第4講細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和核酸（講義）（學(xué)生版）

第4講細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和核酸1.細(xì)胞中的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和作用。2.細(xì)胞中的核酸的結(jié)構(gòu)和作用?？键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析糖類的種類和作用2022，湖南，選T2,

2分2021，海南，選T5,

3分2021，遼寧，選T1,

3分本專題知識(shí)難度較低、基礎(chǔ)性強(qiáng)?？疾閷W(xué)生對(duì)細(xì)胞整體性的認(rèn)識(shí),或結(jié)合一些情景信息或表格信息設(shè)置題目，考查學(xué)生的應(yīng)變能力、獲取信息和綜合分析能力。相關(guān)考題難度中等偏低。脂質(zhì)的種類和作用2021，廣東，選T5,2分考點(diǎn)一細(xì)胞中的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和作用C、HC、H、O、N1.基本組成單位：氨基酸(1)結(jié)構(gòu)羧基氨基羧基氨基同一同一R基的意義：決定氨基酸的種類和理化性質(zhì)組成生物體的氨基酸的種類約為21種僅在含硒的蛋白質(zhì)存在第21種氨基酸(硒代半胱氨酸)。P二67，密碼子表，UGA是終止密碼，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。巧記“8種”必需氨基酸：甲來(lái)寫(xiě)一本亮色書(shū)【甲(甲硫氨酸)來(lái)(賴氨酸)寫(xiě)(纈氨酸)一(異亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)書(shū)(蘇氨酸)】人體的必須氨基酸的來(lái)源：只能來(lái)自食物；非必需氨基酸來(lái)自于食物和自身細(xì)胞合成。【教材拾遺】①教材中的隱性知識(shí)①源于必修1P21“與生活的聯(lián)系”：必需氨基酸成人有8種，巧記為甲(甲硫氨酸)來(lái)(賴氨酸)寫(xiě)(纈氨酸)一(異亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)書(shū)(蘇氨酸)。嬰兒多1種：組氨酸。②源于必修1P24“科學(xué)史話”：世界上第一個(gè)人工合成蛋白質(zhì)的誕生：1965年我國(guó)科學(xué)家完成了結(jié)晶牛胰島素的全部合成，這是世界上第一個(gè)人工合成并具有生物活性的蛋白質(zhì)。③源于必修1P38“自我檢測(cè)·思維拓展”：1969年，人們?cè)趬嬄溆诎拇罄麃唵⑦d鎮(zhèn)的隕石中發(fā)現(xiàn)了氨基酸，這些氨基酸不是來(lái)自地球。由此你可以作出的推測(cè)是在隕石中發(fā)現(xiàn)了氨基酸，且非地球所有，這說(shuō)明宇宙中很可能還存在與地球生物類似的生命形式。理由：氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，而蛋白質(zhì)又是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者?！局R(shí)拓展】氨基酸知識(shí)拓展：a.作為肽或者蛋白質(zhì)的基本單位(主要功能)。b.某些氨基酸可作為神經(jīng)遞質(zhì)。(谷氨酸、甘氨酸)①氨基酸的功能c.氨基酸→糖類(非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化)d.氨基酸氧化分解供能。(作為能源物質(zhì))e.酪氨酸→黑色素(衰老細(xì)胞，酪氨酸酶活性下降，黑色素減少)f.色氨酸→吲哚乙酸(IAA)②氨基酸的運(yùn)輸a.細(xì)胞膜上載體蛋白（跨膜運(yùn)輸）b.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體中的tRNA(2)氨基酸的脫水縮合：二肽的形成過(guò)程a.過(guò)程①名稱：脫水縮合；場(chǎng)所：核糖體。b.物質(zhì)②：二肽。c.結(jié)構(gòu)③含：肽鍵，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：-NH-CO-。2O中H的來(lái)源：一個(gè)來(lái)自氨基一個(gè)來(lái)自羧基；O來(lái)源于羧基。通常核糖體合成的多肽沒(méi)有活性，需要盤(pán)曲、折疊（在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體上完成）形成一定空間的蛋白質(zhì)，才能發(fā)揮作用。(3)脫水縮合的場(chǎng)所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基中的氨基和羧基一條肽鏈上至少有一個(gè)游離的氨基和一個(gè)游離的羧基，分別位于肽鏈的兩端；其余的氨基和羧基在R基上.多肽的命名看氨基酸的個(gè)數(shù)判斷：〖含有兩個(gè)肽鍵的化合物叫二肽.(×)〗（4）氨基酸的運(yùn)輸工具：tRNA判斷：〖細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的載體都是蛋白質(zhì).()〗2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次（1）肽鏈中的氨基酸之間能夠形成氫鍵等，從而使得肽鏈能盤(pán)曲、形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。