第3讲蛋白质、核酸、糖类和脂质新课程标准北京市教学指导意见内容要求内容标准及活动要求(1)阐明蛋白质通常由20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蛋白质的结构和功能简述核酸的结构和功能(2)概述糖类有多种类型,它们既是细胞的重要结构成分,又是生命活动的主要能源物质概述糖类的种类和作用(3)举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用举例说出脂质的种类和作用(4)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说明生物大分子以碳链为骨架名师解读:通过本课程的学习,能明确蛋白质、核酸、糖类和脂肪的结构和功能,从分子层面上认识细胞的组成,建立生命的物质观;了解这些物质在生活中的应用,建立社会责任观。
明确细胞由多种多样的分子组成,这些分子是进行各项生命活动的基础,培养科学思维能力。
备考指南:①建立元素化合物结构功能的思维链学习有机物;②结合表格和概念图,学习有机物的结构与功能。
考点一蛋白质的结构、功能及相关计算1.组成蛋白质的氨基酸元素、结构与种类2.蛋白质的合成及其结构、功能的多样性(1)二肽的形成过程①过程a: 脱水缩合,物质b: 二肽,结构c: 肽键。
O中H来源于氨基和羧基;O来源于羧基。
②H2(2)蛋白质的形成过程3.蛋白质结构与功能的多样性1.蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算(1)至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数。
(2)游离氨基或羧基数目= 肽链数+R基中含有的氨基或羧基数。
2.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- 肽链数 ;(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-脱去水分子数×18。
归纳如下(不考虑形成二硫键)肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 多肽链相对 分子质量 氨基 数目 羧基 数目 1条mm-1m-1 am-18(m-1)至少1个 至少1个n 条 m m-n m-n am-18(m-n)至少n 个至少n 个注:a 为氨基酸平均相对分子质量3.与蛋白质中的氮原子数、氧原子数相关的计算(1)由于R 基上的碳原子数不好确定,且氢原子数较多,故以 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。
(2)氮原子数=肽键数+ 肽链 数+R 基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子总数。
(3)氧原子数=肽键数+ 2 ×肽链数+R 基上的氧原子数=各氨基酸中氧原子总数-脱去的水分子数。
下图表示蛋白质的结构层次示意图,思考相关问题:(1)组成蛋白质的化学元素中通常含有S,S 元素在b 中存在于哪部分?(2)①过程形成的化学键的分子式是 ,发生场所是在细胞中的 上。
(3)若该蛋白质是胰岛素,那么②发生的场所是哪里?(4)图中③和④分别是什么过程?有何区别?答案(1)存在于b的R基中。
(2)—NH—CO—或—CO—NH—核糖体(3)由多肽到成熟分泌蛋白的形成发生在内质网和高尔基体中。
(4)③是变性的过程,蛋白质的空间结构被破坏,但肽键不断裂;④是水解的过程,多肽中肽键断裂。
考向一考查氨基酸种类及结构特点1.下图为氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是( )A.结构④在一种蛋白质内约有20种B.氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自②和③C.结构④中含有的氨基或羧基一般不参与脱水缩合D.生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n种密码子1.答案 C ①为氨基,③为羧基,④为侧链基团(R基)。
构成人体氨基酸的种类约有20种,各种氨基酸之间的区别在于R基的不同,但一种蛋白质不一定由20种氨基酸组成,A错误;氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自①和③,B错误;生物体内n个氨基酸形成一条多肽链需要n个密码子而不是需要n种密码子,D错误。
2.(2018江苏常州检测)下面是三种化合物的结构简式,下列有关这三种化合物的叙述,错误的是( )A.三种化合物可以用一个结构通式表示B.三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基C.三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应D.三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同2.答案 B 三种物质都是构成蛋白质的氨基酸,都可用氨基酸的结构通式表示,A正确;图中三种氨基酸的共同点之一应为“至少都含有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上”,B错误;双缩脲试剂鉴定蛋白质产生紫色反应,是由于蛋白质中有肽键,氨基酸中无肽键,故不能与双缩脲试剂发生紫色反应,C正确;三种化合物两两结合形成的物质中游离的氨基数都是1,D正确。
题后悟道·方法“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸考向二考查对蛋白质分子结构与功能的分析3.(2019北京五十五中阶段性调研)细胞受到冰冻时,蛋白质分子相互靠近,当接近到一定程度时,蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)氧化形成二硫键(—S—S—)。
解冻时,蛋白质氢键断裂,二硫键仍保留(如下图所示)。
下列说法不正确的是( )A.巯基位于氨基酸的R基上B.解冻后蛋白质功能可能异常C.结冰和解冻过程涉及肽键的变化D.抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力3.答案 C 根据氨基酸的结构通式可知,巯基应位于R基上,A正确;依题意,解冻时蛋白质氢键断裂,所以蛋白质功能可能发生异常,B正确;依题意,冰冻时巯基氧化形成二硫键,解冻时蛋白质氢键断裂,并未涉及肽键的变化,C错误;细胞受到冰冻时,巯基会氧化形成二硫键,根据形态结构与功能相适应的观点,可推知抗冻植物具有较强的抗巯基氧化能力,D正确。
