素化合物水无机盐第二讲蛋白质.ppt

第二章 组成细胞的分子,第一节 细胞中的元素和化合物,1种类和含量,(1)分类依据是根据生物体内含量，而不是生理作用，微量元素含量虽少，但其生理作用却不可替代。 (2)大量元素和微量元素的划分是依据生物界中生物的整体情况，具体到某一种生物可能有差别。 (3)组成生物体的常见的20多种化学元素是指必需元素，生物体内可能含一些非必需元素。如人体可能含Pb。,2生物界与非生物界的统一性和差异性,组成细胞的元素,不同种生物的元素组成特点 元素种类基本相同，含量差别较大 。生物体按照生命活动需要从外界有选择地吸收元素，故含量相差较大,组成细胞的元素,大量元素：C、H、O、N、P、S、K、 Ca、Mg C是构成细胞的基本元素 微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、 MO 矿质元素：除C、H、O以外的元素,组成细胞的化合物,无机化合物,有机化合物,水: 85%95%,无机盐: 1%1.5%,糖类：,脂质：1%1.5%,蛋白质：7%10%,核酸：,C、H、O,C、H、O,C、H、O、N、 P、S、Fe,C、H、O、N、P,11.5,化合物,原生质,细胞,生物体,细胞是生物体 结构和功能的 基本单位,化学元素,无机化合物,有机化合物,水,无机盐,糖类：,质脂：,蛋白质：,酸：,核,细胞中的无机物,水和无机盐,1影响细胞含水量的因素 (1)生物种类：水生生物含水量陆生生物含水量。 (2)生长发育阶段：幼儿成年；幼嫩部分成熟部分。 (3)组织器官种类与代谢程度：如牙齿骨骼血液。,存在形式：自由水和结合水,3自由水、结合水的关系及功能,1水的代谢图解,2自由水和结合水的存在及其功能的验证 (1)鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻自由水 散失，代谢减弱。 (2)干种子用水浸泡后仍能萌发失去自由水的 种子仍保持其生理活性。 (3)干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有 水珠失去结合水。种子浸泡后不萌发失去 结合水的细胞丧失生理活性。,2部分无机盐离子的具体功能分析,无机盐生理功能的实验验证 (1)对照组 植物完全培养液正常生长 (2)实验组,特别提醒 实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等。 实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。,本讲实验检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,1实验原理 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。,2实验流程 (1)还原糖的检测和观察,(2)脂肪的检测和观察 方法一：花生种子匀浆3滴苏丹染液橘黄色 方法二：,(3)蛋白质的检测,3疑难点拨 (1)实验材料的选择 可溶性还原糖的鉴定实验中，最理想的实验材料是还原糖含量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅，易于观察。 脂肪的鉴定实验中，实验材料最好选择花生种子。新鲜的花生种子，可不必浸泡，干种子浸泡34 h最适宜切片(浸泡时间短，不容易切片；浸泡时间过长，组织太软，切下的薄片不易成形)。,蛋白质的鉴定实验，最好选用富含蛋白质的生物组织。植物材料常用大豆，且浸泡12 d，适于研磨，动物材料常用鸡蛋蛋白。,(2)斐林试剂和双缩脲试剂的比较：,（09南昌模拟）当绿色植物缺磷时，光合作用明显受到阻碍，这是因为( ) A. 磷是酶的重要组成成分 B. 糖类运输到块根、块茎和种子中都需要磷 C. 磷对维持叶绿体膜的结构和功能起着重要作用 D. 磷是叶绿素的重要组成成分,考点1 组成细胞的化学元素,【解析】磷是磷脂（磷脂双分子层是生物膜的基本骨架）分子的重要组成元素，缺磷会影响叶绿体膜的结构和功能。光合作用的酶（蛋白质）和叶绿素均不含磷，糖类的合成、运输与钾有关，与磷无关。 【答案】C 【解题总结】无机盐的作用有两方面：组成化合物和影响生命活动。但每一种化合物具体包含的元素或某种元素具体的生理功能各有不同。