蛋白質(zhì)和核酸-選修5-第四章-生命中的基礎有機化學物質(zhì)

第四章生命中的基礎有機化學物質(zhì)第三節(jié)蛋白質(zhì)和核酸沁陽一中岳愛國第四章生命中的基礎有機化學物質(zhì)第三節(jié)蛋白質(zhì)和核酸制作人：于湛英學習目標1、了解氨基酸的組成、結(jié)構(gòu)特點和主要化學性質(zhì)，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)（鹽析、變性、水解、顏色反應等）；

3、認識蛋白質(zhì)、酶、核酸等物質(zhì)與人體健康的關(guān)系，體會化學學科在生命科學發(fā)展中所起的重要作用。學習重點:氨基酸、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點和性質(zhì)；

學習難點：蛋白質(zhì)的組成；一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：1、定義：羧酸分子中的烴基上的氫原子被-NH2（氨基）取代所得的一類化合物。說明：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(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α-氨基酸。

如：甘氨酸（α-氨基乙酸）的結(jié)構(gòu)簡式為：

2、分類：3、α-氨基酸結(jié)構(gòu)：4、物理性質(zhì)：可分為α-氨基酸、β-氨基酸、…等；組成天然蛋白質(zhì)的都是α-氨基酸。

R—CH—C—OHONH2天然氨基酸是無色晶體，熔點較高，200~300℃時熔化分解，一般能溶于水而難溶于乙醇、乙醚……如甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸等。CH2—COOHNH2CH3—CH—COOHNH2

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。α-氨基酸通式特點：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基(-COOH)從氨基酸的結(jié)構(gòu)分析，氨基酸可能具有怎樣的化學性質(zhì)？思考與交流R–CH–COOHNH2氨基典型反應相互影響的特性官能團分析：羧基典型反應5.氨基酸的化學性質(zhì)1)氨基酸的兩性:羧基顯酸性，氨基顯堿性。如：甘氨酸與HCl,NaOH的反應方程式?CH2-C-OH+HClONH2CH2—C-OH+NaOHNH2OCH2—C-OHNH3ClOCH2—C-ONa+H2ONH2O在所學過的物質(zhì)中有哪些物質(zhì)既能跟酸反應又能跟堿反應？Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NaHCO3等R2、成肽反應：+H2O+肽鍵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，脫去一個水分子而形成肽鍵的反應。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(nèi)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）。

CH2—COOHNH2CH3—CH—COOHNH2由甘氨酸和丙氨酸形成的二肽可能有幾種？寫出相應的化學反應方程式。4種思考與交流nCH3CHCOOH+

NH2nCH2COOHNH2甘氨酸酶或酸或堿CH3OHO[NH—CH—C—N—CH2—C]n

+2nH2O3）蛋白質(zhì)的形成：丙氨酸相對分子質(zhì)量大于10000，具有一定空間結(jié)構(gòu)的多肽叫蛋白質(zhì)氨基酸二肽多肽鏈蛋白質(zhì)M>1萬成肽反應1、蛋白質(zhì)的組成和存在主要的存在于生物體內(nèi)，肌肉，發(fā)，皮膚，角蹄，酶，激素，抗體，病毒；在植物中也很豐富，比如大豆，花生，谷物。二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

組成元素僅為：C、H、O、N及S、P和少量的Cu、Fe、Zn等而種類達十萬種以上。組成多肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序和其特定的空間結(jié)構(gòu)。2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)獨特而穩(wěn)定決定了各種蛋白質(zhì)的特殊功能和活性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。一級結(jié)構(gòu)2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)多肽鏈卷曲盤旋和折疊的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)在二級結(jié)構(gòu)基礎上進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)三級結(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

亞基盤旋折疊2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子圖象1、一級結(jié)構(gòu)：2、二級結(jié)構(gòu)：3、三級結(jié)構(gòu)：4、四級結(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叫蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)多肽鏈卷曲盤旋和折疊的空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子在二級結(jié)構(gòu)的基礎上進一步盤曲折疊形成的三維結(jié)構(gòu)。具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈叫亞基蛋白質(zhì)分子中亞基的立體排布、亞基間的相互作用與布局2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)獨特而穩(wěn)定3、蛋白質(zhì)的化學性質(zhì)（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.3、蛋白質(zhì)的化學性質(zhì)（2）水解:蛋白質(zhì)→多肽→二肽

