第一單元細(xì)胞及組成細(xì)胞的分子第3講細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和核酸第3講細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和核酸課標(biāo)要求素養(yǎng)目標(biāo)1.闡明蛋白質(zhì)通常由21種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成。2.概述核酸由核苷酸聚合而成，是儲(chǔ)存與傳遞遺傳信息的生物大分子。

從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一視角，解釋細(xì)胞由多種多樣的分子組成，這些分子是細(xì)胞執(zhí)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)(生命觀念、科學(xué)思維)?？键c(diǎn)一蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能1．核心概念(1)蛋白質(zhì)：細(xì)胞的基本組成成分，具有參與組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)、催化、運(yùn)輸、信息傳遞、防御等重要功能，是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。(必修1P29)(2)氨基酸：組成蛋白質(zhì)的基本單位，至少含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH)，并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上，這個(gè)碳原子上還連接一個(gè)氫原子和一個(gè)側(cè)鏈基團(tuán)R。(必修1P29)(3)多肽：由多個(gè)氨基酸縮合而成的，含有多個(gè)肽鍵的化合物。(必修1P30)(4)脫水縮合：一個(gè)氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個(gè)氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時(shí)脫去一分子的水的結(jié)合方式。(必修1P30)1.結(jié)構(gòu)蛋白：構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，如肌肉、頭發(fā)、羽毛、蛛絲等。2.蛋白質(zhì)的功能2.調(diào)節(jié)功能：有些蛋白質(zhì)起信息傳遞作用，能調(diào)節(jié)機(jī)體的分泌活動(dòng)，如胰島素、生長激素。3.催化功能：細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化，絕大數(shù)酶，如胃蛋白酶等都是蛋白質(zhì)。4.運(yùn)輸功能：有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸載體的功能（血紅素、載體蛋白等）5.免疫功能：人體內(nèi)的抗體是蛋白質(zhì)，能幫助人體抵御病菌和病毒等抗原的侵害。一切生命活動(dòng)都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，生物界的蛋白質(zhì)種類多達(dá)1010—1012種。3．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(1)基本單位——氨基酸。必需氨基酸：蛋（甲硫）氨酸、纈氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸【蛋（甲）攜來一本亮色書】練習(xí)：判斷哪些是組成蛋白質(zhì)的氨基酸?CHNH2COOHCH2SHCHH2NCOOHCH2OHCHH2NHCH2COOH√××CNH2HOOCHCH2NH2√CHR1NH2OHCO

H2OCHCOOHR2HNH肽鍵二肽(2)二肽形成——脫水縮合場所：核糖體溫馨提示：H2O中H來源于

；O來源于

。氨基和羧基羧基以此類推：由多個(gè)氨基酸形成多肽肽鍵CHCOOHR3HNOHHCCHR1NH2COCHR2HNO肽鍵三肽溫馨提示：一條多肽鏈中，至少有1個(gè)氨基，1個(gè)羧基，且這個(gè)氨基和羧基位于

肽鏈的兩端。n條肽鏈至少含有n個(gè)氨基和n個(gè)羧基。氨基酸肽鍵①肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)

=脫去的水分子數(shù)氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)321628155266（3）(科學(xué)思維)蛋白質(zhì)的相關(guān)計(jì)算蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算②蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量＝（氨基酸數(shù)×氨基酸的平均分子量）－（脫去的水分子數(shù)×18）(不考慮二硫鍵)練習(xí)：一個(gè)由m個(gè)氨基酸形成的含有n條肽鏈的蛋白質(zhì)，氨基酸的平均分子質(zhì)量為a,則蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量＝

。am-18(m-n)肽鏈數(shù)目氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)目脫去水分子數(shù)多肽鏈相對(duì)分子量氨基數(shù)目

羧基數(shù)目1條mm－1m－1am－18(m－1)至少1個(gè)至少1個(gè)n條mm－nm－nam－18(m－n)至少n個(gè)至少n個(gè)注：氨基酸的平均分質(zhì)量為a。(2)蛋白質(zhì)中游離氨基或羧基數(shù)目的計(jì)算。②

游離氨基或羧基數(shù)目＝肽鏈數(shù)×1＋R基中含有的氨基或羧基數(shù)①

至少含有的游離氨基或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)×1(3)利用原子守恒法計(jì)算肽鏈中的原子數(shù)。①N原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)＋R基上的N原子數(shù)

＝各氨基酸中N原子總數(shù)②O原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋2×肽鏈數(shù)＋R基上的O原子數(shù)

＝各氨基酸中O原子總數(shù)－脫去水分子數(shù)(4)若為環(huán)狀多肽：肽鍵數(shù)＝脫去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)(5)DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù):

mRNA堿基數(shù)

