第03讲 蛋白质和核酸 课件

这是一份第03讲 蛋白质和核酸 课件，共60页。PPT课件主要包含了蛋白质功能，调节作用，免疫作用，如绝大多数的酶，毛发蚕丝等，蛋白质的功能，同一个，非必需，HON，蛋白质的形成过程等内容，欢迎下载使用。
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
基于对蛋白质和核酸功能的说明，并通过蛋白质和核酸的结构和功能之间的关系，认同结构与功能相适应的观点
通过分析生物大分子及其基本单位的结构，归纳演绎生物大分子的合成，尝试构建核酸和蛋白质的结构模型
利用核酸与蛋白质、DNA与RNA的区别，尝试探究生物体遗传物质的化学本质
了解蛋白质在人体健康及疾病治疗方面的应用，养成良好的生活习惯，成为健康中国的促进者和实践者
核酸的组成、结构与功能
每种氨基酸都含有连接在同一个碳原子上的一个氨基和一个羧基( )氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，一定会影响其功能( )环状多肽中不存游离的氨基和羧基( )血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接( )在蛋白酶的作用下，蛋白质水解过程中肽键断裂( )评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量( )面膜中的胶原蛋白能直接被人体组织细胞吸收( )变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应(　 )氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构( 　)
1.请叙述氨基酸的结构特点：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2.蛋白质变性是指________________________________________________________________________________________________________________________。3.胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：_________________________________________________ ______________________________________________________________________。
每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团
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，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象
核糖体上合成的多肽不具有复杂的空间结构，只有经过盘曲、折叠形成一定空间结构后才能行使正常的生理功能
如血红蛋白、载体蛋白、通道蛋白
如胰岛素、生长激素等________激素
21种氨基酸不同之处，可能含氨基或羧基
2、组成蛋白质的氨基酸及其种类
(1)氨基酸结构通式氨基酸中有个碳，伸出四手向外连，下面连着氢原子，上面顶着R基团，左手拽的是氨基，右手还把羧基牵。　（2）八种必需氨基酸
4.蛋白质结构多样性的原因
1.蛋白质形成的四个“一”　
2.巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能
1.“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
2.蛋白质形成过程建模
3.从不同角度分析蛋白质多样性
4．蛋白质与多肽的比较
5.有关蛋白质需要注意的几点
(2)蛋白质变性的误区：高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构。(3)由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量会出现差异。
(4)不同蛋白质的合成场所：真核细胞胞内蛋白在游离核糖体上合成，分泌蛋白则在附着于内质网上的核糖体中合成。(5)氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成生物体蛋白质的氨基酸约有21种。(6)R基团中不一定有C原子，如甘氨酸中R基团为H原子；S元素一定在R基团中。(7)多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。(8)高温、过酸、过碱、重金属盐，都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会。
利用形成蛋白质的结构图解完成相应的计算规律
