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1、核酸和蛋白质核酸和蛋白质【学习目标学习目标】知识目标：知识目标：蛋白质的元素组成、相对分子质蛋白质的元素组成、相对分子质量、基本组成单位、分子结构及性质和主要量、基本组成单位、分子结构及性质和主要功能；核酸的元素组成、相对分子质量、基功能；核酸的元素组成、相对分子质量、基本组成单位和重要功能。本组成单位和重要功能。 能力目标：能力目标：培养对知识的综合、重组能力；培养对知识的综合、重组能力；运用知识分析、解决问题的能力；对信息的运用知识分析、解决问题的能力；对信息的获取、甄别、取舍的能力。获取、甄别、取舍的能力。 情感目标：情感目标：通过蛋白质和通过蛋白质和DNA鉴定实验的应鉴定实验的应用，培
2、养科学探究精神和激发学习生物学的用，培养科学探究精神和激发学习生物学的浓厚兴趣。浓厚兴趣。1.DNA1.DNA的中文名的中文名?DNA?DNA为什么能够提为什么能够提供犯罪嫌疑人的信息供犯罪嫌疑人的信息? ?DNA:DNA:脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸原因原因: :DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质, ,而而每个人的遗传物质都有所区别每个人的遗传物质都有所区别. .问题探讨问题探讨1 1：讨论讨论2 2.DNA.DNA鉴定技术在其他方面的鉴定技术在其他方面的应用应用？亲子鉴定亲子鉴定研究人类的起源研究人类的起源. .不同生物的亲缘关系不同生物的亲缘关系方面方面. .核酸核酸种类种类元素组
3、成：元素组成：功能：功能：C、H、O、N、P遗传信息携带者；在生物体的遗传变异蛋白质生遗传信息携带者；在生物体的遗传变异蛋白质生物合成中有重要作用物合成中有重要作用DNARNA名称：名称：结构：结构：基本单位：基本单位：含氮碱基的种类：含氮碱基的种类：分布：分布：五碳糖：五碳糖：名称：名称：结构：结构：基本单位：基本单位：含氮碱基的种类：含氮碱基的种类：分布：分布：五碳糖：五碳糖：脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构一般为单链结构一般为单链结构脱氧核糖核苷酸（脱氧核糖核苷酸（4种）种）核糖核苷酸（核糖核苷酸（4种）种）A、G、C、TA、G、C、U主要在细胞核
4、主要在细胞核主要在细胞质主要在细胞质脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖核核 酸酸 组成元素组成元素C C、H H、O O、N N、P P 种类种类DNA(DNA(脱氧核糖核酸）脱氧核糖核酸）RNA(RNA(核糖核酸）核糖核酸）基基本本 单单位位名称名称 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 核糖核苷酸核糖核苷酸 种类种类 4 4种种 4 4种种结构结构简式简式或模或模式式生物合成方式生物合成方式 脱水缩合脱水缩合1、核酸、核酸核核 酸酸合成或复制合成或复制的场所的场所DNADNA：细胞核、线粒体、叶绿体：细胞核、线粒体、叶绿体RNARNA：细胞核、线粒体、叶绿体：细胞核、线粒体、叶绿体结构多样性结构多样性形成的原因形成
5、的原因碱基对（脱氧核苷酸）的种类、数量和排列碱基对（脱氧核苷酸）的种类、数量和排列顺序顺序主要功能主要功能遗传信息携带者；在生物体的遗传变异蛋白遗传信息携带者；在生物体的遗传变异蛋白质生物合成中有重要作用质生物合成中有重要作用联联 系系用用“中心法则及其补充内容中心法则及其补充内容”概括概括DNADNA转录转录逆转录逆转录mRNAmRNA翻译翻译蛋白质蛋白质2. DNA和和RNA的比较的比较分类分类成成 分分结构结构功能功能存在存在场所场所磷酸磷酸五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基DNADNA相相同同脱氧脱氧核糖核糖A A、T T、C CG G规则双螺规则双螺旋结构旋结构生物主要生物主要的遗传的遗传
