸，共含有碱基m5种，即A、T、G、C、U。(2)氨基酸的种类不同取决于(氨基酸的)R基(或R基的不同)。(3)高温破坏了蛋白质的空间结构，不会破坏肽键，双缩脲试剂鉴定的是含有2个或2个以上肽键的化合物，故抗体经高温处理后与双缩脲试剂混合还会发生紫色反应。(4)假设控制某种蛋白质合成的基因刚转录出来的mRNA全长有900个碱基，而翻译后从核糖体脱离下来的多肽链只由76个氨基酸组成，这说明刚转录出来的mRNA需要加工成熟才能作为翻译的模板。
答案：(1)细胞核或拟核　5　(2)(氨基酸)R基(或R基的不同)　(3)会　高温只是破坏了蛋白质的空间结构，并不会使肽键断裂　(4)刚转录出来的mRNA需要加工成熟，才能作为翻译的模板
[能力提升]
9．(2022·山东模拟预测)SREBP蛋白裂解激活蛋白(S蛋白)可协助SREBP前体从内质网转运到高尔基体。该前体在高尔基体中经酶切后，产生具有转录调节活性的N端结构域，随后转运到细胞核，激活下游胆固醇合成途径相关基因的表达。白桦酯醇能特异性结合S蛋白并抑制其活化。下列说法错误的是(　　)
A．S蛋白活化后，空间结构发生变化
B．S蛋白可促进胆固醇合成酶在细胞核内的合成
C．白桦酯醇可减少N端结构域的产生，降低血液中胆固醇的含量
D．SREBP前体从内质网转运到高尔基体需要消耗代谢产生的能量
解析：选B。蛋白质的功能取决于其空间结构，S蛋白活化后，功能发生改变，则空间结构发生改变，A正确；S蛋白可以促进胆固醇合成酶的合成，但胆固醇合成酶是在细胞质中的核糖体上合成的，B错误；白桦酯醇通过抑制S蛋白活性，可以减少N端结构域的产生，使胆固醇合成途径相关的基因不能表达，从而降低血液胆固醇含量，C正确；SREBP前体从内质网转运到高尔基体通过囊泡运输，该过程消耗能量，D正确。
10．(2022·湖南模拟)FtsZ蛋白是一种广泛存在于细菌细胞质中的骨架蛋白，与哺乳动物细胞中的微管蛋白类似。在细菌二分裂过程中，FtsZ蛋白先招募其他15种分裂蛋白形成分裂蛋白复合物，再促进细菌完成二分裂。下列说法错误的是(　　)
A．FtsZ蛋白与其他15种分裂蛋白的单体都以碳链为骨架
B．FtsZ蛋白在细菌中广泛存在，因此可作为抗菌药物研发的新靶标
C．FtsZ蛋白的功能由氨基酸的种类、数目和排列顺序三方面决定
D．研发针对于细菌的FtsZ蛋白抑制剂时，应考虑其对动物微管蛋白的抑制作用
解析：选C。蛋白质等生物大分子及其单体都以碳链为骨架，故FtsZ蛋白与其他15种分裂蛋白的单体都以碳链为骨架，A正确；FtsZ蛋白在细菌中广泛存在，通过抑制该蛋白的合成或破坏其空间结构从而抑制细菌二分裂，因此可作为抗菌药物研发的新靶标，B正确；细菌虽没有内质网和高尔基体，但其蛋白质也有一定的空间结构，因此FtsZ蛋白的功能与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链的空间结构有关，C错误；FtsZ蛋白与哺乳动物细胞中的微管蛋白类似，因此在研发针对于细菌的FtsZ蛋白抑制剂时，应考虑其对动物微管蛋白的抑制作用，D正确。
11．(多选)(2022·山东百师联盟联考)科学研究发现，细胞内普遍存在被称为分子伴侣的一类蛋白质，该类蛋白质能够识别并结合不完整折叠或装配的蛋白质，帮助这些多肽正确折叠、转运或防止它们聚集，其本身不参与最终产物的形成(如图)，在生物体内发挥着重要的功能。下列关于分子伴侣的叙述错误的是(　　)
A．分子伴侣是由一种基因控制的在核糖体上合成的蛋白质
