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人教版教学课件2011届生物高考一轮复习课件:必修1 第2章 第2节 生命活动的主要承担者—蛋白质ppt


第2章

组成细胞的分子

考纲内容及能力要求 1.蛋白质、核酸的结构和功 能(简述) Ⅱ 2.糖类、脂类的种类和作用 Ⅱ 3.水和无机盐的作用 Ⅰ 4.观察DNA和RNA在细胞中 的分布 Ⅰ 5.检测生物组织中还原糖、 脂肪和蛋白质 Ⅱ

考向定位 1.生物体的基本特征及相 互关系? 2.生命系统的各个层次的 相互关

系? 3.使用高倍显微镜观察比 较不同细胞的异同点? 4.实验设计遵循原理的应 用及如何安排最佳实验步骤

第二节 生命活动的主要承担者——蛋白质

基础梳理

氨基酸的结构和种类

基础梳理
1.结构:组成蛋白质的氨基酸结构特点:每个氨基酸至少 氨基 羧基 有 一 个 _________ 和 一 个 __________ , 且 连 在 同 一 个 碳原子 __________上,不同的氨基酸的_________不同。即通过 R基 _________判断氨基酸的种类。 R基 2.种类:构成蛋白质的氨基酸有20种,20种氨基酸的不同 之 处 是 R 基 的 不 同 。 即 20 种 氨 基 酸 就 有 20 种 不 同 的 ________________________________________。 R基 其中有8种必需氨基酸,记忆口诀:甲携来一本亮色书,分 别是甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、 亮氨酸、色氨酸、苏氨酸。

探究思考: 多肽与蛋白质有何区别?蛋白质的空间结构在哪里形成? 答案: 多肽多呈链状结构,往往无生物活性而蛋白质具有一定的 空间结构,有生物活性。蛋白质的空间结构是在内质网中 形成的。

易错提示: 1.蛋白质初步水解的产物是多肽,彻底水解的产物是氨基 酸,氧化分解的终产物有CO2、H2O和尿素。 2.必需氨基酸(essential amino acid):人体(或其他脊 椎动物)必不可少,而机体内又不能合成的,必须从食物 中补充的氨基酸,称必需氨基酸。对成人来说,这类氨基 酸有8种,包括赖氨酸、甲硫氨酸(又叫蛋氨酸)、亮氨 酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。对 婴儿来说,有9种,由于组氨酸也是必需氨基酸。

归纳整合
组成蛋白质的基本单位——氨基酸 1.基本组成元素:C、H、O、N,有的还含有P、S等。

2.结构通式
(1)结构通式及不同表达形式 R H2N C H COOH

H
—NH2
氨基

H

N H

—COOH R H2N C

羧基

—C—OH H R H

COOH

H

N —C —C—OH

H

H

(2)特点 ①氨基酸分子中至少有一个—NH2 、一个—COOH,因为 R基中可能有—NH2、—COOH; ②都有一个—NH2 和一个—COOH连在同一个碳原子上, 否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸; ③根据氨基酸结构通式可解决肽链中所含氨基和羧基的数 目问题,但一般限定于计算其最小值,因为R基所含的氨

基和羧基数目一般不能确定。

跟踪训练
1. (2008年天津卷)下列关于蛋白质和氨基酸的叙述,正

确的是( )
A.具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的 B.高等动物能合成生命活动所需要的20种氨基酸

C.细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是一种蛋白质
D.在胚胎发育过程中,基因选择性表达,细胞会产生新 的蛋白质

解析:考查蛋白质的相关知识。构成蛋白质的基本单 位是氨基酸,人体所必须的氨基酸共有20种,其中有8种 是人体不能合成的,必须从食物中获得,称为必需氨基酸。 酶的主要成分是蛋白质,还有少量的RNA。蛋白质具有多 样性,其原因是构成蛋白质的氨基酸种类、排列顺序、数 量以及肽链的空间结构不同。在细胞分化过程中,基因选 择性表达,形成不同的mRNA和不同的蛋白质。

答案:D

2. (2009年汕头二模)同为组成生物体蛋白质的氨基酸,

酪氨酸几乎不溶于水,而精氨酸易溶于水,这种差异的产
生,取决于( ) A.两者R基组成的不同

B.两者的结构完全不同
C.酪氨酸的氨基多 D.精氨酸的羧基多

解析:氨基酸的通式基本是一致的,不同氨基酸其R 基不同。 答案:A

蛋白质的结构和功能

基础梳理
1.蛋白质分子是由许多氨基酸通过__________连接起来的 肽键 高分子化合物。缩合反应方程式是: R O R

H2N— C —C —OH+H —N —C —COOH H R O H R H

H2N— C —C —N —C —COOH+H2O

H

H

H

缩合反应在化学上称为缩聚反应,在细胞内进行的场所是 __________。 核糖体 2.蛋白质分子结构具有多样性就决定了蛋白质分子具有多种 重要的生理功能,蛋白质的功能主要有下列五点: 结构成分 (1)组成细胞的__________:如细胞膜中的蛋白质,染 色体中的蛋白质; (2)__________功能:如细胞膜上的载体蛋白、运输氧 运输 气的血红蛋白等; 催化 (3)__________功能:如催化各种生化反应的酶等;

