细胞中的生物大分子——蛋白质
鹿邑三高刘淑华
一、教学目标
1、知识目标：简述氨基酸的基本结构，结构通式，氨基酸脱水缩合反应；解释蛋白质分子结构的多样性，理解结构与功能的关系；概述蛋白质的功能。
2、能力目标：通过探究归纳出氨基酸的基本结构，培养学生观察、分析、抽象思维能力；学生归纳蛋白质的知识体系，进一步培养学生的归纳综合能力。
3、情感目标：通过体验蛋白质的化学结构和空间结构及其成因，培养学生的动手动脑能力和团队协作的团队精神，使学生建立结构与功能相适应的观点，深刻地认识生命的物质性。
二、教学重点与难点
1.教学重点
(1)氨基酸的基本结构
(2)蛋白质结构多样性
2.教学难点
氨基酸分子结构，氨基酸形成蛋白质的过程，蛋白质结构多样性的原因
三、教学用具
多媒体、学案、自制教具、实验材料
四、课时安排
1课时
五、教学过程
（一）新课导入
（二）蛋白质的鉴定试验
（三）蛋白质的结构
高中生物细胞中的生物大分子同步练习题 高中生物细胞中的生物大分子同步练习题 1.组成核酸的必要物质是（） A.蔗糖和麦芽糖 B.葡萄糖和乳糖 C.核糖和脱氧核糖 D.淀粉和纤维素 解析：核酸是生物体的遗传物质，分为DNA和RNA。由核糖、脱氧核糖、磷酸和碱基构成。 答案：C 2.糖元、磷脂、胰岛素和DNA共有的化学元素为（） A.C、H、O B.C、H、O、N C.C、H、O、N、P D.C、H、O、N、P、S 解析：糖类、脂类、蛋白质、核酸都有着本质的不同，但也有相同之处。它们共有C、H、O三种化学元素。 答案：A 3.由一分子含N碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸构成的'化合物是（） A.氨基酸 B.核苷酸 C.淀粉 D.糖元 解析：核苷酸的组成与核酸的组成是不同的概念，核苷酸是核酸的基本单位。核苷酸是由一分子含N碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸构成的。 答案：B
4.动物细胞中以储存能量的形式存在的糖类是（） A.葡萄糖 B.乳糖 C.淀粉 D.糖元 答案：D 5.所有的核苷酸分子中都含有（） A.核糖 B.含N碱基 C.脱氧核糖 D.葡萄糖 解析：核苷酸可以组成DNA，也可以组成RNA，两种核酸不同在 于核苷酸的不同。DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA是核糖核苷酸。 答案：B 6.下列各组糖中既存在于植物体内，又存在于动物体内的是（） A.淀粉、核糖、糖元 B.葡萄糖、乳糖、麦芽糖 C.脱氧核糖、葡萄糖、核糖 D.糖元、乳糖、蔗糖 解析：动植物体内共同含有的单糖有葡萄糖、核糖和脱氧核糖。 答案：C 7.下列物质中属于固醇类的物质是（） A.维生素D B.磷脂 C.菜油 D.猪油 解析：脂类包含脂肪、类脂、固醇三大类物质，每一种有着不同的结构和功能，其中性激素、维生素D、胆固醇属于固醇类，磷脂 属于类脂，猪油、菜油属于脂肪。
《生命活动的主要承担者—蛋白质》教案 教学目标： ⒈知识与技能 ⑴说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 ⑵蛋白质的结构和功能。 ⒉过程与方法 ⑴培养学生跨学科分析综合能力。 ⑵收集资料、分析资料的能力。 ⒊情感态度与价值观 ⑴认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 ⑵关注蛋白质研究的新进展。 教学重点： ⒈氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 ⒉蛋白质的结构和功能。 教学难点： ⒈氨基酸形成蛋白质的过程。 ⒉蛋白质的结构多样性的原因。 课前准备： 教师准备两三块海绵，肽键形成的动画课件，血红蛋白、胰岛素的空间结构示意图。课时安排： １课时。 教学过程： 一. 情境创设 蛋白质是构成细胞的重要物质之一，它在组成细胞的化合物中的含量仅次于水，占细胞干重的50％以上。食品包装上常常附有食品成分说明，如果你留心观察的话，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到添加某些氨基酸的食品。 二. 师生互动 ㈠教师提问：你能过说出多少种富含蛋白质的食品呢？ 学生：根据生活经验回答。 教师：我们平时所吃的食物中，一般都含有蛋白质，瘦肉、蛋、奶和大豆制品中的蛋白质含量尤其丰富。蛋白质必需经过消化成为各种氨基酸，才能被人体吸收和利用。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位。在生物体中组成当白质的氨基酸约有20种。氨基酸的结构有什么特点呢？请大家观察课本第20页的《思考与讨论》中的几种氨基酸的结构，思考讨论，这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 教师引导：教师在黑板上写出甲烷分子（CH4）的结构式。比较课本上氨基酸的分子结构式与甲烷分子的不同，再思考氨基酸的结构具有什么共同特点。 学生回答：每种氨基酸分子中都含有一个氢原子，一个氨基和一个羧基。 教师总结：用一个氨基，一个羧基，一个侧链基团R基分别取代甲烷中的三个H，就组成蛋白质分子的基本单位氨基酸的结构通式： Ｒ │ NH2─Ｃ─COOH │ Ｈ