,1. 右图表示洋葱细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按顺序排列正确的是( ),A. 蛋白质、水、脂质、糖类，C、O、H、N B. 蛋白质、糖类、脂质、水，N、H、O、C C. 水、蛋白质、脂质、糖类，H、O、N、C D. 水、蛋白质、糖类、脂质，N、H、C、O 答案：A,2. Mn2+能使硝酸还原酶激活，缺乏Mn2+，植物就无法利用硝酸盐，这说明无机盐离子( ) A. 对维持生物体的生命活动有重要作用 B. 对维持细胞形态有重要作用 C. 对维持酸碱平衡有重要作用 D. 对维持和调节细胞内的渗透压有重要作用 解析：选项均为无机盐的作用，但只有A项符合题意。因为酶是调节新陈代谢的重要物质，而Mn2+能激活酶的活性，使之能正常调节新陈代谢，进而影响生物体的生命活动。 答案：A,3. 人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，消化吸收后，其中的成分大多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是( ) A. 组成生物体细胞的化学元素在无机自然界中都能找到 B. 在不同生物细胞内，组成它们的化学元素和化合物的种类大体相同 C. 组成生物体细胞的基本元素是碳 D. 不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同 答案：B,4. 尽管无机盐在细胞中所占比例很少，但对细胞和生物体的生命活动起着重要作用。下列症状不是由于缺乏无机盐引起的是( ) A. 人类的地方性甲状腺肿大 B. 人类的糖尿病 C. 油菜的花而不实 D. 菠菜嫩叶发黄,B,5. 在下列生理过程中，细胞内自由水与结合水比值增加的是( ) A. 细胞衰老 B. 作物越冬 C. 种子萌发 D. 细胞质壁分离 答案：C,考点2 细胞中的水,若以鸡蛋蛋白液为材料进行蛋白质鉴定实验，发现蛋白液与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管壁上。下列关于这一现象形成原因的描述中正确的是( ) A. 鸡蛋蛋白液稀释不够，搅拌不匀 B. 只添加了双缩脲试剂A，未添加双缩脲试剂B C. 鸡蛋蛋白液不是合适的实验材料 D. 蛋白液与双缩脲试剂的反应时间不够长 【解析】鸡蛋蛋白液稀释不够或者搅拌不匀，都可以导致局部反应过强，使产物粘固在试管壁上。双缩脲试剂必须A和B依次滴加才能发生反应。 【答案】A,考点3 检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质的实验,第2节生命活动的主要承担者- 蛋白质,一.蛋白质的结构与功能 1.氨基酸的结构与脱水缩合 （1）蛋白质的组成元素：C、H、O、N等（S） （2）蛋白质的基本组成单位：氨基酸（约20种） 必需氨基酸和非必需氨基酸 （3）氨基酸的结构通式：,非必须氨基酸：共12种，人体可自身 合成的氨基酸,必须氨基酸：共8种，人体不能自身合成的氨基酸。 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸,20种氨基酸,氨基酸分子结构通式,C,H,C,H2N,OH,O,R,氨基,羧基,侧链基团,特点：a. 每个氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个 羧基(-COOH)，并连在同一个碳原子上。 b. R基不同、氨基酸不同。,各种氨基酸之间的区别在于R基的不同,（4）氨基酸的特点： 数量上：至少含有一个氨基（NH2）和一个羧基（COOH） 结构上：有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上,（6）脱水缩合肽键 由多个氨基酸分子脱水缩合而成，含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽呈链状结构，叫肽链。一个蛋白质分子含有一条或几条肽链。 N个氨基酸分子形成M条肽链，则脱去（NM）个水分子，同时形成（NM）个肽键。