教师参考高中生物人教必修同课异构细胞中元素和化合物

教师参考高中生物人教必修同课异构细胞中元素和化合物元素元素 地壳地壳细胞细胞O48.6065.0Si26.30极少极少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0组成地壳和组成细胞的部分元素含量（组成地壳和组成细胞的部分元素含量（% % ）表）表问题探讨问题探讨比较组成地壳和组成细胞的比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你的结论部分元素的含量，你的结论是？是？1 . 1 . 组成细胞的化学元素在无组成细胞的化学元素在无 机自然界中都能找到，没机自然界中都能找到，没 有一种为细胞所特有有一种为细胞所特有生命的物质性（生生命的物质性（生物与非生物具有统物与非生物具有统一性）一性）2 . 2 . 细胞与非生物相比，各种元细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同素的相对含量又大不相同生命的特殊性生命的特殊性第1页/共35页组成人体细胞的主要元素（占细组成人体细胞的主要元素（占细胞胞鲜重鲜重和和干重干重的百分比）的百分比）问题问题1 . 1 . 组成细胞组成细胞的元素种类是的元素种类是否仅为图中所否仅为图中所示？示？2 . 2 . 组成细胞组成细胞的化学元素的的化学元素的含量百分比是含量百分比是否都相同？有否都相同？有何规律？何规律？第2页/共35页 组成细胞的元素组成细胞的元素组成细胞的元素有组成细胞的元素有20多种多种种种类类大量大量元素元素C 、 H 、O 、N 、P、S、K、Ca、Mg基本元素基本元素最基本元素最基本元素微量微量元素元素Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo第3页/共35页化合物化合物质量百分比质量百分比水水占占8590无机盐无机盐占占11.5蛋白质蛋白质占占710都含有都含有C、 H、O脂质脂质占占12糖类和核酸糖类和核酸 占占11.5 组成细胞的化合物组成细胞的化合物右表表示组成右表表示组成细胞的主要化细胞的主要化合物及其相对合物及其相对含量，请阅读含量，请阅读后回答教材后回答教材1717页中的页中的“思考思考与讨论与讨论”1 . 1 . 分子的组成中是否含有分子的组成中是否含有“C”C”元素元素2 . 2 . 分别是蛋白质和水；前者是生命活动的承担分别是蛋白质和水；前者是生命活动的承担 者，后者是生命之源者，后者是生命之源第4页/共35页组成细胞组成细胞的化合物的化合物无机物无机物有机物有机物水水无机盐无机盐糖类糖类脂质脂质蛋白质蛋白质核酸核酸第5页/共35页讨论讨论3.3.提示：提示： 植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。如禾谷类的果实、种含有较多的糖类、脂质和蛋白质。如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多，等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质多，等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。来。第6页/共35页第2节 生命活动的主要承担者蛋白质问题：问题： 你在购买食品时会发现蛋白质是许多食品的重你在购买食品时会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到添加某些氨基酸的食品。为什要成分，有时你还会看到添加某些氨基酸的食品。为什么这些食品要添加氨基酸？么这些食品要添加氨基酸？氨基酸是构成蛋白质的基本单位氨基酸是构成蛋白质的基本单位第7页/共35页一、氨基酸及其种类一、氨基酸及其种类甘氨酸甘氨酸 缬氨酸缬氨酸 赖氨酸赖氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 氨基氨基羧基羧基思考与讨论：思考与讨论：1 . 1 . 这些氨基这些氨基酸在结构上有酸在结构上有什么共同特点？什么共同特点？2 . 2 . 不同氨基不同氨基酸在结构上的酸在结构上的区别在哪里？区别在哪里？R R基基第8页/共35页氨基酸的特点：氨基酸的特点： 1 . 