组成细胞的分子：蛋白质和核酸(知识梳理)

1、组成细胞的分子：蛋白质和核酸【学习目标】1、说出氨基酸的结构特点以及氨基酸形成蛋白质的过程2、概述蛋白质的结构和功能3、理解核酸的基本结构，掌握核酸的结构和功能。4、 以特定的染色剂染色，观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。5、氨基酸的结构特点以及氨基酸形成蛋白质的过程、蛋白质的结构和功能（重点）。6、氨基酸形成蛋白质的过程、蛋白质结构多样性的形成原因（难点）【要点梳理】要点一、蛋白质1、氨基酸及其种类（1）氨基酸的组成元素： C、H、0、N，有的含有S（2）氨基酸是组成蛋白质的基本单位。含有氨基和羧基的有机化合物都叫做氨基酸。天然氨基酸现已发现的有300多种，但作为构成蛋白质的氨基酸大约

2、有20种。（3 ）组成蛋白质的氨基酸的结构：构成蛋白质的氨基酸分子，可用氨基酸的结构通式表示如下：构成蛋白质的氨基酸的结构特点是：每种氨基酸分子至少含有一个氨基（-NH 2）和一个羧基（-COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上；不同的氨基酸分子，具有不同的R基。可以根据 R基的不同，将氨基酸区别为不同的种类。2、蛋白质的形成及其相关计算（1）氨基酸缩合成蛋白质的示意图：（2）蛋白质的分子结构氨基酸分子互相结合的方式是：一个氨基酸分子的羧基（-COOH ）和另一个氨基酸分子的氨基（-NH2），脱去一分子水而连接起来， 这种结合方式叫做脱水缩合。通过缩合反应，在羧基和氨基之间形

3、成的连接两个氨基酸分子的那个键叫做肽键肽键连结形成的化合物称为肽。肽键结构如图：由两个氨基酸缩合，形成一个肽键，产生一分子水和一分子二肽；由三个氨基酸缩合，形成两个肽键，脱掉两分子水，产生一个三肽；由n个氨基酸缩合成一条肽链，脱掉（ n 1）个水分子，形成（n 1）个肽键，产生一个多肽。若 n个氨基酸缩合形成 m条肽链，则形成（nm）个肽键，脱掉（n-m）个水分子（mv n/2m）。 由三个或三个以上的氨基酸分子连结成的肽叫做多肽，多肽通常呈链状结构，叫多肽链。（3）蛋白质分子多样性的原因由于组成每种蛋白质分子的氨基酸的种类不同，数目的多少也不等， 排列的次序又变化多端， 由氨基酸形成的肽链的

4、空间结构千差万别，导致蛋白质分子的结构也多种多样。从而决定蛋白质分子功能的多样性。空间结构：一个蛋白质分子可以含有一条或几条肽链， 肽链通过一定的化学键互相连接在一起， 这些肽链不 呈直线，也不在同一个平面上， 而是一条或几条肽链盘曲折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质分子。如胰岛素的空间结构图（教材中图 2 一 6）。蛋白质的空间结构可以从以下四个方面来理解：氨基酸的种类不同，形成的肽链不同，如图1所示：氨基酸的数目不同，形成的肽链不同，如图2所示：氨基酸的排列次序不同，形成的肽链不同，如图3所示：肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同，如图4所示：3、蛋白质的功能蛋白质功能举例结构蛋白构成

5、细胞和生物体的成分。如构成人和动物肌肉的肌动蛋白和肌球蛋白；构成生物膜的蛋白质催化作用绝大多数酶，如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等运输作用如血红蛋白、载体蛋白免疫作用抗体、细胞因子调节作用起信息作用的部分激素：如胰岛素、生长激素等也能做源物质婴幼儿时期，主要喝奶，从中获取能量4、蛋白质结构中的数量关系氨基酸平均相对分子质量氨基酸数目肽键数目脱去水分子数多肽相对分子质量氨基数目羧基数目1条肽链amm 1m 1ma 18 ( m 1)至少1个至少1个N条肽链amm nm nma 18 (m n)至少n个至少n个要点二、核酸1、核酸概述（1）种类：脱氧核糖核酸和核糖核酸（2） 组成元素：C、H、0、N、P（

6、3 ）组成成分：碱基、磷酸、五碳糖（4） 组成单位：核苷酸：脱氧核苷酸（A、T、C、G）核糖核苷酸（A、U、C、G）（5）结构J DNA为规则的双螺旋结构（RNA通常为单链结构（6） 分布DNA主要分布在细胞核内，线粒体和叶绿体中也有少量DNALrna主要分布在细胞质中，如线粒体、叶绿体、核糖体 要点诠释：碱基是一类含有氮元素的有机物。嘌呤和嘧啶是两大类碱基。构成核苷酸的嘌呤有两种：腺嘌呤（A ）和鸟嘌呤（G）,构成核苷酸的嘧啶有三种：胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U），所以构成核苷酸的碱基共有五种。构成DNA的脱氧核糖核苷酸的脱氧核糖、磷酸是相同的，而碱基有四种，所以就有四种含有不同

