第3講 細胞中的生物大分子(二) 蛋白質和核酸,第一單元 細胞的化學組成,2015高考導航,1細胞中氨基酸種類和數目相同的蛋白質是同一種蛋白質( ) 2分子式中只要有氨基和羧基，就可以判斷為構成生物體的氨基酸( ) 3蛋白質區(qū)別于脂質的特有元素是氮(2013重慶，1D)( ) 4蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開時，其特定功能并未發(fā)生改變( ) 5DNA和RNA分子的堿基組成相同(2013重慶，1B)( ) 6DNA只分布于細胞核，RNA只分布于細胞質( ) 7可選用植物的葉肉細胞作為觀察DNA和RNA在細胞中分布的實驗材料( ),一、氨基酸的結構及其種類 1氨基酸的結構 (1)結構通式：_。 (2),2蛋白質的結構及其多樣性 (1)脫水縮合 (2)蛋白質的結構層次,_,(3)蛋白質多樣性的原因 氨基酸角度：組成蛋白質的氨基酸的_、數目和_不同。 多肽角度：肽鏈的_千差萬別。,種類,排列順序,空間結構,3蛋白質的功能連一連,解惑 多肽呈鏈狀結構，往往無生物活性；蛋白質具有一定的空間結構，有生物活性。,二、核酸的結構和功能 1結構層次,C、H、O、N、P,含氮堿基,五碳糖,磷酸,脫氧核糖核苷酸,核糖核苷酸,2DNA和RNA在化學組成上的區(qū)別,脫氧核糖,A、G、C、T,核糖,A、G、C、U,3.功能 儲存遺傳信息，控制蛋白質的合成。DNA是絕大多數生物的遺傳物質，是遺傳信息的載體。有些病毒只含有RNA，它們的遺傳信息儲存在RNA中。 4分布 真核生物的DNA主要集中在_內，線粒體、葉綠體內也含有少量的DNA。RNA主要分布在_中。,細胞核,細胞質,A,1(2012高考海南卷)關于生物體內組 成蛋白 質的氨基酸的敘述，錯誤的是( ) A分子量最大的氨基酸是甘氨酸 B有些氨基酸不能在人體細胞中合成 C氨基酸分子之間通過脫水縮合形成肽鍵 D不同氨基酸之間的差異是由R基引起的 解析：甘氨酸是分子量最小的氨基酸。由于缺乏中間產物， 有8種氨基酸不能在人體細胞中合成，必須從食物中獲得，稱為必需氨基酸。氨基酸分子之間通過脫水縮合形成肽鍵。R基的特異性決定氨基酸的特異性。,D,2下列蛋白質類物質與功能對應正確的是( ) A胰島素免疫 B抗體催化 CDNA聚合酶信息傳遞 D血紅蛋白運輸 解析：胰島素起信息傳遞作用，能調節(jié)機體的血糖平衡；抗體具有免疫功能；DNA聚合酶可催化DNA復制；血紅蛋白可運輸O2。,D,3下列化合物的組成中，含有胸腺嘧啶的是( ) AATP BtRNA CmRNA DDNA 解析：胸腺嘧啶是DNA所特有的堿基，ATP中含有的堿基是腺嘌呤。,D,4對細胞中某些物質的組成進行分析，可以作為鑒別真核生物的不同個體是否為同一物種的輔助手段，一般不采用的物質是( ) A蛋白質 BDNA CmRNA D核苷酸 解析：蛋白質、DNA、RNA和核苷酸都同時存在于真核生物的細胞中，蛋白質、DNA、RNA在不同生物體內，因氨基酸和核苷酸的數量和排列順序等不同而具有特異性，可作為鑒別不同生物的依據。而核苷酸作為構成核酸的基本單位，在不同生物中是相同的，因而不能作為區(qū)別的標記。,1判斷組成蛋白質的氨基酸的方法 (1)有關氨基酸結構通式的分析,蛋白質的結構與功能,(2)組成蛋白質的氨基酸的判斷標準 數量標準：至少含有一個NH2和一個COOH。 位置標準：一個NH2和一個COOH連接在同一個碳原子上。,2蛋白質形成過程分析,從以上圖示過程明確： (1)肽的名稱：一條多肽鏈由幾個氨基酸分子構成就稱為幾肽(三個或三個以上的稱為多肽)，如：由六個氨基酸分子構成一條鏈，則其名稱是六肽，也可稱為多肽。