细胞内蛋白质的合成与运输 摘要：蛋白质是一切生命的物质基础，这不仅是因为蛋白质是构成机体组织器官的基本成分，更重要的是蛋白质本身不断地进行合成与分解。这种合成、分解的对立统一过程，推动生命活动，调节机体正常生理功能，保证机体的生长、发育、繁殖、遗传及修补损伤的组织。根据现代的生物学观点，蛋白质和核酸是生命的主要物质基础。 关键字：多肽链、蛋白质、翻译、核糖体、运输途径、运输方式，研究前景 前言：国家重大科学研究计划对中国的四项重要科学研究所涉及的领域分别作了详细说明，四个项目分别是蛋白质研究，量子调控研究，纳米研究，发育与生殖研究。尽管现在已有多个物种的基因组被测序，但在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因组中所采用的策略，如基因芯片、基因表达序列分析等，都是从细胞中mRNA的角度来考虑的，其前提是细胞中mRNA的水平反映了蛋白质表达的水平。但事实并不完全如此，从DNA mRNA蛋白质，存在三个层次的调控，即转录水平调控，翻译水平调控，翻译后水平调控。从mRNA角度考虑，实际上仅包括了转录水平调控，并不能全面代表蛋白质表达水平。毋庸置疑，蛋白质是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者，对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。蛋白质本身的存在形式和活动规律，如翻译后修饰、蛋白质间相互作用以及蛋白质构象等问题，仍依赖于直接对蛋白质的研究来解决。虽然蛋白质的可变性和多样性等特殊性质导致了蛋白质研究技术远远比核酸技术要复杂和困难得多，但正是这些特性参与和影响着整个生命过程。 一、蛋白质生物合成过程
遗传密码表在mRNA的开放式阅读框架区，以每3个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨基酸或其他信息，这种三联体形势称为密码子（codon）。如图，通常的开放式阅读框架区包含500个以上的密码子。 遗传密码的特点 一方向性：密码子及组成密码子的各碱基在mRNA序列中的排列具有方向性（direction），翻译时的阅读方向只能是5ˊ→3ˊ。 二连续性：mRNA序列上的各个密码子及密码子的各碱基是连续排列的，密码子及密码子的各个碱基之间没有间隔，每个碱基只读一次，不重叠阅读。 三简并性：一种氨基酸可具有两个或两个以上的密码子为其编码。遗传密码表中显示，每个氨基酸都有2,3,4或6个密码子为其编码（除甲硫氨酸只有一个外），但每种密码子只对应一个氨基酸，或对应终止信息。 四通用性：生物界的所有生物，几乎都通用这一套密码子表 五摆动性：tRNA的最后一位，和mRNA的对应不完全，导致了简并性 氨基酸活化 在进行合成多肽链之前，必须先经过活化，然后再与其特异的tRNA合，带到mRNA 相应的位置上，这个过程靠tRNA合成酶催化，此酶催化特定的氨基酸与特异的tRNA 相结合，生成各种氨基酰tRNA.每种氨基酸都靠其特有合成酶催化，使之和相对应的tRNA结合，在氨基酰tRNA合成酶催化下，利用A TP供能，在氨基酸羧基上进行活化，形成氨基酰-AMP，再与氨基酰tRNA合成酶结合形成三联复合物，此复合物再与特异的tRNA作用，将氨基酰转移到tRNA的氨基酸臂（即3'-末端CCA-OH）上（图1）。原核细胞中起始氨基酸活化后，还要甲酰化，形成甲酰蛋氨酸tRNA，由N10甲酰四氢叶酸提供甲酰基。而真核细胞没有此过程。前面讲过运载同一种氨基酸的一组不同tRNA称为同功tRNA。一组同功tRNA由同一种氨酰基tRNA合成酶催化。氨基酰tRNA合成酶对tRNA和氨基酸两者具有专一性，它对氨基酸的识别特异性很高，而对tRNA识别的特异性较低。氨基酰tRNA合成酶是如何选择正确的氨基酸和tRNA 呢？按照一般原理，酶和底物的正确结合是由二者相嵌的几何形状所决定的，只有适合的氨基酸和适合的tRNA进入合成酶的相应位点，才能合成正确的氨酰基tRNA。现在已经知道合成酶与L形tRNA的内侧面结合，结合点包括接近臂，DHU臂和反密码子臂（图2）。氨基酰－tRNA合成酶与tRNA的相互作用，可见氨酸接受柄、乍看起来，反密码子似乎应该与氨基酸的正确负载有关，对于某些tRNA也确实如此，然而对于大多数tRNA来说，情况并非如此，人们早就知道，当某些tRNA上的反密码子突变后，但它们所携带的氨工酸却没有改变。1988年，候稚明和Schimmel的实验证明丙氨酸tRNA酸分子的氨基酸臂上G3：U70这两个碱基发生突变时则影响到丙氨酰tRNA合成酶的正确识别，说明G3：U70是丙氨酸tRNA分子决定其本质的主要因素。tRNA分子上决定其携带氨基酸的区域叫做副密码子。一种氨基酰tRNA合成酶可以识别以一组同功tRNA，这说明它们具有共同特征。例如三种丙氨酸tRNA
第二节细胞中的生物大分子(蛋白质的结构和功能) 第二节细胞中的生物大分子(蛋白质的结构和功能) （第一课时）【学习目标】知识目标：1、说出蛋白质的组成元素及基本组成单位(A) 2、说明氨基酸的种类(A) 3、简述氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质的过程（A）能力目标：培养学生分析推理能力。情感目标：关注蛋白质研究的新进展。【学习重点】氨基酸的结构特点,以及氨基酸形成蛋白质的过程。【学习难点】氨基酸形成蛋白质的过程。【方法指导】合作探究、自主归纳【知识链接】回顾初中学过的有关蛋白质的相关知识。【自主探究】知识点一：蛋白质的组成元素、基本单位【阅读】P20第一、二段内容完成下列填空。 A级1、蛋白质的含量、组成元素蛋白质是细胞中含量最多的化合物，除含等元素外，大多数蛋白质还含有。有的还有P、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I等。 2、蛋白质的基本组成单位无论蛋白质的分子质量多大，结构多复杂，但各种蛋白质的基本组成单位都是，自然界中已经发现的氨基酸有100多种，而组成蛋白质的氨基酸约有种。 3、氨基酸的结构特点组成蛋白质的氨基酸在结构上有共同的特点，每个氨基酸分子至少都含有一个氨基( )和一个羧基( )，并连在碳原子上。可用结构通式来表示：。20种氨基酸的区别就在于的不同。【思考与交流】 A级1、观察以下几种氨基酸的结构，写出它们的R基。 B级2、如何判断一种氨基酸是不是组成生物体内蛋白质的氨基酸？知识点二：蛋白质分子的结构【阅读】P20～21相关内容完成下列填空。蛋白质是生物大分子，由许多氨基酸分子通过形成相连而成。 A级1、氨基酸的结合方式是，（是指一个氨基酸分子的（－COOH）和另一个氨基酸分子的（－NH2）相连接，同时脱去分子的的结合方式。） 2、蛋白质的形成过程（见课本图2-12） 3、肽键的结构式： 4、结果最简单的肽由两个氨基酸分子脱水缩合而成，称为，二肽含有个肽键。由n个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链，称为，也可以称为（n?R3）。一条多肽链的一端含有个氨基，另一端含有个羧基（一条多肽链至少含有一个氨基和一个羧
