有機(jī)化合物及生物大分子

第3節(jié)有機(jī)化合物及生物大分子一、糖類二、脂質(zhì)三、蛋白質(zhì)四、核酸考點(diǎn)1糖類、脂質(zhì)的種類和作用

1．細(xì)胞中的能源物質(zhì)細(xì)胞中的糖類、油脂、蛋白質(zhì)都含有大量的化學(xué)能，都可以氧化分解為CO2和H2O，釋放能量。主要的能源物質(zhì)：糖類主要的儲(chǔ)能物質(zhì)：油脂其他的儲(chǔ)能物質(zhì)：糖元(動(dòng)物)，淀粉(植物)直接能源物質(zhì)：ATP最終能量來(lái)源：太陽(yáng)能能源物質(zhì)供能過(guò)程：2．能源物質(zhì)供能順序及其他功能供能順序：糖類→油脂→蛋白質(zhì)糖類的其他作用：?jiǎn)翁侵械奈逄继?，包括脫氧核糖和核糖，是?gòu)成核酸的重要成分；多糖與蛋白質(zhì)或磷脂結(jié)合在一起形成細(xì)胞膜上的糖蛋白或糖脂，在細(xì)胞識(shí)別和免疫中發(fā)揮重要作用；纖維素和果膠是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，起著保護(hù)和支撐植物體的作用。

油脂的其他作用：減少熱量散失，保溫；緩解機(jī)械振動(dòng)，保護(hù)內(nèi)臟器官等。蛋白質(zhì)的主要作用：構(gòu)成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)生命活動(dòng)。3．相關(guān)辨析

(1)油脂氧化分解釋放能量比糖類多的原因：油脂分子中C、H含量比糖類多，氧化分解時(shí)可產(chǎn)生更多的能量，當(dāng)然，消耗的氧氣和產(chǎn)生的水也更多。

(2)脂質(zhì)種類及功能種類功能油脂細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)是一種很好的絕熱體，皮下的油脂層起到很好的保溫作用分布在內(nèi)臟周圍的油脂有緩沖和減壓作用，保護(hù)內(nèi)臟器官磷脂構(gòu)成細(xì)胞膜及多種細(xì)胞器膜的主要成分固醇膽固醇構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分，在人體內(nèi)參與血液中脂質(zhì)的運(yùn)輸性激素促進(jìn)生殖器官及生殖細(xì)胞的形成維生素D促進(jìn)人和動(dòng)物腸道對(duì)鈣、磷的吸收植物蠟覆蓋在某些植物體的表面，對(duì)植物細(xì)胞起保護(hù)作用(3)糖類糖類根據(jù)能否水解以及水解產(chǎn)生單糖的數(shù)量來(lái)分類；其中葡萄糖、果糖、麥芽糖是還原糖，可與本尼迪特試劑反應(yīng)，產(chǎn)生紅黃色沉淀。(4)能源物質(zhì)的來(lái)源及去路

植物通過(guò)光合作用合成三碳糖，三碳糖可在葉綠體中轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰⒌矸?、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)，也可運(yùn)到葉綠體外合成蔗糖。能源物質(zhì)的去路主要是通過(guò)細(xì)胞呼吸氧化分解釋放能量。【例1】下列有關(guān)有機(jī)化合物生理作用的敘述中，錯(cuò)誤的是(