,(2)肽鍵的結構式可表示如下： (3)一條肽鏈上至少有一個游離的氨基和一個游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端；其余的氨基(或羧基)在R基上。 (4)H2O中的H來自于COOH和NH2，而O則只來自于COOH。,3蛋白質的結構和功能多樣性 (1)直接原因,【高考警示】 (1)導致蛋白質結構多樣性有四個原因，并非同時具備才能確定兩個蛋白質分子結構不同，而是只要具備其中的一點，這兩個蛋白質的分子結構就不同。 (2)由于基因的選擇性表達，同一生物的不同細胞中蛋白質種類和數量會出現(xiàn)差異。 (3)在核糖體上合成的是多肽，而不是蛋白質，多肽必須經內質網和高爾基體加工后，才能形成有一定結構和功能的蛋白質。,A該肽鏈中的肽鍵數是2 B該肽鏈是由3個氨基酸脫去2分子水縮合形成的 C該肽鏈中一定只含有1個羧基 D該肽鏈水解可產生3種氨基酸 嘗試解答 _,C,解析圖中所示的化合物為三肽，有2個肽鍵，是由3個氨基酸脫去2分子水縮合形成的。由于R1、R2、R3不同，故水解后可產生3種氨基酸。R基中也可能含有羧基，故C項錯誤。,高溫使蛋白質變性時是否破壞了氨基酸之間的肽鍵？ 高溫使蛋白質變性的原因不是破壞了氨基酸之間的肽鍵，而是破壞了肽鏈盤曲折疊形成的空間結構。,方法探究 蛋白質合成中的相關計算 (1)脫水數肽鍵數氨基酸數肽鏈數。 (2)氨基數肽鏈數R基上的氨基數各氨基酸中氨基的總數肽鍵數。 (3)羧基數肽鏈數R基上的羧基數各氨基酸中羧基的總數肽鍵數。 (4)蛋白質相對分子質量各氨基酸平均相對分子質量氨基酸數18脫水數。當肽鏈上出現(xiàn)二硫鍵(SS)時，要再減去2(即2個H)。,(5)N原子數肽鍵數肽鏈數R基上的N原子數各氨基酸中N原子的總數。 (6)O原子數肽鍵數2肽鏈數R基上的O原子數各氨基酸中O原子的總數脫水數。 (7)H原子數各氨基酸中H原子的總數2脫水數。 (8)環(huán)狀多肽主鏈中無氨基和羧基，環(huán)狀肽中氨基或羧基數目取決于構成環(huán)狀肽氨基酸R基團中的氨基和羧基的數目，由圖示可知：肽鍵數脫去水分子數氨基酸數。,突破(2014江蘇四市聯(lián)考)經測定，某多肽鏈分子式是C21HXOYN4S2，其中含有一個二硫鍵(SS)。已知該多肽是由下列氨基酸中的幾種作為原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列有關該多肽的敘述，正確的是( ) A該多肽水解后 產生的 氨基酸分別 是半胱 氨酸、天冬氨 酸、丙氨酸和亮氨酸 B該多肽中H原子數和O原子數分別是32和5 C該多肽形成過程中至少需要4種tRNA D該多肽在核糖體上形成，形成過程中相對分子質量減少了56,D,思維導圖 嘗試解答 _,解析根據該多肽鏈中N的數目氨基端(1個)肽鍵中的NR基中的N(五種氨基酸中都沒有)可推出，肽鍵中的N為3個，該多肽鏈由4個氨基酸組成；半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸的碳元素之和為343616，與題目中該多肽鏈的分子式不符，A項錯誤。根據該多肽鏈中碳元素和硫元素的數目，可確定組成該多肽鏈的氨基酸應該為一 個苯 丙氨酸(C9H11O2N)、一個亮氨酸(C6H13O2N)、兩個半胱氨酸(C3H7O2NS)；該多肽中H原子數為11713732230，O原子數為2222315，B項錯誤。該多肽由3種氨基酸組成，其形成過程中至少需要3種tRNA，C項錯誤。