(高三生物核心素养教案) 蛋白质和核酸

第3讲蛋白质和核酸
一、考纲要求：
蛋白质的结构和功能(Ⅱ)。

核酸的结构和功能(Ⅱ)。

实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布。

二、教学目标：
1.说明氨基酸的结构特点，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.掌握和蛋白质相关的计算方法。

4.简述核酸的种类、结构和功能。

5.学会观察DNA、RNA在细胞中的分布。

三、教学重、难点：
1.教学重点：
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。

核酸的结构和功能。

糖类、脂质的种类和作用。

2.教学难点
氨基酸形成蛋白质的过程。

蛋白质的结构多样性的原因。

蛋白质的相关计算题。

核酸的结构和功能
观察DNA、RNA在细胞中的分布
四、课时安排：3课时
五、教学过程：
考点一蛋白质的结构、功能及相关计算（一）知识梳理：
1．组成蛋白质的氨基酸及其种类
巧记“8种”必需氨基酸
甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。

2．蛋白质的合成及其结构、功能多样性 (1)二肽的形成过程
①过程a ：脱水缩合，物质b ：二肽，结构c ：肽键。

②H 2O 中H 来源于氨基和羧基；O 来源于羧基。

(2)蛋白质的结构层次
氨基酸――→脱水缩合多肽――→盘曲、折叠蛋白质 小贴士 蛋白质的盐析、变性和水解
(1)盐析：是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。

(2)变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。

(3)水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。

水解和脱水缩合的过程相反。

3．蛋白质分子多样性的原因 (1)氨基酸⎩⎪⎨⎪
⎧
①种类不同②数目成百上千
③排列顺序千变万化
(2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。

4．蛋白质的功能(连线)
拓展：
下图表示蛋白质的结构层次示意图，据图分析：
(1)组成蛋白质的化学元素中通常含有S ，S 元素在b 中存在于哪部分？
提示存在于b的R基中。

(2)①过程形成的化学键的分子式是—NH—CO—或—CO—NH—，发生场所是在细胞中的核糖体上。

(3)若该蛋白质是胰岛素，那么②发生的场所是哪里？
提示由多肽到成熟分泌蛋白的形成发生在内质网和高尔基体中。

(4)图中③和④分别是什么过程？有何区别？
提示③是变性的过程，蛋白质的空间结构丧失；④是水解的过程，蛋白质中肽键断裂。

命题探究：
命题点一组成蛋白质的氨基酸种类与结构的判断
1．下列四种化合物中，哪种是构成蛋白质的氨基酸( D )
A．CH3—CH2—COOH
B．R—CH2—NH2
2．(2018·金陵中学质检)谷氨酸的R基为—C3H5O2,1分子谷氨酸含有的C、H、O、N原子数依次是( A )
A．5、9、4、1 B．4、8、5、1
C．5、8、4、1 D．4、9、4、1
命题点二蛋白质分子结构与功能的分析
3．(2017·海南，1)有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是( C )
A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
4．(2017·凉山一诊)蛋白质是生命活动的主要承担者，下列相关叙述错误的是( C ) A．蛋白质是细胞中含量最多的有机物，其种类随生命历程而改变
B．蛋白质纤维组成的细胞骨架与信息传递等生命活动相关
C．在细胞不同的生命活动中转运氨基酸的载体都是蛋白质
D．细胞内蛋白质发生水解时，H2O参与氨基和羧基的形成
归纳：
蛋白质的结构与功能的“一、二、三、四、五”
命题点三蛋白质的相关计算与分析
5．下列关于蛋白质的叙述中，正确的是( B )
A．水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂
B．由N个氨基酸构成的一个蛋白质分子，有M条肽链，其中X条是环状肽链，则这个蛋白质分子完全水解共需要(N－M＋X)个水分子
C．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
D．某肽的分子式为C13H16O5N3，则该肽一定是一种三肽
6．(2017·哈尔滨三中质检)某50肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。

下列有关叙述错误的是( C )
A．该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子
B．若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列
C．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4分子H2O
D．新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基
7．现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3种氨基酸的三肽种类分别最多有( D )
A．9种，9种B．6种，3种
C．18种，6种D．27种，6种
归纳：
1．有关蛋白质结构的计算规律
(1)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽：
形成肽链数形成肽键数脱去水分子数蛋白质相对分子质量
1 n－1n－1na－18(n－1)
m n－m n－m na－18(n－m)
特别提醒①计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(—S—S—)时，要再减去2(即两个氢原子)，若无特殊说明，不考虑二硫键。