生命活动的主要承担者——蛋白质的教学设计 一、教材分析 “生命活动的主要承担者——蛋白质”是高中生物课程标准人教版必修模块1《分子与细胞》第二章“组成细胞的分子”中第二节内容。本节是在学生已经掌握了细胞中化合物的种类和如何检测生物组织中的蛋白质之后,进行进一步的学习。通过对氨基酸形成蛋白质过程的学习,分析蛋白质多样性的直接原因和根本原因,从而体会生物多样性的原因。结合教材及生活实际分析蛋白质的功能,认同蛋白质是生命活动的主要承担者,为本书其他章的学习及高中生物课程其他模块的学习做铺垫。 二、教学目标 知识与技能目标 （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）阐述蛋白质的结构和功能。 过程与方法目标 （1）培养学生跨学科分析综合能力。 （2）收集资料、分析资料的能力。 情感态度价值观目标 （1）认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 （2）关注蛋白质研究的新进展。
（3）讨论蛋白质的重要作用。 三、重点和难点 重点：氨基酸的结构特点及氨基酸形成蛋白质的过程；蛋白质的结构和功能。 难点：氨基酸形成蛋白质的过程及涉及的相关计算问题。四、 教学设计思路 教学过程是在“学生为主体，教师为主导”的教学理念的指导下进行的，在教学过程中以学生自主学习、小组合作探究学习为主，提高学生的自主学习能力和合作探究能力。以自学、合学、展学、评学的教学思路进行。让学生能够真正明确脱水缩合的过程中，物质变化的来龙去脉，以便从整体上认识、理解和掌握脱水缩合过程。 五、教学过程的实施 （一）课前内容的检查，查漏补缺 由一位同学带领学生复习关于氨基酸和脱水缩合以及蛋白质结构和 功能的有关内容，为本节课内容的学习打下基础。 （二）情景导入、展示目标。 【教师】根据本节课的学习目标。（多媒体展示，强调重难点）
综述细胞内的蛋白质合成、加工、修饰、分选与运输方式及其生物学意义。 蛋白质是生命活动的主要承担者，是构成细胞和生物体结构的重要物质，在生物体及细胞的生命活动中发挥重大作用。 1.许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。 2.细胞内的化学反应离不开酶得催化，绝大多数酶都是蛋白质。 3.有些蛋白质具有运输载体的功能。（血红蛋白运输氧） 4.有些蛋白质起信息传递的作用，能够调节机体的生命活动。（如，胰岛素） 5.有些蛋白质有免疫功能，人体的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。 1 蛋白质的合成 蛋白质的生物合成过程实质上是基因表达的一个过程，它包括转录和翻译。即把mRNA 分子中的碱基排列顺序转变为蛋白质或多肽链中的氨基酸排列顺序的过程，可分为起始、延长和终止3个阶段，分别由不同的起始因子、延伸因子和终止因子（释放因子）参与。细胞中的蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质之中。 2 蛋白质的加工与修饰 许多新生肽要经过一种或几种共价键修饰，这种修饰可以在正延伸着的肽链中进行。一般情况下，翻译后修饰一是为了功能上的需要，另一种情况是折叠成天然构象的需要。在粗面内质网合成并进入内质网腔的蛋白质发生的主要化学修饰作用有糖基化、羟基化、酰基化和二硫键的形成。而在细胞质基质中发生蛋白质修饰的类型主要有辅酶或辅基与酶的共价结合、磷酸化和去磷酸化、糖基化、甲基化、酰基化等。蛋白质的修饰加工主要包括： 切除加工：包括切除N-端甲硫氨酸、信号肽序列和切除部分肽段，将无活性的前体转变成活性形式。（包含信号肽的胰岛素前体称为前胰岛素原，去掉信号肽的胰岛素的前体称为胰岛素原),进一步切除称为C链的肽段后才能形成活性形式的胰岛素） 糖基化：糖基化主要发生在内质网和高尔基体中。粗面内质网上合成的大多数蛋白在都发生了糖基化。主要作用是促进蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象，增加蛋白质的稳定性，有N-连接的糖基化和O-连接的糖基化之分。（重点） 羟基化：最常见的是内质网上合成的跨膜蛋白在通过内质网和高尔基体的转运过程中发生的，它由不同的酶来催化，把软脂酸链共价地连接在某些跨膜蛋白的暴露在细胞质基质中的结构域。 磷酸化与去磷酸化：蛋白磷酸化与去磷酸化参与代谢调控和信号转导以及蛋白与蛋白之间的相互作用。（PDGF受体的酪氨酸残基经过自身磷酸化后才与细胞质定位蛋白质结合。） 亲脂修饰：最常见的亲脂修饰是酰化和异戊二烯化。蛋白质亲脂修饰后可以改变膜结合能力和特定的蛋白与蛋白之间的相互作用。N-豆蔻酰化（豆蔻酸以酰酰氨键形式共价连在肽链N 端的残基上）能增加特定G蛋白的α亚基对膜结合的β、γ亚基的亲和力。 甲基化：通过甲基转移酶进行。天冬氨酸的甲基化能促进已破坏蛋白的修复或降解，在2，3-二磷酸核酮糖羧化酶（rihilose-2,3-biosphosphate carboxylase）、钙调蛋白（calmodulin）、组氨酸（histone）、某些核糖体蛋白和细胞色素C中都有甲基化的赖氨酸残基。 二硫键形成：二硫键通常只发现于分泌蛋白（如胰岛素）和某些膜蛋白中，在细胞质中由于有各种还原性物质，所以细胞质蛋白没有二硫键。因为内质网腔是一个非还原性环境，所以粗糙内质网上的新生肽只暂时形成二硫键。当新生肽进入内质网腔时，一些肽链可能会按氨基酸次序依次暂时形成二硫键，但最终会通过交换二硫键位置的形式形成正确的结构，内质网中可能还有一种二硫键异构酶催化该过程。 3 蛋白质的分选和转运