)A．核糖和脫氧核糖是核酸的組成成分B．油脂是細(xì)胞的重要能源物質(zhì)C．糖元是所有生物體儲(chǔ)備的能源物質(zhì)D．黑藻細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠【解析】核糖和脫氧核糖都是五碳糖，分別是RNA和DNA的組成成分；糖類、油脂、蛋白質(zhì)是三大能源物質(zhì)；黑藻屬于植物，所以細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠；糖元是動(dòng)物細(xì)胞中的一種儲(chǔ)能物質(zhì)，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C【變式訓(xùn)練】脂質(zhì)在細(xì)胞中具有獨(dú)特的生理作用，下列有關(guān)脂質(zhì)生理作用的描述中符合磷脂的是()①生物膜的成分②能源物質(zhì)③構(gòu)成生物體表面的保護(hù)層④很好的絕熱體，具有保溫作用⑤具有生物學(xué)活性，對(duì)生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用A．①③B．⑤C．①D．②④C【解析】脂質(zhì)包括油脂、磷脂、固醇和植物蠟。油脂是能源物質(zhì)，也是很好的絕熱體，具有保溫作用；磷脂是生物膜的主要成分；固醇中的性激素具有生物學(xué)活性，對(duì)生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用；植物蠟覆蓋在某些植物體的表面，對(duì)植物細(xì)胞起保護(hù)作用。考點(diǎn)2蛋白質(zhì)1．氨基酸的結(jié)構(gòu)及有關(guān)計(jì)算(1)生物體內(nèi)氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

至少有一個(gè)氨基、一個(gè)羧基連在同一個(gè)碳原子上。(2)有關(guān)氨基酸、多肽、肽鍵、肽鏈和蛋白質(zhì)的關(guān)系氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位。多個(gè)氨基酸分子相互連接形成多肽，多肽呈鏈狀，所以又叫肽鏈，多肽經(jīng)過(guò)盤曲折疊形成蛋白質(zhì)，肽鍵是肽鏈中連接氨基酸的化學(xué)鍵。①肽鍵結(jié)構(gòu)式：—CO—NH—或—NH—CO—或CONH②脫下來(lái)的水中的氫來(lái)自—NH2和—COOH中的氫。(3)有關(guān)肽鍵的計(jì)算鏈狀多肽：氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)脫水?dāng)?shù)氨基羧基1條肽鏈mm－1m－1至少1個(gè)至少1個(gè)n條肽鏈mm－nm－n至少n個(gè)至少n個(gè)環(huán)狀多肽：氨基酸數(shù)＝肽鍵數(shù)＝脫水?dāng)?shù)環(huán)狀肽中除R基上以外，無(wú)氨基和羧基。(4)有關(guān)形成的蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算：蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量＝氨基酸相對(duì)分子質(zhì)量總和－脫去的水的相對(duì)分子質(zhì)量總和有時(shí)還要考慮其他化學(xué)變化，如形成二硫鍵，則還要減去脫掉的氫。(5)有關(guān)氨基酸的排列和多肽的種類計(jì)算假設(shè)有A、B、C三種氨基酸，由這三種氨基酸形成肽，有如下兩種情況：若三種氨基酸的數(shù)量無(wú)限，則三肽的種類有3×3×3＝27

二肽的種類有3×3＝9

若每種氨基酸只有一個(gè)，則三肽的種類有3×2×1＝6

二肽的種類有3×2＝62．蛋白質(zhì)多樣性的原因

(1)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性肽鏈中氨基酸的數(shù)目不同肽鏈中氨基酸的種類不同肽鏈中氨基酸的排列順序不同肽鏈的條數(shù)和空間折疊方式不同

總之，蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目、種類、排列順序、肽鏈的條數(shù)和空間折疊方式等不同都可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)的不同。

(2)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性是功能多樣性的基礎(chǔ)，根本原因在于遺傳信息的多樣性?！纠?】某細(xì)菌能產(chǎn)生一種“毒性肽”，其分子式是C55H70O19N10，將它徹底水解后只能得到下列四種氨基酸：

(1)該多肽是________肽化合物，連接相鄰兩個(gè)氨基酸之間的化學(xué)鍵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________________。(2)該多肽進(jìn)行水解，需________個(gè)水分子參與，得到________個(gè)谷氨酸分子，________個(gè)苯丙氨酸分子。這些氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)是______________________________。(3)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)加熱、X射線、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽等的作用，引起蛋白質(zhì)的變性，其原因主要是____________________________________。(4)由題中提及的四種氨基酸按一定數(shù)量混合后，在適宜條件下，脫水縮合后形成的含四個(gè)肽鍵的分子最多有________種?！窘馕觥扛鶕?jù)每個(gè)氨基酸中含有1個(gè)氮，可知該“毒性肽”為10個(gè)氨基酸縮合而成，所以是十肽；多肽進(jìn)行水解時(shí)需要的水分子數(shù)為氨基酸數(shù)減1，所以為9個(gè)；可以利用氧原子個(gè)數(shù)守恒計(jì)算谷氨酸分子個(gè)數(shù)；蛋白質(zhì)的變性是指空間結(jié)構(gòu)被破壞；含四個(gè)肽鍵的分子應(yīng)由5個(gè)氨基酸構(gòu)成，每個(gè)位置上氨基酸有四種可能類型，所以為45。答案：(1)