6、物质物质主要在主要在细胞细胞核核RNARNA核糖核糖A A、U U、C CG G一般为单一般为单链结构链结构分分mRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA主要在主要在细胞细胞质质重点突破重点突破1.1.生物的遗传物质都是生物的遗传物质都是DNADNA吗？吗？有细胞生物有细胞生物非细胞生物非细胞生物真核生物（真核生物（DNADNA和和RNA)RNA)原核生物（原核生物（DNADNA和和RNA)RNA)大多数病毒如噬菌体（大多数病毒如噬菌体（DNADNA）极少数病毒如烟草花叶病毒极少数病毒如烟草花叶病毒（RNARNA）遗传物质是遗传物质是DNADNA遗传物质是遗传物质是RNARNA 一切真核
7、生物的遗传物质都是一切真核生物的遗传物质都是DNA,DNA,所有原核生物所有原核生物和大多数病毒的遗传物质也是和大多数病毒的遗传物质也是DNA,DNA,少数病毒的遗传物少数病毒的遗传物质是质是RNA.RNA.由碱基由碱基A A、C C、T T共可以构成几种核苷酸共可以构成几种核苷酸 A A、8 8种种 B B、6 6种种 C C、5 5种种 D D、3 3种种C C噬噬菌菌体体、烟烟草草、烟烟草草花花叶叶病病毒毒的的核核酸酸中中具具有有的的碱碱基基和和核苷酸的种类分别是核苷酸的种类分别是A 4A 4、5 5、4 4和和4 4、8 8、4 4 B 4B 4、4 4、4 4和和4 4、5 5、4
8、4C 4C 4、4 4、4 4和和4 4、4 4、4 4 D 4D 4、8 8、4 4和和4 4、8 8、4 4 A A实验：观察实验：观察DNADNA和和RNARNA在细胞中的分布在细胞中的分布1 1）原理：）原理：DNADNA主要分布在主要分布在细胞核内细胞核内，RNARNA大部分存在于大部分存在于细胞质中细胞质中。甲基绿和吡罗红两种染色剂对。甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNADNA和和RNARNA的的亲和力亲和力不同，甲基绿使不同，甲基绿使DNADNA呈现呈现绿色绿色，吡罗红使，吡罗红使RNARNA呈呈现现红色红色。利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，。利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细
9、胞染色，可以显示可以显示DNADNA和和RNARNA在细胞中的分布。盐酸能改变在细胞中的分布。盐酸能改变细胞细胞膜膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体染色体中中的蛋白质与的蛋白质与DNADNA分离，有利于分离，有利于DNADNA与染色剂结合。与染色剂结合。2 2）流程：）流程：取口腔上皮细胞取口腔上皮细胞 -水解水解 - - 冲洗涂片冲洗涂片 -染色染色 -观察观察真核细胞：真核细胞：DNADNA主要分布在细胞核中，少量存在主要分布在细胞核中，少量存在于叶绿体和线粒体中；于叶绿体和线粒体中；RNARNA主要分布在细胞质。主要分布在细胞质。原核细胞的原
10、核细胞的DNADNA位于细胞内的什么部位？位于细胞内的什么部位？拟核拟核结论：结论：几种试剂在实验中的应用：几种试剂在实验中的应用：1、质量分数为、质量分数为0.9%的的NaCl溶液（生理盐水）：溶液（生理盐水）：2、质量分数为、质量分数为8%的盐酸：的盐酸：3、蒸馏水：、蒸馏水：保持口腔上皮细胞正常形态保持口腔上皮细胞正常形态改变细胞膜的通透性；使染色质中的改变细胞膜的通透性；使染色质中的DNA与蛋白与蛋白质分开。质分开。配制染色剂；冲洗载玻片。配制染色剂；冲洗载玻片。脱氧核糖核苷酸的结构脱氧核糖核苷酸的结构思考思考: :核酸的元素组成核酸的元素组成C.H.O.N.P磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基
11、脱氧脱氧核糖核糖ATCGAUCG核糖核苷酸的结构核糖核苷酸的结构腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸4 4种种4 4种种胞嘧啶脱胞嘧啶脱氧核苷酸氧核苷酸磷酸磷酸五碳糖五碳糖 T磷磷酸酸二二酯酯键键1234512345 ADNA双螺旋结构RNARNA的种类的种类信使信使 RNA(mRNARNA(mRNA) )核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(