苏教版必修一细胞中的生物大分子 第1课时生物大分子的基本骨架糖类、脂质的种类和功能 课时作业 1?原子的质量数是指（） A ?原子核中的质子数和中子数之和 B ?质子数和电子数之和 C.中子数和电子数之和 D ?质子数和电子数、中子数之和 解析：选A。原子的质量数是指原子核中的质子数和中子数之和。 2?生物大分子在生物体生命活动中具有重要的作用。碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链状或环状，从而形成 生物大分子。以上事实可以说明（） ①碳元素参与生物体内所有化合物的组成 ②地球上的生命是在碳兀素的基础上建立起来的 ③碳元素是各种化合物中含量最多的元素 ④碳元素是组成生物体内有机化合物的最基本元素 A ?②③④ B ?③④ C.②④ D ?①③④ 解析：选C。由题意可知，在生命活动中具有重要作用的生物大分子是在碳元素的基础上建立起来的，这与碳原子本身的化学性质有关，因此可以得出②④的结论。作为生物体重要组成物质的水中无碳元素，有些化合物如糖和水中含量最多的元素是氧，故①③无法从上述事实中得出。 3?医生给低血糖休克病人注射50%的葡萄糖溶液，其主要目的是（） A ?供给全面营养 B ?供给能源 C.维持细胞渗透压 D ?供给水分
解析：选B。糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质。葡萄糖氧化分解时释放出大量的能量，可供给生物体生命活动的需要 血糖过低时，会出现头昏、心慌、四肢无力甚至休克等低血糖症状。注射葡萄糖的目的是升高血糖浓度，给病人提供营养，增加 能量。 4.如图表示一个反应过程，图中的黑球表示两个相同的单糖，则图中的A、B分别表示（） e ? A B A .淀粉、葡萄糖 B .麦芽糖、葡萄糖 C.蔗糖、果糖 D .乳糖、葡萄糖 解析：选B。题目中黑球表示两个相同的单糖，判断A为二糖，而淀粉为多糖。麦芽糖由两分子葡萄糖脱水缩合而成，符合题目 中的条件；蔗糖则是由1分子葡萄糖和1分子果糖脱水缩合形成，乳糖则是由1分子葡萄糖和1分子半乳糖脱水缩合形成，都不 符合两个相同的单糖的条件。 5?关于生物体内糖类物质的叙述中，正确的是（） A .麦芽糖在动、植物细胞中都能检测到 B ?糖类物质在细胞内不能贮存 C.糖类物质都是细胞内的能源物质 D .单糖、二糖和多糖在细胞内可以相互转化 解析：选D。麦芽糖只存在于植物细胞中，A错误；单糖类物质较多时可以转化为多糖，在细胞内贮存，B错误；植物细胞的纤维素构成细胞壁，不能提供能量，C错误；单糖、二糖和多糖在细胞内可以相互转化，D正确。 6.用苏丹川染液检测脂肪时，脂肪颗粒被染成橘黄色，但要立即观察，否则脂肪颗粒将被溶解。能够溶解脂肪的是（） A ?染液中的苏丹川粉 B ?染液中的酒精 C.颜色反应产生的热量 D .颜色反应中的生成物 解析：选B。脂肪不溶于水，易溶于酒精等有机溶剂。染液中的苏丹川粉是染色剂，不是用来溶解脂肪的。 7.某生物体内能发生如下反应：淀粉 -麦芽糖-葡萄糖-糖原，则下面的说法不正确的是（） A ?此生物一定是动物，因为能合成糖原
考点04 细胞中的蛋白质 高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆ 1．组成蛋白质的氨基酸及其种类 （1）组成元素：C 、H 、O 、N ，有的还含有P 、S 等。 （2）结构特点 ①氨基和羧基的数量：每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基。 ②氨基和羧基的连接位置：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 ③氨基酸不同的决定因素：R 基的不同。 （3）种类：约20种。 根据能否在人体内合成????? 必需氨基酸种，婴儿9种非必需氨基酸种 2．蛋白质的结构及其多样性 （1）二肽的形成过程 ①过程a 名称：脱水缩合，场所为核糖体。 ②物质b 名称：二肽。 ③结构c 名称：肽键，其结构简式为：—NH —CO —(或—CO —NH —)。 ④H 2O 中各元素的来源：H 来自—COOH 和—NH 2，O 来自—COOH 。 ⑤多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为多肽。 （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 （3）蛋白质分子多样性的原因 ①氨基酸????? a.种类不同b.数目成百上千c.排列顺序千变万化 ②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。 3．蛋白质的功能(连线)
考向一蛋白质的结构和形成过程 1．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是 A．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NS B．分子式为C63H105O25N17S2的多肽化合物中，最多含有的肽键数目是16个C．10个氨基酸构成的多肽有9个—CO—NH—，称为九肽学&科网 D．两个氨基酸脱水缩合过程中失去的H2O中的氢来源于氨基和羧基中的氢【参考答案】C
