1、第二课时 细胞中的蛋白质和核酸 学习目标重点难点 1.能说出蛋白质的功能2.能解决氨基酸脱水缩合3.会分析蛋白质结构多样性的原因4.能记清核酸的种类和功能 重点:1.蛋白质的结构和功能2.核酸的种类和功能难点:氨基酸的脱水缩合 1.蛋白质(1)元素组成:由 C、H、O、N 元素组成,有些还含有 S 元素。(2)基本组成单位:氨基酸。在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有 20 种。结构通式:。结构特点:一个中央碳原子上连有一个氨基、一个羧基、一个H和一个R基团,即至少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接在同一个碳原子上,其中 R 基团决定了氨基酸的种类。(3)氨基酸脱水缩合形成蛋白
2、质。氨基酸肽化合物。形成方式:脱水缩合。形成的化学键叫做肽键,表示为。缩合的产物:两个氨基酸脱水缩合形成二肽;三个及三个以上的氨基酸缩合形成多肽。肽化合物蛋白质。构成:一条或几条肽链折叠形成。肽链间以化学键相连,构成的蛋白质具有复杂的空间结构。正确的三维结构是蛋白质表现其特有的生物学活性所必需的。(4)蛋白质种类多样的原因:氨基酸的种类、数目、排列顺序不同以及肽链折叠形成的空间结构多种多样。(5)蛋白质生理作用。一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是一切生命活动的主要承担者。结构蛋白:构成细胞和生物体的重要物质,如肌肉组织等的成分。催化作用:绝大多数酶的化学本质是蛋白质。运输作用:如载体蛋白。调
3、节作用:如胰岛素。免疫功能:如抗体。(6)蛋白质的热变性。蛋白质分子的空间结构并不稳定,会随着温度的升高发生改变,并且空间结构一旦改变,便会失去活性。一般的蛋白质当温度超过 4050 时,其生物活性就可能完全丧失。(7)蛋白质的检测。原理:蛋白质+双缩脲试剂紫色。步骤:2 mL 样本上清液加 2 mL 双缩脲试剂 A,振荡加 5 滴双缩脲试剂 B观察颜色变化。结果:溶液变为紫色,说明有蛋白质存在,反之则无。预习交流猪肉中含有丰富的蛋白质,人食用了猪肉后,猪肉蛋白是如何转化为人体内的蛋白质的呢?答案:人食用了猪肉之后,在人体的肠道中消化分解为氨基酸,这些氨基酸在人体细胞中经脱水缩合又形成了人体的
4、蛋白质。2.核酸(1)组成元素:C、H、O、N、P。(2)种类:核酸可分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。一般细胞都有 DNA 和 RNA。(3)功能:核酸是细胞中控制其生命活动的大分子。DNA 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,而 RNA 在合成蛋白质时是必需的。预习交流生物的各种特性通过哪种物质体现出来?又最终由哪种物质决定?答案:生物的各种特性通过蛋白质体现出来,最终受核酸的控制。一、氨基酸1.氨基酸的结构有什么特点?答案:一个中央碳原子上连接着一个氨基、一个羧基、一个H 和一个 R 基团。2.如何来区分不同的氨基酸?答案:所有的氨基酸氨基
5、、羧基、一个 H 都相同,只有 R 基团不同,不同的氨基酸以 R 基团来区分。下列物质中,属于构成蛋白质的氨基酸的是()。A.B.C.D.解析:构成蛋白质的氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基,且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。A、B、D三项不具备以上特点。答案:C自然界的氨基酸有很多种,但构成生物体内蛋白质的氨基酸大约20 种。氨基酸的通式如下:氨基酸的界定依据:每个氨基酸分子至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH);每个氨基酸中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上(注:若氨基酸中虽有氨基和羧基,但不连接在同一个碳原子上的,不是构成蛋白质的氨基酸)。R 基表示可变的基团
6、,如甘氨酸的 R 基为“H”,R 基团的不同决定了氨基酸的种类。二、脱水缩合1.氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程是怎样的?答案:氨基酸构成蛋白质是经过脱水缩合方式形成肽链,两个氨基酸缩合示意图如下:+氨基酸脱水缩合形成肽链,两个氨基酸脱水缩合形成二肽、含 1 个肽键,三个及三个以上氨基酸脱水缩合形成多肽、含多个肽键。肽链经折叠、螺旋和缠绕形成具有一定功能的成熟蛋白质。过程如下:氨基酸多肽蛋白质2.氨基酸脱水缩合时,氨基酸数、肽键数、脱去水分子数的关系如何?答案:形成肽键时,相应的失去,相应的失去,形成一分子的 H2O,即形成一个肽键,脱去 1 分子水。当 m个氨基酸脱水缩合形成 1 条肽链时,形
