第3节蛋白质、核酸的结构和功能

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质、核酸的结构和功能,知识点梳理与深化,一、蛋白质的结构,1,、基本单位：氨基酸,通式,（,1,）每个氨基酸都至少含有一个,氨基,(NH,2,),和一个,羧基（,COOH,），,并且氨基和羧基同时连在,同一个碳原子上,。,（,2,）在氨基酸的分子中，除,R,基不同外，其他部分是所有氨基酸分子,所共有的，因此氨基酸的种类不同，取决于组成氨基酸的,R,基。,特点：,在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有,20,种，分为二种：,必须氨基酸：,生物体不能自己合成，必须从食物中摄取。,非必须氨基酸：,生物体可以通过体内其他化合物的转化，能自己合成的氨基酸。,例,1,、下列关于生物体内氨基酸和蛋白质的叙述错,误的是（）,A,、蛋白质是肽链以一定方式形成的具有复杂空间,结构的生物大分子,B,、,人体内氨基酸的分解代谢终产物是水、二氧化,碳和尿素,C,、,人体内所有氨基酸都可以相互转化,D,、,两个氨基酸缩合形成二肽,C,2,、氨基酸的脱水缩合,一个氨基酸上的羧基，与另一个氨基酸上的氨基脱掉一份水，缩合形成肽。由二个氨基酸缩合而成的称二肽，由三个氨基酸缩合而成的称三肽，以此类推。三肽或三肽以上可称多肽。,氨基酸数,肽键数,脱去水分子数,游离的氨基,游离的羧基,一条肽链,n,n-1,n-1,至少,1,个,至少,1,个,m,条肽链,n,n-m,n-m,至少,m,个,至少,m,个,例,2,、血红蛋白分子中含,574,个氨基酸，共有,4,条肽链。此蛋白质分子的肽键数和,至少,含有的氨基数分别是（）,A,、,574,和,574 B,、,573,和,573,C,、,570,和,570 D,、,570,和,4,D,（,1,）对组成蛋白质的,肽链,、,氨基酸,、,肽键,和,脱去水分子数目,的计算可参照下表的对应关系：,3,、,相关计算,例,3,、若组成蛋白质的氨基酸的平均分子量是,130,，那么由,4,条肽链共,280,个氨基酸所组成的蛋白质其相对分子量是（）,A,、,31432 B,、,31486 C,、,31378 D,、,36382,解析：,此蛋白质由,4,条肽链组成，则其合成过程中失水分子数为,(280-4=276),每个水分子的相对分子质量为,18,故该蛋白质的相对分子质量应为,130280-18(280-4)=31432,蛋白质相对分子质量,=,氨基酸相对分子质量总和,失去水分子的相对分子质量总和,A,（,2,）对蛋白质相对分子质量的计算：,8,1,78,96,34,89,101,例,4,、某蛋白质的结构如图所示，请据图回答问题：,（,1,）该蛋白质中共有,条肽链，通过图中,8,与,78,、,34,与,89,、,84,与,96,之间,折叠、盘曲，形成具有特定,的蛋白质。,（,2,）该蛋白质中有,个肽键，氨基和羧基都至少有,个，强调“至少”两字，是因为在,上，有可能有氨基或羧基，氨基可表示为,；羧基可表示为,。,（,3,）在氨基酸形成该蛋白质后，相对分子质量比原来减少了,。,84,1,一定的化学键,空间结构,R,基,1,100,-NH,2,-COOH,1800+6=1806,(,二硫键,),元素组成,基本单位,化学结构,空间结构,C,、,H,、,O,、,N,等,氨基酸,蛋白质分子,多肽,一级结构,是指蛋白质分子中,由肽链连接起来的的各种氨基酸的排列顺序。,二级结构,是指蛋白质分子中多肽链通过一定的化学键（如二硫键）本身的折叠方式。,三级结构,是指具有二级结构的肽链，按照一定的方式再进一步卷曲、盘绕、折叠成一种看来很不规范，而实际上有一定规律性的三维结构,。,四级结构,是指具有三级结构的蛋白质分子，通过一些非共价键结合起来，而成为具有生物功能的大分子。,4,、,蛋白质的层次结构,（,1,）,直接原因：,构成蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序的不同、多肽链的折叠方式及形成的空间结构千差万别，从而使蛋白质结构具有多样性。