浅谈细胞生物学的发展 岳增海 著名科学家E.B.Wilson早在1952年就说过，“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”。悠悠300余年，关于细胞的研究硕果累累；近50年来更进入了分子水平，老树又绽新花。许多研究成果已经或将要走进我们的生活：植物细胞在培养瓶中悄然长成幼苗；动物体细胞核移植诞生了克隆动物；不同生物细胞间DNA的转移创造出新的生物类型及其产品；病危的生命期盼着干细胞移植的救助…… 1665年英国学者胡克用自制的显微镜第一次开启了细胞的世界，至此拉开了对细胞探索的序幕。谈起细胞生物学，不得不提的是建立于19世纪的《细胞学说》。《细胞学说》的建立可谓是自然科学史上的一座丰碑。《细胞学说》的两位建立者——德国科学家施莱登和施旺。经过长时间不断的探索和研究，分别从结构、功能和分裂三个方面对细胞进行了探究，并从中提炼出了三个要点，构成了《细胞学说》的主体。《细胞学说》的建立，不仅为达尔文的《进化论》奠定了基础，更为后人对细胞生物学的研究，做出了巨大贡献。 但是仅限从显微镜下的观察对于细胞的研究远远不够，在细胞学说创立的100年间，人们对细胞的研究基本停留在简单观察和形态描述的水平，细胞在生物学家的眼中多多少少还像一团胶状物，里面杂乱地散布着一些含混不清的东西。此时出现了一名科学家——美国的细胞生物学科学家克劳德，他决心把细胞内部的组分分离开，探索细胞内组分的结构和功能。当时分离细胞器所遇到的困难是今天的人们难以想象的。许多人对他冷嘲热讽，认为把好好的细胞弄碎是毫无意义的。但是克劳德坚信，要深入了解细胞的秘密，就必须将细胞内的组分分离出来。经过艰苦的努力，他终于摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心的方法，将细胞内的不同组分分开。这就是一直沿用至今的“转速离心法”。 如果说《细胞学说》是通往细胞生物学的一扇门，那么我认为克劳德的“转速离心法”便是这扇门的钥匙。这种方法的发现，使人类对细胞内部的进一步探究，有着非常重要的意义。 由于分子生物学概念、方法与技术的引入，细胞生物学在近三十年取得了重大突破性的进展，随着对细胞内更深入的探究，人类发现了细胞中一个新的世界。细胞中每个组分如此精巧，一个个小小的细胞器，在细胞中都起到了非常关键的作用。霍中和院士在《细胞生物学》中写到：“我确信哪怕最简单的一个细胞，也比迄今为止设计出的任何只能电脑更精巧。”人类也曾经试图组装出一个细胞。1990年，科学家发现人体生殖道支原体可能是最小、最简单的细胞。1995年，美国科学见文特尔领导的研究小组，对这种支原体的基因组进行了测序，发现它仅有480个基因。如果在480个基因中辨认出对细胞生活必不可少的“基本基因”，那么就有希望人工合成这些基因——一段不很长的DNA分子。
浙江专用版高中生物第一章细胞的分子组成第三节第3课时糖类油脂和蛋白质的鉴定核酸教案必修1 第3课时糖类、油脂和蛋白质的鉴定 核酸 知识内容学考要求选考要求 活动：检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质 b b 核酸的种类和功能 a a 学习导航 (1)阅读教材，明确检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质的原理。(2)分组活 动，学会检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质的方法步骤。(3)阅读教材，了 解核酸的种类和功能。 方式一假设每位同学都是一名营养师或食品检验员，如何检测出未知组织液含有的物质？你要选择哪些实验器材和试剂呢？ 方式二教师在实验台上摆上苹果、马铃薯、鸡蛋、牛奶等。大家看，讲台上放了一些我们常见的、常吃的食物，你知道它们含有哪些有机化合物吗？怎样用科学的实验方法进行检测呢？ 一、检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质 1．油脂的检测 (1)原理：苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈橙黄色。 (2)方法步骤 取材：花生种子(浸泡3～4h)，将子叶切成1～2mm厚的薄片 ↓ 制片 ?? ? ??①取最薄的薄片置于载玻片上 ②在薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液 ③去多余的染液(1～2滴50%的乙醇溶液) ④制成临时装片 ↓
观察：在低倍物镜下寻找到已染色的圆形小颗粒，然后用高倍物镜观察 ↓ 结论：圆形小颗粒呈橙黄色(说明有油脂存在) 特别提醒 低倍物镜换成高倍物镜时，视野变暗，看到的细胞数目少；较厚的切片细胞重叠，不易观察脂肪小颗粒；乙醇可以洗去未与油脂结合的苏丹Ⅲ染液，也能溶解油脂，漂洗时速度要快，否则会将油脂溶解掉，观察不到实验现象。切片可能使细胞破裂，导致油脂流出细胞外。 2．糖类和蛋白质的检测 (1)检测淀粉 ①原理：淀粉遇碘—碘化钾溶液显蓝色。 ②方法步骤 取材：马铃薯匀浆液 ↓ 检测： ↓ 结论：样本中含有淀粉 (2)检测还原糖 ①原理：用本尼迪特试剂检测，热水浴生成红黄色沉淀。 ②方法步骤 选材：含还原糖量较高、白色或近于白色的植物组织(梨、白萝卜) ↓ 制备组织液????? 制浆 ↓ 过滤(用一层纱布) ↓取液 ↓ 显色反应： ↓
