蛋白質和核酸

第三節(jié)蛋白質和核酸第一課時氨基酸蛋白質一、氨基酸

1．氨基酸的概念

2．氨基酸的性質（1）既能與酸反應又能與堿反應（2）脫水縮合二、肽鍵和多肽三、蛋白質在存在與組成四、蛋白質的性質

1．蛋白質的兩性

2．蛋白質的鹽析

3．蛋白質的變性

4．蛋白質的顏色反應五、蛋白質的用途一、氨基酸α-蛋白質是生物體內一類極為重要的高分子化合物，幾乎一切生命活動的過程都與蛋白質有關，而氨基酸是組成蛋白質的基本結構單元，要認識蛋白質就必須認識氨基酸。什么叫氨基酸？羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代的化合物叫氨基酸。1.定義說明：氨基酸的官能團：氨基和羧基屬于取代羧酸①-NH2叫氨基，可以看成NH3失一個H原子后得到的，是個堿性基。②α-氨基酸：離羧基最近的碳原子（羧基的鄰位碳原子）上的氫原子叫α氫原子，次近的碳原子上的氫原子叫β氫原子。羧酸分子里的α氫原子被氨基取代的生成物叫α-氨基酸。

③α-氨基酸是構成蛋白質的基石。天然蛋白質水解得到的氨基酸絕大部分是α-氨基酸。

如：甘氨酸（α-氨基乙酸）的結構簡式為：

2、氨基酸的結構：α-氨基酸通式：

特點：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基(-COOH)

注意：氨基酸與分子式相同的硝基化合物存在同分異構現(xiàn)象，如與CH3CH2NO2互為同分異構體。

氨基酸的命名是以羧基為母體，氨基為取代基，碳原子的編號習慣把離羧基最近的碳原子稱為

α

碳原子，離羧基次近碳原子稱為

β

碳原子，依次類推。3、氨基酸的命名：

4、幾種常見的氨基酸

4、氨基酸的物理性質：

天然氨基酸都是無色晶體，熔點高，在200～3000C熔化時分解，易溶于水，它們能溶于強酸強堿溶液中，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：

（氨基酸結構中含有官能團-COOH和-NH2，既有酸性又有堿性）①氨基酸的兩性：既與酸反應，又與堿反應。

說明：

a、所學過的既能跟酸反應又能跟堿反應的物質：

1）單質Al、Zn等2）兩性氧化物Al2O3、3）兩性氫氧化物Al(OH)34）弱酸的銨鹽：(NH4)2CO3、NH4HCO3、

5）弱酸的酸式鹽：NaHCO3等。6）具有雙官能團的某些有機物：氨基酸、蛋白質、對羥基苯甲酸鈉

b、分子內部中和，生成內鹽：

由于該性質使氨基酸具有較高的熔沸點，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。c、氨基酸主要以兩性離子（生成內鹽）存在時，在水中的溶解度最小，可以形成晶體析出，利用這一性質，可以通過控制溶液的pH來分離氨基酸。②成肽反應：（縮合反應）兩個氨基酸分子可以相同也可不同，在酸或堿的存在下加熱，通過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，按羧基脫羥基、氨基脫氫的反應原理，脫去一個水分子縮合形成含酰胺基（），即肽鍵的化合物，稱為成肽反應。

如：甘氨酸縮合成二肽：

a、兩分子氨基酸縮水形成二肽b、分子間或分子內縮水成環(huán)說明：二肽：由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物（由三個或三個以上氨基酸分子縮合而成的，含多個肽鍵的化合物稱為多肽）。小結：氨基酸→多肽→蛋白質c、縮聚成多肽或蛋白質二、蛋白質

1.蛋白質存在：

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.蛋白質的元素主要由C、H、O、N、S等元素組成。有些蛋白質還含有P、Fe等3.蛋白質的結構特點蛋白質分子結構的顯著特征是：具有獨特而穩(wěn)定的結構。蛋白質的特殊功能和活性與多肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序、特定空間結構相關。說明：蛋白質是由不同氨基酸按不同排列順序相互結合而構成的高分子化合物；因而分子中含有未縮合的羧基（-COOH）和氨基（-NH2）；蛋白質溶液是一種膠體；酶是一種蛋白質。

