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新高考生物一轮复习课件 第一单元 第3课 蛋白质和核酸（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习课件 第一单元 第3课 蛋白质和核酸（含解析），共60页。PPT课件主要包含了核心概念·自查，脱水缩合，氨基和羧基，蛋白质的多样性，蛋白质，核苷酸，实验步骤，不发生，蛋白质的空间结构，关键能力·进阶等内容，欢迎下载使用。
【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、蛋白质的结构和功能1.组成蛋白质的氨基酸:
2.蛋白质的合成及其结构层次:(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_____。(2)蛋白质的结构层次:氨基酸 _____ 蛋白质。
二、核酸的组成、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________和磷酸。
3.核酸的功能与分布:
4.生物大分子以碳链为骨架:
三、观察DNA和RNA在细胞中的分布1.实验原理:甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同:
【概念辨析】全面清障碍 1.判断有关蛋白质的功能、结构叙述的正误:(1)氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能。 ( )分析:蛋白质的结构决定蛋白质的功能。而蛋白质的结构与氨基酸的种类、数量、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关。(2)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能不会发生变化。( )分析:蛋白质的空间结构被破坏后,功能也发生了改变。
(3)脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽。 ( )分析:脱水缩合形成的多肽中含有几个氨基酸就称为几肽。(4)蛋白质是生物体主要的能源物质。 ( )分析:糖类是生物体主要的能源物质;蛋白质是生命活动的主要承担者。
2.判断下列有关核酸的组成、结构和功能叙述的正误:(1)DNA中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。 ( )分析:DNA中一条链上相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接;DNA中两条链上相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键连接。(2)与RNA相比,DNA特有的化学物质组成是胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖。( )(3)同一生物体的不同细胞中,DNA基本相同,RNA不完全相同。( )
3.判断关于生物遗传物质说法的正误:(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。( )分析:病毒无细胞结构,病毒内的核酸也是携带遗传信息的物质。(2)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。 ( )分析:核酸分子的多样性取决于核苷酸的数量和排列顺序。
(3)真核生物主要以DNA为遗传物质,部分原核生物以RNA为遗传物质。( )分析:真核生物和原核生物的遗传物质是DNA。(4)大肠杆菌体内既有DNA,又有RNA,但以DNA作为遗传物质。( )
4.判断关于(实验)观察DNA和RNA在细胞中的分布的正误:(1)在观察细胞中DNA的分布时,可单独使用甲基绿染液进行染色,可观察到的绿色部位即为DNA的分布区域。 ( )分析:单独使用甲基绿会使整个细胞都变成绿色,不能区分DNA的分布区域。(2)在制作口腔上皮细胞临时装片的过程中,应先在载玻片上滴一滴蒸馏水。( )分析:在制作口腔上皮细胞临时装片时应在载玻片上滴一滴生理盐水,以维持口腔上皮细胞的正常形态。(3)水解后用缓水流冲洗载玻片,目的之一是洗去多余的盐酸。( )
【概念活用】教材命题源1.教材必修1P21与生活的联系:长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病,请分析原因。提示:赖氨酸为必需氨基酸,人体不能合成,只能从食物中摄取才能保证正常生命活动,玉米中不含赖氨酸,因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。
2.教材必修1P23与生活的联系改编:蛋白质的盐析:在鸡蛋清中加入食盐,会出现白色絮状物,蛋白质本身结构___________(填“发生”或“不发生”)变化,仍维持原有的生物活性。 3.教材必修1P23与生活的联系改编:蛋白质的变性:高温加热后,鸡蛋清会呈现白色固态,这是由于高温破坏了_____________________,使蛋白质变性失活,但没有破坏氨基酸之间的_________。
4.教材必修1P27“旁栏思考题”改编:原核细胞的DNA也是由两条脱氧核苷酸链构成的吗?主要位于细胞内的什么部位?提示:原核细胞的DNA是由两条脱氧核苷酸链构成的,但不是直链,而是环状结构;主要位于拟核区域。
考点一 蛋白质的功能、结构及相关计算【典例精研引领】下列生理过程中,没有蛋白质直接参与的是 ( )A.免疫系统清除侵入内环境的病原体的过程B.有丝分裂间期DNA进行半保留复制的过程C.受精作用过程中精子与卵细胞的识别过程D.线粒体基质中的CO2进入细胞质基质的过程
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选D。免疫系统清除侵入内环境的病原体的过程中,产生的抗体属于蛋白质;DNA进行半保留复制的过程中需要解旋酶和DNA聚合酶的相关作用,这些酶属于蛋白质;受精作用过程中精子与卵细胞的识别过程与细胞膜上的糖蛋白有关;CO2从线粒体基质进入细胞质基质的方式是自由扩散,不需要蛋白质的参与。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)蛋白质是生命活动的承担者,结构多样,具有多样性的直接原因和根本原因分别是什么?(生命观念:结构与功能观)提示:蛋白质具有多样性的直接原因是氨基酸的种类、数量、排列顺序和多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构的多样性。不同生物蛋白质不同的根本原因是DNA(基因或遗传信息)的多样性。同一生物不同细胞蛋白质不同的根本原因是mRNA不同,即基因的选择性表达。
(2)结构决定功能,蛋白质在细胞中承担的功能也多样,请举例说出蛋白质的三种功能。(生命观念:结构与功能观)提示:催化——酶(大多数是蛋白质);运输——载体蛋白;调节——激素;抗体——免疫。(答三种即可)
【备选典例】(2021·枣庄模拟)有关蛋白质分子的叙述,正确的是( )A.组成蛋白质的氨基酸之间可以通过不同的方式脱水缩合B.细胞内蛋白质发生水解时需要另一种蛋白质的参与C.高温能使蛋白质分子肽键断裂、空间结构发生改变,从而变得伸展、松散D.氨基酸的空间结构和种类的多样性决定了蛋白质结构的多样性
