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专题 03 蛋白质和核酸
考点分布 重点难点 备考指南
明确蛋白质和核酸多样性的原
蛋白质的基本单位及元素组成 因。
蛋白质的多样性 熟记蛋白质和核酸的基本单位及
蛋白质的功能 元素组成。
1.蛋白质的结构和功能
核酸的分类 掌握氨基酸的结构通式，及蛋白
2.核酸的结构和功能
核酸在细胞中的分布 质的相关计算方法。
核酸的基本单位及元素组成 掌握蛋白质和核酸的功能。
核酸的功能 了解不同生物在遗传物质上的区
别。
考点一 考点一 蛋白质的结构、功能及相关计算
1、蛋白质的功能：结构蛋白和功能蛋白（催化、运输、调节、免疫）。
2、蛋白质的结构
（1）蛋白质的元素组成是 C 、 H 、 O 、 N （ S ） 。
（2）蛋白质的基本组成单位是氨基酸。
（3）氨基酸的结构通式： ，—NH 是氨基，—COOH是羧基。氨基酸的差别
2
只有 R 基 不同。
（4）氨基酸通过脱水缩合的方式反应形成肽链。一条肽链上至少有1 个游离的氨基和1 个
游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基(或羧基)在 R 基 上。
（5）蛋白质结构多样性的原因：①氨基酸的种类不同；
②氨基酸的数目不同；③氨基酸的排列顺序不同；
④肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。
3、氨基酸的种类：必需氨基酸（不能在人体内合成）和非必需氨基酸（能在人体内合成）。
必需氨基酸成人有8种，巧记为甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙
氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。婴儿多1种：组氨酸。
3、蛋白质的合成肽链的形成过程：脱水缩合(一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基相
连接，同时脱去一分子水)，HO中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基。场所：核糖体。
24、不同生物蛋白质不同的根本原因：基因的特异性。生物多样性的直接原因是蛋白质的多
样性。
1、蛋白质的功能与分布
名称 分布 功能
细胞内或 降低化学反应的活化能(催化
绝大多数酶
细胞外 作用)
运输某些物质，如离子、氨基
载体蛋白 细胞膜
酸等
通道蛋白 细胞膜 运输水、K＋、Na＋等
糖蛋白 细胞膜外表面 保护、润滑、识别等
核孔复合体 核膜 核质之间物质交换、信息交流
某些激素(如生长激
素、促甲状腺激素、胰 内环境中 传递信息、调节生命活动
岛素、胰高血糖素等)
抗体 内环境中 消灭抗原
血红蛋白 红细胞内 主要运输氧气和部分二氧化碳
2、有关蛋白质结构的计算规律
（1）肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数（若为环状多肽，肽链数视为零，再进行相关计
算。）
（2）蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。
(若有其他化学键形成，则需再减去脱掉的原子质量，如每形成一个“—S—S—”键，需脱
掉2个“H”)
（3）至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。
（4）游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
（5）蛋白质中含有N、O原子数的计算
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×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分
子数
（6）多肽中除去氨基酸的有关计算
①若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需
水解掉1个肽键即可。
②每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子
增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。1、关于蛋白质的变性
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，叫做变
性，但低温不会。煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链
变得松散，易被蛋白酶分解。
2、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：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。
3、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。
典例1.(2021·河南林州一中高三模拟)某蛋白质的结构示意图如图，其中“—S—S—”表示
连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成，则该蛋白质分子在形成时生
成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( )