蛋白質的結構：一級結構二級結構三級結構四級結構

說明：

a、蛋白質的一級結構指蛋白質多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質的一級結構決定其空間結構；

b、蛋白質的二級結構是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規(guī)律性的結構；c、蛋白質的三級結構是整個多肽鏈的三維構象，它是在二級結構的基礎上，多肽鏈進一步折疊卷曲形成復雜的球狀分子結構；

d、蛋白質的四級結構是指亞基的立體排布、亞基間相互作用與布局。

4、蛋白質的性質：

①蛋白質的膠體性質：蛋白質是大分子化合物，其分子大小一般在1-100nm之間，其水溶液具有膠體溶液的一般特性。例如具有丁達爾現(xiàn)象、布朗運動，不能透過半透膜以及較強的吸附作用等。

②兩性：因為有-NH2和-COOH

形成蛋白質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。而且，側鏈中也有酸性或堿性基團。因此，蛋白質與氨基酸一樣也是兩性分子，既能與酸又能與堿反應

③水解：在酸、堿或酶作用下天然蛋白質水解產(chǎn)物為多種α-氨基酸。分子中，叫酰胺鍵（肽鍵）。

當?shù)鞍踪|水解時，多肽鏈的肽鍵中的C—N鍵處斷裂。這是識別蛋白質水解產(chǎn)物的關鍵。

④鹽析：

少量的某些鹽能促進蛋白質溶解，而大量的濃鹽溶液反而使蛋白質的溶解度降低在溶液中使之凝聚而從溶液中析出，這種作用叫鹽析。

說明：鹽析屬物理過程，是可逆的，它只是使蛋白質暫時失去溶解性或降低蛋白質的溶解度，但并未改變蛋白質的性質。利用鹽析可分離和提純蛋白質。[實驗4-2]取20mL雞蛋白溶液放入試管；然后再向試管中加入飽和Na2SO4溶液的現(xiàn)象，然后向其中加入蒸餾水的現(xiàn)象

結論：向蛋白質溶液中加(NH4)2SO4、Na2SO4等鹽濃溶液時，會使蛋白質從溶液沉淀出來，向沉淀中加入蒸餾水沉淀會溶解。此現(xiàn)象叫蛋白質的鹽析。鹽析是可逆的。⑤變性：

在某些物理因素或化學因素的影響下，蛋白質的理化性質和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象。

說明：1）

物理因素：加熱、加壓、振蕩、攪拌、紫外線、X射線、超聲波。2）化學因素：強酸、強堿、重金屬鹽以及一些有機物如甲醛、酒精、苯甲酸、丙酮等3）變性屬化學過程不可逆。蛋白質變性后不僅喪失了原有的可溶性，同時也失去了生理活性。利用變性可進行消毒，但也能引起中毒。[實驗4-3]P89

結論：向蛋白質溶液中加熱或加入醋酸鉛等會使蛋白質從溶液沉淀出來，向沉淀中加入蒸餾水沉淀不溶解。此現(xiàn)象叫蛋白質的變性。變性是不可逆的。

應用：

a、在臨床上解救誤服Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金屬鹽中毒時，要求病人立即服用大量含蛋白質豐富的生雞蛋、牛奶或豆?jié){；醫(yī)院一般使用酒精、苯酚溶液、蒸煮、高壓和紫外線等方法進行消毒殺菌；用福爾馬林浸制動物標本；農業(yè)上用波爾多液殺滅病蟲害。都是使蛋白質變性（凝固）從而使細菌死亡，起到殺菌、防腐作用。

b、目前生命科學工作者積極展開如何防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白質變性過程的研究。各種各樣的化妝品，防衰老保健品應運而生，