张学文简历 张学文，男，理学博士，1965年6月出生于湖南省华容县，现任湖南农业大学理学院生物技术系教授。 学历及工作简历： 1982年9月—1986年7月：湖南农学院（今湖南农业大学）园艺系本科学习，毕业获学 士学位； 1986年9月—1989年7月：湖南农学院遗传育种专业硕士研究生，主攻分子遗传学研究 方向，毕业获农学硕士学位； 1989年7月—1991年4月：湖南省农业科学院从事遗传育种研究工作，任研究实习员；1991年4月—1995年7月：湖南农业大学生物技术系，任助教、讲师； 1995年9月—1999年7月：湖南农业大学植物学专业攻读博士学位，主攻生化与分子生 物学方向。1999年毕业获理学博士学位。 1996年获得副教授任职资格并被聘为生物技术系副教授。 1997年7月—1998年8月：美国戴维斯加州大学（UniversityofCaliforniaatDavis）植 物生物系访问学者，主要从事植物发育分子生物学研究；2002年9月—2003年7月：挪威王国卑尔根大学分子生物学系访问学者，主要从事肿瘤 的细胞及分子生物学研究。 2001年8月获教授任职资格。为湖南农业大学细胞生物学硕士点领衔导师。1993年被湖南省教育厅确认为高校青年骨干教师培养对象，1999年被确认为湖南农业大学中青年骨干教师。 主讲课程： 博士生“基因工程专题” 硕士生“基因工程原理”、“分子遗传学”、“分子遗传学实验技术”、“遗传工程原理”、“生物技术概论”。 本科生“基因工程”、“现代生物技术”。
近五年研究工作简介： 1998—2000，参与国家“863”项目“草鱼抗病基因工程研究”，为项目技术负责人。2000—2003，参与国家“863”项目“草鱼抗病基因工程中试研究”。2000—2002，主持国家教育部研究课题“分离克隆水稻胚胎发生调控基因cDNA”。2001—2003，主持湖南省自然科学基因项目“水稻胚胎发生调控基因的研究”。2002—2005，主持湖南省优秀中青年基金项目“α-半乳糖苷酶基因的分离克隆及突变研究”2003—2005，主持湖南省专项科研基金项目“利用基因工程方法发酵生产α-半乳糖苷酶”。近五年主要论文著作目录 1.张学文,罗慧敏拟南芥homeobox基因A21的研究.《面向21世纪的科技进步与社会经济 发展》1999.12北京:科学技术出版社.中国科协首届学术年会交流. 2.张学文,罗泽民拟南芥同源转换盒基因A21反义RNA基因重组体构建及转化.湖南师范大 学学报.2001,27(1):79-83. 3.张学文 ArabidopsishomeoboxgeneA21isactiveindividingcells.10th InternationalCongres sonGenes,GeneFamiliesandIsozyme.1999.10Beijing. 4.张学文生物技术跨越发展的战略研究湖南省科学技术协会2001年年会优秀论文 奖,2001.9.长沙. 5.张学文,洪亚辉,赵燕植物开花时期的分子控制.湖南农业大学学报.2003,29(6):523-528. 6.唐香山,张学文饲料酶制剂研究进展广西农业科学.2004,4. 7.唐香山,张学文,章怀云α-半乳糖苷酶基因克隆及在酵母中的表达.生物工程杂志.2004,4. 8.唐香山，张学文酵母表达载体研究进展生命科学研究.2004,6. 9.陈开健,章怀云，张学文等转人α-干扰素基因草鱼饲喂大鼠的安全性研究.湖南农业大学学 报.2002.28(2):149-151.
高中生物基因指导蛋白质的合成测试题(附 答案)
高中生物必修2 第4章第1节基因指导蛋白质的合成测试题（附答案） 一、单选题 1．某细胞内相关的生理活动如图所示，下列表述正确的是 A. 若该细胞为记忆B细胞，其细胞核、细胞质中均能发生a、b过程 B. 细胞发生c过程时，mRNA沿着核糖体移动，参与的tRNA可能有61种 C. 图中蛋白质的结构和功能是由DNA中碱基的排列顺序和环境条件共同决定的 D. 分化的细胞中mRNA和蛋白质一定不同 2．某种物质可使DNA双链不能解开，若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，该物质不会阻断的细胞生理过程是 ①DNA复制②转录③翻译 A. ① B. ①② C. ③ D. ②③ 3．若图中甲、乙、丙所代表的结构或物质的关系，则表中相应的叙述与图示不符的选项是选项甲乙丙相应的叙述 A DNA RNA蛋白质①过程可表示转录；②过程可表示翻译 B二倍体花粉单倍体通过③得到甲的常用方法是用秋水仙素处理丙的种子 C离体细胞愈伤组织植物体①过程表示脱分化，②过程包括再分化 D CO 2+H 2 0C 6 H 12 O 6 丙酮酸 ①过程表示光合作用；②③过程表 示有氧呼吸 A. A B. B C. C D. D 4．下列有关DNA复制和基因表达的叙述，不正确的是 A. DNA复制和转录过程中都有氢键的断裂和形成 B. 人体不同细胞中DNA复制方式不同 C. 翻译过程中mRNA都要与核糖体结合 D. 转录过程中遗传信息可由DNA流向RNA 5．埃博拉出血热（EBHF）是由埃博拉病毒（EBV）（一种丝状单链RNA病毒）引起的当今世界上最致命的病毒性出血热，目前该病毒已经造成超过5160人死亡。EBV与宿主细胞结合后，将核酸-蛋白复合体释放至细胞质，通过下图途径进行增殖。下列推断正确的是
