内容正文:
ShouLeShouZhuo ZHIheZhiYuan
蛋白质和核酸
一
课标要求
1.阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成。
2.概述核酸由核苷酸聚合而成,是储存与传递遗传信息的生物大分子。
3.说明生物大分子以碳链为基本骨架。
内容要求
二
考情分析
1.从命题题型和内容上看,“蛋白质和核酸”章节的命题频率较低,试题以选择题为主,题目难度较易,主要从以下几个方面考查:蛋白质的元素组成、蛋白质的结构层次(氨基酸→多肽→蛋白质)、蛋白质的变性和盐析(变性会引起空间结构改变,一定程度上可逆)、核苷酸的结构。
2.从命题思路上看
(1)结合生物结构与功能观,夯实生物学的基础知识,如蛋白质中N主要分布在氨基残基中;
(2)结合STSE进行考查,强调生物学的实际应用,如新冠病毒检测(PCR原理与核酸关系)。
预计未来仍会以蛋白质及核酸的结构和功能、蛋白质空间结构的改变为命题重点,考查学生的理性思维。
复习过程中熟记生物大分子的区别与联系,多关注人工合成蛋白质(如胰岛素生产)、酶制剂等生活应用。
二
考点目录
考点
01
02
04
02
03
蛋白质的结构和功能
蛋白质的相关计算
核酸的组成、结构与功能
生物大分子
二
考点一:蛋白质的结构和功能——氨基酸
练一练:下列四种化合物中,哪种是构成蛋白质的氨基酸( )
D
R基决定氨基酸分子的种类。(氨基酸分子大小、酸碱性、极性、溶解度均与R基有关!)
思考:所有氨基酸都符合氨基酸的结构通式( )
不一定。有些氨基酸形成的肽链在构成蛋白质时需要与其他的元素结合才行,如人体没有含铁的氨基酸,但是有含铁的血红蛋白。
二
考点一:蛋白质的结构和功能——氨基酸
1、元素组成:
2、氨基酸结构
结构通式:
结构特点:
一定有C、H、O、N,有的含S、Se等
氨基酸的种类和理化性质
由_______决定
R基
从数量上看:至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH);
从位置上看:都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
【注意】氨基和羧基的正确书写:
二
考点一:蛋白质的结构和功能——氨基酸
3、氨基酸的种类:
组成人体蛋白质的
氨基酸有 种,
其区别为R基的不同
21
必需氨基酸
非必需氨基酸
人体细胞 合成的(共8种)
人体细胞能合成的(共13种)
不能
甲硫氨酸
亮氨酸
赖氨酸
异亮氨酸
苯丙氨酸
缬氨酸
色氨酸
苏氨酸
甲
携
来
本
亮
色
书
一
【婴儿9种 (组氨酸)】
( P32“拓展应用3”)在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时,
人们格外注意其中必需氨基酸的种类及含量,为什么?
二
拓展——氨基酸的功能
a.作为肽或者蛋白质的基本单位(主要功能)。P必一28
b.某些氨基酸可作为神经递质。(谷氨酸、甘氨酸) P选一29
d.氨基酸→糖类(血糖浓度降低时,胰高血糖素促进肝细胞中非糖物质转化为葡萄糖) P选一50
c.氨基酸氧化分解供能。(特殊情况下作为能源物质)
f. →吲哚乙酸(生长素) P选一93
e. →黑色素
酪氨酸
色氨酸
酪氨酸酶基因异常→白化病(遗传病)
酪氨酸酶活性下降→白发(细胞衰老) P必一124
g.组氨酸
组胺(过敏原再次刺激机体时,肥大细胞释放组胺,引起过敏反应) P选一77
h.谷氨酸
谷氨酸钠
(利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产鸡精或味精)P选三25
二
判断:细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质。( )
×
跨膜运输
细胞内运入核糖体:
膜载体运输:
作为神经递质的运输:
协助扩散或主动运输
胞吐
细胞质基质、线粒体和叶绿体中的tRNA运输
拓展——氨基酸的运输
二
考点一:蛋白质的结构和功能——蛋白质结构
①该过程发生在细胞的___________上,是基因表达步骤中的__________,
需要的原料和条件有:______________________________________________。
1、氨基酸的结合方式
——脱水缩合
氨基酸1
氨基酸2
H2O
脱水缩合
肽键
二肽
核糖体
翻译
氨基酸、酶、ATP、tRNA、mRNA
②氨基酸脱水缩合的产物
水(H2O中各元素的来源:H来自于______________,
O来自于___________。)
氨基和羧基
羧基
多肽(肽的名称如何确定?_________________________________)
由几个氨基酸构成,就称为几肽。
二
考点一:蛋白质的结构和功能——蛋白质结构
脱水缩合
一条或几条肽链盘曲、折叠
C、H、O、N等元素
氨基酸
多肽(链)
蛋白质
组成
在核糖体上合成的是多肽,而不是蛋白质,多肽要经过加工后才能形成有一定空间结构和功能的蛋白质
由氨基酸形成血红蛋白的过程
二
考点一:蛋白质的结构和功能——蛋白质结构
2、氨基酸形成蛋白质的过程
(必修1 P30正文) 蛋白质分子中,不同氨基酸之间可能通过哪些化学键相连接?
