第三節(jié)細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和核酸第一章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習(xí)課堂篇探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)例,歸納概括氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的過程。2.概述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能,形成“生命活動離不開蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”的自然觀。3.知道核酸的種類,認(rèn)同“核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)”的生命觀念。4.運(yùn)用歸納和總結(jié)等科學(xué)思維方法,比較DNA和RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別。課前篇自主預(yù)習(xí)一、細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成1.蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸(1)寫出氨基酸的主要元素組成:C、H、O、N。(2)寫出字母所代表的結(jié)構(gòu):a.氨基,b.羧基,c.側(cè)鏈基團(tuán),d.氫原子,e.中心碳原子。(3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):在每個(gè)氨基酸分子中,至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基與同一個(gè)碳原子相連接。(4)不同氨基酸的區(qū)別是

R的不同。2.蛋白質(zhì)的合成、結(jié)構(gòu)和功能(1)氨基酸脫水縮合形成多肽(蛋白質(zhì))①這種化學(xué)反應(yīng)稱為脫水縮合,形成的化合物有二肽和H2O。

(2)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因

(3)蛋白質(zhì)的功能催化、運(yùn)輸、運(yùn)動、防御、調(diào)控。3.檢測生物組織中的蛋白質(zhì)(1)實(shí)驗(yàn)原理蛋白質(zhì)+雙縮脲試劑→紫色(2)實(shí)驗(yàn)流程

二、核酸儲存與傳遞遺傳信息1.核酸的結(jié)構(gòu)(1)元素組成:C、H、O、N、P。(2)基本組成單位——核苷酸①脫氧核苷酸的構(gòu)成A.寫出字母所代表的結(jié)構(gòu):a.磷酸,b.脫氧核糖,c.含氮堿基。B.脫氧核苷酸的構(gòu)成:一分子磷酸、一分子脫氧核糖、一分子含氮堿基(A、T、C、G)。②核糖核苷酸的構(gòu)成A.寫出字母所代表的結(jié)構(gòu):a.磷酸,b.核糖,c.含氮堿基。B.核糖核苷酸的構(gòu)成:一分子磷酸、一分子核糖、一分子含氮堿基(A、U、C、G)。(3)核酸的組成

2.核酸的功能核酸是生物體中儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子,在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有十分重要的作用。預(yù)習(xí)反饋1.判斷。(1)細(xì)胞中氨基酸的種類和數(shù)目相同的蛋白質(zhì)不一定是同一種蛋白質(zhì)。(√)(2)分子結(jié)構(gòu)式中只要有氨基和羧基,就一定是構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸。(×)(3)每種蛋白質(zhì)分子均含有一條肽鏈。(×)(4)每條肽鏈均含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基。(×)(5)DNA分子是由兩條核糖核苷酸鏈經(jīng)盤曲而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(×)(6)真核生物以DNA為遺傳物質(zhì),部分原核生物以RNA為遺傳物質(zhì)。(×)2.下列哪項(xiàng)不是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸?(

)答案

B解析

構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸分子中,至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基與同一個(gè)碳原子相連接,B項(xiàng)中的氨基酸只含一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,但是所含氨基和羧基沒有與同一個(gè)碳原子相連接,因此不是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸。3.下列關(guān)于蛋白質(zhì)功能的舉例,錯(cuò)誤的是(

)A.催化作用——酶B.運(yùn)輸作用——胰蛋白酶C.調(diào)節(jié)作用——胰島素D.免疫作用——抗體答案

B4.制作脫氧核苷酸模型時(shí),各部件之間需要連接。下圖中連接正確的是(

)答案

C解析

一分子核苷酸是由一分子五碳糖、一分子磷酸和一分子含氮堿基構(gòu)成的,磷酸連接在5號碳原子上,堿基連接在1號碳原子上。5.玉米、艾滋病病毒的核酸中各具有堿基和核苷酸的種類依次分別是(

)A.8、4和8、4

B.5、4和5、4C.5、8和4、4

D.8、4和5、4答案

C解析

玉米是真核生物,含有兩種核酸(DNA和RNA),含有5種堿基、8種核苷酸;艾滋病病毒只有一種核酸(RNA),含有4種堿基、4種核苷酸。課堂篇探究學(xué)習(xí)探究點(diǎn)一氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)認(rèn)真觀察下列幾種氨基酸的結(jié)構(gòu),解決相關(guān)問題。

