蛋白質和核酸-選修5-第四章-生命中的基礎有機化學物質

蛋白質和核酸(hésuān)---選修5-第四章--生命中的根底有機化學物質第一頁，共35頁。學習(xuéxí)目標1、了解(liǎojiě)氨基酸的組成、結構特點和主要化學性質，氨基酸與人體健康的關系；

2、了解(liǎojiě)肽鍵及多肽；了解(liǎojiě)蛋白質的組成、結構和性質〔鹽析、變性、水解、顏色反響等〕；

3、認識蛋白質、酶、核酸等物質與人體健康的關系，體會化學學科在生命科學開展中所起的重要作用。學習重點:氨基酸、蛋白質的結構特點和性質；

學習難點：蛋白質的組成；第二頁，共35頁。一、氨基酸的結構(jiégòu)與性質：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(shuōmíng)：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。氨基的電子式：②α-氨基酸：離羧基最近的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局部是α-氨基酸。

如：甘氨酸〔α-氨基乙酸〕的結構簡式為：第三頁，共35頁。2、氨基酸的結構(jiégòu)：α-氨基酸通式：

特點：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基(-COOH)

注意：與同碳原子數的硝基化合物存在(cúnzài)同分異構現象，如與CH3CH2NO2互為同分異構體。

第四頁，共35頁。3、幾種(jǐzhǒnɡ)常見的氨基酸第五頁，共35頁。4、氨基酸的物理性質(wùlǐxìngzhì)：天然氨基酸都是無色晶體，熔點高，在200～3000C熔化時分解(fēnjiě)，易溶于水，它們能溶于強酸強堿溶液中，除少數外一般都能溶于水，難溶于乙醇乙醚。

第六頁，共35頁。5、氨基酸的性質(xìngzhì)：

〔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(liǎngxìng)：既與酸反響，又與堿反響。

說明：

a、所學過的既能跟酸反響又能跟堿反響的物質：

Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NaHCO3等。

b、分子(fēnzǐ)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。

第七頁，共35頁。②成肽反響(fǎnxiǎng)：

一個氨基酸分子中的羧基(suōjī)可以跟另一個氨基酸分子中的氨基反響，按羧基(suōjī)脫羥基、氨基脫氫的反響原理，脫去一個水分子而形成酰胺基〔〕，即肽鍵，此反響稱為成肽反響。

第八頁，共35頁。如：甘氨酸縮合成(héchéng)二肽：第九頁，共35頁。a、兩分子氨基酸縮水(suōshuǐ)形成二肽第十頁，共35頁。b、分子(fēnzǐ)間或分子(fēnzǐ)內縮水成環(huán)第十一頁，共35頁。說明：二肽：由兩個(liǎnɡɡè)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(xiǎojié)：氨基酸→多肽→蛋白質第十二頁，共35頁。二、蛋白質的結構(jiégòu)與性質：〔蛋白質是由多種氨基酸結合而成的含氮生物高分子化物〕

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(zhǒngzi)里。

2、蛋白質組成和結構：

①蛋白質的成分里含有碳、氫、氧、氮、硫等元素；

②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；

③蛋白質分子中含有未縮合的羧基〔-COOH〕和氨基〔-NH2〕；

④蛋白質溶液是一種膠體；

⑤酶是一種蛋白質。第十三頁，共35頁。蛋白質的結構(jiégòu)：一級結構(jiégòu)二級結構(jiégòu)三級結構(jiégòu)四級結構(jiégòu)

第十四頁，共35頁。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，它是在二級結構的根底上，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(páibù)、亞基間相互作用與布局。

第十五頁，共35頁。滴加(NH4)2SO4？再加水？？再加水？第一組滴加乙醇溶液？再加水？第二組滴加濃HNO3，微熱？第三組

加熱？再加水？灼燒(zhuóshāo)兩樣品〔絲、棉〕，比照燃燒后產物狀態(tài)及氣味滴加(CH3COO)2Pb溶液(róngyè)溶液(róngyè)第十六頁，共35頁。滴加(NH4)2SO4？再加水？？再加水？第一組鹽析變性涵義可逆性生理活性一定條件(tiáojiàn)下使蛋白質凝結為固體析出一定條件(tiáojiàn)下，蛋白質失去生理活性、溶解性降低保持(bǎochí)生理活性失去生理活性白色↓白色↓溶解不溶解加鹽析出、加水溶解——可逆變性后、加水不溶解——不可逆滴加(CH3COO)2Pb溶液溶液第十七頁，共35頁。滴加乙醇溶液？再加水？第二組