A．m个 18m
B．(m－4)个 18(m－4)
C．(m－3)个 18(m－3)＋4
D．(m－2)个 18(m－2)＋4
【答案】D
【解析】根据题意和图示分析可知：该蛋白质分子由三条肽链构成，且有一条是环状的，
所以失去的水分子数＝m－2。因为该蛋白质分子中含有两个“—S—S—”，所以在形成蛋
白质时失去4个H。因此，形成一个该蛋白质分子时减少的相对分子质量为18(m－2)＋4。
典例2.(2020·陕西高三质检)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．蛋白质发生水解时，HO参与氨基和羧基的形成
2
B．加热变性蛋白质不会与双缩脲试剂发生显色反应
C．多肽链的数目及盘曲、折叠方式均可影响蛋白质的结构
D．细胞中的蛋白质可参与运输、催化、免疫、调节等多种功能
【答案】B
【解析】细胞内的蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的，氨基酸脱水缩合过程中形成的
H2O来自氨基和羧基，相反，蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成，A正确；蛋
白质在高温下变性后，其空间结构发生改变，但肽键没有断裂，因此仍能与双缩脲试剂发
生反应呈紫色，B错误；多肽链的数目及盘曲、折叠方式不同是蛋白质多样性的原因之一，所以多肽链的数目及盘曲、折叠方式均可影响蛋白质的结构，C正确。
考点二 核酸的组成、结构与功能
1、核酸的元素组成 C 、 H 、 O 、 N 、 P ，基本单位——核苷酸，核苷酸的组成成分：
a.磷酸，b.五碳糖，c.含氮碱基。各成分的种类：b有2种，c有5种。
核酸分为 DN A 和 RN A 两种。
2、DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸。
（3）DNA主要分布在真核生物的细胞核、线粒体、叶绿体，原核生物的拟核、质粒。RNA
主要分布在细胞质中。
（4）DNA的4种碱基的名称是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶。RNA的4种碱基的名
称是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶。
3．核酸的功能：携带遗传信息，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作
用。
4．核酸分子的多样性：构成DNA分子的脱氧核苷酸在组成长链时，排列顺序是极其多样
化的，所以DNA分子具有多样性。
核酸分子的特异性：每个DNA分子的脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的。
5．生物大分子以碳链为骨架
（1）生物大分子(多聚体)：多糖、 蛋白质 、 核酸。注意：脂质不是生物大分子。
（2）碳为生命的核心元素的原因：氨基酸、核苷酸、葡萄糖等单体都是以碳链为骨架形成
的，单体连接成多聚体，因此生物大分子也是以碳链为基本骨架的。
1、同种生物不同细胞中DNA一般相同，由于基因的选择性表达，mRNA不完全相同，蛋白
质种类和含量也不完全相同。
2、核酸与蛋白质在不同生物体中具有物种的特异性，因而可以从分子水平上，通过分析核
酸、蛋白质的相似程度来推断物种亲缘关系的远近。
3、RNA作为遗传物质的前提是生物体内不存在DNA。当RNA作为遗传物质时，由于RNA单
链结构不稳定，容易发生突变。生物体内的少数RNA具有催化功能。
4、不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质归纳
细胞生物有DNA和RNA，5种碱基，8种核苷酸，遗传物质是DNA。
病毒有DNA或RNA，4种碱基，4种核苷酸，遗传物质是DNA或RNA。
5、归纳核酸的功能6、比较核酸和蛋白质
核 酸
项目 蛋白质
DNA RNA
元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等
组成
单位
氨基酸
主要在细胞核 主要在细胞核
合成场所 核糖体
中复制产生 中转录生成
分子 一般为规则的双螺 一般为单链结构 氨基酸→多肽→蛋白质
结构 旋结构
结构多样 氨基酸的种类、数量、排
性的决定 核苷酸的种类、数量及排列顺序 列顺序及多肽链盘曲折叠
因素 形成的空间结构
核酸控制蛋白质的合成
联系
“三看法”判断DNA和RNA1、DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是DNA是遗传物质，而每个人的遗传物质有所
区别。DNA鉴定技术还可以应用在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面。
2、常见化合物的初步水解和彻底水解的产物
物质 初步水解产物 彻底水解产物
淀粉 麦芽糖 葡萄糖
蛋白质 多肽 氨基酸
核酸 核苷酸 磷酸＋五碳糖＋碱基
典例1.不同生物含有的核酸种类不同。下列各种生物中关于碱基、核苷酸和五碳糖种类的
描述，正确的是( )
选项 A B C D
烟草叶 烟草花 豌豆根
生物或细胞 T 噬菌体
4
肉细胞 叶病毒 毛细胞
碱基 5种 5种 4种 8种
核苷酸 5种 8种 8种 8种
五碳糖 1种 2种 2种 2种
【答案】B
【解析】T 噬菌体属于DNA病毒，只含有DNA一种核酸，所以含有4种碱基、4种(脱氧)核
4