:DNA(或基因)堿基數(shù)=1:3:6(不考慮終止密碼子等)?？枷蛞粐@蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，考查生命觀念和社會(huì)責(zé)任[典型例題1]

(2021·珠海一模)下列有關(guān)真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．蛋白質(zhì)分泌可能涉及不同膜的轉(zhuǎn)化B．高溫可能改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)C．部分蛋白質(zhì)具有信息傳遞功能D．蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的承擔(dān)者D考向二圍繞蛋白質(zhì)的計(jì)算，考查科學(xué)思維[典型例題2]免疫球蛋白(抗體)是由兩條重鏈(H鏈)和兩條輕鏈(L鏈)通過鏈間二硫鍵連接而成的四肽鏈結(jié)構(gòu)，如圖所示，下列有關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是(

)DA．免疫球蛋白中至少含有4個(gè)—NH2和4個(gè)—COOHB．若免疫球蛋白由m個(gè)氨基酸形成，則含有m－4個(gè)肽鍵C．如圖所示的免疫球蛋白在由氨基酸形成過程中分子量的減少量為脫去水分子數(shù)×18＋二硫鍵×2D．不同免疫球蛋白結(jié)構(gòu)不同的主要原因在于肽鏈的折疊、盤曲方式不同3．如圖所示，一分子的胰島素原切去C肽(圖中箭頭表示切點(diǎn))可轉(zhuǎn)變成一分子的胰島素(圖中數(shù)字表示氨基酸序號(hào))。下列分析正確的是(

)A．胰島素分子具有50個(gè)肽鍵，合成它的過程中共脫去50分子水B．胰島素分子含有一個(gè)游離的氨基和一個(gè)游離的羧基C．沸水浴時(shí)肽鍵斷裂導(dǎo)致胰島素生物活性喪失D．理論上可以通過測定C肽的含量間接反映胰島B細(xì)胞的分泌功能D組成元素：C、H、O、N（S、Fe）↓基本單位：氨基酸↓多肽：多個(gè)氨基酸分子脫水縮合形成多肽鏈↓蛋白質(zhì)：多肽鏈盤曲折疊形成具有特定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)(4)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次（4）蛋白質(zhì)種類多種多樣1

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2◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎①氨基酸種類不同②氨基酸數(shù)目成千上萬

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③氨基酸排列順序千變?nèi)f化

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-◎-④肽鏈空間結(jié)構(gòu)千差萬別結(jié)構(gòu)決定功能：每一種蛋白質(zhì)分子都有與它所承擔(dān)功能相適應(yīng)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，如果氨基酸序列改變或蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，就可能會(huì)影響其功能。正常紅細(xì)胞→鐮狀紅細(xì)胞

谷氨酸→纈氨酸正常運(yùn)輸氧→運(yùn)輸氧能力削弱（5）蛋白質(zhì)的變性:

(6)鹽析：是指在蛋白質(zhì)水溶液中加入中性鹽，隨著鹽濃度增大而使蛋白質(zhì)沉淀出來的現(xiàn)象。（鹽析不會(huì)破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。）(7)水解：在蛋白酶的作用下，部分肽鍵斷裂，蛋白質(zhì)分解為短肽和氨基酸。水解和脫水縮合過程相反。（不可逆）（可逆）

指蛋白質(zhì)在某些物理（X射線、紫外線、高溫等）和化學(xué)（重金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等）因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象。1．(教材必修1P30“正文”改編)肽鍵、氫鍵、二硫鍵各自在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)形成過程中起到什么作用？提示：肽鍵是連接兩個(gè)氨基酸分子之間的化學(xué)鍵，是一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸氨基脫去一分子水形成的，處在C－N之間，它是形成多肽鏈的重要的鍵；肽鏈的盤曲折疊很大程度上是由于氨基酸之間能夠形成氫鍵；二硫鍵是許多蛋白質(zhì)分子里兩條或多條肽鏈或者同一鏈內(nèi)部相互結(jié)合起作用的化學(xué)鍵。二硫鍵：-S-S-3．(教材必修1P32“拓展應(yīng)用”)民間有一種“吃什么補(bǔ)什么”的說法，請(qǐng)從生物大分子的消化與合成角度對(duì)此做出評(píng)價(jià)。提示：此說法不合理。食物中的生物大分子(如蛋白質(zhì))都被消化分解成小分子(如氨基酸等)才能被人體吸收，這些小分子物質(zhì)在人體細(xì)胞內(nèi)重新合成不同的大分子物質(zhì)，在人體內(nèi)執(zhí)行不同的功能。4．(教材必修1P32“與社會(huì)的聯(lián)系”)加熱、加酸、加酒精可以達(dá)到消毒、滅菌的目的，原理是：______________________________________________________________________。加熱、加酸、加酒精可以使細(xì)菌和病毒的蛋白質(zhì)變性，