一条肽链中相邻氨基酸通过肽键相连接,肽链上不同氨基酸之间还能形成氢键,从而使得肽链能盘曲、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链,它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽链不呈直线,也不在同一个平面上,而是形成更为复杂的空间结构。
某种胰岛素的二硫键示意图
核糖体
加工场所:
内质网、
高尔基体
二
考点一:蛋白质的结构和功能——蛋白质结构
排列顺序
空间结构
酶
血红蛋白
激素
抗体
根本原因
直接原因
❖ 不同蛋白质有不同的氨基酸序列,直接由mRNA上的碱基决定,最终是由DNA中的碱基序列(脱氧核苷酸序列)决定。
二
拓展——常考蛋白质的分布和功能
二
拓展——常考蛋白质的分布和功能
二
考点一:蛋白质的结构和功能——蛋白质功能
【深化拓展】有些蛋白质同时具有多个功能,如
钠钾泵:同时具有运输和催化的功能
二
考点一:蛋白质的结构和功能——蛋白质功能
【深化拓展】激素、酶、抗体、载体与蛋白质的关系
蛋白质
激素
酶
抗体
载体
二
考点一:蛋白质的结构和功能——蛋白质变性
2、影响因素:
1、概念:
蛋白质在某些物理和化学因素作用下,
其特定的空间构象被破坏,致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。
化学因素(如强酸、强碱、重金属离子、酒精)
物理因素(如加热、剧烈振荡、超声波、射线等)
变性的蛋白质还能与双缩脉试剂发生紫色反应吗?
能。蛋白质变性后空间结构改变,但没有破坏氨基酸之间的肽键。
若蛋白质空间结构改变一定是蛋白质变性吗?举例说明。
不一定。例如细胞膜上的载体蛋白在转运物质过程中空间构象发生改变。
二
考点拓展
蛋白质盐析
向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后,可以降低蛋白质的溶解度,使蛋白质凝聚而从溶液中析出。
蛋白质水解
指蛋白质在水解酶的催化作用下被分解为小分子肽和氨基酸的过程。
(肽键断裂)
蛋白质变性
指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,
从而导致理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
(肽键未断裂)
(一般不可逆)
(物理变化,可复原)
蛋白质氧化分解
蛋白质的氧化分解产物有:CO2、H2O和尿素。
二
考点二:蛋白质的相关计算
【理论依据】
n氨基酸
n肽 + (n-1)H2O
脱水缩合
水解
二
考点二:蛋白质的相关计算
氨基酸
肽键
3个 1条 ______ _______
1、肽链中的肽键数与氨基酸个数的关系
氨基酸 肽链 脱水数 肽键数
6个 1条 _______ _______
6个 2条 _______ _______
肽键数= 脱去水分子个数= 氨基酸个数 - 肽链条数
4个
4个
5个 5个
2个
2个
6个 环肽 ______ _______
6个 6个
链状肽:
肽键数= 脱去水分子个数= 氨基酸个数(- 0)
环肽:
二
考点二:蛋白质的相关计算
2、蛋白质中游离氨基或羧基数的计算
肽链中还有没有游离的氨基和羧基?如果有,它们在什么位置?
肽链中有游离的氨基和羧基。
位于肽链的两端,R基中也可能有。
①肽链(蛋白质)中至少含有的游离氨基(羧基数)=
②肽链(蛋白质)中实际含有的游离氨基(羧基数)=
肽链数
肽链数+R基中的氨基(羧基数)
二
考点二:蛋白质的相关计算
3、蛋白质相对分子质量的计算
【例】某种蛋白质有m条肽链,由n个氨基酸脱水缩合形成,如果每个氨基酸的平均相对分子质量为a,那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为:__________________
n×a -( n- m)×18
蛋白质相对分子质量 = 氨基酸的总质量 - 脱水数×18
=氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量 - 脱水数×18
若蛋白质中存在二硫键(—S—S—)呢?