十—CO—NH—

(2)9

4

3在同一個(gè)碳原子上，分別連接了一個(gè)氨基、一個(gè)羧基和一個(gè)氫原子(3)破壞了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)(4)45【變式訓(xùn)練】某蛋白質(zhì)由m條肽鏈、n個(gè)氨基酸組成。該蛋白質(zhì)至少有氧原子的個(gè)數(shù)是()A．n－mB．n－2mC．n＋mD．n＋2mC【解析】蛋白質(zhì)至少含有氧原子的個(gè)數(shù)等于氨基酸中氧原子的個(gè)數(shù)－脫去水分子中的氧原子的個(gè)數(shù)，每個(gè)氨基酸至少含2個(gè)氧原子，故n個(gè)氨基酸中至少含氧原子個(gè)數(shù)為2n個(gè)，m條肽鏈共脫去n－m個(gè)水分子，每個(gè)水分子中只含1個(gè)氧原子，故該蛋白質(zhì)至少含有氧原子個(gè)數(shù)為2n－(n－m)＝n＋m?？键c(diǎn)3核酸

1．核酸的結(jié)構(gòu)和功能基本組成單位：核苷酸

核苷酸由一分子磷酸、一分子五碳糖、一分子含氮堿基結(jié)合而成。關(guān)系如下：五碳糖核苷酸核酸核糖核糖核苷酸核糖核酸(RNA)脫氧核糖脫氧(核糖)核苷酸脫氧核糖核酸(DNA)DNA和RNA的比較續(xù)表(1)核酸命名的由來(lái)：主要存在于細(xì)胞核中，呈酸性。(2)核酸中的糖類：核酸中含有五碳糖，一種是核糖，一種是脫氧核糖。(3)DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，只有當(dāng)生物體內(nèi)無(wú)DNA，RNA才能成為遺傳物質(zhì)，如病毒，但是RNA是單鏈結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，容易發(fā)生突變。(4)少數(shù)RNA是酶，具有催化功能。2．核酸和蛋白質(zhì)的聯(lián)系DNA中堿基排列順序的多樣性導(dǎo)致了肽鏈中氨基酸排列順序和肽鏈空間折疊方式的多樣性，從而導(dǎo)致了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的多樣性，最終導(dǎo)致了生物性狀的多樣性。

【例3】在生物體內(nèi)，某些重要化合物的元素組成和功能關(guān)系如下圖所示。其中X、Y代表元素，A、B、C是生物大分子。據(jù)圖分析不正確的是(

)A．人體中，單體b的種類有4種B．導(dǎo)致地球上生物多種多樣的根本原因是A的結(jié)構(gòu)具有多樣性C．遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的過(guò)程只有圖中的①②D．圖中A和C是組成染色體的主要成分【解析】已知A、B、C是三種生物大分子，X、Y是元素，根據(jù)圖表提示的A、B、C間的關(guān)系是A控制B，B控制C，且A可自我復(fù)制，說(shuō)明A是DNA，B是RNA，C是蛋白質(zhì)，Y是N元素，X是N、P元素，因此單體a是脫氧核苷酸，b是核糖核苷酸，c是氨基酸，因此A、B、D選項(xiàng)正確。C選項(xiàng)中①是DNA自我復(fù)制，②是轉(zhuǎn)錄，③是翻譯，三個(gè)過(guò)程都需要遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。答案：C【變式訓(xùn)練3】植物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解后可得到()A．四種脫氧核苷酸B．八種核苷酸C．五種含氮堿基D．一種五碳糖