(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系。①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－_________；②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－____________________。(不考虑形成二硫键)
am－18(m－n)　
注：氨基酸平均相对分子质量为a
(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数。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。(3)环状肽分析①环状肽中游离氨基或羧基数目＝R基中氨基或羧基数目。②肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。③环状多肽的相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－氨基酸数目×18。(4)计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。
（1）按费歇尔投影式，α-氨基酸的立体结构除甘氨酸外，氨基在左侧是L型，氨基在右侧是D型，天然蛋白质水解得到的都是L-α-氨基酸。（2）由于氨基从α顺次向相邻的碳原子移动，因此被称之为β-，γ－，δ-氨基酸等，但并不存在于蛋白质中。
2.几种常考蛋白质的分布和功能
主要运输O2和部分CO2
3.酶、抗体、载体、激素等物质的化学本质与蛋白质的关系
酶：绝大多数的酶都是蛋白质，少数为RNA抗体：免疫球蛋白，化学本质为蛋白质载体：化学本质为蛋白质激素：由下丘脑、垂体和胰岛分泌的激素为蛋白类（或肽类）激素
产物为CO2、H2O、尿素
高温、过酸、过碱、重金属盐等使蛋白质的空间结构发生不可逆的改变，永久失活，肽键松散但并未断开。
只改变蛋白质的溶解度，蛋白质的空间结构未变，蛋白质仍然具有活性
4.蛋白质的盐析、变性、水解、氧化分解
1.抗体和头发的主要成分均为蛋白质，但功能却相差极大，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。
2．为什么吃熟鸡蛋、熟肉更容易消化？
提示：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解
3．人和牛羊等动物的蛋白质结构不同，但人体却可以通过摄食牛羊肉中的蛋白质合成自身的蛋白质，请分析原因。提示：组成人体和牛羊等动物的蛋白质的氨基酸的种类都是相同的，人体摄食牛羊肉中的蛋白质后消化为氨基酸并吸收，以此为原料在人体细胞中合成自身的蛋白质。
4．用酒精消毒的原理是酒精可以使蛋白质变性杀死病菌或病毒，根据下面的实验材料设计实验验证酒精能够使蛋白质变性。实验材料：酒精、淀粉溶液、α­淀粉酶溶液、碘液、蒸馏水等请写出实验设计的步骤和预期结果。思路建模：设置对照实验→分组编号→控制自变量→检测因变量。
提示：实验设计步骤：取两支试管编号A、B，向A试管中加入1 mL酒精，向B试管中加入1 mL蒸馏水，然后向A、B两支试管中各加入2 mL α­淀粉酶溶液，振荡试管后分别加入2 mL淀粉溶液，振荡试管后保存一段时间，最后分别向两支试管中加入两滴碘液检测。预期结果：A试管溶液变蓝色，B试管溶液不变蓝。
5．长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因。提示：赖氨酸是人体必需的氨基酸，在人体不能合成，必须从食物中获得，而玉米等谷类食物中缺少赖氨酸。
围绕蛋白质的结构与功能，考查生命观念
甲中的元素组成是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、D错误。
1.(2022·湖南师大附中期中)如图表示有关蛋白质分子的简要概念图(不考虑二硫键)，下列对图示的分析，正确的是
A.甲中肯定含有NB.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
蛋白质在磷酸化和去磷酸化过程中，通过构象改变发挥相应的功能，能够体现蛋白质结构与功能相适应的观点，A叙述正确；这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化，不能参与细胞信号传递，B叙述错误；由题图可知，在蛋白质磷酸化过程中，ATP为蛋白质提供磷酸基团，参与了细胞信号传递，C叙述正确；蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均属于酶促反应，受温度的影响，D叙述正确。
围绕蛋白质相关计算，考查科学思维能力