從而達(dá)到消毒、滅菌目的判斷正誤。1．(2020·江蘇卷)大豆與根瘤菌是互利共生關(guān)系，根瘤菌固氮產(chǎn)生的NH3可用于氨基酸的合成。(√)2．(2021·湖南省三模)在氨基酸溶液中加入雙縮脲試劑，混勻后溶液不會(huì)變成紫色。(√)3．脫水縮合形成的多肽中含有幾個(gè)肽鍵就稱為幾肽。(×)提示：多肽是由多個(gè)氨基酸合成的，幾個(gè)氨基酸就稱為幾肽。4．具有氨基和羧基的化合物，都是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸。(×)提示：構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸都有一個(gè)氨基和羧基連接在同一個(gè)C原子上。5．α-鵝膏覃堿是一種環(huán)狀八肽，分子中至少含有8個(gè)肽鍵。(√)1．(2020·全國卷Ⅲ)牛奶中含有人體所需的必需氨基酸，必需氨基酸是指_______________________________________________________________。2．(2021·汕頭一模改編)雞蛋煮熟食用易消化，因?yàn)開______________________________________________________________。3．作為手術(shù)縫合線的膠原蛋白之所以能被人體組織吸收，是因?yàn)?/p>

_____________________________________________________________。膠原蛋白被分解為可以被人體吸收的氨基酸人體細(xì)胞不能合成的，必須從外界環(huán)境中獲取的氨基酸加熱后蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，容易被蛋白酶水解4．長期以玉米為主食的人容易因賴氨酸缺乏而導(dǎo)致疾病，原因是_________________________________________________________________________。玉米的蛋白質(zhì)中缺乏賴氨酸，而賴氨酸在人體細(xì)胞中不能夠合成，所以長期以玉米為主食就會(huì)容易缺乏賴氨酸1．(生命觀念)幾種?？嫉鞍踪|(zhì)的分布和功能名稱分布或來源功能

絕大多數(shù)酶細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外催化作用轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白生物膜，包含載體蛋白和通道蛋白運(yùn)輸某些物質(zhì)，如離子、氨基酸等某些激素(如生長激素、胰島素)由內(nèi)分泌腺細(xì)胞合成分泌到內(nèi)環(huán)境中調(diào)節(jié)生命活動(dòng)抗體由漿細(xì)胞合成并分泌到內(nèi)環(huán)境中免疫作用續(xù)上表

血紅蛋白紅細(xì)胞內(nèi)主要運(yùn)輸氧氣和部分二氧化碳糖蛋白(受體蛋白)等細(xì)胞膜外表面保護(hù)、潤滑、識(shí)別等作用結(jié)構(gòu)蛋白細(xì)胞膜、肌纖維等構(gòu)成細(xì)胞和生物體的成分細(xì)胞因子由輔助性T細(xì)胞合成并分泌到內(nèi)環(huán)境中促進(jìn)B細(xì)胞增殖、分化為漿細(xì)胞或記憶B細(xì)胞問題：請(qǐng)用集合圖的形式表示蛋白質(zhì)、酶、激素、抗體、載體之間的關(guān)系?？键c(diǎn)二核酸的結(jié)構(gòu)和功能1．核心概念(1)核酸：包括DNA和RNA兩大類，是遺傳信息的攜帶者，其基本組成單位是核苷酸。(必修1P37)(2)單體：組成多糖的基本單位是單糖，組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，組成核酸的基本單位是核苷酸，這些基本單位稱為單體。(必修1P36)(3)多聚體：由許多單體連接而成的生物大分子。(必修1P36)(4)碳骨架：每一個(gè)單體都以若干個(gè)相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架，這個(gè)基本骨架就叫作碳骨架。(必修1P36)2)基本單位——核苷酸（1）核酸的組成1)元素組成：CHONP五碳糖磷酸含氮堿基1分子五碳糖

1分子

磷酸

1分子含氮堿基++1個(gè)核苷酸＝2．核酸的結(jié)構(gòu)層次（3）核苷酸的種類脫氧(核糖)核苷酸磷酸脫氧核糖OHOHOHOOPOH核糖核苷酸磷酸核糖OHOHOHOOP含氮堿基含氮堿基含氮堿基脫氧核糖核糖五碳糖脫氧（核糖）核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)+磷酸+DNA中的堿基T（胸腺嘧啶）A（腺嘌呤）C（胞嘧啶）G（鳥嘌呤）RNA中的堿基U（尿嘧啶）A（腺嘌呤）C（胞嘧啶）G（鳥嘌呤）溫馨提示：1）所有細(xì)胞生物，起遺傳功能的物質(zhì)是DNA；2）病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，兩者不可能同時(shí)存在。HIV病毒SARS病毒病毒只含有一種核酸（DNA或RNA）。噬菌體DNARNA