7、碱基的脱 氧核糖核苷酸，即腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸、胞嘧啶脱氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核 糖核苷酸。同理，构成 RNA的核糖核苷酸也有四种：腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷 酸、尿嘧啶核糖核苷酸。说明：在生物体内若含有 2种核酸，则含有的碱基为 5种，核苷酸的种类为 8种；若生物体内只含有一种核 酸（如病毒），则含有 4种碱基和4种核苷酸。2、核酸在细胞中的分布核酸染色剂染色颜色主要存在于少量存在于DNA甲基绿绿色细胞核叶绿体、线粒体RNA吡罗红红色细胞质细胞核要点诠释:（1）实验材料：人的口腔上皮细胞等高等动植物的细胞。注意哺乳动物成熟的红细胞和高等植物成

8、熟的筛管细胞等极少数细胞中无细胞核，不适宜作为本实验的材料；需通过甲基绿和吡罗红染色观察实验现象，因此选择的材料颜色要浅，否则材料本身的颜色会掩盖实验现象的观察。（2） 甲基绿和吡罗红能够用来观察 DNA和RNA在细胞中的分布原理：甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力大小不同，并且甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使 RNA呈现红色，故能显示两种核酸在细胞中的分布状况。（3）甲基绿和吡罗红使用时应注意：混合使用；现配现用（4） 盐酸能够改变细胞膜的透过性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中DNA和蛋白质分离的原理： 活细胞的细胞膜具有选择透过性，因此会阻止染色剂进入细胞，而实验中用盐酸

9、处理后，细胞死亡，从而细胞膜的选择透过性丧失，变成全透性的，因此染色剂较容易进入细胞；DNA呈碱性，而盐酸呈酸性，发生酸碱中 和反应，故使染色体中 DNA和蛋白质分离，使甲基绿染色效果较好。（5） 在口腔上皮细胞的装片制作中首先滴一滴质量分数为0.9%的NaCI溶液的作用：保持口腔上皮细胞的 正常形态，避免因制片过程中口腔上皮细胞吸水或失水引起其形态结构的改变，从而影响实验现象的观察和描述。（6）实验中两次用到蒸馏水的作用：第一次蒸馏水是用来配制甲基绿和吡罗红染色剂；第二次用蒸馏水是用来冲洗涂片，去除水解”步骤中的盐酸，防止残留的盐酸对染色”步骤产生影响。3、核酸的结构核酸是由核苷酸连接而成的

10、长链核酸是大分子有机物。将核酸水解后得到许多核苷酸，这表明核苷酸是构成核酸的单体。研究表明，一个核苷酸分子由三部分组 成：含氮的碱基、五碳糖、磷酸。五碳糖又分为脱氧核糖和核糖（它们之间相差一个氧原子），所以含有脱氧核糖的核苷酸叫做脱氧核苷酸，含有核糖的叫做核糖核苷酸。脱氧核苷酸是构成DNA的基本单位，核糖核苷酸是构成RNA的基本单位。核酸的结构层次核酸分子的多样性构成DNA的是4种脱氧核苷酸，但成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是多种多样的，即不同DNA分子之间4种，脱氧核苷酸的比率和排列顺序是不同的，DNA分子具有多样性。生物的不同遗传信息，以不同脱氧核苷酸的排列顺序的方式储存在 DNA分子中。

11、有一些病毒中没有 DNA，只有RNA，它的遗传信息储存在 RNA分子中。要点三、核酸和蛋白质的比较比较项目核 酸蛋白质基本兀素C、H、0、N、PC、H、0、N磷酸磷酸氨基酸五碳糖脱氧核糖或核糖含氮碱基腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）单体核苷酸氨基酸种类8种20种结构简式K1nh-ch-cooh分子结构单链或双链氨基酸f多肽链f空间结构f蛋白质分子分布细胞核、线粒体、叶绿体、质粒、核糖体广泛分布在细胞中合成主要场所主要在细胞核中合成均在核糖体合成主要功能遗传信息的携带者蛋白质是生命活动的主要承担者鉴定试剂甲基绿（DNA ） 吡罗红（RNA ）双缩脲试剂（呈紫色）

12、水解产物核苷酸氨基酸彻底水解产物磷酸、脱氧核糖（或核糖）、含氮碱基氨基酸【典型例题】类型一：氨基酸及其种类例1、有关氨基酸的叙述不正确的是（）A .最简单的非必需氨基酸是甘氨酸B 自然界中的氨基酸大约有20种C.两个氨基酸缩合形成的产物是二肽和一分子水 D 每种氨基酸分子至少有一个羧基和一个氨基答案】 B解析】组成生物蛋白质的氨基酸大约是20 种总结升华】考查氨基酸的种类及其相关知识。举一反三】：【变式一】 组成牛胰岛素的基本单位是（ ）A .氨基酸B .脱氧核苷酸【答案】 A 类型二：蛋白质的结构和功能 例 2、经测定某化合物含 C、 H、O、N、A .组成多种酶，催化细胞内化学反应C.构成