环状肽可能没有游离的氨基和羧基，所以该蛋白质至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基，A正确；该蛋白质分子至少含有O原子的数量为(18－1＋2)＋(14－1＋2)＋35＝69(个)，B错误；该蛋白质共有肽键(32－2)＋35＝65(个)，C正确；一个蛋白质分子由两条多肽链(32个氨基酸)和一个环状肽(35个氨基酸)组成，且它们之间由二硫键(两个—SH形成—S—S—)相连，则该蛋白质的相对分子质量为(32＋35)×a－[65×18＋2×2]＝67a－1 174，D正确。
3．(2022·长春模拟)如图所示，该蛋白质分子共由67个氨基酸构成，包括两条多肽链和一个环状肽。数字代表两条多肽链上氨基酸的起止数字，该蛋白质由二硫键(两个—SH形成—S—S—)相连，假设氨基酸的平均相对分子质量为a，下列说法错误的是A．该蛋白质分子至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基B．该蛋白质分子至少含有氧原子67个C．该蛋白质分子含有肽键65个D．该蛋白质的相对分子质量为67a－1 174
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。氨基酸在脱水缩合形成多肽时，要失去部分水分子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数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。
关注蛋白质的应用，培养社会责任
鸡蛋中含有人体需要的部分氨基酸，且每一种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，有的氨基酸可能含有两个氨基或羧基，A错误；浆细胞不能识别抗原，B错误；人体细胞中含量最多的化合物是水，C错误；过酸、过碱或温度过高会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，胃蛋白酶的最适pH是1.5，小肠液的pH在7.6左右，所以胃蛋白酶进入小肠后其空间结构会被破坏而变性失活，D正确。
4.(2022·河北张家口模拟)张文宏教授在采访中强调营养对防疫特别重要，其中蛋白质是抵抗病毒的关键食物，建议大家防疫期间多补充优质蛋白食物，比如鸡蛋、牛奶等。下列有关说法正确的是(　　)A.鸡蛋中含有人体所需要的全部氨基酸，且每一种氨基酸都只含有一个氨基和一个羧基B.浆细胞受到抗原刺激后利用氨基酸合成抗体，并通过胞吐的方式分泌到内环境中C.蛋白质是人体细胞中含量最多的化合物，具有运输、催化、调节等作用D.胃蛋白酶进入小肠后其空间结构会被破坏而失去活性
附加题: (不定项)艾滋病(HIV)研究者发现一怪现象，有1%～2%HIV感染者不会患病。旅美中国学者张林琦博士为这一现象找到了初步的答案：这些感染者在感染HIV前体内存在3种名为“阿尔法—防御素”的小分子蛋白质，这可能是少数HIV感染者长期健康存活而不发病的原因。下列对“阿尔法—防御素”的认识成立的是(　 　) A．它们是在核糖体上合成的 B．这3种“阿尔法—防御素”的小分子蛋白质最多含有20种氨基酸 C．硫一定是构成“阿尔法—防御素”的特征元素 D．可以人工合成“阿尔法—防御素”，并用于艾滋病的治疗
“阿尔法—防御素”是小分子蛋白质，在核糖体上合成，A正确；构成蛋白质的氨基酸最多有20种，B正确；“阿尔法—防御素”不一定含有硫，C错误；“阿尔法—防御素”是少数HIV感染者体内产生的小分子蛋白质，能使感染者长期健康存活而不发病，人工合成的“阿尔法—防御素”可以用于艾滋病的治疗，D正确。
DNA主要分布在细胞核中，是细胞中主要的遗传物质（ ）DNA和RNA分子的碱基和五碳糖都不相同（ ）DNA分子中的两条链通过磷酸二酯键相连( )只有DNA含有氢键，RNA没有氢键（ ）同一个体的不同细胞中DNA相同，RNA不同（ ）核酸是一切生物携带遗传信息的物质（ ）核酸和核苷酸都具有物种特异性（ ）由多个小分子组成的物质都是生物大分子（ ）真核细胞中都存在DNA—蛋白质复合物（ ）
1.DNA和RNA在组成上的异同有__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．核酸的主要功能是_____________________________________________________________________________________________________________。3．碳是“生命的核心元素”的原因是_______________________________________________________________。
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重要作用
生物大分子都以碳链为基本骨架
相同点：都含有A、G、C三种碱基和磷酸基团。不同点：DNA特有碱基T，五碳糖为脱氧核糖，RNA特有碱基U，五碳糖为核糖
胞浆、线粒体、叶绿体、核糖体
3.核酸分子的多样性和特异性
核苷酸的数目、_________不同决定
每种核酸都具有特定的________________
4.生物大分子以碳链为骨架
