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1、第2 2课时 蛋白质和核酸的结构和功能 一二 一、蛋白质的基本组成单位氨基酸 1.写出氨基酸的主要元素组成:C、H、O、N。 2.写出字母所代表的结构:a.氨基,b.羧基,c.R基,d.氢原子, e.中心碳原子。 3.结构特点:每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基,并且 都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 4.不同氨基酸的区别是R基不同。 三 一二三 二、蛋白质的合成、结构和功能 1.氨基酸脱水缩合形成多肽(蛋白质) (1)这种化学反应称为脱水缩合,形成的化合物有二肽和H2O。 (3)产物的虚线框内的结构是肽键。 一二三 2.蛋白质结构多样性的原因 3.蛋白质的功能 催化、运输、
2、运动、防御、调控。 一二三 自主思考 下图所示为构成蛋白质的一种氨基酸的结构简式,可以 看出此种氨基酸的结构中含几个羧基?每种氨基酸至少含一个氨 基和一个羧基,还是一定含一个氨基和一个羧基? 提示:该氨基酸含有两个羧基。每种氨基酸至少含一个氨基和一个 羧基,R基上可能含有氨基或羧基。 一二三 三、核酸的结构和功能 1.核酸的结构 (1)元素组成:C、H、O、N、P。 (2)基本单位核苷酸 脱氧核苷酸的构成 A.写出字母所代表的结构:a.磷酸,b.脱氧核糖,c.碱基。 B.脱氧核苷酸的构成:一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮 碱基(A、T、C、G)。 一二三 核糖核苷酸的构成 A.写出字母所
3、代表的结构:a.磷酸,b.核糖,c.碱基。 B.核糖核苷酸的构成:一分子磷酸、一分子核糖、一分子含氮碱基 (A、U、C、G)。 一二三 (3)核酸的组成 一二三 2.核酸的分布 (1)DNA主要集中在细胞核,线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。 (2)RNA主要分布在细胞质中。 3.功能 核酸是细胞中携带遗传信息的物质,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。 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能 问题导引 蚕丝被贴身暖和、轻盈透气,是“健康绿色睡眠”的首选。“蚕丝” 的主要成分是什么?基本单位是什么? 提示:蚕丝的主要成分是蛋白质,蛋白
4、质的基本单位是氨基酸。 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 名师精讲 1.氨基酸结构通式解读 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 2.特点分析及举例 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 特别提醒(1)氨基、羧基、R基书写时一定要写上相应的化学键 “”,如“NH2”“COOH”“R”。 (2)氨基酸的分子式可记为C2H4O2NR。 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 3.蛋白质分子结构多样性的原因 (1)氨基酸的种类不同,构成的肽链不同。 (2)氨基酸的数目不同,构成的肽链不同。 (3)氨基酸的排列顺序不同,构成的肽链不同。 (4)肽链的数目和蛋白质的空间结构不同,构成的蛋白质不
5、同。 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 4.蛋白质与多肽的区别与联系 注氨基酸脱水缩合形成的多肽,不叫蛋白质,多肽形成一定的空 间结构才叫蛋白质。 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 典例剖析 【例题1】下图是四种物质的结构简式,下列相关叙述正确的是( ) 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 A.构成氨基酸的元素只有C、H、O、N B.乙、丙的R基分别是CH2COOH、CH2SH C.构成蛋白质的氨基酸中,羧基或氨基只连在中心碳原子上 D.丁既有氨基又有羧基,因此是构成蛋白质的氨基酸之一 解析:构成氨基酸的基本元素是C、H、O、N,另外有的氨基酸含 有S元素,如丙,有的氨基酸中R