(4)__________功能:如生长激素、胰岛素等激素; 调节 免疫 (5)__________功能:如B淋巴细胞受到抗原刺激后产生
的抗体是蛋白质,具有与特异性的抗原结合,从而达到清

除抗原的目的。
因此,一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动 主要承担者 的__________。

探究思考: 蛋白质的多样性与生物多样性有什么关系? 答案: 生物多样性包括遗传物质的多样性、物种多样性和生态系

统多样性;遗传物质的多样性决定蛋白质的多样性,蛋白
质的多样性决定物种的多样性,物种的多样性组成生态系 统的多样性。

易错提示: 1.肽键的正确写法为“—NH—CO—”或“—CO—NH—”,而 “CO—NH”是错误的。 2.蛋白质结构多样性的原因是氨基酸的种类、数目和排列 次序的不同,空间结构千变万化是肽链方面。

归纳整合
一、氨基酸缩合成蛋白质 1.氨基酸经脱水缩合形成蛋白质。在脱水缩合过程中一个氨

基酸的非R基上羧基和另一个氨基酸非R基上的氨基分别脱
下—OH和—H结合形成H2O,同时形成一个肽键。 2.肽键的不同表达形式 O H —NH—CO—或—CO—NH—或 —C —N—

二、蛋白质的结构和功能及其多样性 1.蛋白质的分子结构 (1)形成: 氨基酸 脱水缩合多肽(肽链) 折叠 蛋白质 (2)蛋白质与多肽的关系:每个蛋白质分子可以由1条肽链 组成,也可由几条肽链通过一定的化学键(肯定不是肽键) 连接而成。但多肽只有折叠成特定的空间结构进而构成蛋 白质时,才能执行特定的生理功能。

2.蛋白质的多样性 (1)蛋白质结构的多样性 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氨基酸的排列次序不同,构成的肽链不同 — —○—○— —○— —○— —○— —○—

④肽链的数目和空间结构不同,构成的蛋白质不同

两个蛋白质分子结构不同,则这两个蛋白质不是同种蛋白 质。但并不是以上这四点同时具备才能确定两个蛋白质分 子结构不同,而是只要具备以上其中的一点,这两个蛋白

质的分子结构就不同了。

(2)蛋白质功能的多样性
蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。 蛋白质据功能分为结构蛋白和功能蛋白两大类,前者如人 和动物的肌肉,后者如具有催化作用的绝大多数酶、具有 免疫功能的抗体等。 三、关于蛋白质形成过程的有关计算 1.蛋白质分子量的计算 必记公式:肽键数=脱水缩合产生的水分子数 蛋白质的相对分子质量=氨基酸相对分子质量的总和-失 去的水分子的相对分子质量的总和 如果氨基酸平均分子量为a,氨基酸数目为m,即

肽键 数目 一条 肽链 N条 肽链 m-1

脱去水 分子数 m-1

多肽链相对 分子质量 am-18 (m-1)

氨基 数目

羟基 数目

至少1个 至少1个

m-n

m-n

am-18 (m-n)

至少n个 至少n个

相关计算公式: (1)脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数

(2)氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基的
总数—肽键数 (3)羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基的

总数—肽键数
(4)N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基 酸中N原子的总数 (5)O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数=各氨 基酸中O原子的总数—脱水数 (6)H原子数=各氨基酸中H原子的总数—2×脱水数

2.氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系 氨基酸数 m 注: (1)对真核生物而言,上式中的DNA片段相当于基因结构 中的外显子。 (2)蛋白质相对分子质量的计算中若通过图示或其他形式 mRNA核糖核苷酸数 3m DNA脱氧核苷酸数 6m

告知蛋白质中有二硫键形成时,要考虑脱去氢的质量。

四、蛋白质的常见种类、激素与蛋白质 1.生物体内蛋白质的常见种类有:酶——如各种消化酶;某 些激素也是蛋白质——如胰岛素、生长激素和促激素;抗体 ——免疫球蛋白;载体——生物膜进行主动运输的工具;受 体——如突触后膜上接受神经递质刺激的物质等。 2.激素与蛋白质 (1)生物体内的激素多数属于蛋白质类激素,但也有不属 于此类的,按其化学本质分类如下: 蛋白质类(含多肽类):胰岛素、生长激素、促激素、抗利 尿激素、胰高血糖素等; 氨基酸类:甲状腺激素、肾上腺素等; 类固醇类:性激素、醛固酮等; 其他:生长素(吲哚乙酸)、乙烯等。

