(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。②H2O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—COOHB．R—CH2—NH22．(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、1B．4、8、5、1C．5、8、4、1D．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H2OD．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1n－1n－1na－18(n－1)mn－mn－mna－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RNA5种8种DNA病毒DNA病毒DNA4种4种DNARNA病毒RNA4种4种RNA2.核酸与蛋白质的比较项目核酸蛋白质DNARNA元素C、H、O、N、PC、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、4B．5、5、4和8、4、4C．5、5、4和4、4、4D．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FB．C和D共有的元素有C、H、O、NC．E1和E2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，m1、m2、m3、m4分别是有机物M1、M2、M3、M4的组成成分。下列说法正确的是(B)A．相同质量的M1和M2被彻底氧化分解，则M1的耗氧量多B．M3具有物质运输、催化、调节、免疫等多种功能C．m3和m4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M4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10s↓染色—用吡罗红甲基绿染色剂染色5min↓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