课堂讲义系列高中生物浙科版必修一文档第3节第2课时蛋白质核酸

12/1211/12/第二课时蛋白质·核酸1．概述蛋白质的结构和功能。(重难点)2．说出核酸的种类和功能。(重点)3．检测生物组织中的蛋白质。(重难点)蛋白质1．功能蛋白质通常不作为生物体的能源物质，其功能有：(1)可作为生物体与细胞的组成成分，如肌肉组织中的蛋白质。(2)推动化学反应的作用，如消化酶。(3)负责与疾病作斗争，如抗体参与对病原体的清除。(4)帮助物质出入细胞，如细胞膜上的载体。2．结构(1)相对分子质量：很大，从几万到几千万。(2)组成元素：C、H、O、N，有的还含S。(3)基本单位：氨基酸。①种类：约20种。②结构通式：③结构特点：一个中央碳原子上连接一个氨基、一个羧基、一个H和一个R基团。④不同氨基酸的区别在于R基团的不同。(4)脱水缩合的过程在酶的作用下，一个氨基酸的羧基提供的—OH与另一个氨基酸的氨基提供的—H生成1分子水被脱去，而羧基和氨基剩余的基团相连成为肽键，其结构式为。(5)结构多样性的原因①组成蛋白质多肽链的氨基酸在种类、数量和排列顺序上的不同。②构成蛋白质的多肽链在空间结构上的不同。探讨eq\a\vs4\al(1)：营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，试从蛋白质的功能角度分析原因。提示：营养不良导致蛋白质摄入不足，影响血红蛋白和抗体的合成。血红蛋白具有运输O2的功能，抗体具有免疫功能。探讨eq\a\vs4\al(2)：试判断下列有机酸中，哪些是组成生物体内蛋白质的氨基酸？并说出判断理由。①判断：________；理由：___________________________________________。②判断：________；理由：____________________________________________。提示：①是具有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上②否虽然具有氨基和羧基，但没有连接在同一个碳原子上探讨eq\a\vs4\al(3)：结合脱水缩合过程，分析失去的水分子中的氢和氧元素的来源，肽键和失去水分子的数量关系。提示：①氢来源于—NH2和—COOH，氧来源于—COOH。②形成肽键数＝失去水分子数。探讨eq\a\vs4\al(4)：(1)如果把一个氨基酸比作一个同学，四个同学手牵手形成的3个“手结”就相当于肽键，如图所示：，那么10个氨基酸(同学)形成一条肽链时，脱掉几个水分子？形成几个肽键？提示：肽键数＝失去的水分子数＝10－1＝9。(2)若n个氨基酸形成m条肽链呢？提示：肽键数＝失去水分子数＝n－m。探讨eq\a\vs4\al(5)：假若有A、B、C三种氨基酸，且数量足够多，借助数学知识分析由这三种氨基酸形成的二肽、三肽的种类各是多少？33提示：形成二肽的种类：32＝9种；333形成三肽的种类：33＝27种。探讨eq\a\vs4\al(6)：朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc。PrPsc是由PrPc转变形成的，它们的比较如下表所示：朊病毒蛋白项目PrPcPrPsc空间结构螺旋为主折叠为主溶解度高低致病性不致病致病上述两种蛋白质表现出不同性质的直接原因是什么？提示：蛋白质的空间结构不同。1．组成蛋白质的氨基酸的判定方法(1)一看数量：是否至少含有一个—NH2和一个—COOH。(2)二看位置：是否有—NH2和—COOH连在同一个碳原子上。2．蛋白质的相关计算(1)氨基酸形成蛋白质的相关数量计算规律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：形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目1n－1n－1至少1个至少1个mn－mn－m至少m个至少m个(2)蛋白质中氨基和羧基的数量计算方法①当R基中不存在氨基和羧基时，每一条肽链中含有一个氨基和一个羧基。②当R基中存在氨基和羧基时，由于R基不参与脱水缩合，所以每一条肽链中含有的氨基数或羧基数就是1＋R基中的氨基数或羧基数。3．蛋白质结构多样性与功能多样性的关系1．下列分子中，与构成生物体的蛋白质的氨基酸分子式不相符的是()【解析】构成生物体的蛋白质的氨基酸的结构式中至少含有一氨基、一羧基且连在同一碳原子上，由此判断B项不符合要求。【答案】B2．免疫球蛋白IgG的结构如右图所示，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键数()A．m个 B．(m＋1)个C．(m－2)个 D．(m－4)个【解析】由氨基酸脱水缩合成蛋白质的过程中，存在这样的关系：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数(对于非环状多肽而言)。