【解析】选B。组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式是相同的,即氨基酸的脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(-COOH )和另一个氨基酸分子的氨基(-NH2)相连接,同时脱去一分子水的过程,A错误;细胞内蛋白质发生水解时需要蛋白酶的催化,而蛋白酶的化学本质是蛋白质,B正确;高温能使蛋白质分子的空间结构发生改变,从而变得伸展、松散,而高温下蛋白质中的肽键稳定,没有断裂,C错误;蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别有关,D错误。
【知能素养提升】1.几种常考蛋白质的分布和功能:(科学思维:比较、归纳)此部分经常借助某些具体的蛋白质从不同角度进行命题,现举例如下:
2.蛋白质的相关计算:(科学思维:比较、归纳)(1)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=_________-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-______________×18。(不考虑形成二硫键)
注:氨基酸平均相对分子质量为a。③计算蛋白质分子质量时易忽略二硫键:当肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时,要再减去2(即2个H)。(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数或羧基数=肽链数。②游离氨基数或羧基数=_______+R基中含有的氨基数或羧基数。
(3)利用原子守恒法计算肽链中的原子数:①N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子总数。②O原子数=肽键数+2×_______+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱去水分子数。(4)基因表达中氨基酸数与相应DNA、mRNA中碱基数目的关系:
(5)环状肽的结构与相关计算(如图所示):根据图示可知,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数(由于环肽首尾氨基酸彼此相连,故形成一个环肽时比形成一条链状肽要多脱去一个水分子)。
【热点考向演练】考向一 结合蛋白质的结构和功能,考查生命观念的结构与功能观1.下列关于人体氨基酸的叙述,正确的是 ( )A.氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位B.不同氨基酸的R基一定不同C.酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因D.非必需氨基酸的合成与基因的功能无关
【解析】选B。部分激素不是蛋白质(如性激素),它们的基本组成单位不是氨基酸,A错误;不同氨基酸的R基一定不同,B正确;人患白化病的根本原因是基因突变,C错误;非必需氨基酸的合成与基因的功能有关,D错误。
2.(2021·常州模拟)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 ( )
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中游离氨基数相同【解析】选B。三种物质都是构成蛋白质的氨基酸,都可用氨基酸的结构通式表示,A正确;图中三种氨基酸的共同点之一应为“都至少含有一个氨基、一个羧基”,B错误;双缩脲试剂鉴定蛋白质产生紫色反应是由于蛋白质中有肽键,而氨基酸中无肽键,故不能与双缩脲试剂发生紫色反应,C正确;三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数分别是1、1、1,D正确。
3.(2021·成都模拟)如图是某多肽化合物的结构式。下列关于该化合物的叙述,错误的是 ( )A.该化合物是三肽,含有2个肽键B.氨基酸的不同种类决定于R基②④⑥C.该多肽链中含有4个羧基、3个氨基D.形成该多肽链时,会脱去2个水分子
【解析】选C。据图分析,图中化合物含有2个肽键,为三肽,A正确;图中②④⑥表示R基团,其决定了氨基酸的种类,B正确;图中多肽含有2个游离的羧基,1个游离的氨基,C错误;三肽是由三个氨基酸脱去2个水分子后形成的,D正确。
考向二 结合新情境考查蛋白质的结构和功能,考查学生的科学思维4.(2021·成都模拟)HSP是机体细胞受高温刺激后合成的一类热休克蛋白。该蛋白可发挥如图所示的作用,以保护机体细胞不受破坏。图中HSP起的作用是 ( )A.促进肽键的形成B.抑制氨基酸脱水缩合C.促使肽链形成空间结构D.维持蛋白质结构稳定性
【解析】选C。分析题图可知,HSP能促进多肽链转变成蛋白质,即促使肽链形成空间结构,C正确。
5.(2018·江苏高考)哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用,加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图,各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是 ( )
A.两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物B.氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基C.肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关D.两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同
【解析】选D。两种激素的环状结构由6个氨基酸构成,不能称为八肽环,A项错误;氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的两个氢分别来自氨基和羧基,B项错误;肽链中游离的氨基数与参与构成肽链的氨基酸的种类有密切关系,若某氨基酸中有两个氨基,则将影响形成的肽链中的游离的氨基数,C项错误;两种激素的功能不同,与参与其形成的氨基酸种类有关,D项正确。
【知识总结】不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因
考向三 蛋白质的相关计算,考查学生的科学思维6.(2020·洛阳联考)有一条由14个氨基酸组成,分子式为CXHYOWNZS(Z≥14,W>15)的多肽,经过水解后的产物中有3种氨基酸:半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)。水解产物中天冬氨酸的数目是( ) A.(Y+14)个B.(Z+14)个C.(W-15)个D.(W-15)/2个
【解析】选D。天冬氨酸(C4H7O4N)中含有4个氧原子,设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个,该多肽脱去14-1=13个水,根据氧原子守恒,若不考虑R基团,该多肽中氧原子数为14×2再减去失去的13分子水中的氧,因每一个天冬氨酸R基团上有一个-COOH,所以多肽中的氧原子还应加上2x,14×2-13+2x=W,解得:x=(W-15)/2。