【解析】植物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA，水解后可得到四種脫氧核苷酸，徹底水解即脫氧核苷酸也水解，則得到四種含氮堿基、一種磷酸、一種五碳糖。D考點(diǎn)4還原糖、油脂、蛋白質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簢L試用化學(xué)試劑檢測(cè)生物組織中的糖類、蛋白質(zhì)、油脂。2．實(shí)驗(yàn)原理：(1)還原糖的鑒定原理：還原糖(如葡萄糖、果糖、麥芽糖)中的基團(tuán)COH，與本尼迪特試劑中的Cu(OH)2在加熱條件下發(fā)生作用，產(chǎn)生紅黃色的沉淀。(2)蛋白質(zhì)的鑒定原理：在堿性溶液(NaOH)中，雙縮脲(H2NCONHCONH2)能與Cu2＋作用，形成紫色的絡(luò)合物，這個(gè)反應(yīng)叫做雙縮脲反應(yīng)。由于蛋白質(zhì)分子中含有很多與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似的肽鍵，因此蛋白質(zhì)都可與雙縮脲試劑發(fā)生顏色反應(yīng)。(3)油脂的鑒定原理：蘇丹Ⅲ與油脂有強(qiáng)烈的親和力，易使油脂染成橙黃色，而其他非油脂性物質(zhì)則不易染色。(4)淀粉的鑒定原理：淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，其中的直鏈淀粉溶解于水中后通常卷成螺旋形，碘液中的碘分子就容易嵌入到螺旋形的腔中，形成一種復(fù)合物，此復(fù)合物可吸收除藍(lán)光以外的其他可見光，呈現(xiàn)藍(lán)色。3．實(shí)驗(yàn)操作步驟：(1)還原糖的鑒定：

2mL生物組織液＋2mL本尼迪特試劑混勻，熱水浴加熱，觀察顏色變化淡藍(lán)色→棕色→紅黃色沉淀(2)蛋白質(zhì)的鑒定2mL生物組織液＋2mL雙縮脲試劑A，混勻，加5滴雙縮脲試劑B，觀察顏色變化呈現(xiàn)紫色(3)油脂的鑒定制作切片：(切片越薄越好)將最薄的花生切片放在載玻片中央

染色：滴加蘇丹Ⅲ染液2～3滴至切片上→2～3min后吸去多余染液→再滴加體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇洗去多余染料→吸去多余的乙醇

制作裝片：滴加1～2滴清水于切片上→蓋上蓋玻片

鏡檢鑒定：顯微鏡對(duì)光→低倍鏡觀察→高倍鏡觀察染成橙黃色的油脂顆粒(1)實(shí)驗(yàn)取材的注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)的觀察點(diǎn)是顏色變化，因此選材一定要注意選顏色淺，且待測(cè)的有機(jī)物含量高的生物材料，如還原糖可選梨、蘋果、白色甘藍(lán)葉、白蘿卜等；蛋白質(zhì)可選豆?jié){、蛋清稀釋液等；油脂可選花生種子等。(2)實(shí)驗(yàn)步驟中的疑點(diǎn)還原糖的鑒定中，為什么要用熱水浴加熱，可以直接用酒精燈加熱嗎？

可以，用熱水浴加熱的好處是均勻受熱，防止暴沸?；ㄉ尤~切片困難，有更簡(jiǎn)易的方法嗎？取浸泡過(guò)的花生子葉，在其內(nèi)側(cè)面切開一小口，用鑷子沿切口輕輕撕取，即可得到單層細(xì)胞的薄片。用蛋清來(lái)鑒定蛋白質(zhì)為何要稀釋？為了防止蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑反應(yīng)后粘固在試管壁上，使反應(yīng)不徹底，也不易洗刷試管。【例4】在下列四個(gè)試管中分別加入一些物質(zhì)，甲試管：新鮮乳酸奶；乙試管：甘氨酸溶液；丙試管：豆?jié){和蛋白酶；丁試管：雞血液中的