7、成的肽键数=失去的水分子数=m-1。当 m个氨基酸脱水缩合形成 n 条肽链时,形成的肽键数=失去的水分子数=m-n。某化合物的结构式如下,请回答下列问题。(1)该化合物中有 个氨基和 个羧基。(2)该化合物中有 种氨基酸。(3)该化合物是由 个氨基酸失去 分子水而形成的,水分子中的氧来自于 ,氢来自于 ,肽键有 个。(4)该化合物的名称是 肽。解析:(1)该化合物中有 2 个氨基和 2 个羧基。(2)氨基酸的种类是由 R 基决定的,根据 R 基的结构可以看出有 3 种氨基酸。(3)要知道构成该化合物的氨基酸的数目,应首先找到肽键(CONH)的位置,因为肽键是将两个氨基酸连接起来的部位,从图中可
8、以看出有 3 个氨基酸通过 2 个肽键连接。脱水缩合时前一个氨基酸的COOH 提供羟基(OH),后一个氨基酸的NH2提供氢(H),“OH”和“H”结合生成水。(4)肽的命名和构成该化合物的氨基酸的数目相同,因此该化合物为三肽。答案:(1)2 2(2)3(3)3 2 羧基 氨基和羧基2(4)三蛋白质的相关计算氨基酸平均相对分子质量氨基酸数目肽键数目脱去水分子数目多肽相对分子质量氨基数目羧基数目1 条肽链amm-1m-1ma-18(m-1)至少1个至少1个n 条肽链amm-nm-nma-18(m-n)至少n个至少n个 三、蛋白质结构的多样性蛋白质结构的多样性由组成蛋白质的氨基酸的种类、氨基酸的数目
9、、氨基酸的排列顺序和肽链的空间结构决定。请用一定的图形表示蛋白质结构的多样性。答案:(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)肽链空间结构不同,构成的蛋白质不同足量的 A、B、C 三种氨基酸,经脱水缩合形成三肽化合物,最多可形成三肽化合物的种类数是()。A.9B.6C.27D.3解析:三肽化合物的第一个氨基酸可以是A,也可以是B,也可以是 C,有三种可能;同理第二个氨基酸也有三种可能,第三个氨基酸也有三种可能,因此形成三肽化合物的种类最大数为333=27。答案:C自然界中组成蛋白质的氨基酸只有 20 多种,但组成
10、的蛋白质种类成千上万,结构千差万别,功能也多种多样。1.下列分子中,与构成生物体中蛋白质的氨基酸分子通式不相符的是()。A.B.C.D.解析:本题考查氨基酸的鉴别,氨基酸的界定依据是:每个氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基;每个氨基酸中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上;若氨基酸中虽有氨基和羧基但不连接在同一个碳原子上的,不是构成生物体蛋白的氨基酸。题中的 B 选项中氨基和羧基不在同一个碳原子上,故不是构成生物体蛋白的氨基酸分子。答案:B2.下列关于人体内蛋白质和核酸的叙述,错误的是()。A.在人体内蛋白质大约有 20 种,而核酸有 2 种B.人体内一切生命活动都离不开蛋白质C.蛋白
11、质不能作为遗传物质;核酸不能作为能源物质D.核酸在蛋白质合成中有一定的作用解析:蛋白质的结构多种多样,不只 20 种,在人体内构成蛋白质的氨基酸大约有 20 种。人体内一切生命活动都离不开蛋白质。蛋白质不能作为遗传物质;核酸不能作为能源物质。核酸中的 RNA在蛋白质合成中是必需的。答案:A3.谷氨酸的 R 基为,在一个谷氨酸分子中含有碳和氧的原子数分别是()。A.4,4B.5,4C.4,5D.5,6解析:从题中得知,谷氨酸的 R 基已知,结合氨基酸的通式,可知一个谷氨酸分子中所含碳和氧的原子数分别是 5 和 4。答案:B4.下列不属于蛋白质在人体内的生理功能的是()。A.构成酶B.组织修复的材料C.能量的主要来源D.细胞成分的更新物质解析:蛋白质是生命活动的体现者和承担者。在细胞中功能多样,是组织修复和更新的材料,也有起催化作用的蛋白类酶。蛋白质也可作为能源物质,但不是主要能源物质,主要能源物质是糖类。答案:C5.在用双缩脲试剂鉴定蛋白质实验时,正确的操作是()。A.2 mL 蛋白稀释液先加入 2 mL 双缩脲试剂 A,再加 34 滴双缩脲试剂 BB.2 mL 蛋白稀释液先加入 34 滴双缩脲试剂 B,再加入双缩脲试剂 AC.2 mL 蛋白稀释液,同时加入双缩脲试剂 A 和双缩脲试剂 BD.在双缩脲试剂 A 和 B 的混合液中加入 2 mL 蛋白稀释液答案:A