7.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8个C.氢原子数目增加8个D.氧原子数目增加4个
【解析】选B。题图五十肽脱掉其中的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,A正确;断裂4个肽键,即水解形成4个氨基和4个羧基,B错误;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,C、D正确。
【易错警示】氨基酸与蛋白质计算两点提醒(1)氨基酸的数目不一定等于氨基酸的种类。构成生物体蛋白质的氨基酸种类约有20种;确认氨基酸种类必须依据R基,凡R基相同时无论数目多少,均应视作“同一种”氨基酸。(2)蛋白质计算时,注意二硫键及环肽。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(—S—S—)时,要再减去2(即两个氢原子),若无特殊说明,不考虑二硫键。若为环状多肽,则可将相对分子质量计算公式na-18(n-m)中的肽链数(m)视为零,再进行相关计算。
【加固训练·拔高】1.有一条直链多肽链,分子式为C69H121O21N25S,将它彻底水解后,只得到下列四种氨基酸,则该多肽的肽键数为 ( ) A.19 B.20 C.23 D.25
【解析】选A。假设水解得到的氨基酸个数为n,则该直链多肽合成时脱去的水分子数目为n-1。图示四种氨基酸都只含有一个羧基,每个羧基含2个氧原子,则该多肽链中的氧原子数目=氨基酸数目×2-脱去的水分子数,即21=2n-(n-1),计算可得n=20,所以肽键数=20-1=19,A正确。
2.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.蛋白质是染色体的重要组成成分,但不是染色体中遗传信息的携带者B.细胞膜的功能与膜蛋白的种类有关,与蛋白质的数量无关C.蛋白质纤维组成的细胞骨架与信息传递等生命活动相关D.细胞内蛋白质发生水解时,H2O参与氨基和羧基的形成
【解析】选B。染色体主要由蛋白质和DNA组成,其中DNA携带遗传信息,A正确;一般来说,细胞膜的功能越复杂,蛋白质的种类和数量越多,B错误;细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关,C正确;蛋白质发生水解时,肽键断开,H2O参与氨基和羧基的形成,D正确。
考点二 核酸的组成、结构和功能及观察DNA、RNA在细胞中分布实验【典例精研引领】(2018·海南高考)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
【解析】选B。本题考查遗传物质的组成和遗传信息的传递。核酸分为DNA和RNA,在真核细胞中,除细胞核中有DNA和RAN外,线粒体和叶绿体中也含有DNA,A正确;DNA复制、转录等合成核酸的过程,都要消耗ATP,B错误;DNA和RNA的基本单位为核苷酸,相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,C正确;转录时DNA先局部解旋成单链,以其中的一条单链为模板合成RNA,RNA脱离后,DNA再恢复成双螺旋结构,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)线粒体内含有的核酸有几种?其中DNA也是双链结构吗?位于线粒体内的什么部位?线粒体内含有核糖体吗?能合成自己的蛋白质吗?(科学思维:分析与综合)提示:线粒体内含有DNA和RNA两种核酸,其中DNA也是双链结构,位于线粒体基质中。线粒体内含有核糖体,能合成自己的蛋白质。
(2)DNA只存在于细胞核,RNA只存在于细胞质吗?脱氧核糖和核糖的区别是什么?(科学思维:分析与综合)提示:DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布,只是量不同,故强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。脱氧核糖不是核糖脱去了所有氧原子,只是脱去了1个氧原子形成的,如图
【备选典例】 (2021·北京模拟)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
【解析】选D。由题图可知,图乙为规则的DNA双螺旋结构,图丙为转运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,A正确;T是DNA特有的碱基,如果m为T,则b为乙的基本单位,B正确;b聚合成乙或丙的过程中,核苷酸之间脱水缩合形成磷酸二酯键,因此产生水,C正确;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,D错误。
【知能素养提升】1.核酸与蛋白质的比较:(科学思维:比较与归纳)
2.DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系:(科学思维:比较与归纳)
3.观察DNA、RNA在细胞中的分布实验材料的选择:(科学思维:比较、归纳与总结)(1)不能用哺乳动物成熟红细胞做观察DNA与RNA的分布的实验,原因是________________________________。(2)选用紫色洋葱鳞片叶内表皮作实验材料的原因是______________________________________________________________________________。
物成熟红细胞中没有细胞核
紫色洋葱鳞片叶内表皮接
近无色,而外表皮细胞的液泡中含色素,会干扰实验结果的观察
(3)各种处理的目的:
【热点考向演练】考向一 结合核酸的结构和功能,考查分析与归纳能力1.(2021年重庆适应性测试)同位素标记法可用于研究物质的组成。以下各组物质中，均能用15N标记的是( )A.核糖核酸和氨基酸B.脂肪和脱氧核糖核酸C.葡萄糖和氨基酸D.脱氧核糖核酸和淀粉
【解析】选A。本题主要考查组成细胞化合物的元素组成。含有N的物质才能被15N标记，核糖核酸和脱氧核糖核酸是由C、H、O、N、P元素组成；氨基酸主要是由C、H、O、N元素组成；脂肪、葡萄糖和淀粉只由C、H、O元素组成；A中都可被标记；B中脂肪不能被标记；C中葡萄糖不能被标记；D中淀粉不能被标记。
2.核苷酸可通过脱水缩合形成多聚核苷酸链,与多肽一样,脱水后一个核苷酸的磷酸基团与下一个单体的糖相连。结果,在多核苷酸中形成了一个重复出现的糖—磷酸主链(如图),据此判断,下列叙述正确的是 ( )
A.该图所示化合物的组成元素只有C、H、O、NB.在合成该图所示化合物时,需脱去5分子水,相对分子质量减少90C.在该图所示化合物分子中,一个磷酸基团大多和两个五碳糖相连D.图中连接磷酸基团与五碳糖的化学键是磷酸二酯键,即DNA解旋酶作用的位点
【解析】选C。核苷酸链的组成元素为C、H、O、N、P,A错误;合成该图所示化合物需脱去4分子水,相对分子质量减少了4×18=72,B错误;在该图所示化合物分子中,一个磷酸基团大多和两个五碳糖相连,C正确;DNA解旋酶作用于碱基对间的氢键,而不是磷酸二酯键,D错误。
3.如图表示与核酸有关的物质或结构,请据图回答下列问题([ ]中填写对应的字母):
(1)绝大多数生物遗传信息的携带者是[ ]____________________;与另一类核酸相比,在组成上的区别是后者含有 和 。 (2)d含有氮元素,则在HIV内d共有 种,e共有 种。 (3)f被彻底水解后的产物是 (用图中字母表示),元素a有____________________。 (4)用图表示一分子e的组成连接方式______________________________________________。