蛋白质相对分子质量
=氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量 - 脱水数×18 - 二硫键数×2
二
考点二:蛋白质的相关计算
氨基酸与对应的DNA及mRNA片段中碱基数目之间的关系:
转录
翻译
蛋白质
DNA
(氨基酸)
mRNA
DNA(基因)碱基数︰mRNA中碱基数︰氨基酸数=
6︰3︰1
二
考点二:蛋白质的相关计算
2.(2025·山东济南模拟)蛋白水解酶分内切酶和外切酶2种,外切酶专门作用于肽链末端的肽键,内切酶则作用于肽链内部特定区域。若某蛋白内切酶作用于苯丙氨酸(C9H11NO2)两侧的肽键,某四十九肽经该内切酶作用后的情况如图所示,下列叙述错误的是( )
A.形成短肽A、B、C共消耗2分子水
B.短肽A、B、C比四十九肽的氧原子数少1个
C.该四十九肽苯丙氨酸存在于第17、31、32号位上
D.若用蛋白外切酶处理该多肽,最终会得到49个氨基酸
A
二
考点三:核酸的组成、结构与功能
1、种类
2、分布
核酸
脱氧核糖核酸
核糖核酸
(DNA)
(RNA)
原核生物
病毒
真核生物
细胞核(主)
线粒体、叶绿体(少)
DNA
RNA
细胞质(主)
DNA
RNA
拟核(主)
细胞质(主)
病毒只含一种核酸,DNA或者RNA。
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核苷酸
(1)元素组成:
C、H、O、N、P
(2)结构组成:
核苷酸
磷酸
五碳糖
(含氮)碱基
(3)种类:
1′
5′
2′
4′
3′
脱氧(核糖)核苷酸
核糖核苷酸
DNA的
基本组成单位
RNA的
基本组成单位
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核苷酸
为下列核苷酸命名
A
G
C
T
RNA
脱氧(核糖)核苷酸
核糖核苷酸
A
G
C
U
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
4种
4种
(3)种类:
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核苷酸
在下列化合物的化学组成中,“○”中所对应的含义。
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺苷(核糖+腺嘌呤)
腺苷(核糖+腺嘌呤)
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核酸的结构
A
脱氧
核糖
P
O
(DNA)脱氧核苷酸双链
C
脱氧
核糖
P
O
T
脱氧
核糖
P
O
G
脱氧
核糖
P
O
T
脱氧
核糖
P
O
A
脱氧
核糖
P
O
G
脱氧
核糖
P
O
C
脱氧
核糖
P
O
DNA一般是双链,稳定、变异少
氢键
磷酸-脱氧核糖交替排列(基本骨架)
磷酸二酯键
DNA中相邻两个碱基靠什么连接?
A.双链上相邻的碱基:
B.单链上相邻的碱基:
氢键
脱氧核糖--磷酸--脱氧核糖
一个DNA分子有___个游离的磷酸基团,
位于两条链的_______;
一个脱氧核糖上连着______个磷酸基团;
一个磷酸基团上连着______个脱氧核糖;
一个脱氧核糖上连着___个碱基。
2
1或2
1或2
1
5'端
都能否表示一个脱氧核苷酸?
✔
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核酸的结构
(RNA)核糖核苷酸单链
A
核糖
P
O
C
P
O
U
P
O
G
P
O
核糖
核糖
核糖
RNA一般是单链,不稳定、变异丰富
tRNA
单链RNA(tRNA)通过链内互补的碱基之间的氢键而形成一定的空间结构。
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核酸的特性
思考:DNA为什么能够作为遗传物质,贮存遗传信息?