,C,H,C,H2N,OH,O,R1,C,H,C,N,OH,O,R2,H2,H,H,脱水缩合,OH,H, H,OH ,C,H,C,H2N,O,R1,C,H,C,N,OH,O,R2,H,H2O,肽键,二肽,脱水缩合：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，同时脱去一分子的水的结合方式。 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键（NHCO） 二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物,C,C,H,C,N,O,R3,n H2O,H,O,C,H,N,H,R2,C,H,C,N,O,R4,H,C,O,C,H,H,R1,N,H,C,O,多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多 个肽键的化合物 肽链：多肽通常呈链状结构，并盘曲、折叠,多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物 肽链：多肽通常呈链状结构，并盘曲、折叠,3.蛋白质分子结构多样性的原因： （1）组成蛋白质的氨基酸分子的种类不同； （2）组成蛋白质的氨基酸分子的数量成百上千； （3）组成蛋白质的氨基酸分子的排列次序变化多端； （4）蛋白质分子的空间结构不同。,4.蛋白质的功能（由分子结构的多样性决定）： （1）有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质，如人和动物的肌肉主要是蛋白质； （2）有些蛋白质有催化作用，如参与生物体各种生命活动的绝大多数酶； （3）有些蛋白质有运输作用，如细胞膜上的载体、红细胞中的血红蛋白； （4）有些蛋白质有调节作用，如胰岛素和生长激素都是蛋白质，能够调节人体的新陈代谢和生长发育； （5）有些蛋白质有免疫（包括细胞识别）作用，如动物和人体的抗体能清除外来蛋白质对身体生理功能的干扰，起着免疫作用。,2.蛋白质的化学性质 加热、X射线照射、强酸、强碱、重金属盐、乙醇等处理都可引起蛋白质的变性。所以在临床中用酒精、加热、紫外线等方法进行消毒杀菌，就是利用这些手段使菌体和病毒的蛋白质变性而失去致病性和繁殖能力。,二. 应用归类 1. 有关蛋白质中肽键数及脱下水分子数的计算 m个氨基酸分子缩合成n条多肽链时，要脱下m-n个水分子，同时形成个m-n肽键，可用公式表示为： 肽键数目=脱下的水分子数=水解时需要的水分子数=氨基酸数（m）肽链条数（n）,例1. 血红蛋白分子有574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键数分别是（ ） A. 573和573 B. 573和570 C. 570和573 D. 570和570,D,2. 有关蛋白质中游离的氨基或羧基数目的计算 氨基酸之间脱水缩合时，原来的氨基和羧基已不存在，形成的多肽的一端是-NH2，另一端是COOH，所以对于n条肽链的多肽，每1条肽链至少应有1个-NH2，1个COOH，若还有-NH2或COOH，则存在于R基中。 （1）至少含有的游离氨基或羧基数目=肽链条数,例2. 某蛋白质分子由3条多肽链组成，内有肽键109个，则此分子中含有-NH2或COOH的数目至少为( ) A . 112、112 B. 109、109 C. 9、9 D. 3、3,D,（2）游离氨基或羧基数目=肽链条数+R基中含有的氨基或羧基数 例3. 现有1000个氨基酸，其中氨基有1020个，羧基1050个，则由此合成的4条肽链中氨基、羧基的数目分别是（ ） A. 1016、1046 B. 4、4 C. 24、54 D. 1024、1054,C,3. 有关蛋白质相对分子质量的计算 蛋白质的相对分子质量=氨基酸数目氨基酸的平均分子质量脱下水的数目18 例4. 已知20种氨基酸的平均分子质量是128，某蛋白质分子由两条肽链组成，共有肽键98个，该蛋白质的分子质量最接近于（ ） 12800 B. 12544 C. 11036 D. 12888,C,4. 有关蛋白质种类的计算 例5. 由4种氨基酸，每种氨基酸数量不限，最多能合成不同结构的三肽有（ ） A. 4种 B.12种 C. 24种 D. 64种,D,5. 有关氨基酸数、mRNA和DNA中碱基数之间的计算 DNA中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数=6：3：1 例6. 