【解析】(1)绝大多数生物遗传信息的携带者是[f]DNA;与RNA相比,在组成上的区别是RNA含有尿嘧啶和核糖。(2)d是含氮碱基,则在HIV(RNA病毒)内d共有4种,e(核糖核苷酸)共有4种。(3)f(核酸)被彻底水解后的产物是b、c、d,核酸由C、H、O、N、P五种元素组成。(4)e为核苷酸,由b、c、d连接组成,其连接方式见答案。
答案:(1)f 脱氧核糖核酸(或DNA) 尿嘧啶 核糖 (2)4 4 (3)b、c、d C、H、O、N、P(4)
【易错警示】(1)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,而脱氧核糖核酸是DNA。(2)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,而核糖核酸是RNA。
(3)不同生物的核酸、核苷酸及碱基
考向二 结合教材实验考查实验分析能力4.在下列有关实验叙述中,正确的是( )A.双缩脲试剂A液、B液混合后可用来检测蛋白质B.观察DNA和RNA在细胞中的分布时,使用质量分数为15 %的盐酸的目的是改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞C.高倍显微镜下观察细胞中的叶绿体时,应选用含叶绿体大且少的细胞来观察D.高倍显微镜下观察细胞中的线粒体时,需将刮取的口腔上皮细胞先置于生理盐水中以维持正常形态,再滴加健那绿染液染色
【解析】选C。检测生物组织中蛋白质时,先加入双缩脲试剂A液,再加入B液,而不是将A液和B液混合使用,A项错误。在观察DNA和RNA在细胞中的分布实验中,质量分数为8%的盐酸的作用是改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时可以使DNA和蛋白质分开,有利于DNA和染色剂的相互结合,B项错误;叶绿体太小太多会影响到观察效果,应选择叶绿体大且少的细胞便于观察,C项正确;在载玻片上用吸管滴一滴健那绿染液,再用牙签在口腔壁上刮几下,以获得人口腔上皮细胞,将用牙签刮取到的人口腔上皮细胞放在健那绿染液滴中,盖上盖玻片,D项错误。
【加固训练·拔高】1.下列关于核酸的叙述,正确的是( )A.DNA和RNA中的五碳糖相同B.分子大小相同,碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同C.DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接D.DNA和RNA分子的碱基组成不完全相同
【解析】选D。DNA中的五碳糖是脱氧核糖,RNA中的五碳糖是核糖,A错误;分子大小相同,碱基含量相同的核酸分子的排列顺序不一定相同,所以所携带的遗传信息不一定相同,B错误;DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过氢键连接,C错误;DNA含有的碱基是A、C、G、T,RNA含有的碱基是ACGU,D正确。
2.蛋白质和核酸是细胞重要的大分子物质,下列关于真核细胞中蛋白质和核酸的叙述,正确的是( )A.二者主要在细胞核内合成,都能通过核孔出入细胞核B.二者都是线粒体、叶绿体和染色体重要的组成成分C.合成蛋白质需要核酸参与,合成核酸不需要蛋白质参与D.蛋白质的N主要存在于-NH3中,核酸的N存在于碱基中
【解析】选B。蛋白质主要在细胞质中的核糖体上合成,核酸主要在细胞核内合成,有些蛋白质能通过核孔进入细胞核,mRNA等能通过核孔出细胞核,但细胞核中的DNA不能通过核孔出细胞核,A错误;线粒体和叶绿体都含有DNA、RNA、蛋白质等,染色体主要由DNA和蛋白质组成,B正确;合成蛋白质需要核酸参与,合成核酸需要蛋白质类的酶参与,C错误;蛋白质的N主要存在于肽键中,核酸的N存在于碱基中,D错误。
【命题新情境】请根据图中信息回答下列问题:
【命题新角度】1.根据所学知识,在①～⑤中填入对应的内容。①________________,②______________,③__________________,④______________,⑤______________2.2020年新冠疫情席卷而来,严重影响了人们的生活,新型冠状病毒的遗传物质是④,这给新冠病毒疫苗的研制带来困难,原因是________________________________________________(从结构方面回答)。
3.侦查人员可以通过DNA指纹获得嫌疑人信息,根本原因是________________________________________________________。 4.物质⑥的不同取决于______________的不同,多聚体⑧可用_____________试剂进行检测。而预防新冠病毒时用75%酒精消毒双手的原理是______________________________。
【解析】1.根据所学知识可知,①C、H、O、N、P,②核糖核苷酸,③脱氧核苷酸,④RNA,⑤DNA。2.新型冠状病毒的遗传物质是RNA,这给新冠病毒疫苗的研制带来困难,原因从结构方面回答是RNA是单链,易受环境影响,结构不稳定,导致复制时容易出错,从而导致变异。3.侦查人员可以通过DNA指纹获得嫌疑人信息,根本原因是人的遗传信息储存在DNA分子中,每个个体的DNA的脱氧核苷酸的排列顺序具有特异性。
4.物质⑥氨基酸的不同取决于R基的不同,多聚体⑧可用双缩脲试剂进行检测。而预防新冠病毒时用75%酒精消毒双手的原理是蛋白质变性[使蛋白质(⑧)分子结构改变,引起蛋白质凝固]。答案:1.①C、H、O、N、P ②核糖核苷酸 ③脱氧核苷酸 ④RNA ⑤DNA2.RNA是单链,结构不稳定,容易发生变异3.每个个体的DNA的脱氧核苷酸的排列顺序不同(DNA分子具有特异性)4.R基 双缩脲 蛋白质变性[(使蛋白质(⑧)分子结构改变,引起蛋白质凝固)]
【拓展视野】新型冠状病毒的核酸检测原理 所有生物除朊病毒外都含有核酸,核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),新型冠状病毒是一种仅含有RNA的病毒,病毒中特异性RNA序列是区分该病毒与其他病原体的标志物。 新型冠状病毒出现后,我国科学家在极短的时间里完成了对新型冠状病毒全基因组序列的解析,并通过与其他物种的基因组序列对比,发现了新型冠状病毒中的特异核酸序列。
临床实验室检测过程中,如果能在患者样本中检测到新型冠状病毒的特异核酸序列,应提示该患者可能被新型冠状病毒感染。 对于新型冠状病毒的核酸检测,首先根据试剂盒说明书“样本要求”部分进行样本采集,常规的样本类型包括咽拭子、鼻拭子、痰液、支气管灌洗液、肺泡灌洗液等。由于新型冠状病毒为RNA病毒,RNA易降解,因此,采集样本时使用无RNA酶的拭子和无RNA酶的储存管。
获得患者样本后,需尽快进行检测,如无法立即检测需要转运的样本,应按照说明书的要求进行低温封装,并送到专门的检测机构进行检测。检测机构收到样本后,对样本进行核酸提取,核酸提取试剂应使用批准产品说明书中指定的核酸提取试剂盒。
检测新型冠状病毒特异序列的方法最常见的是荧光定量PCR(聚合酶链式反应如图)。因PCR反应模板仅为DNA,因此在进行PCR反应前,应将新型冠状病毒核酸(RNA)逆转录为DNA。在PCR反应体系中,包含一对特异性引物以及一个Taqman探针,该探针为一段特异性寡核苷酸序列,两端分别标记了报告荧光基团和淬灭荧光基团。
