蛋白质和核酸是构成生物体生命活动的重要化合物。核酸通过转录和翻译控制蛋白质的合成,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。两者在历年的高考命题中既是重点又是热点,也是同学们在学习中最感困难的问题。因此,学习这部分内容时可以通过构建关系模型对其进行归纳和总结。
一、模型构建
二、模型解读
1.逐一分析
1.1 蛋白质的考查
⑴氨基酸的知识(约为20种)
①结构特点:至少含一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH),但都有一个与中心碳原子相连;R基不同决定氨基酸不同,该特点也是判断组成生物体氨基酸的依据。
②连接方式:通过脱水缩合反应,形成肽键(-CO-NH-)连接成肽,多个氨基酸分子缩合而成的多肽就是肽链。注意:多肽种类的计算。
⑵蛋白质的功能:参见2.1蛋白质的主要功能。
⑶蛋白质的计算:①肽键数=脱去水分子数目=水解所需水分子数=氨基酸数-肽链数;②至少含有的游离氨基或羧基的数目=肽链数;③蛋白质的相对分子质量=氨基酸的相对分子质量(氨基酸数目×氨基酸平均分子质量)-脱去水分子的相对分子质量(18×脱去水的分子数目)。注意:链状肽和环状肽的计算。
1.2 核酸的考查
核酸种类
中文
名称
基本
单位
基本单位的成分
链状结构
分布
鉴别
磷酸
五碳糖
含氮碱基
DNA
脱氧核糖核酸
脱氧核苷酸
相同
脱氧核糖
A、T
C、G
由两条脱氧核苷酸链构成
主要在细胞核中
DNA+甲基绿→绿色
RNA
核糖核酸
核糖核苷酸
核糖
A、U
C、G
由一条核糖核苷酸链构成
主要在细胞质中
RNA+吡罗红→红色
备注:①有细胞结构的生物(包括原核生物和真核生物):核酸种类数为2种,五碳糖种类数为2种,碱基种类为5种,核苷酸种类数为8种;②无细胞结构的生物(以病毒为例):核酸种类数为1种,五碳糖的种类数为1种,碱基种类数为4种,核苷酸种类数为4种。③DNA是绝大多数生物的遗传物质,RNA是少数不含DNA的病毒的遗传物质。
2.综合分析
2.1从“结构和功能” 的角度看
种类
组成元素
基本单位
水解产物
主要功能
蛋
白
质
都含C、H、O、N元素,有的还含P、S等
氨基酸
蛋白质初步水解→多肽
①构成细胞和生物体的重要物质,如肌肉蛋白;②催化作用,如大多数的酶;③运输作用,如血红蛋白;④调节作用,如胰岛素;⑤免疫作用,如抗体;⑥识别和信息传递作用,如糖蛋白
蛋白质彻底水解→氨基酸
核
酸
主要由C、H、O、N、P等组成
核苷酸
核酸初步水解→核苷酸
①遗传信息的携带者;②一切生物体的遗传物质;③对于生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用
核酸彻底水解→碱基、五碳糖和磷酸
2.2 从“基因的表达”的角度看
⑴细胞的分化:①分化的实质:基因在特定的时间和空间内选择性表达的结果。同一个体的不同体细胞中,核DNA种类相同,而mRNA和蛋白质的种类则不完全相同,这是基因选择性表达的结果。从而使细胞在形态与功能上发生改变。②一般地说,同一个个体的体细胞的基因型理论上是完全相同的,即遗传物质并没有发生改变。因为它们都来自同一个受精卵的有丝分裂过程形成。
⑵分泌蛋白的形成:①合成过程:分泌蛋白是在基因的控制下完成的,包括转录和翻译(定义、场所、原料、条件、过程、结果)。②合成部位:核糖体(包括游离核糖体和附着核糖体),其中分泌蛋白是在粗面内质网上的附着核糖体上合成的。③合成及分泌的途径是:核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→胞外(线粒体全程供能),如抗体、胰岛素等的合成。
⑶转录和翻译过程中的计算:①原核细胞基因编码区中的脱氧核苷酸(或碱基)、核糖核苷酸(或碱基)、氨基酸的数量比例关系为6(n+1):3(n+1):n;②真核细胞基因编码区中外显子中的脱氧核苷酸(或碱基)、核糖核苷酸(或碱基)、氨基酸的数量比例关系为6(n+1):3(n+1):n。若n的数值很大的话 高中语文,可把三者的比值近似看成6:3:1。
2.3从“物种的特异性”的角度看:核酸和蛋白质均存在着物种的特异性,可以区分或判断不同物种间的亲缘关系、鉴别物种。其中DNA是起决定作用的,因此可从分子水平上为生物进化、亲子鉴定、案件侦破等提供证据。值得注意的是核酸和蛋白质的基本单位核苷酸和氨基酸不具有物种差异性,故不能作上述应用。
2.4从“生物的多样性”角度看:①核酸中贮存的遗传信息通过控制合成多种多样的蛋白质而得到具体的体现。②核酸多样性(碱基对种类、数量及排列顺序)蛋白质多样性(氨基酸的种类、数量、排列顺序+肽链空间结构)生物多样性(遗传多样性、物种多样性和生态系统的多样性)。③生物多样性的原因:根本原因是核酸分子结构多样性,直接原因是蛋白质结构和功能的多样性。
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