②若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式na－18(n－m)中的肽链数(m)视为零，再进行相关计算。

(2)利用原子守恒法计算肽链中的原子数：氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。

在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。

在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。

其相关数量关系如下：
①碳原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上的碳原子数。

②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。

③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。

④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。

⑤由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。

2．利用“排列组合”解答多肽种类的计算题
多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。

对于氨基酸数目相同的多肽来说，则取决于氨基酸的种类和排列顺序。

可以借助右面的示意图(▭代表要安放的氨基酸的位置)，结合数学中“排列组合”的相关知识，推导出相关的计算规律(以20种氨基酸形成的四肽化合物为例)。

(1)若每种氨基酸数目不限，可形成肽类化合物的种类有204种(即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2、3、4号也是如此，即20×20×20×20＝204种)。

(2)若每种氨基酸只有一个，可形成肽类化合物的种类有(20×19×18×17)种[即1号位置安放氨基酸的情况有20种，2号位置安放的氨基酸只能在剩余的19种中选择……，即(20×19×18×17)种]。

考点二 核酸的组成、结构与功能
知识梳理： 1．核酸的结构层次
2．DNA 和RNA 的组成成分比较
(1)相同成分：含氮碱基A 、G 、C 和磷酸。

(2)不同成分⎩⎪⎨
⎪⎧
DNA ：脱氧核糖、胸腺嘧啶
RNA ：核糖、尿嘧啶
知识延伸 ATP 、核苷酸、DNA 、RNA 中“A”的辨析
3．核酸的功能与分布
(1)
(2)
4．生物大分子以碳链为骨架
生物大分子(多聚体)
基本单位(单体)
多糖
单糖
蛋白质氨基酸
核酸核苷酸
拓展：
生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。

其中X、Y代表元素，a、b、c 是组成A、B、C三种生物大分子的单体，这三种单体的结构可用d或e表示，请分析：
(1)A、B、C分别表示DNA、RNA、蛋白质；a、b、c分别表示脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸。

(2)人体细胞中的n共有5种，d共有8种。

(3)d、e都能水解吗？
提示d能水解为m、f和n；e为氨基酸，不能水解。

(4)C具有多样性，从c角度分析原因是氨基酸的种类、数目和排列顺序不同。

A具有多样性的主要原因是a的排列顺序千变万化。

归纳：
1．不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质归纳
生物种类核酸种类碱基种类核苷酸种类遗传物质
细胞生物DNA和RNA 5种8种DNA
病毒
DNA
病毒
DNA 4种4种DNA RNA
病毒
RNA 4种4种RNA
2.核酸与蛋白质的比较
项目
核酸
蛋白质DNA RNA
元素C、H、O、N、P C、H、O、N等组成单位核苷酸氨基酸
形成场所主要在细胞核中复制产生主要在细胞核中转录生成核糖体
检测试剂甲基绿(绿色) 吡罗红(红色) 双缩脲试剂(紫色)
分子结构一般为规则的双螺旋结构一般为单链结构氨基酸→多肽→蛋白质
结构多样
性的决定因素核苷酸的种类、数量及排列顺序
氨基酸的种类、数
量、排列顺序及多
肽链的盘曲、折叠
方式及其形成的空
间结构千差万别
(1)DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
(2)核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”
3．各种有机物的组成、种类、结构和功能总结
命题探究：
命题点一核酸组成、结构与功能分析
1．(2018·南昌模拟)如图表示化合物a和m参与化合物b的构成情况，下列叙述正确的是( C )
A．若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
B．在禽流感病毒、幽门螺杆菌体内b均为4种
C．若ATP断裂两个高能磷酸键，脱去两个磷酸基团，可形成b，则a为核糖
D．若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸完全水解，得到的化合物最多有8种2．(2017·黄冈模拟)流行性出血热是由汉坦病毒(一种RNA病毒)引起的，以鼠类为主要传
染源的自然疫源性疾病。

