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1、第3讲蛋白质和核酸一、蛋白质的结构与功能1.基本知识（1）含量：鲜重7%-10%，含量最多的有机物（2）元素：C、H、O、N（P、S）（3）是一类高分子化合物（4）可分解功能，但不能称为能源物质（5）有种的差异性，不同生物之间蛋白质不同2.蛋白质的基本组成单位氨基酸常见氨基酸的功能：色氨酸-生长素；酪氨酸-黑色素；3.蛋白质的形成过程（1）方式：脱水缩合过程a为脱水缩合，其场所一定(填“一定”或“主要”)在核糖体中；物质b为二肽；结构c为肽键。H2O中H来源于氨基和羧基；O来源于羧基。肽的名称确定：一条多肽由几个氨基酸分子构成就称为几肽。由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有1个游离的氨基和1个游
2、基的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基(或羧基)在R基上。（2） 由多肽-蛋白质（盘曲折叠）相关化学键：氢键、二硫键；相关细胞器：内质网、高尔基体修饰加工场所：核糖体a.游离核糖体：合成胞内蛋白质，例如呼吸酶、DNA聚合酶b.附着核糖体：合成分泌蛋白，例消化酶、抗体条件：模板、原料、能量、工具4.蛋白结构多样性（1） 直接原因（主要原因）：氨基酸的种类、数目、排列顺序，肽链空间结构不同（2） 根本原因：遗传信息的多样性（3） 同一个体不同细胞的蛋白质种类差异：基因的选择性表达（4） 意义：结构多样性-功能多样性-承担各种生命活动；遗传信息多样性-蛋白质多样性-生物多样性 5蛋白质的功能几种常
3、见蛋白质的分布和功能名称分布或来源功能绝大多数酶细胞内或细胞外催化作用全部载体蛋白细胞膜等生物膜运输某些物质，如离子、氨基酸等某些激素(如生长激素、胰岛素)由内分泌腺细胞合成分泌至内环境中调节生命活动抗体由浆细胞合成并分泌至内环境中免疫作用细胞因子由T细胞合成并分泌至内环境中促进B细胞增殖、分化为浆细胞或记忆B细胞血红蛋白红细胞内主要运输氧气糖蛋白细胞膜外表面识别等作用某些信号分子(激素、神经递质等)受体受体细胞(细胞膜或细胞内)与信号分子特异性结合，引起受体细胞代谢变化结构蛋白细胞膜、肌肉纤维等构成细胞和生物体的成分1必修1 P28图28拓展：抗体和头发的主要成分均为蛋白质，但功能却相差极大
4、，请从氨基酸角度分析，原因是什么？提示：组成抗体和头发的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同，蛋白质的空间结构也不同。2必修1 P32“与社会的联系”拓展：在鸡蛋清中加入食盐析出白色絮状物，兑水后絮状物消失，这一现象说明什么？相对于生鸡蛋，煮熟的鸡蛋更容易消化，这是为什么？提示：盐析过程中蛋白质的结构没有发生变化；煮熟鸡蛋过程中，高温使蛋白质变性，蛋白质空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。6蛋白质的盐析、变性和水解辨析7.与蛋白质相关的物质绝大多数的酶、部分激素（例如胰岛素）、全部抗体、载体、受体8蛋白质形成过程中的相关计算(1)蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算至少含有的游离氨基数或羧基数肽
5、链数游离氨基数或羧基数肽链数R基中含有的氨基数或羧基数。由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有1个游离的氨基和1个游基的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基(或羧基)在R基上。(2)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子数的关系。肽键数脱去的水分子数氨基酸数肽链数蛋白质相对分子质量氨基酸数氨基酸平均相对分子质量脱去的水分子数18(3)蛋白质形成过程中的相关数量关系肽链数氨基酸数肽键数脱去水分子数多肽相对分子质量氨基羧基1mm1m1am18(m1)至少1个至少1个nmmnmnam18(mn)至少n个至少n个注：氨基酸平均相对分子质量为a。提醒环状肽是由链状肽首尾氨基酸相连形成的，
6、形成环状多肽时，肽键数脱去的水分子数氨基酸数，其相对分子质量am18m。(4)利用原子守恒计算肽链中原子数氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢原子和氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。多肽中的相关数量关系如下：碳原子数氨基酸的个数2R基上的碳原子数。氢原子数各氨基酸中氢原子的总数脱去的水分子数2。氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去的水分子数。氮原子数肽链数肽键数R基上的氮原子数各氨基酸中氮原子的总数。注意由于R基上的碳原子数不容易确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数