探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;如反应体系存在靶序列,PCR反应时探针与模板结合,DNA聚合酶沿模板利用酶的外切酶活性将探针酶切降解,报告基团与淬灭基团分离,发出荧光。每扩增一条DNA链,就有一个荧光分子产生。荧光定量PCR仪能够监测出荧光到达预先设定阈值的循环数(Ct值)与病毒核酸浓度有关,病毒核酸浓度越高,Ct值越小。不同生产企业的产品会依据自身产品的性能确定本产品的阳性判断值。
【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、蛋白质的结构和功能1.组成蛋白质的氨基酸:
2.蛋白质的合成及其结构层次:(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_____。(2)蛋白质的结构层次:氨基酸 _____ 蛋白质。
二、核酸的组成、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________和磷酸。
3.核酸的功能与分布:
4.生物大分子以碳链为骨架:
三、观察DNA和RNA在细胞中的分布1.实验原理:甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同:
【概念辨析】全面清障碍 1.判断有关蛋白质的功能、结构叙述的正误:(1)氨基酸的空间结构和种类决定蛋白质的功能。 ( )分析:蛋白质的结构决定蛋白质的功能。而蛋白质的结构与氨基酸的种类、数量、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构有关。(2)蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能不会发生变化。( )分析:蛋白质的空间结构被破坏后,功能也发生了改变。
(3)脱水缩合形成的多肽中含有几个肽键就称为几肽。 ( )分析:脱水缩合形成的多肽中含有几个氨基酸就称为几肽。(4)蛋白质是生物体主要的能源物质。 ( )分析:糖类是生物体主要的能源物质;蛋白质是生命活动的主要承担者。
2.判断下列有关核酸的组成、结构和功能叙述的正误:(1)DNA中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。 ( )分析:DNA中一条链上相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接;DNA中两条链上相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键连接。(2)与RNA相比,DNA特有的化学物质组成是胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖。( )(3)同一生物体的不同细胞中,DNA基本相同,RNA不完全相同。( )
3.判断关于生物遗传物质说法的正误:(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。( )分析:病毒无细胞结构,病毒内的核酸也是携带遗传信息的物质。(2)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。 ( )分析:核酸分子的多样性取决于核苷酸的数量和排列顺序。
(3)真核生物主要以DNA为遗传物质,部分原核生物以RNA为遗传物质。( )分析:真核生物和原核生物的遗传物质是DNA。(4)大肠杆菌体内既有DNA,又有RNA,但以DNA作为遗传物质。( )
4.判断关于(实验)观察DNA和RNA在细胞中的分布的正误:(1)在观察细胞中DNA的分布时,可单独使用甲基绿染液进行染色,可观察到的绿色部位即为DNA的分布区域。 ( )分析:单独使用甲基绿会使整个细胞都变成绿色,不能区分DNA的分布区域。(2)在制作口腔上皮细胞临时装片的过程中,应先在载玻片上滴一滴蒸馏水。( )分析:在制作口腔上皮细胞临时装片时应在载玻片上滴一滴生理盐水,以维持口腔上皮细胞的正常形态。(3)水解后用缓水流冲洗载玻片,目的之一是洗去多余的盐酸。( )
【概念活用】教材命题源1.教材必修1P21与生活的联系:长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病,请分析原因。提示:赖氨酸为必需氨基酸,人体不能合成,只能从食物中摄取才能保证正常生命活动,玉米中不含赖氨酸,因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。
2.教材必修1P23与生活的联系改编:蛋白质的盐析:在鸡蛋清中加入食盐,会出现白色絮状物,蛋白质本身结构___________(填“发生”或“不发生”)变化,仍维持原有的生物活性。 3.教材必修1P23与生活的联系改编:蛋白质的变性:高温加热后,鸡蛋清会呈现白色固态,这是由于高温破坏了_____________________,使蛋白质变性失活,但没有破坏氨基酸之间的_________。
4.教材必修1P27“旁栏思考题”改编:原核细胞的DNA也是由两条脱氧核苷酸链构成的吗?主要位于细胞内的什么部位?提示:原核细胞的DNA是由两条脱氧核苷酸链构成的,但不是直链,而是环状结构;主要位于拟核区域。
考点一 蛋白质的功能、结构及相关计算【典例精研引领】下列生理过程中,没有蛋白质直接参与的是 ( )A.免疫系统清除侵入内环境的病原体的过程B.有丝分裂间期DNA进行半保留复制的过程C.受精作用过程中精子与卵细胞的识别过程D.线粒体基质中的CO2进入细胞质基质的过程
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选D。免疫系统清除侵入内环境的病原体的过程中,产生的抗体属于蛋白质;DNA进行半保留复制的过程中需要解旋酶和DNA聚合酶的相关作用,这些酶属于蛋白质;受精作用过程中精子与卵细胞的识别过程与细胞膜上的糖蛋白有关;CO2从线粒体基质进入细胞质基质的方式是自由扩散,不需要蛋白质的参与。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)蛋白质是生命活动的承担者,结构多样,具有多样性的直接原因和根本原因分别是什么?(生命观念:结构与功能观)提示:蛋白质具有多样性的直接原因是氨基酸的种类、数量、排列顺序和多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构的多样性。不同生物蛋白质不同的根本原因是DNA(基因或遗传信息)的多样性。同一生物不同细胞蛋白质不同的根本原因是mRNA不同,即基因的选择性表达。
(2)结构决定功能,蛋白质在细胞中承担的功能也多样,请举例说出蛋白质的三种功能。(生命观念:结构与功能观)提示:催化——酶(大多数是蛋白质);运输——载体蛋白;调节——激素;抗体——免疫。(答三种即可)
【备选典例】(2021·枣庄模拟)有关蛋白质分子的叙述,正确的是( )A.组成蛋白质的氨基酸之间可以通过不同的方式脱水缩合B.细胞内蛋白质发生水解时需要另一种蛋白质的参与C.高温能使蛋白质分子肽键断裂、空间结构发生改变,从而变得伸展、松散D.氨基酸的空间结构和种类的多样性决定了蛋白质结构的多样性
