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第2章组成细胞的分子考纲内容及能力要求考向定位1．蛋白质、核酸的结构和功能（简述）Ⅱ2．糖类、脂类的种类和作用Ⅱ3．水和无机盐的作用Ⅰ4．观察DNA和RNA在细胞中的分布Ⅰ5．检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质Ⅱ1．生物体的基本特征及相2．生命系统的各个层次的3．使用高倍显微镜观察比4．实验设计遵循原理的应用及如何安排最佳实验步骤第二节生命活动的主要承担者——蛋白质基础梳理氨基酸的结构和种类基础梳理1.结构：组成蛋白质的氨基酸结构特点：每个氨基酸至少有一个_________和一个__________，且连在同一个__________上，不同的氨基酸的_________不同。即通过_________判断氨基酸的种类。2.种类：构成蛋白质的氨基酸有20种，20种氨基酸的不同之处是R基的不同。即20种氨基酸就有20种不同的________________________________________。其中有8种必需氨基酸，记忆口诀：甲携来一本亮色书，分别是甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸。R基氨基羧基碳原子R基R基探究思考：多肽与蛋白质有何区别？蛋白质的空间结构在哪里形成？答案：多肽多呈链状结构，往往无生物活性而蛋白质具有一定的空间结构，有生物活性。蛋白质的空间结构是在内质网中形成的。易错提示：1.蛋白质初步水解的产物是多肽，彻底水解的产物是氨基酸，氧化分解的终产物有CO2、H2O和尿素。2.必需氨基酸（essentialaminoacid）：人体（或其他脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸。对成人来说，这类氨基酸有8种，包括赖氨酸、甲硫氨酸（又叫蛋氨酸）、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。对婴儿来说，有9种，由于组氨酸也是必需氨基酸。归纳整合组成蛋白质的基本单位——氨基酸1.基本组成元素：C、H、O、N，有的还含有P、S等。2.结构通式（1）结构通式及不同表达形式RH2NHCOOHCH—NH2氨基NH—C—OH—COOH羧基HRH2NHCOOHC—C—OHHHNH—CRH（2）特点①氨基酸分子中至少有一个—NH2、一个—COOH，因为R基中可能有—NH2、—COOH；②都有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上，否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸；③根据氨基酸结构通式可解决肽链中所含氨基和羧基的数目问题，但一般限定于计算其最小值，因为R基所含的氨基和羧基数目一般不能确定。跟踪训练1.(2008年天津卷)下列关于蛋白质和氨基酸的叙述，正确的是（）A.具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的B.高等动物能合成生命活动所需要的20种氨基酸C.细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是一种蛋白质D.在胚胎发育过程中，基因选择性表达，细胞会产生新的蛋白质解析：考查蛋白质的相关知识。构成蛋白质的基本单位是氨基酸，人体所必须的氨基酸共有20种，其中有8种是人体不能合成的，必须从食物中获得，称为必需氨基酸。酶的主要成分是蛋白质，还有少量的RNA。蛋白质具有多样性，其原因是构成蛋白质的氨基酸种类、排列顺序、数量以及肽链的空间结构不同。在细胞分化过程中，基因选择性表达，形成不同的mRNA和不同的蛋白质。答案：D2.（2009年汕头二模）同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异的产生，取决于（）A.两者R基组成的不同B.两者的结构完全不同C.酪氨酸的氨基多D.精氨酸的羧基多解析：氨基酸的通式基本是一致的，不同氨基酸其R基不同。答案：A蛋白质的结构和功能基础梳理1.蛋白质分子是由许多氨基酸通过__________连接起来的高分子化合物。缩合反应方程式是：CH2N—RH—C—OH+H—NH—COHR—COOHCH2N—RH—C—NH—COHR—COOH+H2O肽键缩合反应在化学上称为缩聚反应，在细胞内进行的场所是__________。2.蛋白质分子结构具有多样性就决定了蛋白质分子具有多种重要的生理功能，蛋白质的功能主要有下列五点：（1）组成细胞的__________：如细胞膜中的蛋白质，染色体中的蛋白质；（2）__________功能：如细胞膜上的载体蛋白、运输氧气的血红蛋白等；（3）__________功能：如催化各种生化反应的酶等；核糖体结构成分运输催化（4）__________功能：如生长激素、胰岛素等激素；（5）__________功能：如B淋巴细胞受到抗原刺激后产生的抗体是蛋白质，具有与特异性的抗原结合，从而达到清除抗原的目的。因此，一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的__________。主要承担者调节免疫探究思考：蛋白质的多样性与生物多样性有什么关系？答案：生物多样性包括遗传物质的多样性、物种多样性和生态系统多样性；遗传物质的多样性决定蛋白质的多样性，蛋白质的多样性决定物种的多样性，物种的多样性组成生态系统的多样性。易错提示：1.肽键的正确写法为“—NH—CO—”或“—CO—NH—”，而“CO—NH”是错误的。2.蛋白质结构多样性的原因是氨基酸的种类、数目和排列次序的不同，空间结构千变万化是肽链方面。归纳整合一、氨基酸缩合成蛋白质1.氨基酸经脱水缩合形成蛋白质。在脱水缩合过程中一个氨基酸的非R基上羧基和另一个氨基酸非R基上的氨基分别脱下—OH和—H结合形成H2O，同时形成一个肽键。2.肽键的不同表达形式—NH—CO—或—CO—NH—或—N——CHO二、蛋白质的结构和功能及其多样性1.蛋白质的分子结构(1)形成：氨基酸多肽（肽链）蛋白质(2)蛋白质与多肽的关系：每个蛋白质分子可以由1条肽链组成，也可由几条肽链通过一定的化学键（肯定不是肽键）连接而成。但多肽只有折叠成特定的空间结构进而构成蛋白质时，才能执行特定的生理功能。脱水缩合折叠2.