第四章生命中的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)物質(zhì)第三節(jié)蛋白質(zhì)與核酸

1、第四章生命中的基礎(chǔ) 有機(jī)化學(xué)物質(zhì) 第三節(jié) 蛋白質(zhì)與核酸 蛋白質(zhì)是一切生命的基礎(chǔ)，而氨基酸則是組成 蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。 說說你知道的哪些是含蛋白質(zhì)的物質(zhì)? 蛋白質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)是生命的基 礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。 一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)： 1 1、氨基酸的概念： 羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代后的生成 物。 說明： -NH2叫氨基，可以看成NH3失一個H原子后得到的， 是個堿性基。氨基的電子式： -氨基酸：離羧基最近的碳原子上的氫原子叫 氫原子，次近的碳原子上的氫原子叫氫原子。 羧酸分子里的氫原子被氨基取代的生成物叫- 氨基酸。 -氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石。天然蛋白質(zhì)水 解

2、得到的氨基酸絕大部分是-氨基酸。 如：甘氨酸（-氨基乙酸）的結(jié)構(gòu)簡式為： 2、氨基酸的結(jié)構(gòu) 氨基 羧基 特點(diǎn)：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基 (- COOH)，屬于取代羧酸 注意：與同碳原子數(shù)的硝基化合物存在同分 異構(gòu)現(xiàn)象，如 與CH3CH2NO2互為同分異 構(gòu)體。 3、幾種重要的氨基酸 甘氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 4、氨基酸的物理性質(zhì)： 天然氨基酸都是無色晶體，熔點(diǎn)高，在 2003000C熔化時(shí)分解，易溶于水，它 們能溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液中，除少數(shù)外一 般都能溶于水，難溶于乙醇乙醚。 5、氨基酸的性質(zhì) 1）、氨基酸的兩性： （氨基酸結(jié)構(gòu)中含有官 能團(tuán)-COOH-COOH和-NH-NH2

3、 2，既有酸性又有堿性） + HCl + NaOH+ H2O 說明： a a、所學(xué)過的既能跟酸反應(yīng)又能跟堿反應(yīng)的物質(zhì)： AlAl、AlAl2 2O O3 3、Al(OH)Al(OH)3 3、(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3、NHNH4 4HCOHCO3 3、NaHCONaHCO3 3等。 b b、分子內(nèi)部中和，生成內(nèi)鹽： 由于該性質(zhì)使氨基酸具有較高的熔沸點(diǎn)，易溶于水，難溶于非極性 溶劑，具有類似離子晶體的某些性質(zhì)。 2）、成肽反應(yīng)： 一個氨基酸分子中的羧基可以跟另一個氨基 酸分子中的氨基反應(yīng)，按羧基脫羥基、氨基脫 氫的反應(yīng)原理，脫去一個水分子而形成酰胺基 （ ），即肽鍵，此反應(yīng) 稱

4、為成肽反應(yīng)。 R + H2O + 肽鍵 蛋白質(zhì)是多肽形成高分子化合物 兩個氨基酸彼此之間脫去一個分子水得到的 產(chǎn)物叫二肽。多個氨基酸分子彼此脫水生成的化 合物叫多肽。 + H2O + 肽鍵 多種氨基酸分子按不同的排列順序以肽鍵 相互結(jié)合，可以形成千百萬種具有不同的 理化性質(zhì)和生理活性的多肽鏈。相對分子 量在10 000以上的，并具有一定空間結(jié)構(gòu) 的多肽，稱為蛋白質(zhì)。 氨基酸 二肽 多肽鏈 蛋白質(zhì) M1萬 成肽反應(yīng) 作業(yè) 根據(jù)下列化合物的結(jié)構(gòu)分析回答： （1）該化合物有 個氨基和 個羧基。 （2）該化合物是由 個氨基酸失去 分子 水而形成的。這樣的反應(yīng)叫做 反應(yīng)。 （3）該化合物中肽鍵編號是 該

5、化合物是 肽。 2 2 32 成成肽 3、5 三肽 二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)： （蛋白質(zhì)是由多種氨基酸結(jié)合而成的含氮生 物高分子化物） 1 1、存在： 動物的肌肉、皮膚、血液、乳汁及毛、發(fā)、 蹄、角等，或存在于植物的種子里。 2 2、蛋白質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)： 蛋白質(zhì)的成分里含有碳、氫、氧、氮、硫 等元素； 蛋白質(zhì)是由不同氨基酸按不同排列順序相 互結(jié)合而構(gòu)成的高分子化合物； 蛋白質(zhì)分子中含有未縮合的羧基（-COOH） 和氨基（-NH2）； 蛋白質(zhì)溶液是一種膠體； 酶是一種蛋白質(zhì)。 2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子中各種氨基酸的連接方式和排列順序 肽鍵是蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)鍵。 2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 多肽鏈卷