1.這四種氨基酸的結(jié)構(gòu)有什么共同特點(diǎn)?答案

在同一個(gè)碳原子上都連著一個(gè)氨基、一個(gè)羧基和一個(gè)氫原子。2.在圖中用圓圈畫出四種氨基酸的不同。答案

略(氨基酸的R)。3.請用一句話概述氨基酸分子在組成上的特點(diǎn)。答案

在每個(gè)氨基酸分子中,至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基與同一個(gè)碳原子相連接。4.請寫出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式,并提出判斷構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的依據(jù)。

答案

根據(jù)氨基酸的通式,至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,且必須有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH)與同一個(gè)碳原子相連接,才是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸。歸納提升1.必需氨基酸和非必需氨基酸組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。其中8種人體細(xì)胞不能合成,必須從外界環(huán)境中獲取,因此稱為必需氨基酸,包括賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。另外12種氨基酸是人體細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化合成的,稱為非必需氨基酸。2.氨基酸的結(jié)構(gòu)通式

方法技巧

“兩看法”判斷組成蛋白質(zhì)的氨基酸

探究應(yīng)用1.氨基酸中氨基和羧基數(shù)目的多少決定著氨基酸是酸性、堿性還是中性,氨基酸的這種差異取決于氨基酸的(

)A.羧基 B.氨基

C.R基 D.肽鍵答案

C解析

由組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可知,不同氨基酸的差異取決于R。2.下列物質(zhì)中屬于組成生物體中蛋白質(zhì)的氨基酸的是(

)答案

B解析

參與生物體內(nèi)蛋白質(zhì)組成的氨基酸的特點(diǎn):至少都含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH),并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連在同一個(gè)碳原子上。3.下面是6種化合物的結(jié)構(gòu)示意圖,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.上述化合物中,構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的有②③⑤B.⑤的R為-CH2—COOHC.由上述物質(zhì)可以看出,R中可以有羧基,不能有氨基D.②和⑤的性質(zhì)不同,是由②中的-(CH2)4—NH2與⑤中的-CH2—COOH不同決定的答案

C解析

構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸分子中,至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基與同一個(gè)C原子相連接,因此②③⑤都屬于構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸,而①④⑥不屬于。不同氨基酸的R不同,②的R是—(CH2)4—NH2,⑤的R為—CH2—COOH,R不同,氨基酸的性質(zhì)不同。探究點(diǎn)二蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性1.完善氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。

答案

一個(gè)肽鍵三肽肽鍵n-1

n-1

n-m

n-m2.結(jié)合下面的圖例,總結(jié)蛋白質(zhì)具有多樣性的原因。

總結(jié):

。

氨基酸的種類不同,構(gòu)成的肽鏈不同

總結(jié):

。

氨基酸的數(shù)量不同,構(gòu)成的肽鏈不同總結(jié):

。

氨基酸的排列順序不同,構(gòu)成的肽鏈不同總結(jié):

。

肽鏈的數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)不同,構(gòu)成的蛋白質(zhì)不同歸納提升1.氨基酸脫水縮合

(1)反應(yīng)產(chǎn)物中有H2O。脫去的H2O中的H分別來自羧基和氨基,O來自羧基。(2)參與脫水縮合的分別是兩個(gè)氨基酸中與中心碳原子相連的氨基和羧基,而不是R中的氨基和羧基。2.氨基酸的排列與多肽種類的計(jì)算假設(shè)有A、B、C三種氨基酸,由這三種氨基酸組成多肽的情況可分為如下兩種情形分析。(1)A、B、C三種氨基酸,在每種氨基酸足夠多的情況下,可形成肽類化合物的種類。形成三肽的種類數(shù):33333=27形成二肽的種類數(shù):3332=9321(2)A、B、C三種氨基酸,在每種氨基酸只有一個(gè)的情況下,可形成肽類化合物的種類。形成三肽的種類數(shù):3×2×1=6形成二肽的種類數(shù):323×2=63.相關(guān)計(jì)算(1)氨基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的氨基數(shù)=各氨基酸中氨基總數(shù)-肽鍵數(shù)。(2)羧基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的羧基數(shù)=各氨基酸中羧基總數(shù)-肽鍵數(shù)。(3)氮原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的氮原子數(shù)=各氨基酸中氮原子的總數(shù)。(4)氧原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基上的氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子的總數(shù)-脫去的水分子數(shù)。(5)氫原子數(shù)=各氨基酸中氫原子的總數(shù)-2×脫去的水分子數(shù)。(6)假設(shè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a,由n個(gè)氨基酸分別形成1條肽鏈或m(m<n)條肽鏈時(shí)的數(shù)量關(guān)系如下表所示。形成肽鏈數(shù)形成肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)氨基數(shù)目羧基數(shù)目多肽相對分子質(zhì)量1n-1n-1至少1個(gè)至少1個(gè)na-18(n-1)mn-mn-m至少m個(gè)至少m個(gè)na-18(n-m)特別提醒