蛋白质的多样性(1)蛋白质结构的多样性①氨基酸的种类不同，构成的肽链不同————————○—○—○—○—○—○—②氨基酸的数目不同，构成的肽链不同———————————③氨基酸的排列次序不同，构成的肽链不同——○—○——○——○——○——○—④肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同两个蛋白质分子结构不同，则这两个蛋白质不是同种蛋白质。但并不是以上这四点同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备以上其中的一点，这两个蛋白质的分子结构就不同了。(2)蛋白质功能的多样性蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。蛋白质据功能分为结构蛋白和功能蛋白两大类，前者如人和动物的肌肉，后者如具有催化作用的绝大多数酶、具有免疫功能的抗体等。三、关于蛋白质形成过程的有关计算1.蛋白质分子量的计算必记公式：肽键数＝脱水缩合产生的水分子数蛋白质的相对分子质量＝氨基酸相对分子质量的总和－失去的水分子的相对分子质量的总和如果氨基酸平均分子量为a，氨基酸数目为m,即肽键数目脱去水分子数多肽链相对分子质量氨基数目羟基数目一条肽链m-1m-1am-18(m-1)至少1个至少1个N条肽链m-nm-nam-18(m-n)至少n个至少n个相关计算公式：（1）脱水数=肽键数=氨基酸数—肽链数（2）氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基的总数—肽键数（3）羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基的总数—肽键数（4）N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子的总数（5）O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子的总数—脱水数（6）H原子数=各氨基酸中H原子的总数—2×脱水数2.氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系注：（1）对真核生物而言，上式中的DNA片段相当于基因结构中的外显子。（2）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有二硫键形成时，要考虑脱去氢的质量。氨基酸数mRNA核糖核苷酸数DNA脱氧核苷酸数m3m6m四、蛋白质的常见种类、激素与蛋白质1.生物体内蛋白质的常见种类有：酶——如各种消化酶；某些激素也是蛋白质——如胰岛素、生长激素和促激素；抗体——免疫球蛋白；载体——生物膜进行主动运输的工具；受体——如突触后膜上接受神经递质刺激的物质等。2.激素与蛋白质（1）生物体内的激素多数属于蛋白质类激素，但也有不属于此类的，按其化学本质分类如下：蛋白质类（含多肽类）：胰岛素、生长激素、促激素、抗利尿激素、胰高血糖素等；氨基酸类：甲状腺激素、肾上腺素等；类固醇类：性激素、醛固酮等；其他：生长素（吲哚乙酸）、乙烯等。（2）蛋白质的主要理化性质①酸碱两性（分子内存在－NH2和－COOH）；②盐析（可以从浓的无机盐溶液中沉淀出来）；③变性和凝固（一定的理化因素，如过酸过碱等，使其变性凝固）；④水解反应（在酸、碱或酶的作用下最终生成氨基酸）；⑤显色反应（如蛋白质与硝酸作用显黄色）。跟踪训练1.（2009年天津卷）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使蛋白质析出解析：洋葱根尖细胞染色体复制过程中发生蛋白质的合成，涉及肽键数量的变化；用纤维素酶处理植物细胞，只是使细胞壁中的纤维素水解；小肠上皮细胞吸收氨基酸是一个主动运输的过程，不发生蛋白质的合成；蛋清中加入NaCl是使蛋白质析出，不发生蛋白质的合成。答案：A2.（2009年福建卷）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解析：肽链的盘曲和折叠构成具有一定空间结构的蛋白质，不同结构的蛋白质，具有不同的功能，因此蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其功能肯定发生改变；RNA与DNA的分子结构相似，由四种核糖核苷酸组成，可以储存遗传信息；DNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性；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。答案：A热点聚焦蛋白质的有关计算（2009年上海卷）某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是（）A.n-mB.n-2mC.n+mD.n+2m解析：每条肽链主链上的氧原子数比氨基酸多一个。由氨基酸的结构通式可知一个氨基酸至少有两个O，形成蛋白质缩合过程中要脱掉水，故该蛋白质至少有氧原子的个数为2n-(n-m)=n+m。答案：C名师点睛：氨基酸缩合成多肽时，涉及到一些有机化学知识，掌握起来有一定的难度，应先了解几个问题：第一，一个碳原子可与其他的非金属元素形成四个共价键，一个氮原子可与其他的非金属元素形成三个共价键。第二，掌握氨基、羧基及肽键的写法，特别是肽键的写法（—NH—CO—）。第三，掌握氨基酸的通式，能够找出R基团。第四，氨基酸缩合成一条多肽链时，形成肽键的数目总比氨基酸的数目少一个。失去的水分子数也比氨基酸的数目少一个。第五，有些氨基酸的R基团上也有氨基或羧基，分析时不能漏掉。热点训练（2009年韶关二模）有一多肽，分子式为C55H70O19N10，将它彻底水解后，得到下列四种氨基酸：谷氨酸（C5H9NO4）、甘氨酸（C2H5NO2）、丙氨酸（C3H7NO2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）。控制该多肽形成的基因中至少含有碱基对（）A.10B.30C.60D.无法确定解析：从四种氨基酸：谷氨酸（C5H9NO4）、甘氨酸（C2H5NO2）、丙氨酸（C3H7NO2）、苯丙氨酸（C9H11NO2）可知，各个氨基酸只含有一个N，可以推断N只存于氨基，R基没有。因此分子式为C55H70O19N10的多肽中10个N均来自氨基，故此多肽是由10个氨基酸通过脱水缩合反应而来。控制该多肽形成的基因中至少含有碱基对为10×6/2=30。答案：B课时作业1.（2009年茂名一模）下图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是（）A．中肯定含有S元素B．①过程发生所