(2)蛋白质的主要理化性质 ①酸碱两性(分子内存在-NH2和-COOH); ②盐析(可以从浓的无机盐溶液中沉淀出来); ③变性和凝固(一定的理化因素,如过酸过碱等,使其变性

凝固);
④水解反应(在酸、碱或酶的作用下最终生成氨基酸); ⑤显色反应(如蛋白质与硝酸作用显黄色)。

跟踪训练
1. (2009年天津卷)下列过程中,涉及肽键数量变化的是 ( ) A.洋葱根尖细胞染色体的复制

B.用纤维素酶处理植物细胞
C.小肠上皮细胞吸收氨基酸 D.蛋清中加入NaCl使蛋白质析出

解析:洋葱根尖细胞染色体复制过程中发生蛋白质的 合成,涉及肽键数量的变化;用纤维素酶处理植物细胞, 只是使细胞壁中的纤维素水解;小肠上皮细胞吸收氨基酸 是一个主动运输的过程,不发生蛋白质的合成;蛋清中加 入NaCl是使蛋白质析出,不发生蛋白质的合成。 答案:A

2. (2009年福建卷)下列关于组成细胞化合物的叙述,不正 确的是( ) A.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能并未发生

改变
B.RNA与DNA的分子结构相似,由四种核苷酸组成,可以储 存遗传信息

C.DNA分子碱基的特定排列顺序,构成了DNA分子的特异性
D.胆固醇是构成细胞膜的重要成分,在人体内参与血液中脂 质的运输

解析:肽链的盘曲和折叠构成具有一定空间结构的蛋 白质,不同结构的蛋白质,具有不同的功能,因此蛋白质

肽链的盘曲和折叠被解开时,其功能肯定发生改变;RNA
与DNA的分子结构相似,由四种核糖核苷酸组成,可以储 存遗传信息;DNA分子碱基的特定排列顺序,构成了DNA 分子的特异性;胆固醇是构成细胞膜的重要成分,在人体 内参与血液中脂质的运输。 答案:A

热点聚焦

蛋白质的有关计算
(2009年上海卷)某蛋白质由m条肽链、n个
氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是( ) A.n-m B.n-2m C.n+m D.n+2m

解析:每条肽链主链上的氧原子数比氨基酸多一个。 由氨基酸的结构通式可知一个氨基酸至少有两个O,形成

蛋白质缩合过程中要脱掉水,故该蛋白质至少有氧原子的
个数为2n-(n-m)=n+m。 答案:C

名师点睛:氨基酸缩合成多肽时,涉及到一些有机化学知 识,掌握起来有一定的难度,应先了解几个问题:

第一,一个碳原子可与其他的非金属元素形成四个共价键,
一个氮原子可与其他的非金属元素形成三个共价键。 第二,掌握氨基、羧基及肽键的写法,特别是肽键的写法

(—NH—CO—)。
第三,掌握氨基酸的通式,能够找出R基团。 第四,氨基酸缩合成一条多肽链时,形成肽键的数目总比

氨基酸的数目少一个。失去的水分子数也比氨基酸的数目
少一个。 第五,有些氨基酸的R基团上也有氨基或羧基,分析时不 能漏掉。

热点训练
(2009年韶关二模)有一多肽,分子式为C55H70O19N10, 将它彻底水解后,得到下列四种氨基酸:谷氨酸 ( C5H9NO4 ) 、 甘 氨 酸 ( C2H5NO2 ) 、 丙 氨 酸 (C3H7NO2 )、苯丙氨酸(C9H11NO2 )。控制该多肽形

成的基因中至少含有碱基对(
A.10 B.30 C.60



D.无法确定

解析:从四种氨基酸:谷氨酸(C5H9NO4)、甘氨酸

( C2H5NO2 ) 、 丙 氨 酸 ( C3H7NO2 ) 、 苯 丙 氨 酸
(C9H11?NO2)可知,各个氨基酸只含有一个N,可以 推断N只存于氨基,R基没有。因此分子式为C55?H70?