每一个氨基酸至少都有一个氨基和一个羧基，并每一个氨基酸至少都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且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上氨基酸的结构通式：氨基酸的结构通式：CH3甘氨酸甘氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸 R 第9页/共35页判断：判断： 1 . 下列氨基酸中属于构成蛋白质的氨基下列氨基酸中属于构成蛋白质的氨基 酸的有（酸的有（ ）ABCDBD第10页/共35页判断判断2 . 2 . 下列有关氨基酸的叙述，正确的是（下列有关氨基酸的叙述，正确的是（ ）D D A. A.构成蛋白质的氨基酸都含有一个氨基和一个羧基，构成蛋白质的氨基酸都含有一个氨基和一个羧基，而且都连接在一起而且都连接在一起 B.B.人体细胞内的氨基酸都必须从食物中获得人体细胞内的氨基酸都必须从食物中获得 C.C.构成蛋白质的氨基酸都是由构成蛋白质的氨基酸都是由C C、H H、O O、N N这四种元素这四种元素构成的构成的 D.D.不同氨基酸结构的不同在于不同氨基酸结构的不同在于R R基的不同基的不同第11页/共35页 3 . 3 . 某氨基酸分子含有两个氨基（某氨基酸分子含有两个氨基（NHNH2 2），其中一），其中一个氨基和羧基连在同一个碳原子上，则另一个氨基的位置个氨基和羧基连在同一个碳原子上，则另一个氨基的位置就是就是 （ ） A.A.和羧甲基连在同一个碳原子上和羧甲基连在同一个碳原子上 B.B.一定在羧基上一定在羧基上 C.C.在在R R基上基上 D. D.与氨基端相连与氨基端相连C C第12页/共35页 上图（上图（P P2121图图2424）是由氨基酸形成蛋白质的示意）是由氨基酸形成蛋白质的示意图，请仔细观察并进行思考讨论（图，请仔细观察并进行思考讨论（P P2222）第13页/共35页思考与讨论 1 .氨基酸氨基酸多肽多肽一条肽链盘曲折叠一条肽链盘曲折叠多条肽链盘曲折叠多条肽链盘曲折叠蛋白质蛋白质思考与讨论 2 .2 .食物食物蛋白蛋白胃、胰、胃、胰、肠蛋白酶肠蛋白酶多肽多肽肠肽酶肠肽酶氨基酸氨基酸吸收吸收人体内氨人体内氨基酸基酸合成合成 人体蛋人体蛋白质白质（与植物蛋白的结构（与植物蛋白的结构 和功能都不相同）和功能都不相同） 思考与讨论 3 .3 .由由n n个氨基酸所构成的肽链的种类数是个氨基酸所构成的肽链的种类数是2020n n种种第14页/共35页R1OCNH2C OHH 二、蛋白质的结构及多样性二、蛋白质的结构及多样性CCOOHHNR2H H第15页/共35页HCOOHCHNR2HOHR1CNH2C HOOHHH2O 肽键肽键二肽二肽第16页/共35页R R1 1C CN NC C H HO OCOOHCOOHC CH HN NR R2 2H HH H三肽三肽HR R3 3C CNHNH2 2C C H HO O第17页/共35页R R1 1OOC CNHNH2 2C OHC OHHHC CCOOHCOOHH HN NR R2 2H H H+C CCOOHCOOHHHN NR R1 1R R2 2OOHHC CNHNH2 2C CHH+H2O二肽二肽三肽三肽多肽多肽肽链肽链脱水缩脱水缩合合第18页/共35页二、蛋白质结构的多样性1 . 1 . 蛋白质的形成及结构氨基酸氨基酸脱水缩合脱水缩合多肽多肽（肽链）（肽链）蛋白质蛋白质一条肽链盘曲折叠一条肽链盘曲折叠多条肽链盘曲折叠多条肽链盘曲折叠肽链形成过程中失去的水分子数肽链形成过程中失去的水分子数 = = 肽链中的肽键肽链中的肽键 数数 = n 1= n 1（n n代表氨基酸的数量）代表氨基酸的数量）蛋白质的肽键数蛋白质的肽键数 = n m= n m（m m代表肽链数）代表肽链数）第19页/共35页 例：胰岛素是一种蛋白质分子，它含有例：胰岛素是一种蛋白质分子，它含有两条肽链，两条肽链，链含有链含有2121个氨基酸，个氨基酸，链含链含有有3030个氨基酸，二条多肽链通过个氨基酸，二条多肽链通过2 2个二硫个二硫键（二硫键是由键（二硫键是由2 2个个SHSH连接而成的）连连接而成的）连接，在接，在链长也形成了一个二硫键。其结构如右图。链长也形成了一个二硫键。其结构如右图。 （1 1）该分子的）该分子的5151个氨基酸彼此之间是通过个氨基酸彼此之间是通过_结合而成的；这结合而成的；这5151个氨基酸形成胰岛素后，分子量比原来个氨基酸形成胰岛素后，分子量比原来少了少了_。 （2 2）人体中的胰岛素含量过低，会导致）人体中的胰岛素含量过低，会导致_病，治病，治疗可以肌注胰岛素，但不能口服，其原因是疗可以肌注胰岛素，但不能口服，其原因是_。脱水缩合脱水缩合888888糖尿糖尿 胰岛素是蛋白质类激素，口服后会在消化道消化而失去作胰岛素是蛋白质类激素，口服后会在消化道消化而失去作用用第20页/共35页 例：胰岛素是一种蛋白质分子，它含有例：胰岛素是一种蛋白质分子，它含有两条肽链，两条肽链，链含有链含有2121个氨基酸，个氨基酸，链含链含有有3030个氨基酸，二条多肽链通过个氨基酸，二条多肽链通过2 2个二硫个二硫键（二硫键是由键（二硫键是由2 2个个SHSH连接而成的）连连接而成的）连接，在接，在链长也形成了一个二硫键。其结构如右图。链长也形成了一个二硫键。其结构如右图。 （1 1）该分子的）该分子的5151个氨基酸彼此之间是通过个氨基酸彼此之间是通过_结合而成的；这结合而成的；这5151个氨基酸形成胰岛素后，所失去的水的个氨基酸形成胰岛素后，所失去的水的相对分子量是相对分子量是_。 （2 2）人体中的胰岛素含量过低，会导致）人体中的胰岛素含量过低，会导致_病，治病，治疗可以肌注胰岛素，但不能口服，其原因是疗可以肌注胰岛素，但不能口服，其原因是_。脱水缩合脱水缩合882882糖尿糖尿 胰岛素是蛋白质类激素，口服后会在消化道消化胰岛素是蛋白质类激素，口服后会在消化道消化而失去作用而失去作用第21页/共35页想一想 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。你能对这种现象做出合理解释吗？ 组成人体红细胞和心肌细胞的蛋白质分子的结构不同组成人体红细胞和心肌细胞的蛋白质分子的结构不同第22页/共35页2 . 2 . 蛋白质结构的多样性 (1) (1)构成蛋白质的氨基酸的种类不同（约构成蛋白质的氨基酸的种类不同（约2020种）种） (2) (2)构成蛋白质的氨基酸的数目成百上千构成蛋白质的氨基酸的数目成百上千 假设用假设用1 1、2 2、3 3代表三种氨基酸，它们可以构成代表三种氨基酸，它们可以构成多少多少 种四肽？种四肽？ (3) (3)构成蛋白质的氨基酸的排列顺序千变万化构成蛋白质的氨基酸的排列顺序千变万化 肽链还要进一步盘曲折叠才能形成蛋白质，其盘肽链还要进一步盘曲折叠才能形成蛋白质，其盘曲折叠的方式是否相同？如若不同，其所形成的蛋白曲折叠的方式是否相同？如若不同，其所形成的蛋白质的结构是否会相同？质的结构是否会相同？ (4) (4)肽链盘曲折叠的方式及所形成的蛋白质的空间结肽链盘曲折叠的方式及所形成的蛋白质的空间结构千差万别构千差万别 功能决定于结构功能决定于结构第23页/共35页三、蛋白质的功能观察教材观察教材2323页图页图2727，自我小结蛋白质的功能，自我小结蛋白质的功能1 . 1 . 细胞和生物体结构的重要物质细胞和生物体结构的重要物质结构蛋白结构蛋白2 . 2 . 催化、运输、调节、免疫催化、运输、调节、免疫功能蛋白功能蛋白一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者动的主要承担者第24页/共35页小结小结 1 . 1 . 氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基, ,且有一个且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上;R;R基的不同基的不同, ,导致导致氨基酸的结构不同（约氨基酸的结构不同（约2020种）。种）。 2 . 2 . 氨基酸通过肽键连接成肽链氨基酸通过肽键连接成肽链, ,并进一步盘曲折叠并进一步盘曲折叠形成有一定空间结构的蛋白质。形成有一定空间结构的蛋白质。 3 . 3 . 由于构成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目成百由于构成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目成百上千、排列顺序千变万化、盘曲折叠而形成的空间结构千上千、排列顺序千变万化、盘曲折叠而形成的空间结构千差万别，导致蛋白质的多样性。差万别，导致蛋白质的多样性。 4 . 4 . 蛋白质是细胞和生物体的重要结构物质，还有催蛋白质是细胞和生物体的重要结构物质，还有催化、调节、运输、免疫等功能，所以说蛋白质是生命活动化、调节、运输、免疫等功能，所以说蛋白质是生命活动的主要承担者。的主要承担者。第25页/共35页 课课 堂堂 练练 习习 1 . 1 . 