6、基上有氨基或羧基,如乙,丁的氨基与 羧基没有连在同一个碳原子上,不属于构成蛋白质的氨基酸。 答案:B 探究点实验设计当堂检测一二易错点排查三 变式训练1 下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法,正确的 是( ) A.蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和 空间结构有关 B.已知某化合物含有C、H、O、N等元素,可以推断此物质为蛋 白质 C.不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性 D.蛋白质空间结构改变,可能会导致蛋白质失去生物活性,但这种 改变一般是可逆的 解析:蛋白质结构的多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序及 蛋白质的空间结构(即肽链的盘曲折叠方式)有关,与氨基酸的空间 结
7、构无关;含C、H、O、N等元素的物质可能是核酸等其他物质;蛋 白质空间结构的改变是不可逆的。 答案:C 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 氨基酸的脱水缩合及相关计算氨基酸的脱水缩合及相关计算 问题导引 两个氨基酸脱水缩合形成的二肽中还有氨基和羧基吗?多肽和蛋 白质呢? 提示:二肽的两端分别有一个氨基和一个羧基。多肽和蛋白质也 在相应的肽链两端分别有一个氨基和一个羧基。 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 名师精讲 1.氨基酸脱水缩合 注意以下几点。 (1)反应产物中有“H2O”。脱去的水分子中的氢分别来自羧基和 氨基,氧来自羧基。 (2)参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相
8、连的氨 基和羧基,而不是R基中的氨基和羧基。 (3)肽键的表达式有以下几种:CONH、NHCO 或 ,注意不能忽略其中的“”。 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 2.氨基酸的排列与多肽种类的计算 假设有A、B、C三种氨基酸,由这三种氨基酸组成多肽的情况可 分为如下两种情形分析。 (1)A、B、C三种氨基酸,在每种氨基酸足够多的情况下,可形成 肽类化合物的种类。 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 (2)A、B、C三种氨基酸,在每种氨基酸只有一个的情况下,可形 成肽类化合物的种类。 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 3.相关计算 (1)氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨
9、基总数-肽键 数。 (2)羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基总数-肽键 数。 (3)氮原子数=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮 原子的总数。 (4)氧原子数=肽键数+2肽链数+R基上的氧原子数=各氨基酸 中氧原子的总数-脱去的水分子数。 (5)氢原子数=各氨基酸中氢原子的总数-2脱去的水分子数。 (6)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1 条肽链或m条肽链时的数量关系如下表所示。 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 特别提醒R基和二硫键对计算结果有影响 (1)R基所含有的氨基与羧基不参与脱水缩合,所以计算
10、肽链中氨 基与羧基数目时,应关注R基是否也含有氨基或羧基。 (2)蛋白质相对分子质量的计算中,应注意:若肽链间有SS, 则蛋白质的相对分子质量=na-18(n-m)-2k(n为氨基酸个数,a为氨基 酸平均相对分子质量,m为肽链条数,k为SS的个数),因为 SS是由两个SH脱去两个H连接而成的。 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 典例剖析 【例题2】下图是某多肽化合物的示意图,据图回答下列问题。 (1)该化合物的名称是 ,含 个氨基, 个羧基。 (2)图示化合物由 个氨基酸脱水缩合形成,形成过程中脱 去 分子H2O。 (3)图中 (用数字表示)表示肽键,构成该化合物的氨基酸 有 种。 (4