R和二硫鍵對計(jì)算結(jié)果有影響(1)R所含有的氨基與羧基不參與脫水縮合,所以計(jì)算肽鏈中氨基與羧基數(shù)目時(shí),應(yīng)關(guān)注R是否也含有氨基或羧基。(2)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計(jì)算中,應(yīng)注意:若肽鏈間有-S—S-,其是由兩個(gè)-SH脫去兩個(gè)H連接而成的,則蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量=na-18(n-m)-2k(n為氨基酸個(gè)數(shù),a為氨基酸平均相對分子質(zhì)量,m為肽鏈條數(shù),k為-S—S-的個(gè)數(shù))。4.斐林試劑與雙縮脲試劑的“兩同三不同”誤區(qū)警示

斐林試劑與雙縮脲試劑的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)(1)不要忽略斐林試劑本身的顏色:斐林試劑實(shí)質(zhì)上是新配制的Cu(OH)2,呈淺藍(lán)色,不是無色,故非還原糖(蔗糖)+斐林試劑水浴加熱后的現(xiàn)象不是無色,而是淺藍(lán)色。(2)不要混淆雙縮脲試劑和斐林試劑的使用方法:檢測還原糖時(shí)斐林試劑的兩種溶液必須等量混勻后加入,且現(xiàn)用現(xiàn)配;檢測蛋白質(zhì)時(shí),必須先加NaOH溶液,后加CuSO4溶液,且CuSO4溶液不能過量。5.蛋白質(zhì)的功能

探究應(yīng)用1.已知20種氨基酸的平均相對分子質(zhì)量是128,現(xiàn)有一蛋白質(zhì)由兩條肽鏈組成,共有肽鍵98個(gè),則此蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量最接近于(

)A.12800

B.12544C.11036 D.12288答案

C解析

肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)=失去水分子數(shù),故本題中蛋白質(zhì)分子中氨基酸總數(shù)是98+2=100(個(gè)),其形成過程中共失去98個(gè)水分子。因此,本題中蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量最接近100×128-98×18=11

036。2.圖1為某蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖,圖中連接肽鏈的“—”表示二硫鍵(-SH+-SH→-S—S—+2H),圖2為由該蛋白質(zhì)切下的某一片段,試判斷下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)圖1圖2A.圖1所示蛋白質(zhì)含有2條肽鏈B.圖2中氨基酸種類的不同取決于②④⑥C.合成圖2所示片段需脫去2分子水D.該蛋白質(zhì)在形成過程中,相對分子質(zhì)量減少了3240答案

D解析

由圖1可看出,該蛋白質(zhì)由2條多肽鏈組成,共含182個(gè)氨基酸,且有4個(gè)二硫鍵。該蛋白質(zhì)形成過程中,相對分子質(zhì)量的減少量是脫去水的相對分子質(zhì)量與形成二硫鍵時(shí)脫去氫的相對分子質(zhì)量之和,即180×18+4×2=3

248。3.在1、3、5號試管中分別加入2mL蒸餾水,2、4、6號試管中分別加入2mL發(fā)芽的小麥種子勻漿樣液,然后在1~4號試管中滴加適量斐林試劑,5、6號試管中滴加適量雙縮脲試劑,搖勻。預(yù)期觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是(

)A.1、3號試管內(nèi)都呈淺藍(lán)色,5號試管無色B.3組實(shí)驗(yàn)中甲組和乙組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同C.4號試管內(nèi)呈磚紅色,其余試管內(nèi)都呈淺藍(lán)色D.4號試管內(nèi)呈磚紅色,6號試管內(nèi)呈紫色答案

D解析

根據(jù)題意可知,1、3、5號試管中只有蒸餾水,斐林試劑是氫氧化鈉與硫酸銅的混合物,生成了淺藍(lán)色氫氧化銅沉淀,因此1、3號試管中加入斐林試劑后呈淺藍(lán)色,5號試管中加入雙縮脲試劑,雙縮脲試劑由氫氧化鈉和硫酸銅組成,因此,5號試管中加入雙縮脲試劑后呈淺藍(lán)色;甲組實(shí)驗(yàn)沒有水浴加熱,2號試管無磚紅色沉淀出現(xiàn),乙組實(shí)驗(yàn)有水浴加熱,4號試管出現(xiàn)磚紅色沉淀;發(fā)芽的小麥種子勻漿中含有蛋白質(zhì),6號試管中加入雙縮脲試劑后呈現(xiàn)紫色。4.對生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定的實(shí)驗(yàn)中,正確的方法與結(jié)果是(