該多肽在核糖體上形成，形成過程中相對分子質量減少183(形成肽鍵時脫水)2(形成一個二硫鍵脫下2個H)56，D項正確。,1核酸的結構 (1)結構層次,核酸,(2)種類及組成,2堿基、核苷酸種類與生物種類的關系,含有DNA和RNA兩種核酸,8,5,DNA,細菌、人等,只含DNA,4,4,DNA,噬菌體,只含RNA,4,4,RNA,煙草花葉病毒,2019/8/27,33,可編輯,3.核酸與蛋白質的關系 核酸是生物的遺傳物質，控制蛋白質的合成，而蛋白質是生命活動的主要承擔者，影響著核酸的合成，二者之間關系密切。 (1)DNA、RNA和蛋白質之間的關系圖,(2)多樣性關系,嘗試解答 _,C,解析圖中m表示含氮堿基、a表示五碳糖、b表示核苷酸；若m為腺嘌呤，則b為腺嘌呤脫氧核苷酸或者腺嘌呤核糖核苷酸；若a為核糖，則b是核糖核苷酸，屬于RNA的基本組成單位；尿嘧啶是RNA特有的堿基，DNA中肯定不含該化合物；甲型H1N1流感病毒中只有RNA，b只有四種。,跟蹤訓練(2014連云港模擬) 圖中a、b為小分子生命物質，甲、乙、丙代表大分子生命物質。下列相關敘述不正確的是( ) A在噬菌體、HIV和SARS病毒體內，a都只有4種 B甲、乙可共存于大腸桿菌的細胞質基質中 C連接兩個a之間和兩個b之間的化學鍵不相同 D在某人的神經細胞和漿細胞中，甲、乙一般相同，丙不同,D,解析：由圖示信息可推出a、b分別為核苷酸和氨基酸；甲、乙、丙分別代表DNA、RNA和蛋白質。噬菌體只有DNA，由4種脫氧核苷酸組成；HIV和SARS病毒只有RNA，由4種核糖核苷酸組成。大腸桿菌無核膜包被的細胞核，其DNA和RNA都分布在細胞質基質中。連接兩個a的化學鍵是磷酸二酯鍵，連接兩個b的化學鍵是肽鍵。某人的神經細胞和漿細胞都是由同一個受精卵發(fā)育而來的，甲一般相同，由于基因的選擇性表達，神經細胞和漿細胞中的乙和丙不相同。,1實驗原理 蛋白質分子中的肽鍵與雙縮脲試劑產生紫色的顏色反應。 2實驗材料的選擇 蛋白質的鑒定實驗，最好選用富含蛋白質的生物組織。植物材料常用大豆，且浸泡12 d，適于研磨，動物材料常用雞卵清蛋白。,檢測生物組織中的蛋白質,3實驗流程,4實驗操作中的注意事項 在蛋白質的鑒定實驗中，如果用蛋清稀釋液作為實驗材料，一定要稀釋到一定程度，否則，與雙縮脲試劑發(fā)生反應后會粘在試管的內壁上，使反應不徹底，試管也不易洗刷干凈。,5斐林試劑和雙縮脲試劑的比較,甲液：質量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液； 乙液：質量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液,A液：質量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液； B液：質量濃度為0.01 g/mL的CuSO4溶液,甲液、乙液混合均勻后，再加入樣液,先加A液造成堿性環(huán)境，再滴加B液,加熱(水浴5065 ),不加熱，搖勻即可,淺藍色棕色磚紅色,紫色,實戰(zhàn)演練 1(2013高考江蘇卷改編)在1、3、5號試管中分別加入2 mL蒸餾水，2、4、6號試管中分別加入2 mL發(fā)芽的小麥種子勻漿樣液，然后在14號試管中適量滴加斐林試劑，5、6號試管中合理滴加雙縮脲試劑，搖勻。預期觀察到的實驗現(xiàn)象是( ) A只有1、3、5 號試管內呈藍色 B3 組實驗中甲組和乙組的實驗結果相同 C4 號試管內呈磚紅色，其余試管內都呈藍色 D4 號試管內呈磚紅色，6 號試管內呈紫色,D,解析：發(fā)芽的小麥種子勻漿中含有淀粉酶，淀粉酶能催化小麥種子中的淀粉水解產生麥芽糖等還原糖。