（2）有些蛋白質(zhì)分子含有兩條或多條肽鏈，它們通過(guò)一定的化學(xué)鍵，如：二硫鍵相互結(jié)合在一起。3.蛋白質(zhì)的特點(diǎn)：（1）高分子化合物（2）多樣性不同蛋白質(zhì)有不同的氨基酸序列（排列順序），直接由mRNA上的堿基決定，最終是由DNA中的堿基序列（脫氧核苷酸序列）決定。（3）易變性①過(guò)酸、過(guò)堿、重金屬鹽或溫度過(guò)高，會(huì)使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活，但肽鍵并未斷裂，依然能和雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)；低溫不會(huì)破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，只是抑制其功能；（P一84）酒精、加熱、紫外線方法消毒、殺菌的原理是使細(xì)菌和病毒的蛋白質(zhì)變性。思考：腦啡肽只有皮下注射才有效，而不能口服，主要原因是如果口服此藥物，在消化道內(nèi)藥物被消化液分解，會(huì)失去藥效.②鹽析不破壞空間結(jié)構(gòu)，是降低了蛋白質(zhì)的溶解度，使蛋白質(zhì)凝聚而從溶液中析出，是物理變化，可復(fù)原。（P一32）水解：在蛋白酶作用下，肽鍵斷裂，蛋白質(zhì)分解為短肽和氨基酸。水解和脫水縮合的過(guò)程是相反的。③肽鍵的斷裂需要蛋白酶或肽酶水解。④蛋白質(zhì)和雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色。是蛋白質(zhì)中的肽鍵與雙縮脲試劑的反應(yīng)，不是蛋白質(zhì)的空間的反應(yīng)；并且需要肽鍵的數(shù)量最少為2個(gè)〖細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生水解時(shí)，通常需要另一種蛋白質(zhì)的參與.(√)〗〖蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)不僅與碳骨架有關(guān)，也與功能基團(tuán)有關(guān).(√)〗【教材拾遺】(1)(源于必修1P21“與生活的聯(lián)系”)長(zhǎng)期以玉米為主食的人容易因賴氨酸缺乏而導(dǎo)致疾病，請(qǐng)分析原因：賴氨酸為必需氨基酸，人體不能合成，只能從食物中攝取才能保證正常生命活動(dòng)，玉米中不含賴氨酸，因此長(zhǎng)期以玉米為主食的人容易因賴氨酸缺乏而患病。(2)(源于必修1P21“正文”)請(qǐng)敘述氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：每種氨基酸分子至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上，這個(gè)碳原子還連接一個(gè)氫原子和一個(gè)側(cè)鏈基團(tuán)。(3)(源于必修1P22圖2－6)胰島素在核糖體上合成后還不具有降低血糖的生物學(xué)活性，請(qǐng)從蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)方面分析原因：核糖體上合成的多肽需經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體加工后才具備一定的空間結(jié)構(gòu)，從而成為有活性的蛋白質(zhì)。(4)(源于必修1P23“與生活的聯(lián)系”)熟雞蛋更容易消化的原因是高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。(5)(源于必修1P23“與生活的聯(lián)系”)蛋白質(zhì)變性后還可用雙縮脲試劑檢測(cè)嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由。能。因?yàn)楦邷仄茐牧穗逆湵P(pán)曲、折疊形成的空間結(jié)構(gòu)，沒(méi)有破壞氨基酸之間的肽鍵。4.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能：【特別提醒】①蛋白質(zhì)的水解：完全水解（各種氨基酸混合物）部分水解（各種氨基酸和肽段的混合物）需要多種酶協(xié)同作用才能使蛋白質(zhì)完全水解②蛋白質(zhì)的鹽析：加入某種無(wú)機(jī)鹽，是使物質(zhì)溶解度降低而析出的過(guò)程。③蛋白質(zhì)的變性：破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，但不破壞肽鍵，因此依然能用雙縮脲試劑檢測(cè)應(yīng)用：臨床工作中常用酒精、加熱、紫外線等來(lái)消毒殺菌蛋白質(zhì)分子在物理或化學(xué)因素的影響下，原有的空間構(gòu)象發(fā)生改變，從而使菌體和病毒的蛋白質(zhì)變性而失去其致病性和繁殖能力。【歸納總結(jié)】1.環(huán)狀肽和鏈狀肽的區(qū)別2.幾種常見(jiàn)蛋白質(zhì)的分布和功能5.根據(jù)氮原子估算多肽鏈中氨基酸數(shù)蛋白質(zhì)中的氮原子數(shù)目在一定程度上可反映出蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目。蛋白質(zhì)中的氮原子質(zhì)量在一定程度上可反映出蛋白質(zhì)中質(zhì)量。蛋白質(zhì)中的含氮量通常占其總質(zhì)量的16%左右(12%~19%),因此，通過(guò)測(cè)定物質(zhì)中的含氮量便可估算出物質(zhì)中的總蛋白質(zhì)含量(假設(shè)測(cè)定物質(zhì)中的氮全來(lái)自蛋白質(zhì))，即:蛋白質(zhì)含量=含氮量/16%。