病毒中的核酸2.(社會(huì)責(zé)任)核酸與遺傳物質(zhì)辨析生物種類核酸種類(核苷酸種類數(shù)、堿基種類數(shù))遺傳物質(zhì)(核苷酸種類數(shù)、堿基種類數(shù))細(xì)胞生物原核DNA和RNA(8種、5種)DNA(4種、4種)真核DNA和RNA(8種、5種)DNA(4種、4種)病毒DNA病毒DNA(4種、4種)DNA(4種、4種)RNA病毒RNA(4種、4種)RNA(4種、4種)PCPTPGPA脫氧(核糖）核苷酸的種類鳥嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸DNA命名方式：堿基類型+基本單位PCPUPGPA核糖核苷酸的種類鳥嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸RNA1．(科學(xué)思維)“三看法”判斷DNA和RNA

五碳糖含氮堿基堿基比例PAPTPCPGPTPAPGPCDNADNA：雙鏈結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸鏈磷酸二酯鍵(4)脫氧核苷酸連接成DNA分子DNA平面結(jié)構(gòu)DNA立體結(jié)構(gòu)（雙螺旋結(jié)構(gòu)）DNA分子結(jié)構(gòu)模型GAGGCCCTATCCTGGAGPAPUPCPG(5)核糖核苷酸的連接RNARNA：單鏈結(jié)構(gòu)核糖核苷酸鏈PA磷酸二酯鍵歸納：DNA分子結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”五種元素：四種堿基：三種物質(zhì)：兩條長鏈：一種螺旋：C、H、O、N、PA、G、C、T相應(yīng)的有四種脫氧（核糖）核苷酸磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)核酸真核細(xì)胞中主要存在于少數(shù)存在于脫氧核糖核酸

DNA核糖核酸

RNA細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)線粒體、葉綠體細(xì)胞核核酸原核細(xì)胞中主要存在于少數(shù)存在于脫氧核糖核酸DNA核糖核酸

RNA

擬核質(zhì)粒細(xì)胞質(zhì)3．核酸的功能和分布細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中有極其重要的作用。1．(科學(xué)思維)核酸與蛋白質(zhì)的比較比較項(xiàng)目核酸蛋白質(zhì)DNARNA元素組成單位脫氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸合成場所主要在細(xì)胞核中復(fù)制產(chǎn)生主要在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄生成核糖體中分子結(jié)構(gòu)一般為規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一般為單鏈結(jié)構(gòu)氨基酸→多肽→蛋白質(zhì)C、H、O、N、PC、H、O、N等結(jié)構(gòu)多樣性的決定因素核苷酸的種類、數(shù)量及排列順序氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序及多肽鏈盤曲折疊形成的空間結(jié)構(gòu)聯(lián)系核酸控制蛋白質(zhì)的合成比較項(xiàng)目核酸蛋白質(zhì)DNA的多樣性DNA的特異性指不同的DNA分子所具有的獨(dú)特的堿基數(shù)目和排列順序4n種，n為堿基對(duì)數(shù)多糖葡萄糖蛋白質(zhì)氨基酸核酸核苷酸單體(小分子)多聚體(大分子)脫水縮合水解3.生物大分子是以碳鏈為骨架碳是生命的最基本（核心）元素。葡萄糖氨基酸4．生物體內(nèi)某些重要化合物的元素組成如下圖所示，與C2相比較，C1的組成成分的特點(diǎn)是__________________________________________________。含有C2所沒有的堿基T和脫氧核糖1．DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息的根本原因是______________________________________________________________________________________。DNA是遺傳物質(zhì)，攜帶有遺傳信息，不同個(gè)體的遺傳信息一般都有區(qū)別2．為什么核酸是遺傳信息的攜帶者，而多糖不是？試從組成二者單體種類的角度分析，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

構(gòu)成多糖的單體全是葡萄糖，因此多糖與葡萄糖的順序無關(guān)；核酸由不同的核苷酸連接而成，所以核酸分子中的核苷酸在數(shù)量和排列順序上就會(huì)千差萬別，從而能夠攜帶遺傳信息3．核酸的功能是___________________________________________________________________________________________________________________。

細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用判斷正誤1．(2021·八省聯(lián)考·江蘇卷)與RNA分子相比，DNA分子的穩(wěn)定性要高得多。(√)2．與DNA相比，RNA特有的化學(xué)物質(zhì)組成是胸腺嘧啶(T)和脫氧核糖。(×)提示：胸腺嘧啶和脫氧核糖是DNA所特有的。3．DNA的兩條脫氧核苷酸鏈之間通過磷酸二酯鍵連接。(×)提示：DNA的兩條脫氧核苷酸鏈之間通過堿基對(duì)之間的氫鍵相連。4．