14號試管中加入斐林試劑，因1、3號試管中是蒸餾水，無還原糖，顯示斐林試劑本身的藍色；2號試管中雖然含有還原糖，但未經水浴加熱，故仍是藍色；而4號試管經水浴加熱后出現(xiàn)磚紅色沉淀。5、6號試管中加入雙縮脲試劑，5號試管中加入的是蒸餾水，合理滴加雙縮脲試劑后可顯示雙縮脲試劑本身的藍色；6號試管中含淀粉酶等蛋白質，合理滴加雙縮脲試劑后出現(xiàn)紫色反應。 即實驗結果是1、2、3、5號試管內呈藍色，4號試管內呈磚紅色，6號試管內呈紫色。,A只有脂肪的鑒定需要使用顯微鏡 B只有還原性糖的鑒定需要加熱 C鑒定還原性糖、蛋白質所用試劑相同 D三個實驗的顯色反應均不相同,C,解析：三種物質的鑒定中，只有脂肪的鑒定需要使用顯微鏡。還原性糖的鑒定需要加熱。鑒定還原性糖、脂肪和蛋白質分別呈現(xiàn)磚紅色、橘黃色(或紅色)和紫色。鑒定還原性糖用的斐林試劑的甲液(0.1 g/mL的NaOH)和乙液(0.05 g/mL的CuSO4)是等量混合均勻后再加入樣液中，現(xiàn)配現(xiàn)用。而鑒定蛋白質用的雙縮脲試劑則是先加A液(0.1 g/mL的NaOH)2 mL，再加B液 (0.01 g/mL的CuSO4)4滴。兩種試劑的使用方法也不相同。,3加熱會使蛋白質變性，在變性過程中肽鍵是否因此而完全斷裂呢？請設計一個證明“蛋白質在加熱變性后肽鍵沒有完全斷裂”的實驗。 (1)材料、用具：0.01 gmL1的CuSO4的溶液、0.1gmL1的NaOH溶液、蛋清、清水、酒精燈、試管、滴管等必備用品。 (2)實驗原理：_。 (3)方法步驟：_ 。 (4)預期結果：_。 (5)實驗結論：_。,解析：肽鍵的存在是蛋白質能夠與雙縮脲試劑產生紫色反應的原因，故可利用此特點，對問題進行實驗探究。為了使結論可信，可設置空白對照，對照組為未經加熱的蛋白質，實驗組為加熱后的蛋白質。實驗的自變量為“是否加熱”，因變量是“是否發(fā)生紫色反應”。,答案：(2)蛋白質能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應，是因為蛋白質中含有肽鍵。將加熱變性的蛋白質與雙縮脲試劑混合，如果也能發(fā)生紫色反應，則證明蛋白質在加熱變性后肽鍵沒有完全斷裂 (3)取2支試管，編號1、2；向兩支試管中分別加入2 mL稀釋的蛋清液，并將1號試管中的蛋清液加熱煮沸35 min；向兩支試管中，分別加入2 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液，振蕩試管；然后分別向兩支試管中緩慢滴入4滴0.01 g/mL的CuSO4溶液，振蕩試管，觀察實驗現(xiàn)象 (4)1號、2號試管中均出現(xiàn)紫色反應 (5)蛋白質在加熱變性后肽鍵沒有完全斷裂,典例示法,請解答氨基酸和蛋白質的相關問題： (1)現(xiàn)有氨基酸800個，其中氨基總數為810，羧基總數為808，則由這些氨基酸合成的含有兩條肽鏈的蛋白質共有肽鍵、氨基和羧基的數目分別是_、_、_。 (2)經氨基酸自動分析儀測定三種多肽化合物：催產素、牛加壓素和人血管舒張素均有9個氨基酸，但其功能各不相同，最可能的原因是_；構成這三種多肽最多共有_種氨基酸。,錯答分析,正確答案(1)798 12 10 (2)氨基酸的種類、排列順序不同及多肽形成蛋白質的空間結構不同 20,誤區(qū)辨析 易錯點1 認為多肽就是蛋白質,點撥,易錯點2 對蛋白質變性理解不透 點撥 高溫使蛋白質變性的原因不是破壞了氨基酸之間的肽鍵，而是