加熱？再加水？白色↓白色↓不溶解不溶解思考討論：〔1〕你提倡用直發(fā)器加熱的方法拉直頭發(fā)嗎？加熱使蛋白質變性在生活中最常見(chánɡjiàn)，試舉例說明?！?〕為什么動物的皮經過藥劑鞣制后，才能夠成為加工皮革的原料。第十八頁，共35頁。第三組灼燒(zhuóshāo)兩樣品〔絲和棉〕，比照燃燒后產物狀態(tài)及氣味黃色(huángsè)↓滴加濃HNO3，微熱第十九頁，共35頁。⑴為什么醫(yī)院用高溫蒸煮,照射紫外線,噴灑苯酚溶液,在傷口處涂抹酒精的方法來殺菌?⑵為什么生物(shēngwù)實驗室用甲醛溶液保存標本?⑶為什么在農業(yè)上用波爾多液(由硫酸銅,生石灰和水制成)來消滅害蟲?⑷怎樣鑒別絲織品和棉織品?請答復(dáfù)以下問題：第二十頁，共35頁。歸納(guīnà)蛋白質的性質：3.鹽析(yánxī)：1.水溶性：有些(yǒuxiē)可溶，有些(yǒuxiē)難溶。2.水解：水解生成氨基酸。4.變性5.顏色反響6.灼燒產生燒焦羽毛的氣味CH2

CNH2ONCH2COOHH第二十一頁，共35頁。3、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(jùyǒu)膠體溶液的一般特性。例如具有(jùyǒu)丁達爾現象、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響。

③水解：在酸、堿或酶作用下天然蛋白質水解產物為多種α-氨基酸。分子中，叫酰胺鍵〔肽鍵〕。當蛋白質水解時，多肽鏈的肽鍵中的C—N鍵處斷裂。這是識別蛋白質水解產物的關鍵。

第二十二頁，共35頁。④鹽析：少量的某些鹽能促進(cùjìn)蛋白質溶解，大量的濃鹽溶液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。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。利用鹽析可別離和提純蛋白質。

[實驗4-2]取20mL雞蛋白溶液放入試管；然后再向試管中參加飽和Na2SO4溶液。

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，此現象叫蛋白質的鹽析。鹽析是可逆的。

蛋白質的鹽析：第二十三頁，共35頁。⑤變性：在加熱、紫外線、X射線、強酸、強堿、重金屬鹽以及一些有機物如甲醛、酒精、苯甲酸等作用下，均能使蛋白質變性。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。

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(fúěrmǎlín)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。各種各樣的化裝品，防衰老保健品應運而生，如大寶SOD蜜等。第二十四頁，共35頁。⑥顏色反響(fǎnxiǎng)：具有苯環(huán)的蛋白質遇濃HNO3變性，產生黃色不溶物。

蛋白質的顏色反響(fǎnxiǎng)是檢驗蛋白質的方法之一，反響(fǎnxiǎng)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：產生燒焦羽毛氣味，常用此性質鑒別絲、毛織物等。

第二十五頁，共35頁。4、蛋白質的用途(yòngtú)蛋白質不僅是人體必需的營養(yǎng)物質，在工業(yè)上也有廣泛的用途，用于紡織工業(yè)、制革等。白明膠用于照相業(yè)，阿膠是一種藥材。酪素是從牛奶中凝結出來的蛋白質，除用作食品(shípǐn)外，還能跟甲醛合成酪素塑料，制生活用品。由蛋白質組成的酶也有廣泛的用途。

第二十六頁，共35頁。三、酶：〔一種(yīzhǒnɡ)特殊的蛋白質，具有蛋白質的性質〕

1、酶的定義：

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(yǒujīhuàxué)反響和生物體內進行的復雜的新陳代謝反響具有很強的催化作用。

2、酶的催化作用的特點：

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響；淀粉酶只對淀粉起催化作用；

③具有高效催化作用：酶催化的化學反響速率，比普通催化劑高107～1013倍。第二十七頁，共35頁。3、酶的種類(zhǒnglèi)及應用目前，人們已經知道的酶有數千種。工業(yè)上大量使用的酶多數(duōshù)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。

第二十八頁，共35頁。四、核酸：

〔核酸化學是分子生物學和分子遺傳學的根底?，F在(xiànzài)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。第二十九頁，共35頁。一、關于氨基和羧基的縮聚反響(fǎnxiǎng)：

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)生縮聚反響(fǎnxiǎng)，形成高分子化合物。如：

①同種氨基酸縮聚成高分子化合物：

第三十頁，共35頁。②胺與羧酸(suōsuān)縮聚成高分子化合物

nNH2—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH

第三十一頁，共35頁。三、蛋白質的別離與提純：

常用鹽析來別離提純蛋白質，因為鹽析是可逆的。在蛋白質溶液中參加濃的鹽溶液，蛋白質的溶解度降低而從溶液中析出，析出的蛋白質又能溶于水中，并不影響它原來的性質。應該注意將鹽析與蛋白質的變性凝結相區(qū)別，當蛋白質在熱、酸、堿、重金屬鹽、乙醇(yǐ