12、tRNARNA(tRNA) )思考探讨：思考探讨： 用放射性同位素标记哪种物质可以研究用放射性同位素标记哪种物质可以研究DNA和和RNA在细胞内的变化？为什么？在细胞内的变化？为什么？ 研究研究DNA可标记胸腺嘧啶（可标记胸腺嘧啶（T），研究），研究RNA的变化可标记尿嘧啶（的变化可标记尿嘧啶（U），因为其它碱基），因为其它碱基（A、G、C）DNA和和RNA都相同。都相同。“胖乎乎胖乎乎”的脸，皮包骨头的脸，皮包骨头的躯干，这是重度营养不良的躯干，这是重度营养不良造成的浮肿，罪魁祸首竟是造成的浮肿，罪魁祸首竟是本应为他们提供充足本应为他们提供充足“养料养料”的奶粉，这就是性质恶劣的奶粉，这就是
13、性质恶劣的安徽阜阳劣质奶粉案，这的安徽阜阳劣质奶粉案，这些些劣质奶粉的蛋白质含量很劣质奶粉的蛋白质含量很低，远不能满足婴儿生长发低，远不能满足婴儿生长发育的需要育的需要，为什么蛋白质缺，为什么蛋白质缺乏会导致婴儿不能正常生长乏会导致婴儿不能正常生长发育？蛋白质在细胞内的作发育？蛋白质在细胞内的作用有哪些？它的结构是怎样用有哪些？它的结构是怎样的？的？想一想想一想:哪些食品富含蛋白质哪些食品富含蛋白质?(1) (1) 每种氨基酸分子每种氨基酸分子至少至少都含有都含有（） 和和（），并且都有一个氨基和一个羧），并且都有一个氨基和一个羧基连接在基连接在上，这个碳原子上还有上，这个碳原子上还有H H和
14、一个和一个 。(2)(2)组成蛋白质的氨基酸组成蛋白质的氨基酸约有约有 种，其区别在于种，其区别在于 。(3)(3)第第1 1小题中为什么要用至少呢？因为小题中为什么要用至少呢？因为 还可能有氨基还可能有氨基或羧基。或羧基。一个氨基一个氨基NHNH2 2一个羧基一个羧基COOHCOOHC CH HCOOHCOOHH H2 2N NR R同一个碳原子同一个碳原子R R基基( (侧链基团侧链基团) )R R基基R R基基( (侧链基团侧链基团) )20201、氨基酸的结构通式、氨基酸的结构通式【例例1】下列化合物中，哪项是构成蛋白质的氨下列化合物中，哪项是构成蛋白质的氨基酸？基酸？ （ ）H2N
15、CH2CHCOOHNH2H2CCH2NH2COOHA.B.CH3CH2COOHC.H2CCOOHCHNH2CH2NH2D.A一一 家家 人来人来 写写 二二 两两 三三 本本 书书异亮氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、 赖氨酸、赖氨酸、 缬氨酸、缬氨酸、亮氨酸、亮氨酸、 色氨酸、色氨酸、 苯丙氨酸、苏氨酸苯丙氨酸、苏氨酸2、氨基酸的种类、氨基酸的种类组成蛋白质的组成蛋白质的 氨基酸氨基酸（约（约2020种）种）（婴儿有（婴儿有9种，多了组氨酸）种，多了组氨酸）必需氨基酸（必需氨基酸（8 8种）种）非必需氨基酸（非必需氨基酸（1212）3、氨基酸的结合方式氨基酸的结合方式CHCOOHR1CHN
16、H2COOHR2NH2COHNHOHCHR1NH2OHCOH2OCHCOOHR2HNHCHR1NH2COCHCOOHR2HNH2O二二肽肽肽键肽键-脱水缩合肽键肽键CHCOOHR2HNOH HCCHR1NH2COCHR2HNO二肽二肽H2OH2O-脱水缩合CCHR1NH2COCHR2HNO肽键肽键二肽二肽CHCOOHR2HNH2O肽键肽键三三肽肽H2O-脱水缩合 肽肽由氨基酸缩合而成的化合物叫做肽由氨基酸缩合而成的化合物叫做肽 肽键肽键连接两个氨基酸分子的那个化学连接两个氨基酸分子的那个化学键键( (NHNHCOCO) )叫做肽键。叫做肽键。 二肽二肽由两个氨基酸分子缩合而成的化由两个氨基酸分
17、子缩合而成的化合物叫做二肽。合物叫做二肽。 多肽多肽由由3 3个或个或3 3个以上氨基酸分子缩合个以上氨基酸分子缩合而成的一条含有多个肽键的链状化合物，叫做而成的一条含有多个肽键的链状化合物，叫做多肽。多肽。 肽链肽链多肽通常呈链状结构，叫做肽链。多肽通常呈链状结构，叫做肽链。 CCHR1NH2COCHR2HNO肽键肽键二肽二肽CHCOOHR2HNH2O肽键肽键三三肽肽H2O-脱水缩合 通过观察氨基酸脱水缩合的过程你能通过观察氨基酸脱水缩合的过程你能得出哪些结论？得出哪些结论？（1）脱去的水分子中，）脱去的水分子中，H既来自氨基又来自羧既来自氨基又来自羧 基，基，O来自羧基；来自羧基；（2）一