⑥顏色反應：具有苯環(huán)的蛋白質遇濃HNO3會有白色沉淀產(chǎn)生，加熱沉淀變黃的反應。

蛋白質的顏色反應是檢驗含苯環(huán)的蛋白質，反應的實質就是硝酸作用于含有苯環(huán)的蛋白質使它變成黃色的硝基化合物。

⑦灼燒氣味：蛋白質灼燒時有焦羽毛氣味常用此性質鑒別蠶絲（蛋白質）、合成纖維、人造絲、毛織物等。

如鑒別真假羊毛衫。五、蛋白質的用途蛋白質動物的毛、蠶絲是很好的紡織原料動物的皮革是衣服的原料驢皮熬制的膠是一種藥材——阿膠牛奶中的蛋白質與甲醛制酪素塑料各種生物酶均是蛋白質人類的主要食品小結：鹽析與變性區(qū)別的方法

小結：焰色反應、顯色反應、顏色反應的比較

注意：利用焰色反應只能鑒別某些金屬元素,如堿金屬及Ca、Ba、Cu等；利用顏色反應只能鑒別含苯環(huán)的蛋白質。

典例導析

知識點1：氨基酸的兩性

例1

下列化合物中，既能跟稀硫酸反應，又能跟氫氧化鈉反應的是(

)

A．氨基乙酸 B．偏鋁酸鈉

C．氯化鋁 D．苯酚鈉

解析

一般既能與稀硫酸反應又能與氫氧化鈉反應的可能為兩性氧化物(Al2O3)、兩性氫氧化物[Al(OH)3]等，還可能是具有兩種官能團的有機化合物，如氨基乙酸(有—COOH和—NH2)，還有弱酸的酸式鹽NaHCO3或NaHSO3等。NaAlO2只能與酸反應，AlCl3只能與堿反應，而苯酚鈉只能與酸反應。

答案

A

知識點2：蛋白質的結構與性質

例2

下列有機物水解斷鍵處(用虛線表示)不正確的是()

解析

選項C、D的水解均相當于肽鍵的水解，其斷鍵位置應是“”，D項正確，C項錯誤。

答案

C

跟蹤練習2

含有下列結構片段的蛋白質在胃液中水解時，不可能產(chǎn)生的氨基酸是(

)

答案

D三、酶：

（一種特殊的蛋白質，具有蛋白質的性質）

1、酶的定義：

①條件溫和、不需加熱：在接近體溫和接近中性的條件下，酶就可以起作用。在30℃～50℃之間酶的活性最強，超過適宜的溫度時，酶將失去活性；

②具有高度專一性：如蛋白酶只能催化蛋白質的水解反應；淀粉酶只對淀粉起催化作用；

③具有高效催化作用：酶催化的化學反應速率，比普通催化劑高107～1013倍。酶是一種具有催化作用的蛋白質，是一種生物催化劑。對于許多有機化學反應和生物體內進行的復雜的新陳代謝反應具有很強的催化作用。

2、酶的催化作用的特點：

3、酶的種類及應用

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。四、核酸：

（核酸化學是分子生物學和分子遺傳學的基礎?，F(xiàn)在已知某些核酸也有酶的作用）

1、一類含磷的生物高分子化合物，相對分子量可達十幾萬至幾百萬。

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、分類：

①脫氧核糖核酸（DNA）：主要存在于細胞核中，決定生物體的繁殖、遺傳及變異。

生物遺傳信息的載體；還指揮著蛋白質的合成、細胞的分裂和制造新的細胞。

②核糖核酸（RNA）：主要存在于細胞質中，控制生物體內蛋白質的合成。小結：1.關于氨基和羧基的縮聚反應：

氨基酸分子中氨基上H原子能與另一氨基酸分子羧基上的羥基結合成水脫去，發(fā)生縮聚反應，形成高分子化合物。如：

①同種氨基酸縮聚成高分子化合物：

nNH2—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH

②胺與羧酸縮聚成高分子化合物

2、蛋白質的分離與提純：

常用鹽析來分離提純蛋白質，因為鹽析是可逆的。在蛋白質溶液中加入濃的鹽溶液，蛋白質的溶解度降低而從溶液中析出，析出的蛋白質