)A.大豆組織樣液(2mL)+0.1g/mLNaOH溶液(2mL)+0.05g/mLCuSO4溶液(2mL)溶液呈紫色B.蘋果組織樣液(2mL)+0.1g/mLNaOH溶液(2mL)+0.01g/mLCuSO4溶液(2mL)溶液呈橘黃色C.花生子葉+蘇丹Ⅲ染色液(2mL)脂肪顆粒呈紅色D.蘋果組織樣液(2mL)+(0.1g/mLNaOH溶液+0.05g/mLCuSO4溶液)(1mL)溶液中有磚紅色沉淀答案

D解析

還原糖(如葡萄糖、果糖)與斐林試劑反應(yīng),必須將質(zhì)量濃度為0.1

g/mL的NaOH溶液和質(zhì)量濃度為0.05

g/mL的CuSO4溶液等量混合均勻后加入樣液,再水浴加熱,可以生成磚紅色沉淀。脂肪可以被蘇丹Ⅲ染色液染成橘黃色。蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng),溶液呈現(xiàn)紫色,鑒定時(shí)先在樣液中加入NaOH溶液提供堿性環(huán)境,再加入CuSO4溶液提供Cu2+。5.根據(jù)下圖化合物的結(jié)構(gòu)式,分析回答下列問題。

(1)該化合物中,①表示

,⑦表示

。

(2)該化合物由

個(gè)氨基酸失去

個(gè)水分子形成,這種反應(yīng)叫作

。

(3)該化合物中的氨基酸種類不同,是由

決定的,其編號是

。

(4)該化合物稱為

,含

個(gè)肽鍵,編號是

。

答案

(1)氨基羧基(2)4

3脫水縮合(3)R

②④⑧⑨

(4)四肽3

③⑤⑥解析

蛋白質(zhì)是由許多氨基酸分子互相連接而成的,不同的氨基酸分子具有不同的R。一個(gè)氨基酸分子的氨基和另一個(gè)氨基酸分子的羧基相連,脫去一分子的水,形成肽鍵;這樣由兩個(gè)氨基酸分子脫水縮合而成的物質(zhì),叫作二肽。本題所示的是由4個(gè)氨基酸分子脫去3個(gè)水分子而形成的化合物,叫作四肽。探究點(diǎn)三核酸的結(jié)構(gòu)和功能下圖表示核酸的結(jié)構(gòu)層次,據(jù)圖完成DNA和RNA的比較。

比較項(xiàng)目脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)元素組成

基本組成單位脫氧核苷酸(4種)核糖核苷酸(4種)化學(xué)組成五碳糖

含氮堿基

A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鳥嘌呤)磷酸相同一般結(jié)構(gòu)由兩條

鏈構(gòu)成

由一條

鏈構(gòu)成

分布主要在

中

主要在

中

答案

C、H、O、N、P脫氧核糖核糖T(胸腺嘧啶)U(尿嘧啶)脫氧核苷酸核糖核苷酸細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)方法技巧

“三看法”快速確認(rèn)DNA、RNA歸納提升1.不同生物體內(nèi)核酸、核苷酸及堿基的存在情況

生物類別核

酸核苷酸堿基遺傳物質(zhì)舉

例細(xì)胞生物DNA和RNA8種5種DNA細(xì)菌、人等病毒只含DNA4種4種DNAT2噬菌體只含RNA4種4種RNA流感病毒2.DNA、RNA和蛋白質(zhì)的初步水解產(chǎn)物和徹底水解產(chǎn)物

項(xiàng)目基本單位初步水解產(chǎn)物徹底水解產(chǎn)物DNA脫氧核苷酸脫氧核苷酸(4種)磷酸、脫氧核糖、堿基(4種)RNA核糖核苷酸核糖核苷酸(4種)磷酸、核糖、堿基(4種)蛋白質(zhì)氨基酸短肽氨基酸(20種)探究應(yīng)用1.下列核苷酸中,在DNA結(jié)構(gòu)中不可能存在的是(

)答案

B解析

核苷酸是構(gòu)成核酸的基本單位,根據(jù)五碳糖的不同,將其分為脫氧核苷酸和核糖核苷酸兩大類。其中構(gòu)成DNA的基本單位是脫氧核苷酸,所含的堿基有A、G、C、T

4種;而構(gòu)成RNA的核糖核苷酸分子所含的堿基有A、G、C、U

4種?？梢?U是RNA特有的堿基,不應(yīng)出現(xiàn)在DNA分子中。2.下列說法正確的是(

)A.葉肉細(xì)胞中堿基、核苷酸、五碳糖種類分別是5種、8種和2種B.大腸桿菌細(xì)胞中含有堿基A、T、G