5.有关核酸的4个易错点
(1)分清在真核生物细胞DNA和RNA分布中的“主要”和“只”的不同，如真核细胞中，DNA主要分布于细胞核中，而不是只分布于细胞核中(线粒体和叶绿体中有少量DNA)。(2)病毒核酸中嘌呤碱基数不一定与嘧啶碱基数不同，如在双链DNA病毒和双链RNA病毒中，其嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等。(3)碱基互补配对方式不只存在于双链DNA中，有些RNA病毒是以双链RNA为遗传物质，tRNA中也有局部双链区。(4)蛋白质和DNA的分子多样性并不都与空间结构有关，如DNA分子多样性取决于碱基的数目和排列顺序，其空间结构一般都是双螺旋结构。
1.写出下列DNA、RNA、ATP和核苷酸中“A”的含义。
2.“四看法”快速确认DNA与RNA
2种(DNA和RNA)
8种（4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸）
5种（A、G、C、T、U）
2种（核糖和脱氧核糖）
4种（4种脱氧核苷酸）
4种（A、G、C、T）
乙肝病毒、T2噬菌体等
4种（4种核糖核苷酸）
4种（A、G、C、U）
3.不同生物与核酸有关的归纳
4.核酸和蛋白质的比较
（1）核酸和蛋白质的联系
（2）DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
种类、数目及排列顺序不同
(3)不同种生物及同种生物的不同体细胞中核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”
1.以“N”为中心构建微网
2.常见的核酸—蛋白质复合体
3.有机物各种分解产物比较
4.各种有机物的组成、种类、结构和功能总结
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1．为什么人的红细胞和心肌细胞的主要成分都是蛋白质，但这两种细胞的功能却完全不同？
提示：　红细胞和心肌细胞中的蛋白质，其氨基酸的种类、数量和排列顺序以及蛋白质的空间结构不同，导致它们的功能不同。
2.相比于DNA病毒，RNA病毒容易变异，不容易研制出相应的疫苗，这是为什么？
提示：　DNA病毒的DNA为双链，结构稳定，而RNA病毒的RNA为单链，易发生变异，所以RNA病毒不容易研制出相应的疫苗。
3．为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？你能说出DNA鉴定技术在其他方面的应用吗？
提示：　DNA是人的遗传物质，而每个人的DNA分子的碱基排列顺序不同，因此DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息。DNA鉴定技术还可以运用在亲子鉴定上，在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面，也可以利用DNA鉴定技术。
4.为什么长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病？
提示：　赖氨酸是人体必需的氨基酸，在人体不能合成，必须从食物中获得，而玉米等谷类食物中缺少赖氨酸。
5．组成细胞的六种化合物，哪些有物种的特异性？哪些没有物种的特异性？
提示： 蛋白质、核酸具有物种的特异性，因而可以从分子水平上区分不同物种的亲缘关系。糖类、脂质、水、无机盐则没有物种的特异性。
6．请设计实验判断某种病毒的遗传物质是DNA还是RNA。
提示： 先分别用放射性同位素标记的碱基T和U培养宿主细胞，然后再用宿主细胞分别培养该病毒，最后检测该病毒的放射性。
借助核酸的结构与功能，考查生命观念
2019新型冠状病毒只含有RNA一种核酸，RNA彻底水解后可得到A、U、G、C 4种碱基，A错误；T2噬菌体寄生在细菌细胞中，其DNA是在细菌细胞内合成的，但细菌属于原核生物，其细胞内没有细胞核，B错误；真核细胞中的RNA有tRNA、mRNA和rRNA等，在tRNA中存在局部双链结构，有碱基互补配对现象，C错误；SARS病毒的核酸是单链RNA，其中嘌呤碱基数与嘧啶碱基数一般不相等，D正确。
1.(2022·吉林长春模拟)下列有关核酸的叙述，正确的是(　　)A.2019新型冠状病毒的核酸彻底水解后可得到5种碱基B.T2噬菌体的DNA是在细菌细胞核内合成的C.真核细胞中的RNA分子结构中没有碱基互补配对现象D.对SARS病毒的核酸进行分析，得到的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数一般不相等
2.(2022·襄阳四中检测)2020年诺贝尔生理学或医学奖授予在“发现丙型肝炎病毒”方面作出突出贡献的3位科学家。丙肝病毒是一种RNA病毒，仅携带能够编码一个多肽的基因，该基因编码的多肽又能被酶解成10个功能片段。据此判断下列叙述正确的是(　　) A.丙肝病毒的遗传物质彻底水解后有4种产物 B.该多肽分子被酶解成10个功能片段后，肽键减少了9个 C.水解多肽的酶在患者细胞的溶酶体中合成 D.丙肝病毒与肺炎链球菌的增殖方式相同
