1、第三节第三节 细胞中的蛋白质和核酸细胞中的蛋白质和核酸 第第 1 1 课时课时 细胞的功能主要由蛋白质完成细胞的功能主要由蛋白质完成 一、蛋白质的基本组成单位氨基酸 1氨基酸及其种类 (1)元素组成：C、H、O、N，有的含有 S 等元素。 (2)种类：20 种。 (3)结构特点 数量上：至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)。 位置上：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，这个原子还连接一个氢原子和一 个侧链基团(R)。 (4)结构通式：。 (5)决定氨基酸种类和理化性质的是 R。 2氨基酸的脱水缩合 (1)此生理过程的名称是脱水缩合。 (2)写出字母代表的结构或名称：a.肽键，
2、b.二肽。图示 H2O 中 H 的来源：氨基和羧基，H2O 中 O 的来源：羧基。 (3)由 n 个(n3)氨基酸分子通过该过程形成的化合物，称为 n 肽或多肽。多肽通常呈链状结 构，称为肽链。 (1)所有氨基酸中一定含有 C、H、O、N 四种元素( ) (2)不同氨基酸之间的差异是由 R 引起的，各种氨基酸的理化性质是由 R 决定的( ) (3)每种氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上( ) (4)氨基、羧基、R 的书写格式分别是 NH2、COOH、R( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 特别提醒 (1)常见的氨基酸有 20 种，其中 8 种是人体细胞不能合成的
3、，称为必需氨基酸； 其他人体能自行合成并满足自身需要，不必由食物供给的氨基酸，称为非必需氨基酸。 (2)氨基、羧基的正确书写格式为NH2、COOH(不要忘记前面要有短线“”)。 1 观察以下四种氨基酸的结构式， 分析这些氨基酸在结构上有哪些共同点？又有哪些差别？ 甘氨酸 赖氨酸 谷氨酸 半胱氨酸 提示 参与构成蛋白质的氨基酸分子至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)，并且 都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上； 不同的氨基酸分子具有不同的R(侧链基团)。 2完善下图中两个氨基酸的连接过程。 a 表示的结合方式叫什么？连接两个氨基酸的化学键名称是什么？形成的化合物 b 的名称是
4、什么？在框内写出 b 的结构式。 提示 脱水缩合；肽键；二肽；b 的结构式如图： 3结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析： (1)形成的肽键数和失去的水分子数的关系。 提示 形成的肽键数失去的水分子数。 (2)形成的蛋白质中至少含有的游离氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。 提示 至少含有的游离氨基数或游离羧基数肽链条数。 归纳总结 (1)氨基酸的结构式 (2)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 1 n1 n1 至少 1 个 至少 1 个
5、 m nm nm 至少 m 个 至少 m 个 二、蛋白质的结构和功能及其多样性 1蛋白质的形成过程 元素：C、H、O、N 等 组成 氨基酸：蛋白质的基本组成单位 脱水缩合 二肽：由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物 多肽(链)：由 n 个(n3)氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈链状结构 盘曲、折叠 蛋白质：具有一定的空间结构 2蛋白质的结构和功能及其多样性 (1)蛋白质结构具有多样性的原因：组成肽链的氨基酸在种类、数量、排列顺序上的不同，以 及构成蛋白质的肽链在数量和空间结构上的千差万别。 (2)蛋白质的功能： 蛋白质具有参与组成细胞和生物体的各种结构， 并具有催化、 运输、 运动、 防御和