18、条肽链）一条肽链至少至少有一个有一个游离游离的的NH2和一个游和一个游 离的离的COOH，分别位于肽链的两端，分别位于肽链的两端，R基中基中 的的NH2和和COOH不参与脱水缩合过程；不参与脱水缩合过程；（3）2个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，形成个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，形成1 个肽键，失去个肽键，失去1个水分子；个水分子； 3个氨基酸分子脱水缩合形成三肽，形成个氨基酸分子脱水缩合形成三肽，形成2 个肽键，失去个肽键，失去2个水分子；个水分子； n个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，形个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，形 成成n1个肽键，失去个肽键，失去n1个水分子个水分子；氨基酸数氨基酸数
19、氨基酸数氨基酸数脱去的水分子数脱去的水分子数脱去的水分子数脱去的水分子数肽键数肽键数肽键数肽键数肽链数肽链数肽链数肽链数规律规律1 1：m m个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，个氨基酸分子脱水缩合形成一条肽链，形成形成 个肽键，要失去个肽键，要失去 个个水分子水分子, ,至少含至少含 个氨基，个氨基， 个羧基；个羧基；规律规律2 2： 如果一个蛋白质分子由如果一个蛋白质分子由n n条肽链组成，条肽链组成，共有共有m m个氨基酸，则需要形成个氨基酸，则需要形成 个个肽键，要失去肽键，要失去 个水分子；个水分子；规律规律3 3：如果如果2020种氨基酸的平均相对分子量为种氨基酸的平均相对分子量为a
20、,a,那么由那么由n n个氨基酸分子脱水缩合而成的蛋白质分个氨基酸分子脱水缩合而成的蛋白质分子子( (含含m m条肽链条肽链),),其相对分子量其相对分子量 。八肽：八肽：8个氨基酸脱去个氨基酸脱去 7个水形成含个水形成含7个肽键的多个肽键的多肽。肽。 m-1m-1m-nm-nan-18(n-m)4、肽链形成过程中的有关计算、肽链形成过程中的有关计算11蛋白蛋白质质含含 量量占占细细胞胞鲜鲜重的重的7%7%10%10%，干重的，干重的 5050% % 以上以上组组成元素成元素C C、H H、O O、N N（P P、S S、FeFe）基本基本单单位位名称名称氨基酸氨基酸 种种类类2020种，种，
21、其中其中8 8种人体不能自身合成，必种人体不能自身合成，必须须从外食从外食物物摄摄取，叫取，叫必需氨基酸必需氨基酸 结结构构简简式式生物合成方式生物合成方式 脱水脱水缩缩合合合成的合成的场场所所细细胞胞质质中的核糖体中的核糖体结结构多构多样样性形性形成的原因成的原因氨基酸的种氨基酸的种类类不同；不同；氨基酸的数目氨基酸的数目不同；不同；氨基酸氨基酸的排列的排列顺顺序序变变化多端；化多端；肽链肽链的空的空间结间结构构千差万千差万别别主要功能主要功能结结构蛋白：构蛋白：如如肌蛋白肌蛋白 功能蛋白：功能蛋白：运输载体运输载体功能：如功能：如 血红蛋白血红蛋白 ；调调节节功能：如功能：如胰岛素胰岛素
22、； 催化催化功能：如功能：如淀粉酶淀粉酶；免免疫疫功能：如功能：如抗体抗体 生命活动的生命活动的主要承担者主要承担者例例4、下面是某蛋白、下面是某蛋白质质的的肽链结肽链结构示意构示意图图（图图甲，其甲，其中数字中数字为为氨基酸序号）及部分氨基酸序号）及部分肽链肽链放大放大图图（图图乙），乙），请请据据图图判断下列叙述中正确的是判断下列叙述中正确的是 A该该蛋白蛋白质质中含有中含有2条条肽链肽链52个个肽键肽键 B图图乙中含有的乙中含有的R基是基是C该该蛋白蛋白质质至少含有至少含有4个游离的个游离的羧羧基基 D形成形成该该蛋白蛋白质质的的过过程中，氨基酸的分子程中，氨基酸的分子质质量减少量减少了