6、曲盤 旋和折疊的空 間結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)在二級 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn) 一步盤曲折疊 而形成 三維結(jié)構(gòu) 2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 每個具有三級 結(jié)構(gòu)的多肽鏈 稱為亞基 亞基的立體排布、亞基間相互作用 與布局 2 2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 3、蛋白質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) （1 1）兩性: : 形成蛋白質(zhì) 的多肽是由 多個氨基酸 脫水形成的， 在多肽鏈的 兩端必然存 在著自由的 氨基與羧基. （2 2）水解-在酸或堿或酶的作用下 蛋白質(zhì) 多肽 二肽 氨基酸 在盛有雞蛋白溶液 的試管里，緩慢地加入 2ml飽和的（NH4）2SO4 溶液，觀察沉淀的析出。 然后把少量的帶有沉淀 的液體加入盛有2ml蒸 餾水的試管里，觀察實(shí) 驗(yàn)現(xiàn)象 向蛋白質(zhì)溶液

7、中加入( (NH4) )2 2SO4溶液時(shí)， 會使蛋白質(zhì)從溶液沉淀出來，加水后沉淀又 溶解。 鹽析的應(yīng)用： 現(xiàn)象: : 分析得出結(jié)論： 向蛋白質(zhì)溶液中加入某些濃的無機(jī)鹽溶 液后，可使蛋白質(zhì)凝聚而從溶液中析出，這 種作用叫做鹽析. . 鹽析是可逆的（物理變化） 采用多次鹽析的方法可以分離或提純蛋白質(zhì) 實(shí)驗(yàn)4-3： 分別取四支試管。加入2mL雞蛋白溶液，編好 號。 1向第一支試管中加入幾滴醋酸鉛溶液； 2向第二支試管中加入幾滴硫酸銅溶液； 3向第三支試管中加入幾滴甲醛溶液； 4將第四支試管放在酒精燈上加熱。 最后分別向四支試管中加適量的水，震蕩觀察現(xiàn) 象 蛋白質(zhì)均凝結(jié)，加入適量清水后，凝 結(jié)的蛋白

8、質(zhì)不再溶解。 現(xiàn)象: : 分析得出結(jié)論： 向蛋白質(zhì)溶液中加入重金屬鹽、醛或加 熱均會使蛋白質(zhì)凝結(jié)成沉淀。此過程不可逆 （化學(xué)變化）。 蛋白質(zhì)的這種徹底改變性質(zhì)的變化叫蛋 白質(zhì)的變性 紫外線、X射線、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、銅、汞、 鉛等重金屬鹽類，以及甲醛、酒精、苯甲酸 等均能使蛋白質(zhì)變性。 【學(xué)與問】： (1)(1)為什么誤食重金屬鹽類時(shí), , 可以喝大量的牛奶、 蛋清或豆?jié){來解毒？ (2)(2)為什么在農(nóng)業(yè)上用波爾多液（由硫酸銅、生石灰 和水制成）來消滅病蟲害？春天為什么要在樹木的 枝干上涂抹石灰漿? ? 實(shí)驗(yàn)4-44-4 1用試管取 2mL雞蛋白溶 液； 2滴加幾滴 濃硝酸，微熱 （5）、蛋白質(zhì)的顏

9、色反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 雞蛋白溶液遇濃硝酸加熱顏 色變黃. 含有苯基的蛋白質(zhì)均能發(fā)生 這個反應(yīng)。如皮膚，指甲等。 （6）灼燒時(shí)有燒焦羽毛的氣味 問:怎樣鑒別絲織品和棉織品? 蛋白質(zhì)的燃燒（組成元素C、H、 O、N、S、P等）一般生成CO2、 H2O、N2、SO2、P2O5等物質(zhì)。 二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)（小結(jié)） 1、具有兩性 2、水解（酸、堿或酶作用下） 3、鹽析 注意：（1）可逆 （2）物理變化 4. 變性 注意：（1）條件 （2）不可逆 5. 顏色反應(yīng) 可用于檢驗(yàn)蛋白質(zhì)！ 6、灼燒 蛋白質(zhì)的用途 （1）食物（人類必須的營養(yǎng)物質(zhì)） （2）工業(yè)原料 動物的毛、蠶絲 紡織原料 動物的皮 皮革 動物的骨、皮、

10、蹄 動物膠 牛奶中的酪素 酪素塑料 三、酶 自學(xué)探究 生物催化劑 1、什么是酶 2、酶催化作用具有的特點(diǎn) 一類由細(xì)胞產(chǎn)生的，對生物體內(nèi)的 化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的蛋白質(zhì)。 （1）條件溫和，不需加熱。 （2）具有高度的專一性。 （3）具有高效催化作用。 3、酶的種類及應(yīng)用 目前，人們已經(jīng)知道的酶有數(shù)千種。 工業(yè)上大量使用的酶多數(shù)是通過微生物 發(fā)酵制得的，并且有許多種酶已制成了 晶體。酶已得到廣泛的應(yīng)用，如淀粉酶 用于食品、發(fā)酵、紡織、制藥等工業(yè)； 蛋白酶用于醫(yī)藥、制革等工業(yè)；脂肪酶 用于使脂肪水解、羊毛脫脂等。酶還用 于疾病的診斷。 自學(xué)探究 四、核酸 1、一類含磷的生物高分子化合物， 相對分子量

