新教材高中生物第一章细胞的分子组成第三节细胞中的蛋白质和核酸课件苏教必修110271390

第三节细胞中的蛋白质和核酸第一章2021内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.通过实例,归纳概括氨基酸的结构特点以及氨基酸构成蛋白质的过程。2.概述蛋白质的结构和功能,形成“生命活动离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者”的自然观。3.知道核酸的种类,认同“核酸是细胞内携带遗传信息的物质”的生命观念。4.运用归纳和总结等科学思维方法,比较DNA和RNA在化学组成上的区别。课前篇自主预习一、细胞的功能主要由蛋白质完成1.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.侧链基团,d.氢原子,e.中心碳原子。(3)结构特点:在每个氨基酸分子中,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与同一个碳原子相连接。(4)不同氨基酸的区别是

R的不同。2.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。

(2)蛋白质结构多样性的原因

(3)蛋白质的功能催化、运输、运动、防御、调控。3.检测生物组织中的蛋白质(1)实验原理蛋白质+双缩脲试剂→紫色(2)实验流程

二、核酸储存与传递遗传信息1.核酸的结构(1)元素组成:C、H、O、N、P。(2)基本组成单位——核苷酸①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.含氮碱基。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)。②核糖核苷酸的构成A.写出字母所代表的结构:a.磷酸,b.核糖,c.含氮碱基。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)。(3)核酸的组成

2.核酸的功能核酸是生物体中储存与传递遗传信息的生物大分子,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有十分重要的作用。预习反馈1.判断。(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。(√)(2)分子结构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。(×)(3)每种蛋白质分子均含有一条肽链。(×)(4)每条肽链均含有一个氨基和一个羧基。(×)(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。(×)(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。(×)2.下列哪项不是构成人体蛋白质的氨基酸?(

)答案

B解析

构成人体蛋白质的氨基酸分子中,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与同一个碳原子相连接,B项中的氨基酸只含一个氨基和一个羧基,但是所含氨基和羧基没有与同一个碳原子相连接,因此不是构成人体蛋白质的氨基酸。3.下列关于蛋白质功能的举例,错误的是(

)A.催化作用——酶B.运输作用——胰蛋白酶C.调节作用——胰岛素D.免疫作用——抗体答案

B4.制作脱氧核苷酸模型时,各部件之间需要连接。下图中连接正确的是(

)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碱基构成的,磷酸连接在5号碳原子上,碱基连接在1号碳原子上。5.玉米、艾滋病病毒的核酸中各具有碱基和核苷酸的种类依次分别是(

)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,含有两种核酸(DNA和RNA),含有5种碱基、8种核苷酸;艾滋病病毒只有一种核酸(RNA),含有4种碱基、4种核苷酸。课堂篇探究学习探究点一氨基酸的结构特点认真观察下列几种氨基酸的结构,解决相关问题。

1.这四种氨基酸的结构有什么共同特点?答案

在同一个碳原子上都连着一个氨基、一个羧基和一个氢原子。2.在图中用圆圈画出四种氨基酸的不同。答案

略(氨基酸的R)。3.请用一句话概述氨基酸分子在组成上的特点。答案

在每个氨基酸分子中,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与同一个碳原子相连接。4.请写出氨基酸的结构通式,并提出判断构成蛋白质的氨基酸的依据。

答案

根据氨基酸的通式,至少含有一个氨基和一个羧基,且必须有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)与同一个碳原子相连接,才是构成蛋白质的氨基酸。归纳提升1.必需氨基酸和非必需氨基酸组成人体蛋白质的氨基酸有20种。其中8种人体细胞不能合成,必须从外界环境中获取,因此称为必需氨基酸,包括赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。另外12种氨基酸是人体细胞可以转化合成的,称为非必需氨基酸。2.氨基酸的结构通式

方法技巧

“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸

探究应用1.氨基酸中氨基和羧基数目的多少决定着氨基酸是酸性、碱性还是中性,氨基酸的这种差异取决于氨基酸的(

)A.羧基 B.氨基

C.R基 D.肽键答案

C解析

由组成蛋白质的氨基酸的结构通式可知,不同氨基酸的差异取决于R。2.下列物质中属于组成生物体中蛋白质的氨基酸的是(

)答案

B解析

参与生物体内蛋白质组成的氨基酸的特点:至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。3.下面是6种化合物的结构示意图,下列叙述错误的是(