——?jiǎng)P氏定氮法。6.蛋白質(zhì)的相關(guān)計(jì)算（1）圖解（2）示例：假設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a，由n個(gè)氨基酸分別形成1條鏈狀多肽或m條鏈狀多肽形成肽鏈數(shù)形成肽鍵數(shù)脫去水分子數(shù)蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量1n－1n－1na－18(n－1)mn－mn－mna－18(n－m)【特別提醒】①計(jì)算多肽的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，除了考慮水分的減少外，還要考慮其他化學(xué)變化過(guò)程，如肽鏈上出現(xiàn)一個(gè)二硫鍵(—S—S—)時(shí)，要再減去2(即兩個(gè)氫原子)，若無(wú)特殊說(shuō)明，不考慮二硫鍵。②若為環(huán)狀多肽，則可將相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算公式na－18(n－m)中的肽鏈數(shù)(m)視為零，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算③元素守恒定律其相關(guān)數(shù)量關(guān)系如下：(1)碳原子數(shù)＝氨基酸的分子數(shù)×2＋R基上的碳原子數(shù)。(2)氫原子數(shù)＝各氨基酸中氫原子的總數(shù)－脫去的水分子數(shù)×2。(3)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)。(4)氮原子數(shù)＝肽鏈數(shù)＋肽鍵數(shù)＋R基上的氮原子數(shù)＝各氨基酸中氮原子的總數(shù)。(5)由于R基上的碳原子數(shù)不好確定，且氫原子數(shù)較多，因此以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)的計(jì)算為突破口，計(jì)算氨基酸的分子式或氨基酸個(gè)數(shù)最為簡(jiǎn)便。例1.下列四種化合物中，哪種是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸()A.CH3—CH2—COOHB.R—CH2—NH2C.D.例2.（2018年全國(guó)卷，Ⅲ卷，T30）回答下列與蛋白質(zhì)相關(guān)的問(wèn)題：（1）生物體中組成蛋白質(zhì)的基本單位是_________，在細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)時(shí)，肽鍵是在________這一細(xì)胞器上形成的。合成的蛋白質(zhì)中有些是分泌蛋白，如___________（填“胃蛋白酶”“逆轉(zhuǎn)錄酶”或“酪氨酸酶”）。分泌蛋白從合成至分泌到細(xì)胞外需要經(jīng)過(guò)高爾基體，此過(guò)程中高爾基體的功能是_______________________________。（2）通常，細(xì)胞內(nèi)具有正常生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)需要有正確的氨基酸序列和_________結(jié)構(gòu)，某些物理或化學(xué)因素可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，通常，變性的蛋白質(zhì)易被蛋白酶水解，原因是_________________________________________________________________。（3）如果DNA分子發(fā)生突變，導(dǎo)致編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA序列中一個(gè)堿基被另一個(gè)堿基替換，但未引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變，其原因可能是____________________________。例3.（雙選）下列有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的有()NaCl溶液中會(huì)造成其生物活性的喪失E.人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì)，每種蛋白質(zhì)都是在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用G.某種肽酶可水解肽鏈末端的肽鍵，則其可將多肽鏈分解為若干短肽例4：某50肽中有丙氨酸(R基為—CH3)4個(gè)，現(xiàn)脫掉其中的丙氨酸(相應(yīng)位置如圖所示)，得到4條多肽鏈和5個(gè)氨基酸(脫下的氨基酸均以游離態(tài)正常存在)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A.該50肽水解得到的幾種有機(jī)物比原50肽增加了8個(gè)氧原子B.若將得到的5個(gè)氨基酸縮合成5肽，則有5種不同的氨基酸序列C.若將新生成的4條多肽鏈重新連接成一條長(zhǎng)鏈，則將脫去4個(gè)H2OD.新生成的4條多肽鏈至少含有4個(gè)游離的羧基例5.現(xiàn)有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3種氨基酸，它們能形成的三肽種類以及包含3種氨基酸的三肽種類分別最多有()A.9種，9種 B.6種，3種C.18種，6種 D.27種，6種考點(diǎn)二細(xì)胞中核酸的結(jié)構(gòu)和功能1．