蛋白質(zhì)和核酸選修第四章生命中的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)物質(zhì)

1、第四章 生命中的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)(yu j hu xu)物質(zhì)第三節(jié) 蛋白質(zhì)和核酸(h sun)沁陽(yáng)一中 岳愛國(guó)共三十四頁(yè)學(xué)習(xí)(xux)目標(biāo)1、了解氨基酸的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要化學(xué)性質(zhì)(xngzh)，氨基酸與人體健康的關(guān)系；2、了解肽鍵及多肽；了解蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(xngzh)（鹽析、變性、水解、顏色反應(yīng)等）；3、認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)、酶、核酸等物質(zhì)與人體健康的關(guān)系，體會(huì)化學(xué)學(xué)科在生命科學(xué)發(fā)展中所起的重要作用。學(xué)習(xí)重點(diǎn):氨基酸、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)；學(xué)習(xí)難點(diǎn)：蛋白質(zhì)的組成；共三十四頁(yè)一、氨基酸的結(jié)構(gòu)(jigu)與性質(zhì)：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(shuō)明：-NH2叫

2、氨基，可以看成NH3失一個(gè)H原子后得到的，是個(gè)堿性基。氨基的電子式：-氨基酸：離羧基(su j)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(jiǎn)式為： 蛋白質(zhì)合成3D.flv共三十四頁(yè)2、氨基酸的結(jié)構(gòu)(jigu)：-氨基酸通式：特點(diǎn)：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基(-COOH)注意(zh y)：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。共三十四頁(yè)3、幾種(j zhn)常見的氨基酸共三

3、十四頁(yè)4、氨基酸的物理性質(zhì)(wl xngzh)： 天然氨基酸都是無(wú)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(qin jin)溶液中，除少數(shù)外一般都能溶于水，難溶于乙醇乙醚。共三十四頁(yè)5、氨基酸的性質(zhì)： （氨基酸結(jié)構(gòu)(jigu)中含有官能團(tuán)-COOH和-NH2，既有酸性又有堿性）氨基酸的兩性(lingxng)：既與酸反應(yīng)，又與堿反應(yīng)。說(shuō)明：a、所學(xué)過的既能跟酸反應(yīng)又能跟堿反應(yīng)的物質(zhì)： Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NaHCO3等。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

4、有類似離子晶體的某些性質(zhì)。共三十四頁(yè)成肽反應(yīng)(fnyng)：一個(gè)氨基酸分子中的羧基可以跟另一個(gè)氨基酸分子中的氨基反應(yīng)(fnyng)，按羧基脫羥基、氨基脫氫的反應(yīng)(fnyng)原理，脫去一個(gè)水分子而形成酰胺基（ ），即肽鍵，此反應(yīng)稱為成肽反應(yīng)。共三十四頁(yè)如：甘氨酸縮合成(hchng)二肽： 共三十四頁(yè)a、兩分子(fnz)氨基酸縮水形成二肽共三十四頁(yè)b、分子間或(jin hu)分子內(nèi)縮水成環(huán)共三十四頁(yè)說(shuō)明：二肽：由兩個(gè)氨基酸分子(fnz)縮合而成的化合物（由三個(gè)或三個(gè)以上氨基酸分子(fnz)縮合而成的，含多個(gè)肽鍵的化合物稱為多肽）。 小結(jié)(xioji)：氨基酸 多肽 蛋白質(zhì)共三十四頁(yè)二、蛋白質(zhì)的結(jié)

5、構(gòu)(jigu)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、存在： 動(dòng)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(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(pili)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)。共三十四頁(yè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jigu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu) 二級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu) 三級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu) 四級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)共三十四頁(yè)說(shuō)明：a、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)的

6、一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)；b、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)；c、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是整個(gè)多肽鏈的三維構(gòu)象，它是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步折疊卷曲形成復(fù)雜的球狀分子結(jié)構(gòu)；d、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指亞基的立體(lt)排布、亞基間相互作用與布局。共三十四頁(yè)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 兩樣品（絲、棉），對(duì)比燃燒后產(chǎn)物狀態(tài)(zhungti)及氣味滴加(CH3COO)2Pb溶液(rngy)溶液共三十四頁(yè)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