一条多肽链含氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA和用来转录该信使RNA的基因分子中分别至少有碱基（ ） A. 3000个和3000个 B. 3000个和6000个 C. 1000个和4000个 D. 1000个和3000个,B,6. 关于蛋白质相对分子质量、氨基酸数、DNA中碱基数之间的综合计算 例7.由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的分子量最大为 （ ） Ana/6 Bna/3-18（n/3 1） Cna/618（n1） Dna/6-18（n/6-1）,D,“两个标准”是指判断组成蛋白质的氨基酸必须同时具备的标准有2个：一是数量标准，即每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基；二是位置标准，即都是一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。,“三个数量关系”是指蛋白质分子合成过程中的3个数量关系（氨基酸数、肽键数或脱水分子数、肽链数），它们的关系为：当m个氨基酸缩合成一条肽链时，脱水分子数为m-1，形成m-1个肽键，即脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-1；当m个氨基酸形成n条肽链时，肽键数=脱水分子数=m-n。,有关蛋白质计算的经典题型归纳,1利用排列组合解答 例1 现有a、b两种氨基酸，则这两种氨基酸脱水缩合可以形成_种二肽。,解析 二肽由两个氨基酸组成，这个问题实际上是求两种氨基酸在两个位置上的排列方式的种类。二肽的第一个位置上的氨基酸有两种选择(a或者b)，第二个位置上的氨基酸也有两种选择，所以种类数为224，即有aa、bb、ab、ba 4种，ab中a提供羧基，b提供氨基形成肽键，ba中b提供羧基a提供氨基形成肽键，这是两种不同的二肽。此结果可以推而广之，n种氨基酸形成m肽的种类数为nm种。,答案 4,2利用原子数目守恒和分子式中的数字特点解答 例2 有一多肽的分子式为C55H70O19N10，将它彻底水解后只得到下列4种氨基酸：甘氨酸(C2H5NO2)、丙氨酸(C3H7NO2)、苯丙氨酸(C9H11NO2)、谷氨酸(C5H9NO4)，则该多肽是_(填数字)肽，1 mol该多肽水解后可得到_ mol谷氨酸。,解析 氨基酸脱水缩合形成多肽这个反应的反应前后原子数目应该是守恒的。同时，解这类题时，要注意各氨基酸中原子数目的特点。该多肽分子式中有10个氮原子，而组成该多肽的4种氨基酸的分子式中都只含一个氮原子，所以该多肽为10肽。观察发现，甘氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸分子式里都只有2个氧原子，只有谷氨酸的分子式里有4个氧原子，假设1 mol该多肽水解后可得到x mol谷氨酸，则4x2(10x)919，可以解得x4。(方程式的左边要减去9，因为形成1 mol该多肽，脱去9 mol H2O)。,答案 10 4,例3 某多肽链为199肽，其分子式为CxHyNaObS2(a199、b200)，并且由下列5种氨基酸组成。那么该多肽彻底水解后将会分别得到赖氨酸、天冬氨酸的个数为 ( ),Aa199、(b200)/2 Ba200、b200 Ca199、(b199)/2 Da200、(b200)/2,解析 从题意知该多肽为199肽，则它是由199个氨基酸组成的；又知该多肽分子式为CxHyNaObS2，其中N有a个，则可知组成该多肽的199个氨基酸共有a个氨基；又知组成该多肽的5种氨基酸中只有赖氨酸含有2个氨基，所以赖氨酸个数为a199。 由于组成该多肽的5种氨基酸中只有天冬氨酸含有2个羧基，设该多肽共含有天冬氨酸为d个，反应前199个氨基酸,中氧原子共有4d(199d)2，形成199肽时脱去198个水分子，每个水分子含一个氧原子，所以该多肽分子中尚存在氧原子数为b4d(199d)21982d200，d(b200)/2。,答案 A,3利用肽键、肽链、氨基酸的数目关系解答 例4 现有1 000个氨基酸，其中氨基有1 020个，羧基1 050个，则由此合成的4条肽链中氨基、羧基的