第二节细胞中的生物大分子 从容说课 本节教材主要讲述了生物大分子的基本骨架以及糖类、脂质、蛋白质、核酸的组成、种类、结构和功能。 细胞中的四种生物大分子都是由C、H、O等元素组成的。因此，本节内容的学习是以前一节所学的细胞中的原子和分子的知识为基础，同时又是学习细胞代谢、增殖、分化、衰老和凋亡的物质基础，因此，细胞中生物大分子的知识是学习本模块后续知识的基础，同时也是学习“遗传与进化”“稳态与环境”等其他模块知识的基础。 糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机大分子的组成和功能的知识是中学生物学中重要的基础知识，因此，有关糖类、脂质、蛋白质和核酸四种有机大分子的组成和功能的知识是本节教学的重点。有关糖类知识教学可从学生熟悉的糖类入手，展开内容的教学，以激发学生学习的兴趣。利用表解，使学生弄明白糖类的种类。组织学生做好鉴定淀粉和麦芽糖的实验，联系低血糖等与人体健康密切相关的事例，使学生理解糖类的功能。通过教材中探究性实验，利用学生对脂质有关的生活经验，让学生认识脂质的种类、结构和功能。蛋白质的结构和功能是本节教学的重点，同时氨基酸形成蛋白质的过程以及蛋白质结构多样性的原因，又是本节教学的难点。教学中，可引导学生观察多种氨基酸的结构，通过比较、分析、讨论，发现氨基酸结构的共同特点，进而归纳出氨基酸结构通式。运用多媒体动画演示氨基酸形成蛋白质的过程，并引导学生分析肽链结构和蛋白质分子结构多样性，使抽象知识直观化。 实验教学是生物学科学习和研究的重要手段，新课程对实验教学特别重视。本节教材安排了多项鉴定实验，这也是本节教学的重点之一。认真组织好有关的实验教学，让学生学会正确使用实验材料用具，进行科学探究，既体现新课程提高科学素养的理念，也是培养学生能力的重要手段之一。 本节教材中设置了2个“边做边学”、1个“课题研究”、1个“积极思维”、1个“继续探究”和1个“拓展视野”。第一个“边做边学”的活动内容是“鉴定生物组织中的糖类”，包括鉴定淀粉和鉴定麦芽糖，这两项实验都遵循对照性实验设计原则，教学中要引导学生在认真完成实验的基础上，分析、理解实验设计的原则和方法。“课题研究”的研究目的是尝试鉴定脂肪，教学中可将学生分成几组，各组分别鉴定洋葱根尖、小麦种子、花生种子、大豆种子等不同植物组织。各小组合作鉴定后，以小组为单位在全班内进行汇报交流鉴定方法、过程和结果。“继续探究”是本教材的一个重要学习栏目，可引导学生先认真设计好实验的方案，并给予必要的指导，教师应开放实验室，以便学生进行探究，并参与讨论分析。 教学重点 1.细胞中四种生物大分子的种类、结构和功能。 2.鉴定生物细胞中的糖类、脂肪、蛋白质实验。 3.生物大分子的基本骨架。 教学难点 1.鉴定生物细胞中的糖类、脂肪、蛋白质的实验。 2.糖类的种类。 3.氨基酸形成蛋白质的过程及蛋白质结构多样性的原因。 4.生物大分子的基本骨架。 教具准备 “鉴定生物组织中的糖类”“鉴定脂肪”“鉴定蛋白质”等实验器材、氨基酸形成蛋白质过程及蛋白质结构多样性的多媒体课件,淀粉、蛋白质、脂肪、DNA分子结构示意图等。 课时安排 1
浅谈细胞生物学未来情况 11生科111003015 康明辉 摘要：著名生物学家威尔逊早在20世纪20年代就提出“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位，细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学。细胞生物学的研究范围广泛，其核心可归结为遗传和发育问题。遗传是在发育中实现的，而发育又要以遗传为基础。当前细胞生物学的主要发展趋势是用分子生物学及物理、化学方法，深入研究真核细胞基因组的结构及其表达的调节和控制，以期从根本上揭示遗传和发育的关系，以及细胞衰老、死亡和癌变的原因等基本生物问题，并为把遗传工程技术应用到高等生物，改变其遗传性提供理论依据。20世纪90年代以来，分子生物学取得很大进展，这些进展促进了细胞结构和功能调控在分子水平上的研究 关键词：细胞遗传生物学发育 细胞生物学的研究范围广泛，其核心可归结为遗传和发育问题。遗传是在发育中实现的，而发育又要以遗传为基础。当前细胞生物学的主要发展趋势是用分子生物学及物理、化学方法，深入研究真核细胞基因组的结构及其表达的调节和控制，以期从根本上揭示遗传和发育的关系，以及细胞衰老、死亡和癌变的原因等基本生物问题，并为把遗传工程技术应用到高等生物，改变其遗传性提供理论依据。20世纪90年代以来，分子生物学取得很大进展，这些进展促进了细胞结构和功能调控在分子水平上的研究。 目前对细胞研究在方法学上的特点是高度综合性，使用分子遗传学手段，对新的结构成分、信号或调节因子的基因分离、克隆和测序，经改造和重组后，将基因（或蛋白质产物）导入细胞内，再用细胞生物学方法，如激光共聚焦显微镜、电镜、免疫细胞化学和原位杂交等，研究这些基因表达情况或蛋白质在活细胞或离体系统内的作用。分子遗传学方法和细胞生物学的形态定位方法紧密结合，已成为当代细胞生物学研究方法学上的特点。另一方面，用分子遗传学和基因工程方法，如重组DNA技术、PCR、同源重组和转基因动植物等，对高等生物发育的研究也取得出乎意料的惊人进展。对高等动物发育过程，从卵子发生、成熟、模式形成和形态发生等方面，在基因水平的研究正全面展开并取得巨大进展。自从“人类基因组计划”实施以来，取得了出乎意料的迅速进展。2000年6月，国际人类基因组计划发布了“人类基因组工作框架图”，可称之为“人类基因草图”，这个草图实际上涵盖了人类基因组97％以上的信息。从“人类基因组工作框架图”中我们可以知道这部“天书”是怎样写的和用什么符号写的。2001年2月，包括中国在内的六国科学家发布人类基因组图谱的“基本信息”，这说明人类现在不仅知道这部“天书”是用什么符号写的，而且已经基本读懂了这部“天书”。其他典型生物的基因组研究有的已经完成，有的正在进行。在对从低等到高等的不同生物门类的基因组、调控基因群，以及发育调控模式比较研究的基础上，已开始对发育和进化的关系进行探索。在基因和细胞水平，对遗传、发育和进化关系的探索已展现出乐观的前景。“后基因组时代”的生物学任务是基因组功能的研究，即对细胞的基因表达谱和蛋白质谱的研究，这些都将从根本上影响未来细胞生物学的发展趋向。正如过去各种生命现象的奥秘都要从细胞的结构和功能活动中寻求解答一样，目前对细胞的结构和功能，也要从基因组的结构和功能活动中寻求解答。基因、细胞和发育将是贯穿细胞生物学研究的主