O19?N10?的多肽中10个N均来自氨基,故此多肽是由
10个氨基酸通过脱水缩合反应而来。控制该多肽形成的基 因中至少含有碱基对为10×6/2=30。

答案:B

课时作业

1. (2009年茂名一模)下图表示有关蛋白质分子的简要概 念图,下列对图示分析正确的是 ( )

A.中肯定含有S元素
B.①过程发生所需模板和运输B的工具都是RNA C.多肽中B的数目等于C的数目

D.蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因

解析:蛋白质的必有组成元素为C、H、O、N,只有个 别氨基酸才含有S、Fe等元素,故A错误;①过程为翻译, 需要mRNA为模板,B为氨基酸,转运B的是转运RNA,故B 正确;肽键数=氨基酸数-肽链数,故C错误;根本原因是遗 传物质(基因)的多样性,故D错误。 答案:B

2. (2009年海淀区模拟)下列物质中,属于组成蛋白质的 氨基酸有几种( A.4 C.2 ) B.3 D.1

解析:氨基酸是组成蛋白质的基本单位,约有20种。判 断是否是氨基酸的依据——氨基酸的特点“至少有一个氨基

和一个羧基且连接在同一碳原子上。”由此可得为氨基酸的
是①、②、③,因此一共有三种。 答案:B

3. ( 2009 年 成 都 模 拟 ) 已 知 天 冬 酰 胺 的 R 基 为 ( - C2H4ON),现有分子式为C63H103O45N17S2的多肽, 其中含有2个天冬酰胺。在上述多肽中肽键最多有( A.17个 B.16个 )

C.15个
D.14个

解析:减去R基中的两个N原子,剩下的15个N原子最
多可以分在15个氨基酸中,而15个氨基酸在结合成一条肽 链的情况下形成的肽键最多,共14个。

答案:D

4. (2009年深圳一模)蛋白质具有而糖类不具有的功能是 ( ) B.构成细胞膜 D.主要能源物质 A.调节细胞代谢 C.构成遗传物质

解析:蛋白质可以作为某些激素调节细胞代谢,而糖不 具有此功能。

答案:A

5. 下列哪项不是蛋白质在人体内的主要生理功能( ) A.调节作用 C.运输作用 B.免疫作用 D.遗传作用胞内蛋白质含量高

解析:遗传作用来自于核酸,与蛋白质无关。
答案:D

6.(2009年湛江一模)某有机分子的分子式为 C22H34O13N6,其水解后共产生下列3种氨基酸据此判断, 下列说法正确的一项是( ) A.在细胞中合成1个这样的分子至少需要3种tRNA B.合成1个这样的分子同时将产生6个水分子

C.该分子中存在一个游离氨基和一个游离羧基
D.1个这样的分子水解后可以产生2个谷氨酸

解析:由水解出的三种氨基酸可以看出,其R基没有含 有N,故N全部来自氨基。该有机分子C22H34O13N6含有6个N, 即由6个氨基酸构成。脱水数是6-1=5。在不考虑R基情况 下,6个氨基酸脱水缩合成多肽,其氧个数应为2×6-5=7。 但该多肽氧含量为13,多出6个氧。其多出的氧均全部来自 谷氨酸中的R基。因此,水解后,可以产生3个谷氨酸。该 分子中存在一个游离氨基和四个游离羧基。

答案:A

7. (2009年广饶一中模拟)下面是某蛋白质的肽链结构示 意图(图1,其中数字为氨基酸序号)及部分肽链放大图 (图2),请据图判断下列叙述中不正确的是( A.该蛋白质中含有2条肽链52个肽键 B.图2中含有的R基是①②④⑥⑧ )

C.从图2可推知该蛋白质至少含有4个游离的羧基
D.控制该蛋白质合成的mRNA中至少含有51个密码子

解析:图1有两条多肽链,总的氨基酸为51,则肽键为 49个;图2中的①为氨基。

答案:AB

8. (2008年江门一模)下图表示免疫球蛋白IgG的结构示 意图,其中-S-S-表示连接两条相邻肽链的二硫键。下列说 法正确的是( ) A.构成IgG的基本元素有C、H、O、N B.连接IgG基本单位的化学键的结构式是NH-CO

C.该IgG分子中至少含有4个氨基和4个羧基
D.与IgG分泌有关的细胞器是高尔基体

解析:构成IgG的基本元素有C、H、O、N、S;连接 IgG基本单位的化学键的结构式是—NH—CO—;该IgG分 子由四条多肽链组成,每条多肽链至少含1 个氨基和1个羧 基;IgG分子是抗体,属于分泌蛋白质,与高尔基体有关。 答案:CD

9. 根据下列化合物的结构分析回答:

(1)该化合物由 个羧基。

个氨基酸构成,含有

个氨基和

(2)该化合物由
团编号是 。

种氨基酸构成,决定氨基酸不同的基
分子水形成的,形成 。

(3)该化合物是氨基酸之间脱去

的化合物叫



(4)该化合物中肽键的编号是

答案: (1)3 2 2 (2)3 ②④⑦ (3)2 三肽 (4)③⑤(⑧⑨表示的是普通的化学键,不是肽键)






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