稳定性
①两条链反向平行盘旋双螺旋结构
②外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接成
基本骨架
③内侧:两条链上的碱基通过氢键连接成
碱基对, 遵循碱基互补配对原则
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对,形成碱基对, 且A仅与T配对、C仅与G配对,这种碱基之间的一一对应的关系。
GC比例越高,DNA的热稳定性越高
结构
热稳定性
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核酸的特性
多样性
脱氧核苷酸
碱基对种类:4种
数量不同
碱基对
种类:4种
碱基排列:顺序千变万化
储存大量的遗传信息
每个DNA分子都有特定的碱基排序,储存了特定的遗传信息。
——特异性
A--T T--A
C--G G--C
稳定性:以及严格的碱基互补配对原则确保了遗传的精确和稳定
多样性:使得DNA能携带大量不同的遗传信息
特异性:确保了不同个体的性状具明显的差异(独特性)
应用:犯罪嫌疑人、亲子鉴定、确定遇难者身份、疾病诊断。
核酸和蛋白质都具有物种特异性,可分析亲缘关系远近。
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核酸的功能
核酸是细胞内携带遗传信息的物质,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(教材 P35)。
DNA
细胞生物及DNA病毒的遗传物质
通过控制蛋白质合成进而控制生物体性状
RNA
传递遗传信息(mRNA)
RNA病毒的遗传物质
转运氨基酸(tRNA)
组成核糖体(rRNA)
作为酶,起催化作用
二
考点三:核酸的组成、结构与功能——核酸的功能
生物种类 核酸种类 五碳糖
种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 实例
细胞生物 人、酵母菌、细菌等
病毒 DNA
病毒
RNA
病毒
2种
(DNA和RNA)
5种
8种
DNA
1种(DNA)
4种
4种
DNA
RNA
T2噬菌体等
新冠病毒、
HIV等
2种
1种
1种(RNA)
4种
4种
1种
(真核、原核)
二
拓展:常见的蛋白质-核酸复合体
DNA
蛋白质
某种蛋白质
DNA聚合酶
RNA聚合酶
某种蛋白质
RNA复制酶
逆转录酶
构成
染色体或DNA病毒
构成
复制
复制
转录
逆转录
DNA数目加倍
产生RNA
核糖体或RNA病毒
RNA数目加倍
产生DNA
RNA
蛋白质
生物大分子
共性?
二
考点四:生物大分子
蛋白质
DNA
它们有什么共同之处?
淀粉
糖原
纤维素
RNA
每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为骨架
生物大分子是由许多单体连接成多聚体,因此,生物大分子也是以碳链为骨架
碳是生命的最基本、最核心的元素,没有碳就没有生命。
注意!
①糖类中的单糖、二糖不是生物大分子;
②脂质不属于生物大分子。
二
考点四:生物大分子
拓展:大分子物质的初步水解产物和彻底水解产物(注:脂肪不是生物大分子)
物质 初步水解产物 彻底水解产物 氧化分解产物
淀粉 麦芽糖 葡萄糖 CO2、H2O
纤维素 纤维二糖 葡萄糖 CO2+H2O
蛋白质 多肽、少量氨基酸 氨基酸 CO2、H2O、尿素
DNA 脱氧核苷酸
脱氧核糖、碱基(AGCT)、
磷酸 CO2、H2O、尿酸等
RNA 核糖核苷酸 核糖、碱基(A、G、C、U)、
磷酸 CO2、H2O、尿酸等
脂肪 甘油+脂肪酸 CO2+H2O
二
思维导图
组成
C、H、O、N,大多数含S,有些还含有Fe、Mg等
导致
(21种)
必需氨基酸:8种
非必需氨基酸:13种
通式:
特点:至少有一个-NH2和一个-COOH连在同一个C原子上
脱水缩合
组成元素
氨基酸
多肽
组成蛋白质的氨基酸不同
氨基酸的数目不同、排列顺序不同
多肽的空间结构不同
折叠盘旋
蛋白质
结构多样性
功能多样性
构成生物体,如结构蛋白
运输作用,如血红蛋白
催化作用,如酶
调节作用,如胰岛素
免疫作用,如抗体
导致
O
R
C
H
C
H2N
OH
脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数
计算
蛋白质的相对分子质量
细胞膜上的载体蛋白细胞质中的tRNA
运输
指导
参与
核酸
功能
:DNA
:RNA
携带遗传信
息,控制性状
①作为遗传
物质(某些病毒)②传递遗传信息(mRNA)③转运氨基酸(tRNA)→④组成核糖体(rRNA)⑤作为酶,具有催化作用
分布
DNA
RNA
拟核或细胞核,少量存在细胞质质粒或线粒体、叶绿体
在细胞质,细胞核也有少量RNA
核苷酸
元素:C、H、O、N、P
脱水缩合
组成
$