从图中给出的信息可以判断出IgG的结构中有4条肽链，由于共有m个氨基酸，因此可以得出肽键的数量为(m－4)个。【答案】D3．下列各项与蛋白质结构多样性无关的是()【导学号：】A．氨基酸的数目、种类和排列顺序B．构成蛋白质的多肽链的数目C．氨基酸至少含一个氨基和羧基D．构成蛋白质的多肽的空间结构【解析】构成蛋白质的氨基酸的数目、种类、排列顺序不同，蛋白质则不同；构成蛋白质的多肽链条数不同，蛋白质也不同；构成蛋白质的多肽链的空间结构不同，蛋白质也不同。因此A、B、D三项都是蛋白质结构多样性的原因，只有C项不是。【答案】C核酸1．种类核酸包括核糖核酸(即RNA)和脱氧核糖核酸(即DNA)。2．作用DNA中贮藏的遗传信息控制着细胞的所有活动，并决定细胞和整个生物体的遗传特性。RNA在合成蛋白质时是必需的。探讨eq\a\vs4\al(1)：生物科学的迅速发展为各个领域的技术进步奠定了坚实的基础，如刑事案件中“指纹”技术和医疗领域中的“亲子鉴定”。请根据所学知识分析在“指纹”和“亲子鉴定”中发挥作用的物质是什么？提示：DNA。探讨eq\a\vs4\al(2)：“DNA只分布在细胞核中，RNA只分布在细胞质中。”这种说法对吗？原核细胞的DNA分布在什么部位？提示：这种说法不对。真核细胞：DNA主要分布在细胞核中，RNA大部分存在于细胞质中；原核细胞的DNA主要在拟核区域。探讨eq\a\vs4\al(3)：生物的遗传物质都是DNA吗？提示：绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA。1．核酸的种类简称全名戊糖DNA脱氧核糖核酸脱氧核糖RNA核糖核酸核糖核糖和脱氧核糖都是含5个碳原子的糖类，又统称戊糖，其中核糖含3个O原子，脱氧核糖含2个O原子。核酸的种类正是依据戊糖的不同来划分的。拓展：(1)组成DNA和RNA的元素有：C、H、O、N、P。(2)DNA和RNA的基本单位分别是：脱氧核苷酸和核糖核苷酸。2．核酸的功能(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质。(2)核酸在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。拓展：特定的DNA→特定的RNA→特定的蛋白质。故DNA、RNA和蛋白质都可作为鉴别生物个体的依据。3．核酸的分布(1)DNA：主要分布在细胞核的染色体上，细胞质中的叶绿体、线粒体中也含少量DNA。(2)RNA：主要分布在细胞质中，细胞核中也含少量RNA。1．下列关于核酸的叙述正确的是()A．核酸是生命活动的主要体现者B．核酸包括核糖核酸、脱氧核糖核酸、DNA和RNA共四种C．细胞的遗传信息贮藏在RNA中或DNA中D．RNA与蛋白质的合成有关【解析】蛋白质是生命活动的主要体现者；核酸包括DNA和RNA；DNA中贮藏的遗传信息控制着细胞的所有活动。【答案】D2．下列叙述中，哪项不是核酸的生理功能()A．是细胞内携带遗传信息的物质B．是生物的遗传物质C．是生物体进行生命活动的主要承担者D．对生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用【解析】核酸通过控制蛋白质的生物合成来决定生物体的性状。当核酸的结构发生改变，其控制合成的蛋白质结构也就发生改变。一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。【答案】C3．下列关于核酸的叙述中，正确的是()【导学号：】A．DNA和RNA中的五碳糖相同B．组成DNA和RNA的元素都是C、H、O、N、PC．T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中D．洋葱根尖细胞中的DNA和RNA都主要分布在细胞核中【解析】DNA和RNA的成分区别有五碳糖和碱基两个方面：DNA具有的是脱氧核糖和A、T、G、C四种碱基，而RNA具有的是核糖和A、G、C、U四种碱基。两种核酸的组成元素是一样的，都由C、H、O、N、P元素组成。T2噬菌体的核酸只有DNA，所以其遗传信息贮存在DNA中。根尖细胞的DNA主要分布在细胞核中，而RNA主要分布在细胞质中。【答案】B蛋白质的检测1．实验原理：用双缩脲试剂检测蛋白质显紫色。2．实验流程探讨eq\a\vs4\al(1)：检测蛋白质的双缩脲试剂A液与B液为什么要先后加入？提示：检测蛋白质的原理是肽键在碱性环境中与Cu2＋反应生成紫色络合物，所以加入双缩脲试剂A液的目的是制造碱性环境。探讨eq\a\vs4\al(2)：蛋白质检测实验中双缩脲试剂的B液如果加入过量结果会怎样？提示：会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。