)A.上述化合物中,构成人体蛋白质的有②③⑤B.⑤的R为-CH2—COOHC.由上述物质可以看出,R中可以有羧基,不能有氨基D.②和⑤的性质不同,是由②中的-(CH2)4—NH2与⑤中的-CH2—COOH不同决定的答案

C解析

构成生物体蛋白质的氨基酸分子中,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与同一个C原子相连接,因此②③⑤都属于构成生物体蛋白质的氨基酸,而①④⑥不属于。不同氨基酸的R不同,②的R是—(CH2)4—NH2,⑤的R为—CH2—COOH,R不同,氨基酸的性质不同。探究点二蛋白质的结构及其多样性1.完善氨基酸形成蛋白质的过程。

答案

一个肽键三肽肽键n-1

n-1

n-m

n-m2.结合下面的图例,总结蛋白质具有多样性的原因。

总结:

。

氨基酸的种类不同,构成的肽链不同

总结:

。

氨基酸的数量不同,构成的肽链不同总结:

。

氨基酸的排列顺序不同,构成的肽链不同总结:

。

肽链的数量和空间结构不同,构成的蛋白质不同归纳提升1.氨基酸脱水缩合

(1)反应产物中有H2O。脱去的H2O中的H分别来自羧基和氨基,O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连的氨基和羧基,而不是R中的氨基和羧基。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。形成三肽的种类数:33333=27形成二肽的种类数:3332=9321(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。形成三肽的种类数:3×2×1=6形成二肽的种类数:323×2=63.相关计算(1)氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基总数-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(m<n)条肽链时的数量关系如下表所示。形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1n-1n-1至少1个至少1个na-18(n-1)mn-mn-m至少m个至少m个na-18(n-m)特别提醒

R和二硫键对计算结果有影响(1)R所含有的氨基与羧基不参与脱水缩合,所以计算肽链中氨基与羧基数目时,应关注R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-S—S-,其是由两个-SH脱去两个H连接而成的,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-S—S-的个数)。4.斐林试剂与双缩脲试剂的“两同三不同”误区警示

斐林试剂与双缩脲试剂的几点注意事项(1)不要忽略斐林试剂本身的颜色:斐林试剂实质上是新配制的Cu(OH)2,呈浅蓝色,不是无色,故非还原糖(蔗糖)+斐林试剂水浴加热后的现象不是无色,而是浅蓝色。(2)不要混淆双缩脲试剂和斐林试剂的使用方法:检测还原糖时斐林试剂的两种溶液必须等量混匀后加入,且现用现配;检测蛋白质时,必须先加NaOH溶液,后加CuSO4溶液,且CuSO4溶液不能过量。5.蛋白质的功能

探究应用1.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.12800

B.12544C.11036 D.12288答案

C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),其形成过程中共失去98个水分子。因此,本题中蛋白质的相对分子质量最接近100×128-98×18=11

036。2.图1为某蛋白质结构示意图,图中连接肽链的“—”表示二硫键(-SH+-SH→-S—S—+2H),图2为由该蛋白质切下的某一片段,试判断下列有关叙述错误的是(

)图1图2A.图1所示蛋白质含有2条肽链B.图2中氨基酸种类的不同取决于②④⑥C.合成图2所示片段需脱去2分子水D.该蛋白质在形成过程中,相对分子质量减少了3240答案

D解析

由图1可看出,该蛋白质由2条多肽链组成,共含182个氨基酸,且有4个二硫键。该蛋白质形成过程中,相对分子质量的减少量是脱去水的相对分子质量与形成二硫键时脱去氢的相对分子质量之和,即180×18+4×2=3

248。3.在1、3、5号试管中分别加入2mL蒸馏水,2、4、6号试管中分别加入2mL发芽的小麦种子匀浆样液,然后在1~4号试管中滴加适量斐林试剂,5、6号试管中滴加适量双缩脲试剂,摇匀。预期观察到的实验现象是(

)A.1、3号试管内都呈浅蓝色,5号试管无色B.3组实验中甲组和乙组的实验结果相同C.4号试管内呈砖红色,其余试管内都呈浅蓝色D.4号试管内呈砖红色,6号试管内呈紫色答案