苷酸、1种五碳糖(脱氧核糖)，A错误；烟草叶肉细胞和豌豆根毛细胞均同时含有 DNA和
RNA两种核酸，所以含有8种核苷酸(四种脱氧核苷酸＋四种核糖核苷酸)、2种五碳糖(脱
氧核糖和核糖)、5种碱基，B正确、D错误；烟草花叶病毒属于RNA病毒，只含有RNA一种
核酸，所以含有4种碱基、4种(核糖)核苷酸、1种五碳糖(核糖)，C错误。
典例2.下列有关细胞中DNA和RNA的叙述,正确的是 ( )
A.真核细胞的叶绿体、线粒体和核糖体中都含有少量的DNA和RNA
B.真核细胞和原核细胞中通常一个mRNA分子可以结合多个核糖体
C.真核生物的遗传物质是DNA,原核生物的遗传物质是DNA或RNA
D.真核细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
【答案】B
【解析】叶绿体和线粒体中都含有DNA和RNA,核糖体中只含有RNA,不含DNA,A项错误;无
论是真核细胞还是原核细胞,翻译时,一个mRNA分子通常可以相继结合多个核糖体,提高翻
译的效率,B项正确;真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA,C项错误;基因是有遗传效应
的DNA片段,真核细胞中基因与基因之间还有一些不具有遗传效应的DNA片段,所以DNA分
子的碱基对数大于所有基因的碱基对数之和,D项错误。1、ATP、核苷酸、DNA、RNA中“A”的辨析
2、DNA和RNA在化学组成上的区别为五碳糖和含氮碱基(T和U)的不同。
3、一个核苷酸由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
1.(2020·天津模拟)下图是DNA和RNA组成的结构示意图，下列有关说法正确的是( )
A．甲型H1N1流感病毒有5种碱基和8种核苷酸
B．主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸由5种碱基构成
C．病毒中也有上述两种核酸
D．DNA彻底水解得到的产物中有脱氧核糖，而没有核糖
【答案】D
【解析】 甲型H1N1的遗传物质是RNA，由4种碱基和4种核糖核苷酸组成，A错误；硝
化细菌拟核中的核酸为DNA，由4种碱基构成，B错误；病毒只含有一种核酸，即 DNA或
RNA，C错误；DNA所含的五碳糖是脱氧核糖，所以其彻底水解得到的产物中有脱氧核糖，
而没有核糖，D正确。
2.(2020·四川成都七中期中)生物大分子通常都有一定的分子结构规律，即由一定的基本结
构单位，按一定的排列顺序和连接方式形成的多聚体。下列表述正确的是( )
A．若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示肽键，2表示中心碳原子，3的种类有20种B．若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，3的种类
有4种
C．若该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种
D．生物体内的生物大分子只有蛋白质和核酸
【答案】C
【解析】若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类有
20种，A错误；若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示脱氧核糖，2表示磷酸基团，
3的种类有4种，B错误；若该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基
团，3的种类有4种(A、U、G、C)，C正确；生物体内的多糖也是生物大分子，D错误。
3.(2020·江苏，2)下列关于细胞中生物大分子的叙述，错误的是( )
A．碳链是各种生物大分子的结构基础
B．糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子
C．细胞利用种类较少的小分子脱水合成种类繁多的生物大分子
D．细胞中生物大分子的合成需要酶来催化
【答案】B
【解析】碳链是生物大分子的基本骨架，是各种生物大分子的结构基础，A项正确；糖类
中的单糖、二糖和脂质不属于生物大分子，B项错误；细胞内的蛋白质、核酸等大分子物
质种类繁多，但它们分别是由种类较少的基本单位氨基酸、核苷酸等脱水缩合形成的，C
项正确；细胞中蛋白质、核酸等生物大分子的合成都需要酶的催化，D项正确。
4.(2021安徽定远摸底)在研究溶菌酶的过程中,科研人员得到了多种突变酶,并测得50%的
酶发生变性时的温度(Tm),部分结果见下表。下列有关叙述正确的是 ( )
酶 半胱氨酸(Cys)的位置和数目 二硫键数 Tm/℃
野生型T4
Cys51,Cys97 无 41.9
溶菌酶
突变酶C Cys21,Cys143 1 52.9
突变酶F Cys3,Cys9,Cys21,Cys142,Cys164 3 65.5
(注:Cys右上角的数字表示半胱氨酸在肽链上的位置)
A.突变酶F发挥作用的最适温度为65.5 ℃
B.突变酶C的热稳定性提高与半胱氨酸的数目有关
C.突变酶中二硫键的形成与半胱氨酸的位置无关
D.T4溶菌酶热稳定性的提高可能与空间结构的改变有关
【答案】D
【解析】温度是65.5 ℃时,突变酶F约有50%发生变性,可见65.5 ℃并不是其发挥作用的
最适温度,A错误。突变酶C的热稳定性提高与二硫键的数目可能有关,其和野生型T4溶菌
酶中的半胱氨酸的数目相同,B错误。突变酶C中半胱氨酸的位置与野生型T4溶菌酶的不同,