尝试总结氨基酸异同点? 尝试描述氨基酸脱水缩合 过程？ 尝试说出蛋白质结构不同 可能原因？ 尝试举例说出蛋白质的功 能？ 厂 蛋白质作用 — ▼ _______________ 总结氨基酸结构通式 师生共同总结脱水缩合过程 师生总结蛋白质结构多样性原因 思考讨论，代表回答 细胞中的生物大分子一蛋白质的结构和功能 概述蛋白质的结构与功能，说明生物大分子以碳链为骨架。 初步学会鉴定物质的科学实验方法， 说明、分析、总结实验材料的选取原则; 对氨基酸脱水缩合过程的分析、逻辑推理能力；经历知识的发生发展过程，积极思维， 尝试进行科学探究、收集信息、分析信息。 情感态度与价值观目标：通过边做边学实践活动及对氨基酸脱水缩合过程的分析，形成 严谨的科学态度、不 断创新的精神以及合作精神；逐步认同“结构决定功能”的生物学 基本观点。 【教学重点】 氨基酸的结构特点；蛋白质的结构与功能。 【教学难点】 氨基酸的脱水缩合。 【教学方法】 分组合作，问题引导。 【教学设计思路】 【教学目标】 知识目标： 能力目标： 1、 2 3、 展示大头娃娃图片，创设情境 几种氨基酸结构式 两种氨基酸结构式 蛋白质各级结构图 体现蛋白质功能图 ￥ 小组讨论，总结并交流 I 富含蛋白食品 认识作用并举例 阅读课本小组讨论 举例说出蛋白质功能 练习：学会判断氨基 酸方法。制作模型
3.基本组成单位: (1)结构通式: 生成1分子水被脱去，而羧基和氨基剩余的基团相连成为 ，其结构式为 形成的肽链称为 ⑶特点: ②一条多肽链(n 个氨基酸分子形成)中含有的肽键数 5.种类和功能的多样性 (1)问：蛋白质的结构具有多样性的原因哪些? ①组成蛋白质多肽链的氨基酸在 不同; 【自学引导】 (一)蛋白质的结构和功能 1.元素组成: ，大多数蛋白质还含有 2.含量及地位：是细胞中含量最多的 .化合物，是细胞的 物质，如生物体中绝大多数酶、 细胞中许多重要的 和某些激素等都是蛋白质。 (2)结构特点：都有一个 和一个 与同一个碳原子相连，而 且这个碳原子还分别与一个 、一个可变的 相连接。 ⑶种类：组成生物体内蛋白质的氨基酸大约有 种，不同氨基酸的区别在 的不同。 问：1.自然界中含有氨基和羧基的化合物均可称为氨基酸, 如何判断是否构成蛋白质 的氨基酸? 4 ?蛋白质的形成 蛋白质是由许多氨基酸分子通过 形成 相连而成的。 (1)过程：在酶的作用下，一个氨基酸的羧基提供的 与另一个氨基酸的氨 基提供的 ⑵结果：氨基酸分子脱水缩合后形成的有机化合物叫做 O 最简单的肽由 2个氨基酸分子脱水缩合而组成， 称为 ;由n 个氨基酸(n > 3)分子以肽键相连 ①一条多肽链至少含有一个游离的 和一个游离的 上的
1．简述细胞生物学的基本概念，以及细胞生物学发展的主要阶段。 以细胞为研究对象，经历了从显微水平到亚显微和分子水平的发展过程，研究细胞结构与功能从而探索细胞生长发育繁殖遗传变异代谢衰老及进化等各种生命现象的规律的科学；主要阶段：①细胞的发现与细胞学说的创立②光学显微镜下的细胞学研究③实验细胞学研究④亚显微结构与分子水平的细胞生物学。 2.简述细胞学说的主要内容。 施莱登和施旺提出一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均有细胞组成，细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。魏尔肖后来对细胞学说作了补充，强调细胞只能来自原来的细胞。 3.简述原核细胞的结构特点。 1）. 结构简单 DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核。 细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体。 2）. 体积小直径约为1到数个微米。 4.简述真核细胞和原核细胞的区别。 5.简述DNA的双螺旋结构模型。 ① DNA分子由两条相互平行而方向相反的多核苷酸链组成。②两条链围绕着同一个中心 轴以右手方向盘绕成双螺旋结构。③螺旋的主链由位于外侧的间隔相连的脱氧核糖和磷酸组成，内侧为碱基构成。④两条多核苷酸链之间依据碱基互补原则相连螺旋内每一对碱基均位于同一平面上并且垂直于螺旋纵轴，相邻碱基对之间距离为,双螺旋螺距为。 6.蛋白质的结构特点。 以独特的三维构象形式存在，蛋白质三维构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是氨基酸组分间相互作用的结果。一级结构是指蛋白质分子氨基酸的排列顺序，氨基酸排列顺序的差异使蛋白质折叠成不同的高级结构。二级结构是由主链内氨基酸残基之间氢键形成，有两种主要的折叠方式a-螺旋和β-片层。在二级结构的基础上进一步折叠形成三级结构，不同侧键间互相作用方式有氢键，离子键和疏水键，具有三级结构既表现出了生物活性。三级结构的多肽链亚单位通过氢键等非共价键可形成更复杂的四级结构。 7.生物膜的主要化学组成成分是什么？ 膜脂（磷脂，胆固醇，糖脂），膜蛋白，膜糖 8.什么是双亲性分子(兼性分子)？举例说明。 既含有亲水头部又含有疏水的尾部的分子，如磷脂一端为亲水的磷酸基团，另一端为疏水的脂肪链尾。 9.膜蛋白的三种类型。 膜内在蛋白（整合蛋白），膜外在蛋白，脂锚定蛋白 10.细胞膜的主要特性是什么？膜脂和膜蛋白的运动方式分别有哪些？ 细胞膜的主要特性：膜的不对称性和流动性；膜脂翻转运动，旋转运动，侧向扩散，弯曲运动，伸缩和振荡运动。膜蛋白旋转运动和侧向扩散。 11.影响膜脂流动的主要因素有哪些？ ①脂肪酸链的饱和程度，不饱和脂肪酸越多，相变温度越低其流动性也越大。 ②脂肪酸链的长短，脂肪酸链短的相变温度低，流动性大。 ③胆固醇的双重调节，当温度在相变温度以上时限制膜的流动性起稳定质膜的作用，在相 变温度以下时防止脂肪酸链相互凝聚，干扰晶态形成。 ④卵磷脂与鞘磷脂的比例，比值越大流动性越大。 ⑤膜蛋白的影响，嵌入膜蛋白越多，膜脂流动性越小