11、可達(dá)十幾萬至幾百萬。 2、核酸在生物體的生長、繁殖、遺傳、 變異等生命現(xiàn)象中起著決定性的作用。 3、具有酸性 4、分類： （1）脫氧核糖核酸（DNA）：生物遺傳信 息 的載體；還指揮著蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞的分裂 和制造新的細(xì)胞。 （2）核糖核酸（RNA）：根據(jù)DNA提供的信息 控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。 2生活中的一些問題常涉及到化學(xué)知識， 下列敘述不正確的是（ ） （A）糯米中的淀粉一經(jīng)水解反應(yīng)，就釀造 成酒 （B）福爾馬林是一種良好的殺菌劑，但不 可用作消毒飲用水 （C）棉花和人造絲的成份都是纖維素 （D）室內(nèi)裝飾材料中緩慢放出的甲醛、甲 苯等有機(jī)物會污染空氣 AC 3、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪是三種

12、重要的營養(yǎng) 物質(zhì)，其中_不是高分子化合物，這三 種物質(zhì)水解的最終產(chǎn)物分別是 蛋白質(zhì)_淀粉_； 脂肪 ；在蛋白質(zhì)水 解的最終產(chǎn)物分子中，含有_官能 團(tuán)。 脂肪 氨基酸 葡萄糖 高級脂肪酸 甘油 氨基 羧基 41997年，英國的“克隆羊”備受世界關(guān)注。 “克隆羊”的關(guān)鍵之一是找到特殊的酶，這 些酶能激活普通體細(xì)胞使之像生殖細(xì)胞一樣 發(fā)育成個體。有關(guān)酶的說法中錯誤的是 （ ） （A）酶是具有催化作用的蛋白質(zhì) （B）由題可知酶具有選擇性和專一性 （C）高溫或重金屬能降低酶的活性 （D）酶只有在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿條件下才能發(fā)揮 作用 D 1甘氨酸和丙氨酸混合，在一定條件下發(fā)生 縮合反應(yīng)生成二肽的化合物共有()

13、A4種B3種 C2種 D1種 解析：甘氨酸與丙氨酸混合反應(yīng)生成二肽的 方式有：甘氨酸與甘氨酸反應(yīng)生成二肽，丙氨 酸與丙氨酸反應(yīng)生成二肽，其中甘氨酸與丙氨 酸能以兩種方式反應(yīng)生成二肽，故生成的二肽 共有4種。 答案：A 2要使蛋白質(zhì)從水溶液中析出而又不改變蛋 白質(zhì)的主要性質(zhì)，應(yīng)向其中加入() A飽和Na2SO4溶液 B濃NaOH溶液 C少量NaCl D濃BaCl2溶液 解析：蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析的條件是加入較多量 的輕金屬鹽。A項(xiàng)合格，C項(xiàng)少量NaCl能促進(jìn) 蛋白質(zhì)的溶解，B、D兩項(xiàng)因使蛋白質(zhì)變性而 不合格。 答案：A 3下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述中不正確的是(雙 選)() A蠶絲、病毒、酶的主要成分都是蛋

14、白質(zhì) B蛋白質(zhì)溶液中加入飽和硫酸銨溶液，蛋白 質(zhì)會析出，再加水也不溶解 C重金屬鹽會使蛋白質(zhì)變性，所以吞服“鋇 餐”會使人中毒 D濃硝酸濺在皮膚上能使皮膚呈黃色，這是 由于蛋白質(zhì)和濃硝酸發(fā)生了顏色反應(yīng) 解析：蛋白質(zhì)溶液中加入飽和硫酸銨 溶液有蛋白質(zhì)析出，這是蛋白質(zhì)的鹽析 過程，再加入水時(shí)蛋白質(zhì)仍能溶解；可 溶性重金屬鹽會使蛋白質(zhì)變性，而“鋇 餐”的主要成分BaSO4既不溶于水也不溶 于酸，吞服時(shí)不會使人中毒。 答案：BC (2011杭州高二質(zhì)檢)在下列物質(zhì)中： K2SO4、 HCHO、MgSO4、Hg(NO3)2、NH4Cl、 KOH，能使蛋白質(zhì)變性的是_，能 使蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析的是_。 思路指引：解決本題要注意以下兩點(diǎn)： (1)蛋白質(zhì)變性的內(nèi)涵及條件。 (2)蛋白質(zhì)鹽析的內(nèi)涵及條件。 Hg(NO3)2是重金屬鹽，KOH為強(qiáng)堿，都 會使蛋白質(zhì)變性。K2SO4、MgSO4是輕金屬鹽， NH4Cl是銨鹽，不會使蛋白質(zhì)變性，但 可以降低蛋白質(zhì)的溶解度，可使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽 析。 答案： 1關(guān)于氨基酸的下列敘述中，不正確的是( ) A氨基酸都是晶體，一般能溶于水 B氨基酸都不能發(fā)生水解反應(yīng) C氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應(yīng)生 成鹽 D天然蛋白質(zhì)水解最終可以得到氨基酸、 氨基酸等多種氨基酸 解析：氨基酸熔點(diǎn)較高，室溫下均為晶體， 一般能溶于水而難