且出现了二硫键,可见突变酶中二硫键的形成与半胱氨酸的位置可能有关,C错误。结构决定功能,溶菌酶热稳定性的提高可能与空间结构的改变有关,D正确。
5.(2018·全国卷Ⅰ)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA－蛋白质复合物的形式存在。
下列相关叙述错误的是( )
A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA－蛋白质复合物
B．真核细胞的核中有DNA－蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有
C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶
D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶
【答案】B
【解析】真核细胞的染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的，都存在DNA－蛋白
质复合物；原核细胞无成形的细胞核，DNA裸露存在，不含染色体(质)，但是其DNA会在
相关酶的催化下发生复制，DNA分子复制时会出现DNA－蛋白质复合物；DNA复制需要DNA
聚合酶，若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能为DNA聚合酶；在DNA转录合
成RNA时，需要RNA聚合酶的参与，故该DNA－蛋白质复合物中含有RNA聚合酶。
6.(2018·全国Ⅱ，1)下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是( )
A．浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原
B．肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C．蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参与O 运输
2
D．细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
【答案】C
【解析】浆细胞产生的抗体能与相应的抗原(如病毒抗原)发生特异性结合，A项正确；肌
细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等参与肌肉收缩的过程，B项正确；Fe2＋参与构成血红蛋白，
血红蛋白具有运输O2的功能，C项错误；细胞核中染色体的主要组成成分是蛋白质和
DNA，D项正确。
7.(2018·全国Ⅲ，30)回答下列与蛋白质相关的问题：
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是________。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在
________ 这 一 细 胞 器 上 形 成 的 。 合 成 的 蛋 白 质 中 有 些 是 分 泌 蛋 白 ， 如
_____________________________
(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经
过 高 尔 基 体 ， 此 过 程 中 高 尔 基 体 的 功 能 是
____________________________________________。
(2)通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和________结构。
某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是
______________________________________________________________________________
。
(3)如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另
一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的 改变，其原因可能是
___________________。
【答案】(1)氨基酸 核糖体 胃蛋白酶 对蛋白质进行加工、分类和包装 (2)空间 蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解 (3)遗传密码具有简并
性【解析】(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在核糖体
上形成的。胃蛋白酶是分泌蛋白，逆转录酶和酪氨酸酶都是细胞内的蛋白质。分泌蛋白分
泌到细胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装。
(2)具有生物活性的蛋白质都有特定的氨基酸序列和空间结构。变性的蛋白质空间结构被破
坏，肽键被暴露，暴露的肽键容易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。
(3)DNA分子发生突变，导致转录产生的mRNA中的碱基序列发生改变，由于密码子具有简
并性，所以可能出现虽然密码子已经改变，但仍对应同一种氨基酸的情况。