4.(2018北京五十五中期中阶段性调研)有关蛋白质结构与功能的叙述,不正确的是( )A.蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关B.数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链C.将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失D.氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构4.答案 C 蛋白质的功能主要取决于组成它的氨基酸数目、种类、排列顺序、肽链的折叠方式及其形成的空间结构,A正确;数量相同的5种氨基酸可以有多种组合方式,可以形成不同的多肽链,B正确;在质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)中,抗体将保持其生物活性,C错误;氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构,D正确。
题后悟道·归纳蛋白质的结构与功能的“一、二、三、四、五”考向三蛋白质的相关计算与分析5.某化合物为一种分泌蛋白,该蛋白成熟之前由一条多肽组成,且肽链内部无二硫键,成熟后,该多肽被水解成了四条相对较短的肽,且此四条肽链内部及之间共形成了5个二硫键。
假设该蛋白成熟过程中氨基酸残基数未变,那么该蛋白由未成熟的一条肽链变成成熟状态的过程中,相对分子质量的改变为( )A.增加了44B.增加了26C.减少了24D.减少了545.答案 A 该蛋白由一条肽链变成四条相对较短的肽,应有三个肽键被水解,即有三个水分子参与水解,同时形成了5个二硫键,形成一个二硫键,需要失去两个氢原子,因此该蛋白成熟的过程中相对分子质量增加了18×3-2×5=44,A正确。
6.如图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子。
下列叙述正确的是( )A.该分子中含有198个肽键B.这200个氨基酸中至少有200个氨基C.合成该蛋白质时相对分子质量减少了3 600D.该蛋白质中至少含有4个游离的羧基6.答案 C 该蛋白质分子含有2条肽链,且2条肽链之间由2个肽键连接,故该分子一共含有200个肽键,A错误;由图可知,第70位、120位的氨基酸R基上有氨基,故组成该蛋白质分子的200个氨基酸中至少含有202个氨基,B错误;合成该蛋白质时脱去的水分子数与形成的肽键数相等,故合成该蛋白质时相对分子质量减少了18×200=3 600,C正确;该蛋白质分子含有2条肽链,至少含有2个游离的羧基,D错误。
题后悟道·方法(1)环状肽的结构与计算环状肽如图所示:根据图示可知,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数(由于环状肽首尾氨基酸彼此相连,故形成一个环状肽时,比形成一条直链肽要多脱去一个水分子)。
(2)在蛋白质相对分子质量的计算中,若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时,要考虑脱去的氢的相对分子质量,每形成一个二硫键,脱去2个H。
考点二核酸的结构与功能1.核酸的结构层次2.核酸的功能与分布(1)(2)3.生物大分子以碳链为骨架生物大分子(多聚体) 基本单位(单体)多糖单糖蛋白质氨基酸核酸核苷酸1.比较法区分生物体中核苷酸种类与碱基种类病毒细胞生物2.列表法比较核酸、蛋白质的水解产物和氧化分解产物比较项目DNA RNA 蛋白质初步水解产物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、尿素和磷酸盐等CO2、H2O和尿素甲图表示某些重要化合物的元素组成和功能关系,乙图是甲图中某种物质的单体结构图。
试分析:甲乙(1)甲图中X、Y各代表何类元素?(2)请写出甲图中A、B、C所代表的物质名称,并写出推断依据。
(3)人体细胞中①~④发生的场所分别是什么?(4)C具有多样性,从c角度分析原因是。
A具有多样性的主要原因是。
答案(1)X代表N、P;Y代表N。
(2)A代表DNA、B代表RNA、C代表蛋白质。
A为DNA,可自我复制,DNA可转录为RNA进而指导蛋白质的生物合成。
(3)①②主要发生于细胞核,其次发生于叶绿体和线粒体,③④只发生于核糖体或细胞质。
(4)氨基酸的种类、数目和排列顺序不同a的排列顺序千变万化考向一考查核酸的组成、结构及功能1.(2019北京门头沟高三一模)下列有关细胞中DNA和RNA的叙述中,正确的是( )A.真核细胞的叶绿体、线粒体和核糖体中都含有少量的DNA和RNAB.真核细胞和原核细胞中通常一个mRNA分子可以结合多个核糖体C.真核生物的遗传物质是DNA,原核生物的遗传物质是DNA或RNAD.真核细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和1.答案 B 叶绿体和线粒体同时含有DNA和RNA,核糖体只含有RNA,无DNA,A错误;翻译时,一条mRNA分子上可以同时结合多个核糖体,提高翻译的效率,B正确;真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA,C错误;基因是有遗传效应的DNA片段,所以真核细胞中DNA分子中碱基对数大于基因中碱基对数之和,D错误。
2.如图中a、b和c构成了化合物m。
下列叙述正确的是( )A.若c为腺嘌呤,则m为腺嘌呤脱氧核苷酸B.b和c交替连接,构成遗传物质的基本骨架C.ATP脱去两个磷酸基团,可形成m中的一种D.禽流感病原体和幽门螺杆菌体内的m都为4种2.答案 C 腺嘌呤可与脱氧核糖、核糖相连,故若c为腺嘌呤,则m是腺嘌呤脱氧核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸,A错误;a磷酸和b五碳糖交替连接,构成遗传物质的基本骨架,B错误;ATP脱去两个磷酸基团,形成腺嘌呤核糖核苷酸,C正确;流感病毒是一种RNA病毒(只含有RNA),其体内的m(核糖核苷酸)有4种,而幽门螺杆菌是细菌,含有DNA和RNA两种核酸,其体内的基本单位m有8种(4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸),D错误。