D解析

根据题意可知,1、3、5号试管中只有蒸馏水,斐林试剂是氢氧化钠与硫酸铜的混合物,生成了浅蓝色氢氧化铜沉淀,因此1、3号试管中加入斐林试剂后呈浅蓝色,5号试管中加入双缩脲试剂,双缩脲试剂由氢氧化钠和硫酸铜组成,因此,5号试管中加入双缩脲试剂后呈浅蓝色;甲组实验没有水浴加热,2号试管无砖红色沉淀出现,乙组实验有水浴加热,4号试管出现砖红色沉淀;发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质,6号试管中加入双缩脲试剂后呈现紫色。4.对生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质进行鉴定的实验中,正确的方法与结果是(

)A.大豆组织样液(2mL)+0.1g/mLNaOH溶液(2mL)+0.05g/mLCuSO4溶液(2mL)溶液呈紫色B.苹果组织样液(2mL)+0.1g/mLNaOH溶液(2mL)+0.01g/mLCuSO4溶液(2mL)溶液呈橘黄色C.花生子叶+苏丹Ⅲ染色液(2mL)脂肪颗粒呈红色D.苹果组织样液(2mL)+(0.1g/mLNaOH溶液+0.05g/mLCuSO4溶液)(1mL)溶液中有砖红色沉淀答案

D解析

还原糖(如葡萄糖、果糖)与斐林试剂反应,必须将质量浓度为0.1

g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05

g/mL的CuSO4溶液等量混合均匀后加入样液,再水浴加热,可以生成砖红色沉淀。脂肪可以被苏丹Ⅲ染色液染成橘黄色。蛋白质与双缩脲试剂发生反应,溶液呈现紫色,鉴定时先在样液中加入NaOH溶液提供碱性环境,再加入CuSO4溶液提供Cu2+。5.根据下图化合物的结构式,分析回答下列问题。

(1)该化合物中,①表示

,⑦表示

。

(2)该化合物由

个氨基酸失去

个水分子形成,这种反应叫作

。

(3)该化合物中的氨基酸种类不同,是由

决定的,其编号是

。

(4)该化合物称为

,含

个肽键,编号是

。

答案

(1)氨基羧基(2)4

3脱水缩合(3)R

②④⑧⑨

(4)四肽3

③⑤⑥解析

蛋白质是由许多氨基酸分子互相连接而成的,不同的氨基酸分子具有不同的R。一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基相连,脱去一分子的水,形成肽键;这样由两个氨基酸分子脱水缩合而成的物质,叫作二肽。本题所示的是由4个氨基酸分子脱去3个水分子而形成的化合物,叫作四肽。探究点三核酸的结构和功能下图表示核酸的结构层次,据图完成DNA和RNA的比较。

比较项目脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)元素组成

基本组成单位脱氧核苷酸(4种)核糖核苷酸(4种)化学组成五碳糖

含氮碱基

A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)磷酸相同一般结构由两条

链构成

由一条

链构成

分布主要在

中

主要在

中

答案

C、H、O、N、P脱氧核糖核糖T(胸腺嘧啶)U(尿嘧啶)脱氧核苷酸核糖核苷酸细胞核细胞质方法技巧

“三看法”快速确认DNA、RNA归纳提升1.不同生物体内核酸、核苷酸及碱基的存在情况

生物类别核

酸核苷酸碱基遗传物质举

例细胞生物DNA和RNA8种5种DNA细菌、人等病毒只含DNA4种4种DNAT2噬菌体只含RNA4种4种RNA流感病毒2.DNA、RNA和蛋白质的初步水解产物和彻底水解产物

项目基本单位初步水解产物彻底水解产物DNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸(4种)磷酸、脱氧核糖、碱基(4种)RNA核糖核苷酸核糖核苷酸(4种)磷酸、核糖、碱基(4种)蛋白质氨基酸短肽氨基酸(20种)探究应用1.下列核苷酸中,在DNA结构中不可能存在的是(

)答案

B解析

核苷酸是构成核酸的基本单位,根据五碳糖的不同,将其分为脱氧核苷酸和核糖核苷酸两大类。其中构成DNA的基本单位是脱氧核苷酸,所含的碱基有A、G、C、T

4种;而构成RNA的核糖核苷酸分子所含的碱基有A、G、C、U

4种。可见,U是RNA特有的碱基,不应出现在DNA分子中。2.下列说法正确的是(

)A.叶肉细胞中碱基、核苷酸、五碳糖种类分别是5种、8种和2种B.大肠杆菌细胞中含有碱基A、T、G