1．糖类、油脂和蛋白质的检测原理检测试剂颜色反应使用方法还原糖的检测本尼迪特试剂红黄色样本与试剂混合后需热水浴加热2～3min蛋白质的检测双缩脲试剂紫色先加A液再加B液，不需加热油脂的检测苏丹Ⅲ染液橙黄色直接滴加，不需加热2．实验过程方法步骤还原糖的检测制备组织样液→鉴定样液(研究、过滤)(样液＋本尼迪特试剂，水浴加热)蛋白质的检测制备样液→鉴定样液(豆浆或鲜肝提取液)(样液＋试剂A＋试剂B)油脂的检测制作切片→染色→去浮色→制片→镜检(50%乙醇)3．注意事项(1)在蛋白质的检测实验中，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清，且所选材料应无色或白色，以免影响实验结果的观察。(2)双缩脲试剂由0.1g/mLNaOH溶液和0.01g/mLCuSO4溶液组成，使用时先加2mL0.1g/mLNaOH，然后滴加0.01g/mLCuSO4溶液5滴。(3)蛋白质鉴定不需要加热；材料用的鸡蛋清，必须稀释，否则会粘试管壁。1．下列关于“检测生物组织中的糖类、油脂和蛋白质”实验的操作步骤和叙述中，正确的是()A．用于检测还原糖的本尼迪特试剂可用于蛋白质的检测B．油脂的检测需要用显微镜才能看到被染成橙黄色的脂肪粒C．检测还原糖时，要加入本尼迪特试剂，无需加热D．用于检测蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后，再加入含样品的试管中【解析】检测还原糖时，要用到本尼迪特试剂。而检测蛋白质时要先加双缩脲试剂A液，再加B液。检测还原糖、蛋白质实验中溶液的颜色变化是肉眼可见的。油脂的检测中，由于脂肪粒小且分散在细胞中，所以需要借助于显微镜观察。【答案】B2．用碘—碘化钾溶液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物颜色反应如下表，其中“＋”的数量代表颜色反应深浅程度，下列有关说法不正确的是()【导学号：】试剂种类碘—碘化钾溶液苏丹Ⅲ染液双缩脲试剂甲＋＋＋＋＋＋＋乙＋＋＋＋＋＋＋＋丙＋＋＋＋＋＋＋A．乙种子中主要含蛋白质B．碘—碘化钾溶液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橙黄色和紫色C．在观察颜色时有可能用到光学显微镜D．这三种试剂的使用均不需要加热【解析】用碘液检测，依据实验结果可知甲种子淀粉含量最多；用苏丹Ⅲ染液检测，依据实验结果可知乙种子富含油脂；用双缩脲试剂检测，依据实验结果可知丙种子中蛋白质含量最多。选A。【答案】A3．某同学进行了物质鉴定实验，据表中实验结果分析，下列推测错误的是()溶液双缩脲试剂碘液本尼迪特试剂甲＋－－乙－＋＋－甲、乙混合＋＋＋A.甲溶液含有蛋白质 B．乙溶液不含还原糖C．甲可能为蔗糖酶 D．混合溶液有淀粉水解【解析】由图中实验结果可知，甲溶液加双缩脲试剂显色，因此甲中含有蛋白质，A正确；本尼迪特试剂不能使乙溶液显色，而碘液使其显色，因此其中不含还原糖但含有淀粉，B正确；甲、乙混合后，根据显色结果可知其中含有蛋白质、淀粉和还原糖，其中还原糖来自于部分淀粉的水解，蛋白质应该是淀粉酶，C错误，D正确。【答案】C1．形成蛋白质结构的层次从小到大依次是()①氨基酸②C、H、O、N等元素③氨基酸脱水缩合④一条或几条多肽链连接在一起⑤多肽⑥蛋白质A．②→①→③→④→⑤→⑥B．②→①→③→⑤→④→⑥C．②→①→⑥→⑤→③→④D．①→②→③→④→⑤→⑥【解析】蛋白质的基本组成单位为氨基酸，而氨基酸是由C、H、O、N等元素等组成的。多个氨基酸经过脱水缩合形成多肽链，蛋白质由一条或几条多肽链经盘曲折叠而形成。【答案】B2．下列对核酸的叙述不正确的是()A．核酸是生物的遗传物质B．核酸的基本组成单位是核苷酸C．核酸只存在于细胞核中D．核苷酸由含氮碱基、戊糖和磷酸组成【解析】DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中。【答案】C3．小明怀疑××蛋白质饮料不含蛋白质。欲用所学知识检验一下，他应选择的试剂是()【导学号：】A．本尼迪特试剂 B．苏丹Ⅲ染液C．双缩脲试剂 D．甲基绿染液【解析】蛋白质可被双缩脲试剂染成紫色。【答案】C4．根据下面多肽的分子结构回答问题：(1)构成该多肽的基本单位是______，该多肽由____个这样的基本单位组成。(2)该多肽在形成过程中共失去________个水分子，共含________个肽键，这种化学反应称________反应。(3)组成该多肽的基本单位的R基团从左到右依次是________、__________、____________、________。(4)假定有一个由m个基本单位构成的含有n条肽链的蛋白质分子，其基本单位的平均相对分子质量为a，请写出这个蛋白质分子的相对分子质量