6、调控等生理功能。 (1)蛋白质和多肽的主要区别在于蛋白质分子的空间结构更复杂( ) (2)氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质( ) (3)高温会使蛋白质的肽键断裂( ) (4)蛋白质的空间结构被破坏后，其功能不变( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 易错警示 (1)多肽(肽链)蛋白质：脱水缩合形成的多肽往往没有生物活性，由一条或多条 肽链通过盘曲、折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质才能行使特定功能。 (2)高温会破坏肽链的空间结构， 使蛋白质变性， 蛋白质功能丧失， 但没有破坏蛋白质的肽键。 1分析并说明以下图示分别表示蛋白质多样性的哪方面原因(图示中：“”“”代表氨
7、 基酸；“”代表肽键) (1)A 链 B 链 原因：氨基酸的种类不同。 (2)A 链 B 链 原因：氨基酸的数目不同。 (3)A 链 B 链 原因：氨基酸的排列顺序不同。 原因：多肽链的数目和空间结构不同。 2血红蛋白中某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，可能形成结构呈纤维状的异常血红蛋白，这种 异常蛋白质运输氧的能力减弱。由此，你能得到什么结论？你还能举出哪些蛋白质结构改变 影响其功能的例子？ 提示 蛋白质的结构与功能相适应。蛋白质在高温、强酸、强碱、酒精和重金属盐等的作用 下，其特定的空间构象会被破坏从而导致其功能丧失。 归纳总结 蛋白质的结构多样性与功能多样性 三、检测生物组织中的蛋白质 1试剂
8、：质量浓度为 0.1 g/mL 的 NaOH 溶液和质量浓度为 0.01 g/mL 的 CuSO4溶液，这两 种溶液配合使用，称为双缩脲试剂。 2实验原理：在牛奶中加入 NaOH 溶液后，试管中的溶液呈碱性，肽键与 Cu2 形成紫色的 复杂化合物。 3实验过程 (1)双缩脲试剂是由质量浓度为 0.1 g/mL的 NaOH 溶液和质量浓度为0.05 g/mL的 CuSO4溶液 组成的( ) (2)双缩脲试剂使用时先加入 NaOH 溶液，再加入等量的 CuSO4溶液( ) (3)双缩脲试剂与蛋白质发生颜色反应需要水浴加热( ) (4)变性后的蛋白质不能与双缩脲试剂发生颜色反应( ) 答案 (1)
9、(2) (3) (4) 1双缩脲试剂与斐林试剂的成分、原理、用法、使用条件以及颜色反应有什么不同，完成下 列填空。 项目 斐林试剂 双缩脲试剂 成分及浓度 质量浓度为0.1 g/mL的 NaOH 溶液、 质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液 质量浓度为 0.1 g/mL 的 NaOH 溶液、 质量浓度为 0.01 g/mL 的 CuSO4溶液 鉴定物质 还原糖 蛋白质 原理 在水浴加热条件下，新配制的 Cu(OH)2(还原糖中含有醛基)被还原 成砖红色的 Cu2O 沉淀 在碱性环境下，Cu2 与肽键发生反 应，生成紫色的复杂合物 用法 两种溶液等量混匀后立即使用 先加入 NaOH 溶液
10、 2 mL，摇匀；再 加入 CuSO4溶液 34 滴，摇匀 使用条件 5065 隔水加热 不需要加热，摇匀即可 颜色反应 浅蓝色棕色砖红色(沉淀) 无色浅蓝色紫色 2.你能利用本节课学习的颜色反应的原理和方法，通过检测尿液进行疾病的初步诊断吗？你 还能想出该实验在生活中有哪些应用？ 提示 可以利用斐林试剂和双缩脲试剂检测尿液，从而辅助进行糖尿病、肾炎的诊断。还可 以用于劣质奶粉的鉴定，不同食物中含糖量高低的测定等。 归纳总结 (1)几种常用材料的检测 材料 试剂 颜色反应 加热 所选材料中被检 测物质的含量较 高，颜色要浅， 最好无色 梨匀浆 斐林试剂 砖红色沉淀 隔水加热 马铃薯汁 稀碘液