→氨基酸用途：分離，提純蛋白質(zhì)。少量的稀鹽溶液可以促進溶解3、蛋白質(zhì)的化學性質(zhì)（3）鹽析當向蛋白質(zhì)溶液中加入的鹽溶液達到一定濃度時，反而使蛋白質(zhì)的溶解度降低而從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。現(xiàn)象：均凝結(jié)了；但是不再溶解3、蛋白質(zhì)的化學性質(zhì)（4）變性失去生理活性物理因素：加熱、加壓、攪拌、紫外線照射、超聲波等化學因素：強酸、強堿、重金屬三氯乙酸乙醇、醛、丙酮等變性因素１、誤服重金屬怎么解毒？２、為什么衣服有汗?jié)n時，不能用熱水洗？３、女士燙發(fā)是蛋白質(zhì)的變性嗎？思考與交流加入某種物質(zhì)后有沉淀生成不可逆可逆，加水即可殺菌、消毒、防中毒分離、提純蛋白質(zhì)重金屬鹽、醛、加熱或劇烈震動加入某些濃鹽溶液，如：Na2SO4,濃食鹽水（NH4）2SO4,

等

相同點復原鹽不同用途不同點變性鹽析鹽析與變性的對比（5）顏色反應濃硝酸(含苯環(huán)的)3、蛋白質(zhì)的化學性質(zhì)（6）灼燒時有燒焦羽毛的氣味3、蛋白質(zhì)的化學性質(zhì)1、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?2、為什么生物實驗室用甲醛溶液保存標本?3、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)來消滅害蟲?4、怎樣鑒別絲織品和棉織品?思考與交流二、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.顏色反應可用于檢驗蛋白質(zhì)！6、灼燒三、酶：

（一種特殊的蛋白質(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。

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(zhì)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。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。

4、蛋白質(zhì)的用途

蛋白質(zhì)不僅是人體必需的營養(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)，阿膠是一種藥材。酪素是從牛奶中凝結(jié)出來的蛋白質(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。

四、核酸：

（核酸化學是分子生物學和分子遺傳學的基礎。現(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(zhì)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(zhì)中，控制生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。四、核酸DNA（脫氧核糖核酸）——遺傳基因，轉(zhuǎn)錄副本，將遺傳信息傳到子代。(是蛋白質(zhì)合成的模板)。RNA（核糖核酸）——決定蛋白質(zhì)的生物合成（合成蛋白質(zhì)的工廠）。一類含磷的高分子化合物DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)一、關(guān)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(jié)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：

視野拓展1②胺與羧酸縮聚成高分子化合物

nNH2—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH

蛋白質(zhì)的分離與提純：

常用鹽析來分離提純蛋白質(zhì)，因為鹽析是可逆的。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，并不影響它原來的性質(zhì)。應該注意將鹽析與蛋白質(zhì)的變性凝結(jié)相區(qū)別，當?shù)鞍踪|(zhì)在熱、酸、堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛、紫外線等作用下發(fā)生性質(zhì)改變而凝結(jié)起來，這種凝結(jié)叫變性，不可逆，不能再使它們恢復為原來的蛋白質(zhì)。視野拓展2四、蛋白質(zhì)的鑒別方法：

鑒別蛋白質(zhì)的依據(jù)主要有：

①有些蛋白質(zhì)分子中有苯環(huán)存在，這樣的蛋白質(zhì)跟濃HNO3作用時呈黃色；

②蛋白質(zhì)被灼燒時，有燒焦羽毛的氣味（常以此來區(qū)別毛紡物和棉紡物）；

③一般多肽與蛋白質(zhì)在分子量上有區(qū)別，當分子量小于10000時是多肽；當分子量大于10000時是蛋白質(zhì)視野拓展3【練習】1、欲將蛋白質(zhì)從水中析出而又不改變它的性

質(zhì)應加入（）

A.甲醛溶液B.CuSO4溶液

C.飽和Na2SO4溶液D.濃硫酸

C2、下圖表示蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的一部分，圖中A、B、C、D標出了分子中不同的鍵，當?shù)鞍踪|(zhì)發(fā)生水解時，斷裂的鍵是（）C3.下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述中，正確的是()

A、蛋白質(zhì)溶液中加(NH4)2SO4溶液可提純蛋白質(zhì)。

B、在豆?jié){中加少量石膏，能使豆?jié){凝結(jié)為豆腐。C、溫度越高，酶對某些化學反應的催化效率越高。