人体免疫球蛋白中人体免疫球蛋白中IgGIgG由四条肽链构成，共有由四条肽链构成，共有764764个氨基酸，则该蛋白质分子中至少有游离的氨基和羧基数个氨基酸，则该蛋白质分子中至少有游离的氨基和羧基数分别是分别是 （ ） A.764A.764和和764 B.760764 B.760和和760760 C.762 C.762和和762 D.4762 D.4和和4 4D D 2 . 2 . 下列各项中，正确表示肽键的是下列各项中，正确表示肽键的是 （ ） A. CONHA. CONH2 2 B. CON B. CON2 2H H2 2 C. NH C. NH2 2CO D. CONHCO D. CONHD D第26页/共35页 3 . 3 . 胰岛素和大多数酶都是蛋白质，但它们的功能却胰岛素和大多数酶都是蛋白质，但它们的功能却不相同，这是因为不相同，这是因为 ( ( ） A.A.氨基酸的种类和数目不同氨基酸的种类和数目不同 B.B.氨基酸的排列顺序不同氨基酸的排列顺序不同 C.C.蛋白质的空间结构不同蛋白质的空间结构不同 D. D.以上都是以上都是D D 4 . 4 . 关于蛋白质功能的错误叙述是关于蛋白质功能的错误叙述是 （ ） A.A.细胞和生物体的结构物质细胞和生物体的结构物质 B.B.调节细胞和生物体的新陈代谢调节细胞和生物体的新陈代谢 C.C.细胞和生物体的主要能源物质细胞和生物体的主要能源物质 D.D.参与细胞的免疫作用参与细胞的免疫作用C C第27页/共35页 （1 1）上述结构中氨基是（）上述结构中氨基是（ ）；羧基是（）；羧基是（ ）；肽）；肽键是（键是（ ）。）。 （2 2）该化合物由）该化合物由_种氨基酸组成，该化合物称种氨基酸组成，该化合物称_肽。肽。 （3 3）形成该化合物的反应叫做）形成该化合物的反应叫做_ ,_ ,在这个过程在这个过程中，相对分子质量减少了中，相对分子质量减少了_。 5 . 5 . 根据以下化合物的结构示意图，回答问题：根据以下化合物的结构示意图，回答问题：2 2三三脱水缩合脱水缩合3636第28页/共35页组成细胞组成细胞的化合物的化合物无机物无机物有机物有机物水水无机盐无机盐糖类糖类脂质脂质蛋白质蛋白质核酸核酸第29页/共35页判断：判断： 1 . 下列氨基酸中属于构成蛋白质的氨基下列氨基酸中属于构成蛋白质的氨基 酸的有（酸的有（ ）ABCDBD第30页/共35页判断判断2 . 2 . 下列有关氨基酸的叙述，正确的是（下列有关氨基酸的叙述，正确的是（ ）D D A. A.构成蛋白质的氨基酸都含有一个氨基和一个羧基，构成蛋白质的氨基酸都含有一个氨基和一个羧基，而且都连接在一起而且都连接在一起 B.B.人体细胞内的氨基酸都必须从食物中获得人体细胞内的氨基酸都必须从食物中获得 C.C.构成蛋白质的氨基酸都是由构成蛋白质的氨基酸都是由C C、H H、O O、N N这四种元素这四种元素构成的构成的 D.D.不同氨基酸结构的不同在于不同氨基酸结构的不同在于R R基的不同基的不同第31页/共35页R1OCNH2C OHH 二、蛋白质的结构及多样性二、蛋白质的结构及多样性CCOOHHNR2H H第32页/共35页R R1 1OOC CNHNH2 2C OHC OHHHC CCOOHCOOHH HN NR R2 2H H H+C CCOOHCOOHHHN NR R1 1R R2 2OOHHC CNHNH2 2C CHH+H2O二肽二肽三肽三肽多肽多肽肽链肽链脱水缩脱水缩合合第33页/共35页 例：胰岛素是一种蛋白质分子，它含有例：胰岛素是一种蛋白质分子，它含有两条肽链，两条肽链，链含有链含有2121个氨基酸，个氨基酸，链含链含有有3030个氨基酸，二条多肽链通过个氨基酸，二条多肽链通过2 2个二硫个二硫键（二硫键是由键（二硫键是由2 2个个SHSH连接而成的）连连接而成的）连接，在接，在链长也形成了一个二硫键。其结构如右图。链长也形成了一个二硫键。其结构如右图。 （1 1）该分子的）该分子的5151个氨基酸彼此之间是通过个氨基酸彼此之间是通过_结合而成的；这结合而成的；这5151个氨基酸形成胰岛素后，分子量比原来个氨基酸形成胰岛素后，分子量比原来少了少了_。 （2 2）人体中的胰岛素含量过低，会导致）人体中的胰岛素含量过低，会导致_病，治病，治疗可以肌注胰岛素，但不能口服，其原因是疗可以肌注胰岛素，但不能口服，其原因是_。脱水缩合脱水缩合888888糖尿糖尿 胰岛素是蛋白质类激素，口服后会在消化道消化而失去作胰岛素是蛋白质类激素，口服后会在消化道消化而失去作用用第34页/共35页