7、定條件(tiojin)下使蛋白質(zhì)凝結(jié)為固體析出一定條件(tiojin)下，蛋白質(zhì)失去生理活性、溶解性降低保持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溶液溶液共三十四頁(yè) 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(toln)：（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(zhì)變性在生活中最常見，試舉例說(shuō)明。（2）為什么動(dòng)物的皮經(jīng)過藥劑鞣制后，才能夠成為加工皮革的原料。共三十四頁(yè)第三組灼燒 兩樣品（絲和棉），對(duì)比燃燒后產(chǎn)物(chnw)狀態(tài)及氣味 黃色(hungs)滴加濃HNO3，微熱共三十四頁(yè)

8、 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(lái)殺菌? 為什么生物實(shí)驗(yàn)室用甲醛溶液保存標(biāo)本? 為什么在農(nóng)業(yè)上用(shn yn)波爾多液(由硫酸銅,生石灰和水制成)來(lái)消滅害蟲?怎樣鑒別絲織品和棉織品?請(qǐng)回答(hud)下列問題：共三十四頁(yè)歸納(gun)蛋白質(zhì)的性質(zhì)：3. 鹽析(yn x)：1. 水溶性：有些可溶，有些難溶。2. 水解：水解生成氨基酸。4. 變性5. 顏色反應(yīng)6. 灼燒產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味CH2 CNH2O NCH2 COOHH蛋白質(zhì)的性質(zhì).flv共三十四頁(yè)3、蛋白質(zhì)的性質(zhì)： 蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)是大分子化合物，其分子大小一般在1-100 nm之間，其水溶

9、液具有膠體溶液的一般特性。例如具有丁達(dá)爾現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)，不能透過半透膜以及較強(qiáng)的吸附作用等。兩性：因?yàn)橛?NH2和-COOH形成蛋白質(zhì)的多肽是由多個(gè)氨基酸脫水(tu shu)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(cè)鏈中也有酸性或堿性基團(tuán)。因此，蛋白質(zhì)與氨基酸一樣也是兩性分子，既能與酸又能與堿反應(yīng)。水解：在酸、堿或酶作用下天然蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物為多種-氨基酸。分子中 ，叫酰胺鍵（肽鍵）。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)水解時(shí)，多肽鏈的肽鍵中的CN鍵處斷裂。這是識(shí)別蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的關(guān)鍵。 共三十四頁(yè)鹽析： 少量的某些鹽能促進(jìn)蛋白質(zhì)溶解，大量的濃鹽溶液使蛋白質(zhì)的溶解度降低在溶液中使之凝聚而從溶液中析出，這種作

10、用叫鹽析。鹽析屬物理(wl)過程，是可逆的，它只是使蛋白質(zhì)暫時(shí)失去溶解性或降低蛋白質(zhì)的溶解度，但并未改變蛋白質(zhì)的性質(zhì)。利用鹽析可分離和提純蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)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。結(jié)論：向蛋白質(zhì)溶液中加(NH4)2SO4、Na2SO4等鹽濃溶液時(shí)，會(huì)使蛋白質(zhì)從溶液沉淀出來(lái)，此現(xiàn)象叫蛋白質(zhì)的鹽析。鹽析是可逆的。蛋白質(zhì)的鹽析： 共三十四頁(yè)變性： 在加熱、紫外線、X射線、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽以及一些有機(jī)物如甲醛、酒精、苯甲酸等作用下，均能使蛋白質(zhì)變性。變性屬化學(xué)過程，不可逆。蛋白質(zhì)變性后不僅喪失了原有的可溶性，同時(shí)也失去了生理活性。利用變性可進(jìn)行消毒，

11、但也能引起中毒。應(yīng)用：a、在臨床上解救誤服Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金屬鹽中毒時(shí)，要求病人立即服用大量含蛋白質(zhì)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(jìn)行消毒殺菌；用福爾馬林(f r m ln)浸制動(dòng)物標(biāo)本；農(nóng)業(yè)上用波爾多液殺滅病蟲害。都是使蛋白質(zhì)變性（凝固）從而使細(xì)菌死亡，起到殺菌、防腐作用。b、目前生命科學(xué)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(zhì)變性過程的研究。各種各樣的化妝品，防衰老保健品應(yīng)運(yùn)而生，如大寶SOD蜜等。共三十四頁(yè) 顏色(yns)反應(yīng)： 具有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃HNO3變性，產(chǎn)生黃色不溶物。 蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)是檢驗(yàn)蛋白質(zhì)