7、或氧原子数为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。1胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物学活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：_。提示：胰岛素在核糖体上合成的只是具有一定的氨基酸的种类、数量、排列顺序的多肽链，还需要内质网和高尔基体加工成具有一定空间结构的蛋白质才具有降低血糖的生理作用2小肠上皮细胞的细胞膜上有许多种不同的膜蛋白，如与Na和葡萄糖转运有关的膜蛋白A，与细胞黏着性有关的膜蛋白B，能与某种激素发生结合的膜蛋白C，水解二糖的膜蛋白D等。膜蛋白的合成场所是_(填细胞器)，导致该细胞中四种膜蛋白分子结构差异的根本原因是_。提示：核糖体控制这四种膜蛋白分子合成的基因结构(
8、或碱基排列顺序)不同二核酸的结构和功能1.基本知识（1）含量：很少（2）高分子化合物，有种的差异性（3）分类：DNA、RNA（4）一切生物的遗传物质：病毒：DNA或RNA；其他DNA（5）存在：真核生物DNA:主要在细胞核，线粒体、叶绿体；RNA：主要在细胞质中2.核酸的结构层次“三看”法快速区分DNA、RNA3.形成方式DNA：DNA复制：主要在细胞核、线粒体、叶绿体（拟核、质粒）；体外：PCR扩增 逆转录：逆转录酶RNA：转录：主要在细胞核 RNA自我复制：宿主细胞内4.核酸分子的多样性和特异性(1)多样性：构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但如果数量不限，在连成长链时，排列顺序是极
9、其多样的，所以DNA分子具有多样性。(2)特异性：每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其代表了特定的遗传信息。5核酸的功能（1）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。（2）催化作用：部分酶是RNA（3）指导蛋白质的合成（4）信使RNA：携带密码子，传递遗传信息（5）核糖体RNA：组成核糖体（6）转运RNA：运输氨基酸6生物大分子以碳链为骨架(1)生物大分子是由许多基本组成单位连接而成的，这些基本单位称为单体。每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。常见的多聚体是多糖、蛋白质和核酸等，相应的
10、单体是单糖、氨基酸和核苷酸等。(2)生命的核心元素是碳。7.核酸和蛋白质的比较科学思维项目核酸蛋白质DNARNA元素C、H、O、N、PC、H、O、N等组成单位氨基酸合成场所主要在细胞核中复制产生主要在细胞核中转录产生核糖体分子结构一般为规则的双螺旋结构一般为单链结构氨基酸多肽蛋白质结构多样性的决定因素核苷酸的种类、数量及排列顺序氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链盘曲、折叠形成的空间结构初步水解产物4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸多肽彻底水解产物脱氧核糖、含氮碱基和磷酸核糖、含氮碱基和磷酸氨基酸氧化分解产物CO2、H2O、尿酸和磷酸盐等CO2、H2O和尿素等(1)DNA、蛋白质和生物多样性的关系生
11、物多样性的根本原因是基因的多样性。生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性。(2)细胞分化导致DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同”同一个体不同的体细胞中，核DNA相同。由于基因的选择性表达，同一个体的不同体细胞中mRNA和蛋白质等不完全相同。探究意图：以病毒为情境考查科学思维与科学探究近年来由病毒引起的人类及动物疾病经常发生，如新冠肺炎、禽流感等，回答下列有关病毒的相关问题：(1)探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。材料用具：显微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶等。写出实验思路。(说明：活鸡胚的培养方法和检测方法不做要求)写出实验思路。提示：取活鸡胚分成等
12、量的两组并编号为甲、乙，用显微注射器分别向甲组注射核酸提取物和DNA酶混合液，向乙组注射等量的核酸提取物和RNA酶混合液。在相同且适宜的条件下培养一段时间。分别从培养后的活鸡胚中提取样品，检测是否产生禽流感病毒。(2)2020年新冠疫情席卷而来，严重影响了人们的生活，新型冠状病毒的遗传物质是RNA，这给新冠病毒疫苗的研制带来困难，原因是_(从结构方面回答)。提示：RNA是单链，易受环境影响，结构不稳定，导致复制时容易出错，故易发生变异。不同生物的核酸、核苷酸、碱基的归纳强化生命观念1构成生物体蛋白质的氨基酸有21种。氨基酸的种类由R基(侧链基团)决定。2氨基酸是组成蛋白质的基本单位。每种氨基酸
13、都至少含有一个氨基(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。3一条肽链中至少含有一个羧基和一个氨基，位于肽链的两端；多余的羧基、氨基位于R基上。4构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链盘曲折叠形成的空间结构不同，导致蛋白质结构多样性。蛋白质结构多样性导致蛋白质功能的多样性。5蛋白质的功能有组成结构、催化、运输、信息传递、防御等。6核酸分为脱氧核糖核酸(简称DNA)和核糖核酸(简称RNA)两类。7DNA和RNA的区别：DNA含脱氧核糖和碱基T；RNA含核糖和碱基U。8细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。8学科网（北京）股份有限公司