結(jié)構(gòu)層次（1）一個(gè)DNA分子（線性）①游離2個(gè)磷酸，絕大多數(shù)磷酸基團(tuán)與2脫氧核糖相連。②一條鏈中相連的兩個(gè)堿基之間脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖相連,兩條鏈中相連的兩個(gè)堿基之間靠氫鍵相連，GC堿基對(duì)相對(duì)含量越多，DNA的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。③DNA的基本骨架是磷酸-脫氧核糖交替排列。mRNArRNAtRNA（2）一個(gè)mRNArRNAtRNA一般情況下，細(xì)胞的RNA由一條核糖核苷酸鏈構(gòu)成→單鏈RNA通過(guò)鏈內(nèi)互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵而形成一定的空間結(jié)構(gòu)。DNA和RNA在堿基組成上的區(qū)別：可用放射性同位素標(biāo)記法示蹤二者的合成過(guò)程和分布(3)核苷三磷酸與RNA的關(guān)系(4)脫氧核苷三磷酸與DNA的關(guān)系2.核酸的功能與分布（1）功能:脫氧核苷酸(堿基)排列儲(chǔ)存著生物的遺傳信息，核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、遺傳和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。（2）分布【教材拾遺】源于必修1P34“問(wèn)題探討”：DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息的原因是DNA是遺傳物質(zhì)，而每個(gè)人的遺傳物質(zhì)有所區(qū)別。DNA鑒定技術(shù)還可以應(yīng)用在研究人類起源、不同類群生物的親緣關(guān)系等方面。3.核酸、DNA、RNA、蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物比較核酸DNARNA蛋白質(zhì)基本單位核苷酸脫氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸初步水解核苷酸4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸多肽徹底水解五碳糖、堿基（5種）、磷酸脫氧核糖、堿基（4種）、磷酸核糖、堿基（4種）、磷酸氨基酸、RNA和蛋白質(zhì)三者之間的關(guān)系多樣性、蛋白質(zhì)多樣性和生物多樣性的關(guān)系6.核DNA、mNRA、蛋白質(zhì)的“相同”與“不同”例1：判斷，1.大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)單體c的結(jié)構(gòu)可用e表示，e的種類約有20種（）、b是生物體內(nèi)遺傳信息的攜帶者，C是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者（）、B的多樣性由d中的n充分體現(xiàn)，C的多樣性由e中的R充分體現(xiàn)（）4.物質(zhì)A是該生物的主要遺傳物質(zhì)（）5.若某種生物的核酸只由4種d組成，則該生物一定不是細(xì)胞生物（）例2.如圖甲是組成乙或丙的基本單位（單體）。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A.如果甲中的m是U，則甲一定是丙的基本單位B.如果甲中的m是G，則甲一定是乙的基本單位C.如果甲中的a是脫氧核糖，則甲物質(zhì)聚合成的大分子物質(zhì)可以分布于線粒體和葉綠體中D.如果甲中的a是核糖，則甲物質(zhì)聚合成的大分子物質(zhì)可以分布于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中E.核酸控制蛋白質(zhì)的合成，蛋白質(zhì)可能參與基因表達(dá)的過(guò)程F.DNA、RNA、ATP和某些酶的組成中都有糖類G.高溫變性后的蛋白質(zhì)能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)H.若ATP斷裂兩個(gè)高能磷酸鍵，脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)，可形成b，則a為核糖考點(diǎn)三生物大分子以碳鏈為骨架基本骨架：DNA：磷酸-脫氧核糖交替排列作為DNA的基本骨架生物大分子：碳鏈作為生物大分子的基本骨架細(xì)胞膜：磷脂雙分子層作為細(xì)胞膜(生物膜)的基本骨架細(xì)胞：細(xì)胞骨架作為細(xì)胞的基本骨架2.核酸與蛋白質(zhì)的復(fù)合體【教材拾遺】源于必修1P38“復(fù)習(xí)與提高”：多糖和核酸都是由許多單體組成的多聚體，試從組成二者單體種類的角度分析核酸是遺傳信息的攜帶者，而多糖不是的原因：構(gòu)成多糖的基本單位是葡萄糖，無(wú)論多少個(gè)葡萄糖構(gòu)成多糖，它的順序沒(méi)有什么變化。而核酸是由核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈，核酸分子中4種脫氧核苷酸(或核糖核苷酸)在數(shù)量、排列順序上就會(huì)千差萬(wàn)別，從而能夠承擔(dān)起攜帶遺傳信息的功能。以碳鏈為基本骨架的小分子單體能構(gòu)成許多不同的多聚體，模式圖如下。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.若圖中多聚體為DNA，則構(gòu)成其的脫氧核糖的組成元素為C、H、O、N、P