11、)若构成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为120,则该化合 物的相对分子质量约为 。 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 解析:(1)由图可以看出,该化合物由3个氨基酸脱水缩合形成,故称 为三肽,含2个羧基,1个氨基。(2)3个氨基酸脱水缩合,脱去2分子 H2O。(3)肽键结构为CONH,可用图中表示,分别 为构成该三肽的氨基酸的R基,且各不相同,因此氨基酸有3种。(4) 氨基酸的平均相对分子质量为120,3个氨基酸相对分子质量之和约 为360,经脱水缩合形成2分子H2O,即360-218=324。 答案:(1)三肽 1 2 (2)3 2 (3) 3 (4)324 探究点一二实验设计当堂检
12、测易错点排查三 变式训练2 已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128,现有一 蛋白质由两条肽链组成,共有肽键98个,则此蛋白质的相对分子质 量最接近于( ) A.12 800 B.12 544 C.11 036D.12 288 解析:肽键数=氨基酸数-肽链数=失去水分子数,故本题中蛋白质 分子中氨基酸总数是98+2=100(个)。形成过程中共失去98个水分 子。故蛋白质的相对分子质量最接近100128-9818=11 036。 答案:C 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 典型方法巧记“蛋白质”的有关知识点 有关蛋白质的知识可归纳为“一个通式、两个标准、三个数量关 系、四个原因”。 (1
13、)“一个通式”是指组成蛋白质的基本单位氨基酸的通式只 有一个。 (2)“两个标准”是指组成蛋白质的氨基酸必须同时具备的标准有 两个:一个是数量标准,即每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一 个羧基;二是位置标准,即都有一个氨基和一个羧基连接在同一个 碳原子上。 探究点一二实验设计当堂检测易错点排查三 (3)“三个数量关系”是指蛋白质分子合成过程中的三个数量(氨基 酸数、肽键数或脱去水分子数、肽链数)间的关系。当n个氨基酸 脱水缩合成一条肽链时,脱去水分子数为n-1,形成的肽键数为n-1,即 脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-1;当n个氨基酸形成m条肽链 时,肽键数=脱去水分子数=n-m。 (4)“
14、四个原因”是指蛋白质分子结构多样性的原因有四个。 探究点一实验设计当堂检测二三 核酸的结构和功能核酸的结构和功能 问题导引 “DNA指纹法”在案件侦破中具有重要作用,此方法运用了DNA的 什么特点? 提示:DNA上携带着大量的遗传信息,不同个体的DNA分子中4种 脱氧核糖核苷酸的排列顺序不同。 易错点排查 探究点一实验设计当堂检测二三 名师精讲 1.核苷酸 (1)组成:一个核苷酸由一分子碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸 组成。如右图所示。 (2)种类:根据五碳糖的不同,可分为两类脱氧核糖核苷酸(简 称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸。 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 易错点排查 探究点一实验设计当堂检测二三
15、 2.核酸分子的结构层次 易错点排查 探究点一实验设计当堂检测二三 3.DNA和RNA的比较 易错点排查 探究点一实验设计当堂检测二三 4.DNA、RNA和蛋白质的初步水解产物和彻底水解产物 易错点排查 探究点一实验设计当堂检测二三易错点排查 特别提醒生物遗传物质的比较 探究点一实验设计当堂检测二三易错点排查 典例剖析 【例题3】不同生物含有的核酸种类不同。原核生物和真核生 物同时含有DNA和RNA,病毒体内只含有DNA或RNA。对下列四 种生物中的碱基、核苷酸、五碳糖种数的描述,正确的是( ) 探究点一实验设计当堂检测二三 解析:原核生物与真核生物同时含有DNA和RNA,则推知真核生 物与原