【解析】选B。组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式是相同的,即氨基酸的脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(-COOH )和另一个氨基酸分子的氨基(-NH2)相连接,同时脱去一分子水的过程,A错误;细胞内蛋白质发生水解时需要蛋白酶的催化,而蛋白酶的化学本质是蛋白质,B正确;高温能使蛋白质分子的空间结构发生改变,从而变得伸展、松散,而高温下蛋白质中的肽键稳定,没有断裂,C错误;蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别有关,D错误。
【知能素养提升】1.几种常考蛋白质的分布和功能:(科学思维:比较、归纳)此部分经常借助某些具体的蛋白质从不同角度进行命题,现举例如下:
2.蛋白质的相关计算:(科学思维:比较、归纳)(1)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=_________-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-______________×18。(不考虑形成二硫键)
注:氨基酸平均相对分子质量为a。③计算蛋白质分子质量时易忽略二硫键:当肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时,要再减去2(即2个H)。(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数或羧基数=肽链数。②游离氨基数或羧基数=_______+R基中含有的氨基数或羧基数。
(3)利用原子守恒法计算肽链中的原子数:①N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子总数。②O原子数=肽键数+2×_______+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱去水分子数。(4)基因表达中氨基酸数与相应DNA、mRNA中碱基数目的关系:
(5)环状肽的结构与相关计算(如图所示):根据图示可知,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数(由于环肽首尾氨基酸彼此相连,故形成一个环肽时比形成一条链状肽要多脱去一个水分子)。
【热点考向演练】考向一 结合蛋白质的结构和功能,考查生命观念的结构与功能观1.下列关于人体氨基酸的叙述,正确的是 ( )A.氨基酸是胰岛素等各种激素分子的基本单位B.不同氨基酸的R基一定不同C.酪氨酸缺乏是人患白化病的根本原因D.非必需氨基酸的合成与基因的功能无关
【解析】选B。部分激素不是蛋白质(如性激素),它们的基本组成单位不是氨基酸,A错误;不同氨基酸的R基一定不同,B正确;人患白化病的根本原因是基因突变,C错误;非必需氨基酸的合成与基因的功能有关,D错误。
2.(2021·常州模拟)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 ( )
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中游离氨基数相同【解析】选B。三种物质都是构成蛋白质的氨基酸,都可用氨基酸的结构通式表示,A正确;图中三种氨基酸的共同点之一应为“都至少含有一个氨基、一个羧基”,B错误;双缩脲试剂鉴定蛋白质产生紫色反应是由于蛋白质中有肽键,而氨基酸中无肽键,故不能与双缩脲试剂发生紫色反应,C正确;三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数分别是1、1、1,D正确。
3.(2021·成都模拟)如图是某多肽化合物的结构式。下列关于该化合物的叙述,错误的是 ( )A.该化合物是三肽,含有2个肽键B.氨基酸的不同种类决定于R基②④⑥C.该多肽链中含有4个羧基、3个氨基D.形成该多肽链时,会脱去2个水分子
【解析】选C。据图分析,图中化合物含有2个肽键,为三肽,A正确;图中②④⑥表示R基团,其决定了氨基酸的种类,B正确;图中多肽含有2个游离的羧基,1个游离的氨基,C错误;三肽是由三个氨基酸脱去2个水分子后形成的,D正确。
考向二 结合新情境考查蛋白质的结构和功能,考查学生的科学思维4.(2021·成都模拟)HSP是机体细胞受高温刺激后合成的一类热休克蛋白。该蛋白可发挥如图所示的作用,以保护机体细胞不受破坏。图中HSP起的作用是 ( )A.促进肽键的形成B.抑制氨基酸脱水缩合C.促使肽链形成空间结构D.维持蛋白质结构稳定性
【解析】选C。分析题图可知,HSP能促进多肽链转变成蛋白质,即促使肽链形成空间结构,C正确。
5.(2018·江苏高考)哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用,加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者结构简式如图,各氨基酸残基用3个字母缩写表示。下列叙述正确的是 ( )
A.两种激素都是由八肽环和三肽侧链构成的多肽类化合物B.氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中氢全部来自氨基C.肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关D.两种激素间因2个氨基酸种类不同导致生理功能不同
【解析】选D。两种激素的环状结构由6个氨基酸构成,不能称为八肽环,A项错误;氨基酸之间脱水缩合形成的水分子中的两个氢分别来自氨基和羧基,B项错误;肽链中游离的氨基数与参与构成肽链的氨基酸的种类有密切关系,若某氨基酸中有两个氨基,则将影响形成的肽链中的游离的氨基数,C项错误;两种激素的功能不同,与参与其形成的氨基酸种类有关,D项正确。
【知识总结】不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因
考向三 蛋白质的相关计算,考查学生的科学思维6.(2020·洛阳联考)有一条由14个氨基酸组成,分子式为CXHYOWNZS(Z≥14,W>15)的多肽,经过水解后的产物中有3种氨基酸:半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)。水解产物中天冬氨酸的数目是( ) A.(Y+14)个B.(Z+14)个C.(W-15)个D.(W-15)/2个
【解析】选D。天冬氨酸(C4H7O4N)中含有4个氧原子,设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个,该多肽脱去14-1=13个水,根据氧原子守恒,若不考虑R基团,该多肽中氧原子数为14×2再减去失去的13分子水中的氧,因每一个天冬氨酸R基团上有一个-COOH,所以多肽中的氧原子还应加上2x,14×2-13+2x=W,解得:x=(W-15)/2。
7.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8个C.氢原子数目增加8个D.氧原子数目增加4个
【解析】选B。题图五十肽脱掉其中的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,A正确;断裂4个肽键,即水解形成4个氨基和4个羧基,B错误;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,C、D正确。