丙肝病毒的遗传物质是RNA，其彻底水解后有磷酸、五碳糖和四种碱基，共6种产物，A错误；多肽被切割成10个片段，即水解了9个肽键，B正确；水解多肽的酶的化学本质是蛋白质，在核糖体合成，C错误；肺炎链球菌为原核生物，其增殖方式为二分裂，而丙肝病毒的生活方式为寄生，其增殖方式为自我复制，二者增殖方式不同，D错误。
围绕核酸和蛋白质的综合，考查科学思维
DNA和DNA水解酶结合后无法调控基因表达，A错误；RNA聚合酶是结合在启动子上的，从转录复合体组装开始转录，B错误；RNA主要分为mRNA、tRNA和rRNA，rRNA与蛋白质组成核糖体，在翻译过程中mRNA、tRNA都至少与核糖体结合，所以RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在，C正确；HIV是艾滋病病毒，病毒没有细胞结构，是异养生物，病毒只有寄生在其他生物的活细胞中利用宿主细胞内的代谢系统和营养物质才能进行生命活动，所以DNA与RNA的结合发生在宿主细胞中，D错误。故选C。
3．生物大分子之间的相互结合在生物体的生命活动中发挥重要作用。下列叙述正确的是(　　)A．蛋白质与DNA结合后都能调控基因表达B．RNA聚合酶与起始密码子结合启动转录的起始C．RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在D．DNA与RNA的结合可发生在HIV中
4．下列关于真核细胞内蛋白质和核酸的相关叙述，正确的是(　　) A．同时含有这两类物质的细胞器有线粒体、叶绿体、中心体 B．同一生物个体内不同形态的细胞中蛋白质不同，核酸相同 C．蛋白质的合成只发生在细胞质中，核酸的合成只发生在细胞核中 D．蛋白质的合成需要核酸的参与，核酸的合成也需要蛋白质的参与
中心体中只含有蛋白质，没有核酸，A错误；由于细胞分化，同一生物个体内不同形态的细胞中，表达的基因不同，形成的mRNA不同，合成的蛋白质不同，B错误；核酸的合成主要发生在细胞核中，还有叶绿体和线粒体中，C错误；基因指导蛋白质的合成，蛋白质的合成需要核酸的参与，核酸的合成也需要DNA聚合酶、RNA聚合酶等蛋白质的参与，D正确。
结合生物大分子，考查综合运用能力
①酶的化学本质是蛋白质或RNA，②抗体的化学本质是蛋白质，③激素的化学本质是多肽、蛋白质、氨基酸衍生物类、固醇类等，只有多肽和蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的，RNA、固醇类激素等不是通过肽键连接而成的，A错误；③激素中氨基酸类衍生物不属于生物大分子，④糖原属于生物大分子，⑤脂肪的相对分子质量较小，不属于生物大分子，B错误；①酶的化学本质是蛋白质或RNA，其基本单位是氨基酸或核苷酸，都含氮元素，②抗体属于蛋白质，其基本单位是氨基酸，含氮元素，⑥核酸包括DNA和RNA，其基本单位是核苷酸，含氮元素，C正确；④糖原属于多糖，糖类是生物体主要的能源物质，⑤脂肪是细胞内良好的储能物质，不是主要能源物质，⑥核酸是细胞内携带遗传信息的物质，不是能源物质，D错误。
5.已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是(　　)A.①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的B.③④⑤都是生物大分子，都以碳链为骨架C.①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体D.④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质
1.(必修1 P30)脱水缩合是一个氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水的过程。2.(必修1 P30)连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键；由两个氨基酸分子缩合而成的化合物叫作二肽。3.(必修1 P32)蛋白质变性是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，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
1.(必修1 P29)组成蛋白质的氨基酸的共同特点是每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。2.(必修1 P30)由肽键连接氨基酸分子形成肽链，又因氨基酸之间能够形成氢键等，从而使肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。3.(必修1 P31)形成肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，是蛋白质结构具有多样性的直接原因。