16、核生物都有5种碱基、8种核苷酸、2种五碳糖。病毒只有 DNA或RNA,则病毒只有4种碱基、4种核苷酸、1种五碳糖。T2噬 菌体与烟草花叶病毒都是病毒,其体内有4种碱基、4种核苷酸、1 种五碳糖;烟草叶肉细胞、豌豆根毛细胞都是真核细胞,细胞中有2 种五碳糖、5种碱基、8种核苷酸。 答案:B 易错点排查 典型方法不同生物体内核苷酸、五碳糖、碱基种类的判断方法 首先确定生物的种类,确定属于有细胞结构的生物还是无细胞结 构的病毒。然后确定该种生物体内核酸的种类。 探究点易错点排查实验设计当堂检测 判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。 1.细胞中氨基酸的种类和数目相同的蛋白质不一定是同一种蛋 白质。
17、( ) 提示: 若氨基酸的排列顺序或肽链的空间结构不同,则不是同 一种蛋白质。 2.分子式中只要有氨基和羧基,就一定是构成生物体蛋白质的氨 基酸。( ) 提示: 构成生物体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个 羧基,且必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 3.每种蛋白质分子均含有一条肽链。( ) 提示: 蛋白质分子由1条或多条肽链构成。 探究点易错点排查实验设计当堂检测 4.每条肽链均含有一个氨基和一个羧基。( ) 提示: 每条肽链至少含一个氨基和一个羧基,R基中还可能含 有氨基或羧基。 5.DNA分子是由两条核糖核苷酸链经盘曲而成的双螺旋结构。( ) 提示: DNA分子的基本组成单
18、位是脱氧核苷酸。 6.真核生物以DNA为遗传物质,部分原核生物以RNA为遗传物质。 ( ) 提示: 真核生物、原核生物、多数病毒以DNA为遗传物质, 少数病毒以RNA为遗传物质。 探究点实验设计当堂检测易错点排查 鉴定蛋白质 【实验指导】【实验指导】 1.实验原理 蛋白质+双缩脲试剂紫色 2.实验流程 探究点实验设计当堂检测易错点排查 3.实验关键 (1)实验材料的选择 蛋白质的鉴定实验中,最好选用富含蛋白质的生物组织,植物材 料常用的是大豆,动物材料常用的是鸡蛋的蛋清。 (2)做鉴定蛋白质的实验时,在鉴定之前,可以留出一部分样液,以 便与鉴定时样液的颜色变化作对照,这样可以增强说服力。 (3
19、)蛋白质要稀释主要是防止蛋白质粘固在试管壁上,使反应不彻 底,也不易洗刷试管。 探究点实验设计当堂检测易错点排查 4.斐林试剂与双缩脲试剂的比较 探究点实验设计当堂检测易错点排查 【设计体验】【设计体验】 下列关于鉴定蛋白质的实验的说法,错误的是( ) A.先加NaOH溶液,混合后再加CuSO4溶液,摇匀观察 B.NaOH溶液与CuSO4溶液先等量混合后再加入,摇匀观察 C.鉴定蛋白质的原理是蛋白质与双缩脲试剂显示紫色反应 D.双缩脲试剂的成分与斐林试剂相同,但浓度不同 解析:双缩脲试剂的使用方法:在加有2 mL蛋白质溶液的试管中, 先加2 mL NaOH溶液,混合后形成碱性环境,再加34滴C
20、uSO4溶液 摇匀后,可观察到紫色反应。 答案:B 12345 探究点实验设计当堂检测易错点排查 1.组成蛋白质的20种氨基酸分子中,其共有的结构是( ) 答案:D 12345 探究点实验设计当堂检测易错点排查 2.组成蛋白质的氨基酸之间的肽键的结构式是( ) A.NHCO B.NHCO C.NH2COOH D.NH2COOH 解析:肽键的结构可表示为NHCO或CONH或 。 答案:B 12345 探究点实验设计当堂检测易错点排查 3.下列关于蛋白质的说法,错误的是( ) A.二肽中含2个氨基酸,1个肽键 B.组成蛋白质的氨基酸约有20种 C.构成蛋白质的氨基酸经脱水缩合形成肽链 D.蛋白质的
21、功能不同的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目 和排列次序不同 解析:蛋白质功能不同的原因主要有四个方面,即组成蛋白质的氨 基酸的种类不同、数目成百上千、排列次序变化多端及蛋白质的 空间结构千差万别,故D项不正确。 答案:D 12345 探究点实验设计当堂检测易错点排查 4.下列四种核苷酸中,不可能在RNA中找到的是( ) 解析:构成RNA的碱基是A、G、C、U,没有T。 答案:C 12345 探究点易错点排查实验设计当堂检测 5.下列关于核酸的叙述,正确的是 ( ) A.组成DNA的五碳糖是核糖,组成RNA的五碳糖是脱氧核糖 B.组成DNA的核苷酸链一般是一条 C.RNA不能储存遗传信息 D.DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中 解析:组成DNA、RNA的五碳糖分别是脱氧核糖和核糖;DNA一般 由两条链构成,RNA一般由一条链构成;大部分生物遗传信息储存 在DNA中,有些病毒的遗传信息储存在RNA中。 答案:D