由于构成生物体的,氨基酸约有,20,种，因此构成多肽链的氨基酸的排列顺序就有,20,n,。,（,2,）,根本原因：,蛋白质的合成受遗传物质,DNA,的控制，因此由于,DNA,分子的多样性，使其控制合成的蛋白质也具有多样性。由于蛋白质是生命活动的主要承担者，从而导致了生物的多样性。,DNA,多样性,蛋白质多样性,生物多样性,决定,呈现出,5,、,蛋白质结构的多样性,序号,1,2,3,4,5,6,肽化合物,催产素,牛加血压素,血管舒缓素,平滑肌舒张素,猪促黑色素激素,人促黑色素激素,氨基酸数,9,个,9,个,9,个,10,13,个,22,个,（,1,）表中,1,、,2,、,3,的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用彼此不同，,这是因为它们,_,。,（,2,）表中,3,与,4,或,5,与,6,虽然功能相似，但各具专一性，它们之间的差异取决于,_,。,（,3,）在不知血管舒缓素肽的具体情况下，推知这种肽类化合物至少含有,_,氨基和,_,羧基，这些氨基和羧基位于肽类化合物的哪一位置？,_,（,4,）假若构成这六类化合物的每一种氨基酸的平均分子量为,m,，则,5,的分子量比,4,的分子量多,_,。,种类不同、排列次序不同,数目、种类不同、排列次序不同,1,1,两端,3m-36,例,5,、,用氨基酸自动分析仪测定,几种肽类化合物,的氨基酸数目如下：,蛋白质功能的多样性,结构成分,催化作用,运输作用,运动功能,调节作用,免疫作用,作为结构成分它规定和维持细胞的构造,参与生物体各项生命活动的酶多数是蛋白质,它具有催化功能。,载体蛋白能透过细胞膜传递小分子或离子；血红蛋白能运输氧气。,肌动蛋白和肌球蛋白，二者使肌肉收缩，产生运动。,蛋白类激素能协调和指导细胞内的化学过程，调节生物体的生命活动。,抗体能消灭外来抗原物质，起着保护有机体防御外物入侵的作用。,决定,二、,蛋白质的功能,蛋白质结构的多样性,总之，蛋白质是生命活动的主要承担者,三、蛋白质的鉴定,1.,鉴定蛋白质,2.,斐林试剂与双缩脲试剂的比较分析,比较项目,斐林试剂,双缩脲试剂,使用方法,甲液和乙液混合均匀后方可使用，且现用现配,使用时先加液再加液,呈色反应,条件,需水浴加热,不需加热,反应原理,还原性糖中的醛基被,Cu(OH),2,氧化，,Cu(OH),2,被还原为,Cu,2,O,具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与,C,2+,反应生成络合物,颜色,砖红色,紫色,浓度,乙液：,0.05,g/mL,的,CuSO,4,甲液：,0.1,g/mL,的,NaOH,B,液：,0.01,g/mL,的,CuSO,4,A,液：,0.1,g/mL,NaOH,1,、核酸的种类；包括两大类,（,1,）,DNA,（脱氧核糖核酸），主要分布在于细胞核内的染色体上，但在细胞质的线粒体和叶绿体上也有分布。,（,2,）,RNA,（核糖核酸），主要分布于细胞质内。,基本组成单位：核苷酸,磷酸,五碳糖,含,N,碱基,2,、核酸的分子结构,DNA,RNA,DNA,RNA,脱氧核糖,核糖,DNA A T G C,RNA A U G C,腺嘌呤,乌嘌呤,胸腺嘧啶,胞嘧啶,尿嘧啶,四、,核酸的结构,每个核酸分子都是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链,。,由于构成,DNA,分子的核苷酸中的五碳糖为脱氧核糖，所以被称为脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸），又根据碱基的不同，脱氧核苷酸有四种，分别为：,腺嘌呤（,A,）脱氧核苷酸；乌嘌呤（,G,）脱氧核苷酸；胞嘧啶（,C,）脱氧核苷酸和胸腺嘧啶（,T,）脱氧核苷酸。,DNA,分子就是由四种不同的脱氧核苷酸连接而成的二条长链，二条长链根据碱基互补配对原则，在,A,与,T,之间；,G,与,C,之间通过氢键连接，并向右盘旋呈,有规则的双螺旋结构,。