【易错警示】氨基酸与蛋白质计算两点提醒(1)氨基酸的数目不一定等于氨基酸的种类。构成生物体蛋白质的氨基酸种类约有20种;确认氨基酸种类必须依据R基,凡R基相同时无论数目多少,均应视作“同一种”氨基酸。(2)蛋白质计算时,注意二硫键及环肽。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(—S—S—)时,要再减去2(即两个氢原子),若无特殊说明,不考虑二硫键。若为环状多肽,则可将相对分子质量计算公式na-18(n-m)中的肽链数(m)视为零,再进行相关计算。
【加固训练·拔高】1.有一条直链多肽链,分子式为C69H121O21N25S,将它彻底水解后,只得到下列四种氨基酸,则该多肽的肽键数为 ( ) A.19 B.20 C.23 D.25
【解析】选A。假设水解得到的氨基酸个数为n,则该直链多肽合成时脱去的水分子数目为n-1。图示四种氨基酸都只含有一个羧基,每个羧基含2个氧原子,则该多肽链中的氧原子数目=氨基酸数目×2-脱去的水分子数,即21=2n-(n-1),计算可得n=20,所以肽键数=20-1=19,A正确。
2.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.蛋白质是染色体的重要组成成分,但不是染色体中遗传信息的携带者B.细胞膜的功能与膜蛋白的种类有关,与蛋白质的数量无关C.蛋白质纤维组成的细胞骨架与信息传递等生命活动相关D.细胞内蛋白质发生水解时,H2O参与氨基和羧基的形成
【解析】选B。染色体主要由蛋白质和DNA组成,其中DNA携带遗传信息,A正确;一般来说,细胞膜的功能越复杂,蛋白质的种类和数量越多,B错误;细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关,C正确;蛋白质发生水解时,肽键断开,H2O参与氨基和羧基的形成,D正确。
考点二 核酸的组成、结构和功能及观察DNA、RNA在细胞中分布实验【典例精研引领】(2018·海南高考)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
【解析】选B。本题考查遗传物质的组成和遗传信息的传递。核酸分为DNA和RNA,在真核细胞中,除细胞核中有DNA和RAN外,线粒体和叶绿体中也含有DNA,A正确;DNA复制、转录等合成核酸的过程,都要消耗ATP,B错误;DNA和RNA的基本单位为核苷酸,相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,C正确;转录时DNA先局部解旋成单链,以其中的一条单链为模板合成RNA,RNA脱离后,DNA再恢复成双螺旋结构,D正确。
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)线粒体内含有的核酸有几种?其中DNA也是双链结构吗?位于线粒体内的什么部位?线粒体内含有核糖体吗?能合成自己的蛋白质吗?(科学思维:分析与综合)提示:线粒体内含有DNA和RNA两种核酸,其中DNA也是双链结构,位于线粒体基质中。线粒体内含有核糖体,能合成自己的蛋白质。
(2)DNA只存在于细胞核,RNA只存在于细胞质吗?脱氧核糖和核糖的区别是什么?(科学思维:分析与综合)提示:DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布,只是量不同,故强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。脱氧核糖不是核糖脱去了所有氧原子,只是脱去了1个氧原子形成的,如图
【备选典例】 (2021·北京模拟)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
【解析】选D。由题图可知,图乙为规则的DNA双螺旋结构,图丙为转运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,A正确;T是DNA特有的碱基,如果m为T,则b为乙的基本单位,B正确;b聚合成乙或丙的过程中,核苷酸之间脱水缩合形成磷酸二酯键,因此产生水,C正确;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,D错误。
【知能素养提升】1.核酸与蛋白质的比较:(科学思维:比较与归纳)
2.DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系:(科学思维:比较与归纳)
3.观察DNA、RNA在细胞中的分布实验材料的选择:(科学思维:比较、归纳与总结)(1)不能用哺乳动物成熟红细胞做观察DNA与RNA的分布的实验,原因是________________________________。(2)选用紫色洋葱鳞片叶内表皮作实验材料的原因是______________________________________________________________________________。
物成熟红细胞中没有细胞核
紫色洋葱鳞片叶内表皮接
近无色,而外表皮细胞的液泡中含色素,会干扰实验结果的观察
(3)各种处理的目的:
【热点考向演练】考向一 结合核酸的结构和功能,考查分析与归纳能力1.(2021年重庆适应性测试)同位素标记法可用于研究物质的组成。以下各组物质中，均能用15N标记的是( )A.核糖核酸和氨基酸B.脂肪和脱氧核糖核酸C.葡萄糖和氨基酸D.脱氧核糖核酸和淀粉
【解析】选A。本题主要考查组成细胞化合物的元素组成。含有N的物质才能被15N标记，核糖核酸和脱氧核糖核酸是由C、H、O、N、P元素组成；氨基酸主要是由C、H、O、N元素组成；脂肪、葡萄糖和淀粉只由C、H、O元素组成；A中都可被标记；B中脂肪不能被标记；C中葡萄糖不能被标记；D中淀粉不能被标记。
2.核苷酸可通过脱水缩合形成多聚核苷酸链,与多肽一样,脱水后一个核苷酸的磷酸基团与下一个单体的糖相连。结果,在多核苷酸中形成了一个重复出现的糖—磷酸主链(如图),据此判断,下列叙述正确的是 ( )
A.该图所示化合物的组成元素只有C、H、O、NB.在合成该图所示化合物时,需脱去5分子水,相对分子质量减少90C.在该图所示化合物分子中,一个磷酸基团大多和两个五碳糖相连D.图中连接磷酸基团与五碳糖的化学键是磷酸二酯键,即DNA解旋酶作用的位点
【解析】选C。核苷酸链的组成元素为C、H、O、N、P,A错误;合成该图所示化合物需脱去4分子水,相对分子质量减少了4×18=72,B错误;在该图所示化合物分子中,一个磷酸基团大多和两个五碳糖相连,C正确;DNA解旋酶作用于碱基对间的氢键,而不是磷酸二酯键,D错误。
3.如图表示与核酸有关的物质或结构,请据图回答下列问题([ ]中填写对应的字母):
(1)绝大多数生物遗传信息的携带者是[ ]____________________;与另一类核酸相比,在组成上的区别是后者含有 和 。 (2)d含有氮元素,则在HIV内d共有 种,e共有 种。 (3)f被彻底水解后的产物是 (用图中字母表示),元素a有____________________。 (4)用图表示一分子e的组成连接方式______________________________________________。
【解析】(1)绝大多数生物遗传信息的携带者是[f]DNA;与RNA相比,在组成上的区别是RNA含有尿嘧啶和核糖。(2)d是含氮碱基,则在HIV(RNA病毒)内d共有4种,e(核糖核苷酸)共有4种。(3)f(核酸)被彻底水解后的产物是b、c、d,核酸由C、H、O、N、P五种元素组成。(4)e为核苷酸,由b、c、d连接组成,其连接方式见答案。
答案:(1)f 脱氧核糖核酸(或DNA) 尿嘧啶 核糖 (2)4 4 (3)b、c、d C、H、O、N、P(4)