11、蓝色 不需要 牛奶、豆浆、鸡卵清蛋白 双缩脲试剂 紫色 不需要 核桃种子 苏丹染色液 橘黄色 不需要 (2)三类有机物检测在操作步骤上的差异 唯一需要加热还原糖检测，必须隔水加热，不能用酒精灯直接加热。 唯一需要显微镜脂肪检测，观察染色后细胞中的脂肪颗粒。 唯一使用乙醇脂肪的检测， 需用体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色； 体积分数为70% 的乙醇溶液配制苏丹染色液。 试剂加入顺序斐林试剂的 NaOH 溶液和 CuSO4溶液等量混合后加入； 双缩脲试剂先加 入 NaOH 溶液 2 mL，后加入 CuSO4溶液 34 滴。 1氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 2 每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一
12、个羧基， 且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳 原子上。 3蛋白质结构多样性的原因是组成肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及构成蛋 白质的肽链数量及其形成的空间结构千差万别。 4 蛋白质是组成细胞和生物体的重要物质， 具有催化、 运输、 运动、 调控和防御等重要功能。 5蛋白质是细胞功能的主要承担者。 1(2019 四川攀枝花期中)下列四个结构式表示的分子属于构成蛋白质的氨基酸分子的是 ( ) A B C D 答案 D 解析 由氨基酸分子的结构通式可知， 每种氨基酸分子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接在同一个碳原子上， 本题中只有
13、D 项符合。 2(2019 河北保定期末改编)如图为某多肽的结构简图，对该多肽的叙述正确的是( ) A脱水缩合过程中相对分子质量减少了 72 B有 4 种不同的侧链基团 C有 1 个游离的氨基和 2 个游离的羧基 D含有 3 个肽键，为三肽 答案 C 解析 分析题图可知，该多肽含有 3 个肽键，是由 4 个氨基酸脱水缩合而成，为四肽，形成 该多肽的过程中，氨基酸脱水缩合过程中相对分子质量减少了 18354，A、D 错误；该多 肽的 4 个氨基酸的侧链基团(R)依次是CH2CH2COOH、CH3、CH2SH、CH3，共 3 种，B 错误；该多肽中游离的氨基数(或羧基数)肽链数R 中游离的氨基数(
14、或羧基数)， 该多肽只有 1 条肽链，R 中游离的氨基数和羧基数分别为 0、1，故该多肽中有 1 个游离的氨 基和 2 个游离的羧基，C 正确。 3(2019 吉林省实验中学期末)如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示的分析， 正确的是( ) A甲中肯定含有 N B多肽中乙的数目等于丙的数目 C蛋白质中肽链的盘曲、折叠被解开时，其特定功能并未改变 D蛋白质功能的多样性导致蛋白质结构的多样性 答案 A 解析 甲中的元素组成有 C、H、O、N 等，因此肯定含有 N，A 正确；乙表示氨基酸，丙表 示肽键，多肽中氨基酸的数目肽键数肽链数，B 错误；蛋白质结构多样性决定功能多样 性，蛋白质中肽链
15、的盘曲、折叠被解开时，蛋白质的结构发生改变，其功能会改变，C 错误； 蛋白质结构的多样性导致蛋白质功能的多样性，D 错误。 4(2019 福建福州期中改编)现提供新配制的质量浓度为 0.1 g/mL 的 NaOH 溶液、质量浓度 为 0.05 g/mL 的 CuSO4溶液和蒸馏水，充分利用上述试剂及必需的实验用具，能鉴别出下列 哪些物质( ) 葡萄糖 蔗糖 大豆蛋白 淀粉 A只有 B和 C和 D 答案 C 5哺乳动物的催产素具有催产和排乳的作用，加压素具有升高血压和减少排尿的作用。两者 结构简式如图所示，其中各氨基酸残基用 3 个字母缩写表示。 (1)结合图示，分析催产素与加压素功能不同的原因是 。 (2)依据催产素的结构简式图，某同学认为催产素所含游离氨基数目与参与构成肽链的氨基酸 种类有关。你是否同意他的说法？说出你的理由。 。 答案 (1)两种激素间有 2 个氨基酸种类不同 (2)同意。不同的氨基酸中游离的氨基数目不同，所以催产素所含游离氨基数目与参与构成肽 链的氨基酸种类有关 解析 (1)图示中两种激素都由 9 个氨基酸组成，因为有 2 个氨基酸种类不同，导致其结构不 同，进而引起生理功能不同。(2)因为不同氨基酸中游离的氨基数目不同，所以多肽所含游离 氨基数目与其氨基酸的种类有关。