23、了882C7 (2010年全国理年全国理综综)水中氧含量随水温的升高水中氧含量随水温的升高而下降。生活在寒温而下降。生活在寒温带带湖泊中的某湖泊中的某动动物，其血物，其血液中的血液中的血红红蛋白含量与其生活的水温有关。右蛋白含量与其生活的水温有关。右图图中能正确表示一定温度范中能正确表示一定温度范围围内内该动该动物血液中物血液中血血红红蛋白含量随水温蛋白含量随水温变变化化趋势趋势的曲的曲线线是是() A甲甲 B乙乙C丙丙 D丁丁A知识网络知识网络正确正确错误错误( (举举例例) )氨基氨基NHNH2 2NHNH2 2或或NHNH3 3羧羧基基COOHCOOHCOOHCOOH肽键肽键COCONH
24、NHCOCONHNH含含5 5个个肽键肽键六六肽肽五五肽肽误区警示氨基、羧基及肽键的写法和多肽的命名 基本元素基本元素：C、H、O、N 其它元素其它元素：P、S、Fe等等种类种类通式通式特点特点形成：多个氨基酸脱水缩合而成多肽形成：多个氨基酸脱水缩合而成多肽特点：呈链状结构，又叫肽链，有一定特点：呈链状结构，又叫肽链，有一定 的氨基酸序列的氨基酸序列空间结构空间结构空间结构空间结构 蛋白质分子蛋白质分子蛋白质分子蛋白质分子 连接：通过一定化学键连接连接：通过一定化学键连接形成：螺旋、卷曲、折叠形成空间结构形成：螺旋、卷曲、折叠形成空间结构特点：具生物活性、多样性特点：具生物活性、多样性化学结构
25、化学结构化学结构化学结构 多肽（肽链）多肽（肽链）多肽（肽链）多肽（肽链）基本单位基本单位基本单位基本单位 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸元素组成元素组成元素组成元素组成 C C、HH、OO、N N 等等等等 蛋白质的结构多样性和功能多样性蛋白质的结构多样性和功能多样性 蛋白质多样性与生物多样性的关系蛋白质多样性与生物多样性的关系DNA(基因)多样性蛋白质多样性 生物多样性 由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量会出现差异。 拓展提升 二硫键形成过程 蛋白质分子中除了肽键外，还含有其他化学键，如二硫键。一个二硫键(“SS”)是由2个“SH”形成的，形成过程中要脱去2个氢。故计算蛋
26、白质分子量时除减去H2O的分子量外，还应考虑脱去H的分子量。上图为胰岛素分子形成3个二硫键的情况。 (7)(7)假设某多肽中氨基酸数为假设某多肽中氨基酸数为n n，控制其合成的基，控制其合成的基因和因和mRNAmRNA中至少含有的碱基数为中至少含有的碱基数为6n6n和和3n3n。 DNA(DNA(基因基因) mRNA ) mRNA 蛋白质蛋白质( (性状性状) )碱基数碱基数6 6碱基数碱基数3 3 氨基酸数氨基酸数1 1转录转录翻译翻译（8）环肽环肽中中 肽键数肽键数=氨基酸数氨基酸数3.3.蛋白质分子水解蛋白质分子水解(1)(1)彻底水解，产物为氨基酸彻底水解，产物为氨基酸 计算时可参照脱
27、水缩合过程，可简单理解为脱水缩合计算时可参照脱水缩合过程，可简单理解为脱水缩合的的“逆反应逆反应”，即加入水分子数，即加入水分子数= =氨基酸数氨基酸数- -肽链数。肽链数。(2)(2)不彻底水解，产物为几段短肽链不彻底水解，产物为几段短肽链 如某三十九肽中共有丙氨酸如某三十九肽中共有丙氨酸4 4个，现去掉其中的丙氨个，现去掉其中的丙氨酸得到酸得到4 4条长短不等的多肽条长短不等的多肽( (如图所示如图所示) )。 DNADNA的分布的分布染色体是染色体是DNADNA的主要载体的主要载体主要在细胞核中主要在细胞核中少量细胞质内少量细胞质内染染色色体体DNADNA的结构的结构 5 5种元素种元素 4 4种基本单位种基本单位3 3类物质类物质2 2条链条链1 1种结构种结构 动画动画 化学元素化学元素C C、H H、O O、N N氨基酸氨基酸肽链肽链蛋白质蛋白质化学元素化学元素C、H、O、N、P脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNARNA组成组成缩合缩合折叠折叠组成组成聚合聚合转转录录逆逆转转录录翻译翻译染色体染色体