12、的方法之一，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是硝酸作用于含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)使它變成黃色的硝基化合物。灼燒氣味：產(chǎn)生燒焦羽毛氣味，常用此性質(zhì)鑒別絲、毛織物等。共三十四頁(yè)4、蛋白質(zhì)的用途(yngt)蛋白質(zhì)不僅是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，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(y zhn)藥材。酪素是從牛奶中凝結(jié)出來(lái)的蛋白質(zhì)，除用作食品外，還能跟甲醛合成酪素塑料，制生活用品。由蛋白質(zhì)組成的酶也有廣泛的用途。共三十四頁(yè)三、酶： （一種(y zhn)特殊的蛋白質(zhì)，具有蛋白質(zhì)的性質(zhì)）1、酶的定義： 酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì)，是一種生物催化劑。對(duì)于許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)和生物體內(nèi)進(jìn)行的復(fù)雜的新陳代謝反

13、應(yīng)具有很強(qiáng)的催化作用。2、酶的催化作用的特點(diǎn)： 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(zuyng)。在3050之間酶的活性最強(qiáng)，超過適宜的溫度時(shí)，酶將失去活性；具有高度專一性：如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)；淀粉酶只對(duì)淀粉起催化作用(zuyng)；具有高效催化作用(zuyng)：酶催化的化學(xué)反應(yīng)速率，比普通催化劑高1071013倍。共三十四頁(yè)3、酶的種類(zhngli)及應(yīng)用目前，人們已經(jīng)(y jing)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

14、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。共三十四頁(yè)四、核酸： （核酸化學(xué)是分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的基礎(chǔ)?，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(duì)分子量可達(dá)十幾萬(wàn)至幾百萬(wàn)。2、核酸在生物體的生長(zhǎng)(shngzhng)、繁殖、遺傳、變異等生命現(xiàn)象中起著決定性的作用。3、分類：脫氧核糖核酸（DNA）：主要存在于細(xì)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(zhì)的合成、細(xì)胞的分裂和制造新的細(xì)胞。核糖核酸（RNA）：主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，控制生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。共三十四頁(yè)一、關(guān)于氨基和羧基的縮聚反應(yīng)： 氨基酸分子中氨基上H

15、原子能與另一氨基酸分子羧基上的羥基結(jié)合成水脫去，發(fā)生縮聚反應(yīng)，形成(xngchng)高分子化合物。如：同種氨基酸縮聚成高分子化合物： 共三十四頁(yè)胺與羧酸(su sun)縮聚成高分子化合物nNH2(CH2)6NH2nHOOC(CH2)4COOH 共三十四頁(yè)三、蛋白質(zhì)的分離與提純： 常用鹽析來(lái)分離提純蛋白質(zhì)，因?yàn)辂}析是可逆的。在蛋白質(zhì)溶液中加入濃的鹽溶液，蛋白質(zhì)的溶解度降低而從溶液中析出，析出的蛋白質(zhì)又能溶于水中，并不影響它原來(lái)的性質(zhì)。應(yīng)該注意將鹽析與蛋白質(zhì)的變性凝結(jié)相區(qū)別，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在熱、酸、堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛、紫外線等作用(zuyng)下發(fā)生性質(zhì)改變而凝結(jié)起來(lái)，這種凝結(jié)叫變性，不可逆，不能再使它們恢復(fù)為原來(lái)的蛋白質(zhì)。共三十四頁(yè)四、蛋白質(zhì)的鑒別方法： 鑒別蛋白質(zhì)的依據(jù)主要有：有些(yuxi)蛋白質(zhì)分子中有苯環(huán)存在，這樣的蛋白質(zhì)跟濃HNO3作用時(shí)呈黃色；蛋白質(zhì)被灼燒時(shí)，有燒焦羽毛的氣味（常以此來(lái)區(qū)別毛紡物和棉紡物）；一般多肽與蛋白質(zhì)在分子量上有區(qū)別，當(dāng)分子量小于10000時(shí)是多肽；當(dāng)分子量大于10000時(shí)是蛋白質(zhì)共三十四頁(yè)內(nèi)容摘要第四章 生命(shngmng)中的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)物質(zhì)。特點(diǎn)：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基。（2）為什么動(dòng)物的皮經(jīng)過藥劑鞣制后