【易错警示】(1)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,而脱氧核糖核酸是DNA。(2)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,而核糖核酸是RNA。
(3)不同生物的核酸、核苷酸及碱基
考向二 结合教材实验考查实验分析能力4.在下列有关实验叙述中,正确的是( )A.双缩脲试剂A液、B液混合后可用来检测蛋白质B.观察DNA和RNA在细胞中的分布时,使用质量分数为15 %的盐酸的目的是改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞C.高倍显微镜下观察细胞中的叶绿体时,应选用含叶绿体大且少的细胞来观察D.高倍显微镜下观察细胞中的线粒体时,需将刮取的口腔上皮细胞先置于生理盐水中以维持正常形态,再滴加健那绿染液染色
【解析】选C。检测生物组织中蛋白质时,先加入双缩脲试剂A液,再加入B液,而不是将A液和B液混合使用,A项错误。在观察DNA和RNA在细胞中的分布实验中,质量分数为8%的盐酸的作用是改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时可以使DNA和蛋白质分开,有利于DNA和染色剂的相互结合,B项错误;叶绿体太小太多会影响到观察效果,应选择叶绿体大且少的细胞便于观察,C项正确;在载玻片上用吸管滴一滴健那绿染液,再用牙签在口腔壁上刮几下,以获得人口腔上皮细胞,将用牙签刮取到的人口腔上皮细胞放在健那绿染液滴中,盖上盖玻片,D项错误。
【加固训练·拔高】1.下列关于核酸的叙述,正确的是( )A.DNA和RNA中的五碳糖相同B.分子大小相同,碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同C.DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接D.DNA和RNA分子的碱基组成不完全相同
【解析】选D。DNA中的五碳糖是脱氧核糖,RNA中的五碳糖是核糖,A错误;分子大小相同,碱基含量相同的核酸分子的排列顺序不一定相同,所以所携带的遗传信息不一定相同,B错误;DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过氢键连接,C错误;DNA含有的碱基是A、C、G、T,RNA含有的碱基是ACGU,D正确。
2.蛋白质和核酸是细胞重要的大分子物质,下列关于真核细胞中蛋白质和核酸的叙述,正确的是( )A.二者主要在细胞核内合成,都能通过核孔出入细胞核B.二者都是线粒体、叶绿体和染色体重要的组成成分C.合成蛋白质需要核酸参与,合成核酸不需要蛋白质参与D.蛋白质的N主要存在于-NH3中,核酸的N存在于碱基中
【解析】选B。蛋白质主要在细胞质中的核糖体上合成,核酸主要在细胞核内合成,有些蛋白质能通过核孔进入细胞核,mRNA等能通过核孔出细胞核,但细胞核中的DNA不能通过核孔出细胞核,A错误;线粒体和叶绿体都含有DNA、RNA、蛋白质等,染色体主要由DNA和蛋白质组成,B正确;合成蛋白质需要核酸参与,合成核酸需要蛋白质类的酶参与,C错误;蛋白质的N主要存在于肽键中,核酸的N存在于碱基中,D错误。
【命题新情境】请根据图中信息回答下列问题:
【命题新角度】1.根据所学知识,在①～⑤中填入对应的内容。①________________,②______________,③__________________,④______________,⑤______________2.2020年新冠疫情席卷而来,严重影响了人们的生活,新型冠状病毒的遗传物质是④,这给新冠病毒疫苗的研制带来困难,原因是________________________________________________(从结构方面回答)。
3.侦查人员可以通过DNA指纹获得嫌疑人信息,根本原因是________________________________________________________。 4.物质⑥的不同取决于______________的不同,多聚体⑧可用_____________试剂进行检测。而预防新冠病毒时用75%酒精消毒双手的原理是______________________________。
【解析】1.根据所学知识可知,①C、H、O、N、P,②核糖核苷酸,③脱氧核苷酸,④RNA,⑤DNA。2.新型冠状病毒的遗传物质是RNA,这给新冠病毒疫苗的研制带来困难,原因从结构方面回答是RNA是单链,易受环境影响,结构不稳定,导致复制时容易出错,从而导致变异。3.侦查人员可以通过DNA指纹获得嫌疑人信息,根本原因是人的遗传信息储存在DNA分子中,每个个体的DNA的脱氧核苷酸的排列顺序具有特异性。
4.物质⑥氨基酸的不同取决于R基的不同,多聚体⑧可用双缩脲试剂进行检测。而预防新冠病毒时用75%酒精消毒双手的原理是蛋白质变性[使蛋白质(⑧)分子结构改变,引起蛋白质凝固]。答案:1.①C、H、O、N、P ②核糖核苷酸 ③脱氧核苷酸 ④RNA ⑤DNA2.RNA是单链,结构不稳定,容易发生变异3.每个个体的DNA的脱氧核苷酸的排列顺序不同(DNA分子具有特异性)4.R基 双缩脲 蛋白质变性[(使蛋白质(⑧)分子结构改变,引起蛋白质凝固)]
【拓展视野】新型冠状病毒的核酸检测原理 所有生物除朊病毒外都含有核酸,核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),新型冠状病毒是一种仅含有RNA的病毒,病毒中特异性RNA序列是区分该病毒与其他病原体的标志物。 新型冠状病毒出现后,我国科学家在极短的时间里完成了对新型冠状病毒全基因组序列的解析,并通过与其他物种的基因组序列对比,发现了新型冠状病毒中的特异核酸序列。
临床实验室检测过程中,如果能在患者样本中检测到新型冠状病毒的特异核酸序列,应提示该患者可能被新型冠状病毒感染。 对于新型冠状病毒的核酸检测,首先根据试剂盒说明书“样本要求”部分进行样本采集,常规的样本类型包括咽拭子、鼻拭子、痰液、支气管灌洗液、肺泡灌洗液等。由于新型冠状病毒为RNA病毒,RNA易降解,因此,采集样本时使用无RNA酶的拭子和无RNA酶的储存管。
获得患者样本后,需尽快进行检测,如无法立即检测需要转运的样本,应按照说明书的要求进行低温封装,并送到专门的检测机构进行检测。检测机构收到样本后,对样本进行核酸提取,核酸提取试剂应使用批准产品说明书中指定的核酸提取试剂盒。
检测新型冠状病毒特异序列的方法最常见的是荧光定量PCR(聚合酶链式反应如图)。因PCR反应模板仅为DNA,因此在进行PCR反应前,应将新型冠状病毒核酸(RNA)逆转录为DNA。在PCR反应体系中,包含一对特异性引物以及一个Taqman探针,该探针为一段特异性寡核苷酸序列,两端分别标记了报告荧光基团和淬灭荧光基团。
探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;如反应体系存在靶序列,PCR反应时探针与模板结合,DNA聚合酶沿模板利用酶的外切酶活性将探针酶切降解,报告基团与淬灭基团分离,发出荧光。每扩增一条DNA链,就有一个荧光分子产生。荧光定量PCR仪能够监测出荧光到达预先设定阈值的循环数(Ct值)与病毒核酸浓度有关,病毒核酸浓度越高,Ct值越小。不同生产企业的产品会依据自身产品的性能确定本产品的阳性判断值。
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