B．分子伴侣在内质网中调节蛋白质的正确折叠和装配，并参与蛋白质的合成
C．分子伴侣具有特定的结构，能识别异常折叠的蛋白质，不识别正常折叠的蛋白质
D．分子伴侣具有降解异常蛋白质，防止它们聚集的作用
解析：选AB。分子伴侣是一类蛋白质，不是由一种基因控制合成的，A错误；分子伴侣能识别并结合不完整折叠或装配的蛋白质，调整这些多肽折叠、转运或防止它们聚集，该过程发生在内质网中，但其本身不参与蛋白质的合成，B错误；分子伴侣具有特定的结构，能识别异常折叠的蛋白质，正常折叠的蛋白质没有识别位点，C正确；结合图示可知，分子伴侣具有降解异常蛋白质，防止它们聚集的作用，进而影响细胞代谢，D正确。
12．(2022·河北衡水预测)高赖氨酸血症是由于A基因突变引起的氨基酸代谢紊乱疾病，会导致患者生长发育迟缓，科研人员对其发病机理进行了相关研究。
图1
图2
图3
(1)据图1分析，谷氨酸是人体必需氨基酸还是非必需氨基酸？请做出判断，并说明理由：_____________________________________。
(2)A基因表达的A蛋白包括LKR和SDH两个功能区，请据图推测LKR区的作用：___________________________。
(3)为研究高赖氨酸血症发病机理，科研人员用显微观察显示，患病小鼠会出现线粒体异常增大现象，实验测定了SDH异常小鼠相关生化指标，结果如图2和图3所示。结合显微观察，依据实验结果推测高赖氨酸血症发病机理：_____________________________。
(4)综合赖氨酸代谢途径和上述研究，若最终研究结果与上述推测一致，请你为高赖氨酸血症提供两种治疗思路：___________________________。
解析：(1)据图1分析，谷氨酸能在人体内利用SDH和酵母氨酸合成，人体细胞能够利用已有物质进行合成的氨基酸是非必需氨基酸。(2)分析图1示意图，A基因表达的A蛋白包括LKR和SDH两个催化功能区，其中LKR催化赖氨酸与α-酮戊二酸形成酵母氨酸，该产物在SDH催化下被分解，A基因突变可导致LKR或SDH功能受损，但均会引起血浆中赖氨酸浓度增高。(3)结合图示信息及实验结果分析，线粒体内酵母氨酸积累，改变线粒体形态(结构)，从而影响线粒体的功能，导致线粒体耗氧量下降。欲确定此推测，还需要测定LKR异常小鼠的相关生化指标。为进一步证明细胞中线粒体的形态功能变化的原因，将LKR和SDH分别在线粒体异常的小鼠细胞中表达，进行线粒体形态恢复实验。若实验结果为LKR不能恢复异常线粒体为正常形态，而SDH可以将异常线粒体恢复到正常形态，则说明线粒体异常仅由SDH异常导致。故推测出高赖氨酸血症发病机理是：SDH异常导致线粒体内酵母氨酸积累，使线粒体异常增大，导致线粒体功能受损，耗氧量下降，从而出现代谢紊乱。(4)综合赖氨酸代谢途径和上述研究，若最终研究结果与上述推测一致，可通过将正常的SDH基因导入患者线粒体；减少赖氨酸的摄取；特异性抑制线粒体上运输赖氨酸的载体的功能；抑制LKR活性等方法治疗高赖氨酸血症。
答案：(1)谷氨酸是非必需氨基酸，因为人体细胞能够利用已有物质进行合成　(2)催化赖氨酸与α-酮戊二酸形成酵母氨酸　(3)SDH异常导致线粒体内酵母氨酸积累，使线粒体异常增大，导致线粒体功能受损，耗氧量下降，从而出现代谢紊乱　(4)将正常的SDH基因导入患者线粒体；减少赖氨酸的摄取；特异性抑制线粒体上运输赖氨酸的载体的功能；抑制LKR活性

展开更多......

收起↑