那么在人类患者、鼠类、汉坦病毒这几种生物体内，碱基种类及组成遗传物质的核苷酸种类数依次是( C )
A．8、5、4和8、8、4 B．5、5、4和8、4、4
C．5、5、4和4、4、4 D．5、4、4和8、4、8
归纳：
“三看”法快速确认DNA、RNA
命题点二核酸与蛋白质的关系分析
3．(2015·海南，11)关于蛋白质的叙述，错误的是( D )
A．rRNA能参与蛋白质的生物合成
B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分
C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质
D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用
4．分析HIV的化学组成，得到下图所示组成关系，相关叙述正确的是( D )
A．a→甲的过程在HIV的核糖体上完成
B．乙彻底水解可产生磷酸、核糖和A、G、T、C四种碱基
C．a与a之间通过“—NH—COOH—”相连接
D．HIV的遗传信息储存在大分子乙中
命题点三细胞内重要有机物之间关系的分析
5．(2017·蚌埠一模)如图表示生物体内某些有机物的组成关系及其功能，其中C、D、E1、E2为小分子化合物，F、G、H、I、J均为高分子化合物。

下列分析不正确的是( C )
A ．控制生物性状的物质是F
B ．
C 和
D 共有的元素有C 、H 、O 、N C ．
E 1和E 2的区别是空间结构不同 D ．J 具有改变化学反应速率的作用
6．如图是细胞内几种有机物及其功能的关系图，m 1、m 2、m 3、m 4分别是有机物M 1、M 2、M 3、M 4的组成成分。

下列说法正确的是( B )
A ．相同质量的M 1和M 2被彻底氧化分解，则M 1的耗氧量多
B ．M 3具有物质运输、催化、调节、免疫等多种功能
C ．m 3和m 4之间的区别主要是五碳糖和碱基的种类不同
D ．在HIV 体内，将M 4彻底水解，得到5种碱基，2种五碳糖
考点三 观察DNA 和RNA 在细胞中的分布
实验解读： 1．实验原理
(1)甲基绿和吡罗红对DNA 和RNA 的亲和力不同
⎭
⎪⎬⎪⎫甲基绿＋DNA ――→呈现
绿色吡罗红＋RNA ――→呈现
红色――→利用甲基绿、吡罗红
混合染色剂将细胞染色
显示DNA 和RNA 在细胞中的分布 (2)盐酸⎩⎪⎨⎪
⎧
改变细胞膜的通透性―→加速染色剂进入细胞使染色质中的DNA 和蛋白质分离→有利于DNA
与染色剂结合
2．实验步骤
冲洗涂片—用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片10 s
↓
染色—用吡罗红甲基绿染色剂染色5 min
↓
观察—低倍镜→高倍镜
3．实验结论
归纳总结实验中各种处理的目的
处理目的
取材前漱口防止食物残渣的影响质量分数为0.9%的NaCl溶液保持口腔上皮细胞的正常形态酒精灯烘干载玻片快速杀死固定细胞
质量分数为8%的盐酸①能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
②使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合
蒸馏水冲洗涂片洗去盐酸，防止影响染色效果用吡罗红甲基绿染色使DNA和RNA着色，需现配现用
问题探究
结合教材实验分析：
(1)应选择口腔上皮细胞或无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料，不能用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞，为什么？
提示这类细胞中含有色素，会干扰实验结果的观察。

(2)不能用哺乳动物成熟红细胞观察DNA和RNA分布的原因是什么？
提示哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，没有DNA。

(3)通过观察实验结果，应该怎样描述真核细胞中DNA和RNA的分布更为确切？
提示DNA和RNA在细胞核和细胞质中都有分布，只是量不同，故强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。

命题探究：
命题点一实验基础
1．下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验的说法，正确的是(B)
A．甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应分别加入甲基绿和吡罗红B．盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
C．该实验用口腔上皮细胞而不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞不含RNA
D．盐酸有利于染色质中DNA与蛋白质分离，不利于DNA与染色剂结合
2．在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验中，下列说法不正确的是(A) A．染色时先用甲基绿，再用吡罗红
B．用质量分数为8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，利于染色
C．酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏
D．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质
命题点二实验拓展
3．下图表示生物体内的某种物质，请分析回答：
(1)A包括________________元素。

(2)B的名称叫________，一分子的B是由________________、________________、________________组成的，其连接方式是________________(用图示表示)。

(3)C的作用是__________________________________________________________
(4)D、E在细胞中的分布可利用______________________________对细胞进行染色，在显微镜下观察到其分布，物质D被________染成________色，物质E被________染成________色。

答案(1)C、H、O、N、P(2)核苷酸一分子五碳糖一分子含氮的碱基一分子磷酸
(3)遗传信息的携带者，对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成具有重要的作用(4)吡罗红甲基绿染色剂甲基绿绿吡罗红红
六、布置作业：
1.讲义：P16 重温高考，演练模拟
2.课时作业：P305-306
3.选做：P14 2/5/6；P15-16 2/4/6/7
七、教学反思：。