,（,1,）,DNA,3,、核苷酸的聚合作用：,由于构成,RNA,分子的核苷酸中的五碳糖为核糖，所以被称为核糖核苷酸，又根据碱基的不同，核糖核苷酸也有四种，,RNA,分子就是由四种不同核糖核苷酸连接而成的长链，一般为单链。,根据功能的不同主要有三种不同的,RNA,分别为：,（,2,）,RNA,核糖体,RNA,（,rRNA,）,信使,RNA,（,m RNA,）,转运,RNA,（,t RNA,）,（,1,）多样性：,构成,DNA,分子的脱氧核苷酸虽然只有四种，但在连接成长链时，成千上万脱氧核苷酸排列顺序是极其多样的。假若某,DNA,分子的碱基对是,100,个，则其脱氧核苷酸的排列方式就有,4,100,，也就是说它的数学模型可用,4,n,表达，这足以构成,DNA,分子的多样性。,（,2,）特异性：,每个,DNA,分子的四种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表了特定的遗传信息。因此遗传信息实质上就是指,DNA,分子上四种脱氧核苷酸（或四种碱基）的特定排列顺序。,4,、核酸分子的多样性和特异性,五、核酸的功能,有细胞结构的生物体内都含有,DNA,和,RNA,两种核酸，其中,DNA,在控制蛋白质的生物合成中能进行,复制,、,转录,过程，从而实现遗传信息的传递。三种不同的,RNA,有不同的功能，其中,rRNA,主要参与核糖体的构建，而核糖体是合成蛋白质的场所；,mRNA,能进行翻译过程把遗传信息从,mRNA,传递到蛋白质中；,tRNA,主要是转运氨基酸进入核糖体。,某些病毒的遗传信息，直接贮存在,RNA,中，如,HIV,、,SARS,病毒等。,核酸是遗传信息的携带者，因此在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中有极其重要的作用。,中心法则,DNA,mRNA,蛋白质,复制,转录,翻译,六、实验,观察,DNA,和,RNA,在细胞中的分布,1,实验目的：,初步掌握观察,DNA,和,RNA,在细胞中分布的方法,2,实验原理：,（,1,）甲基绿和吡罗红两种染色剂对,DNA,和,RNA,的,亲和力不同，甲基绿使,DNA,呈现绿色，吡罗红使,RNA,呈现红色。利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染,色，可以显示,DNA,和,RNA,在细胞中的分布。,（,2,）盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂,进入细胞，同时使染色体中的,DNA,和蛋白质分离，,有利于,DNA,与染色剂结合。,3,方法步骤：,4,实验现象,细胞核呈绿色，细胞质呈红色。,5,实验结论,真核生物细胞的,DNA,主要分布于细胞核中，,RNA,主要分布在细胞质中。,1,、,(2010,江苏,),下列关于核酸的叙述中，正确的是（）,A,、,DNA,和,RNA,中的五碳糖相同,B,、组成,DNA,与,ATP,的元素种类不同,C,、,T,2,噬菌体的遗传信息贮存在,RNA,中,D,、双链,DNA,中嘌呤数等于嘧啶数,课堂演练,D,2,、（,09,天津）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,A,3,、,(09,福建,),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,A,4.,2008,年海南高考题关于动物细胞内蛋白质合成与去向的,叙述，正确的是 （）,A.,所有蛋白质的合成都需要能量,B.,合成的蛋白质都运到细胞外,C.,合成的蛋白质都不能进入细胞核内,D.,合成的蛋白质都用于细胞膜蛋白的更新,5.,2008,年海南高考题下列与生物体内核酸分子功能多样性,无关的是 （）,.,核苷酸的组成种类 ,.,核苷酸的连接方式,.,核苷酸的排列顺序 ,.,核苷酸的数量多少,A,B,6.,三鹿牌等婴幼儿奶粉中掺入了一种,“,假蛋白,”,三,聚氰胺，下图为三聚氰胺分子的结构式。下列有关,“,假蛋白,”,的说法，正确的是（