13、染色体【答案】 DC.核苷酸D C、H、OS，列最不可能是它的功能的是（B .运输氧气和部分二氧化碳D .与遗传和变异有关【解析】催化细胞内化学反应的酶大多数是蛋白质，组成元素可能是C、H、O、N、S， A 错误；运输氧气和部分二氧化碳的物质是蛋白质，组成元素可能是 C、H、O、N、S，B 错误；染色体的组成成分是蛋白质和 DNA ， 蛋白质的组成元素可能是 C、H、O、N、S，C 错误；与遗传和变异有关的物质是核酸，核酸的组成元素是C、H、0、N、P,因此该化合物不可能与遗传和变异有关，D正确。故选D。【总结升华】本题主要考查蛋白质的功能。【举一反三】：【变式一】人吃了猪肉后获得了猪肉中的营

14、养物质，关于人体和猪体内氨基酸和蛋白质种类的叙述正确的是（）氨基酸种类基本相同，蛋白质种类差异明显氨基酸种类差异明显，蛋白质种类基本相同氨基酸种类和蛋白质种类都基本相同氨基酸种类和蛋白质种类都差异明显 【答案】 A【解析】组成生物体内的氨基酸种类是基本相同的,但是不同的结构和氨基酸组成，导致蛋白质具有不同种类和功能。类型三：蛋白质的计算 例 3、一个蛋白质分子有三条肽链构成，共有 366 个氨基酸，则这个蛋白质分子至少含有的氨基和羧基数目分别 是（ ）A. 366和 366B. 365和 363C. 363 和 363D. 3 和 3【答案】 D 【解析】本题考查氨基酸脱水缩合的知识，具有一定

15、的综合性。氨基酸分子间脱水缩合形成肽链时，原来的氨基 和羧基已不存在， 形成的化合物即多肽的一端只有一个氨基， 另一端只有一个羧基 （不记 R 基上的氨基和羧基） 。 所以对于一条肽链来说， “至少”应有的氨基和羧基数都是一个。若有 n 个氨基酸分子缩合成一条肽链，则可形成（n 1）个肽键，脱去（n 1 ）个水分子，至少有氨基和羧基分别为1个，若有n个氨基酸分子缩合成 m条肽链，则可形成（n m）个肽键，脱去（n m）个水分子，至少有氨基和羧基分别为m个。【举一反三】： 【变式一】 已知 20 种氨基酸的平均相对分子质量是 128，现有一蛋白质由两条肽链构成，共有肽键 98 个，则此蛋白质的相

16、 对分子质量最接近于（）A. 1280B. 12544C. 11036D. 12288【答案】 C【解析】关于蛋白质相对分子质量的计算：n个氨基酸形成 m条肽链，每个氨基酸的平均相对分子质量为a,那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为：na(n m) 18 (其中n m为失去的水分子数，18为水的相对分子质量)。对于本题，氨基酸分子数-肽链条数=肽键数，则氨基酸分子数=98 + 2= 100;失去一个水分子就形成一个肽键，所以98个肽键就意味着失去了 98个水分子。此蛋白质的相对分子质量=128X100 98X18= 11036。【变式二】某一条多肽链中共有肽键 151 个，则此分子含有一 C0

17、OH 和一 NH2 的数目至少有( )A152 、 152B151 、 151C1 、 1D2 、 2【答案】 C【解析】肽链是由氨基酸分子脱水缩合而来的，每两个相邻的氨基酸之间会形成一个肽键。因此，在肽链的两端 一定是(-COOH )和(-NH 2)。如果构成多肽的每个氨基酸分子的R基上没有(-COOH )和(-NH 2 )，这时该多肽所含的 COOH和-NH2数最少，即一个-COOH和一个-NH2。【变式三】某 22 肽被水解成 1 个 4 肽， 2 个 3 肽， 2 个 6 肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是()A6, 18B5, 18C5, 17D6 ,17【答案】 C【解析】每条短肽至少有一个氨基(不包括 R 基上的氨基) ，共有 5 个短肽，所以这些短肽氨基总数的最小值是 5个；肽链的肽键数为 n1,所以肽键数为(4 1)+ 2X (3 1)+ 2X (6 1) =17。类型四：核酸的结构和功能例 4、下列哪一组物质是 DNA 的组成成分()A 脱氧核糖、核酸和磷酸B .脱氧核糖、碱基和磷酸C.核糖、碱基和磷酸D .核糖、嘧啶、嘌呤及磷酸【答