蛋白質(zhì)和核酸-選修5-第四章-生命中的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)物質(zhì)

蛋白質(zhì)和核酸(hésuān)---選修5-第四章--生命中的根底有機(jī)化學(xué)物質(zhì)第一頁(yè)，共35頁(yè)。學(xué)習(xí)(xuéxí)目標(biāo)1、了解(liǎojiě)氨基酸的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要化學(xué)性質(zhì)，氨基酸與人體健康的關(guān)系；

2、了解(liǎojiě)肽鍵及多肽；了解(liǎojiě)蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)〔鹽析、變性、水解、顏色反響等〕；

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)開(kāi)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；第二頁(yè)，共35頁(yè)。一、氨基酸的結(jié)構(gòu)(jiégòu)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(shuōmíng)：①-NH2叫氨基，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：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局部是α-氨基酸。

如：甘氨酸〔α-氨基乙酸〕的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：第三頁(yè)，共35頁(yè)。2、氨基酸的結(jié)構(gòu)(jiégòu)：α-氨基酸通式：

特點(diǎn)：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基(-COOH)

注意：與同碳原子數(shù)的硝基化合物存在(cúnzài)同分異構(gòu)現(xiàn)象，如與CH3CH2NO2互為同分異構(gòu)體。

第四頁(yè)，共35頁(yè)。3、幾種(jǐzhǒnɡ)常見(jiàn)的氨基酸第五頁(yè)，共35頁(yè)。4、氨基酸的物理性質(zhì)(wùlǐxìngzhì)：天然氨基酸都是無(wú)色晶體，熔點(diǎn)高，在200～3000C熔化時(shí)分解(fēnjiě)，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。

第六頁(yè)，共35頁(yè)。5、氨基酸的性質(zhì)(xìngzhì)：

〔氨基酸結(jié)構(gòu)中含有官能團(tuán)-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(shuō)明：

a、所學(xué)過(guò)的既能跟酸反響又能跟堿反響的物質(zhì)：

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

b、分子(fēnzǐ)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)。

第七頁(yè)，共35頁(yè)。②成肽反響(fǎnxiǎng)：

一個(gè)氨基酸分子中的羧基(suōjī)可以跟另一個(gè)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(gè)水分子而形成酰胺基〔〕，即肽鍵，此反響稱為成肽反響。

第八頁(yè)，共35頁(yè)。如：甘氨酸縮合成(héchéng)二肽：第九頁(yè)，共35頁(yè)。a、兩分子氨基酸縮水(suōshuǐ)形成二肽第十頁(yè)，共35頁(yè)。b、分子(fēnzǐ)間或分子(fēnzǐ)內(nèi)縮水成環(huán)第十一頁(yè)，共35頁(yè)。說(shuō)明：二肽：由兩個(gè)(liǎnɡɡè)氨基酸分子縮合而成的化合物〔由三個(gè)或三個(gè)以上氨基酸分子縮合而成的，含多個(gè)肽鍵的化合物稱為多肽〕。小結(jié)(xiǎojié)：氨基酸→多肽→蛋白質(zhì)第十二頁(yè)，共35頁(yè)。二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jiégòu)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(zhǒngzi)里。

2、蛋白質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)：

①蛋白質(zhì)的成分里含有碳、氫、氧、氮、硫等元素；

②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；

③蛋白質(zhì)分子中含有未縮合的羧基〔-COOH〕和氨基〔-NH2〕；

④蛋白質(zhì)溶液是一種膠體；

⑤酶是一種蛋白質(zhì)。第十三頁(yè)，共35頁(yè)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jiégòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)(jiégòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)(jiégòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)(jiégòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)(jiégòu)

第十四頁(yè)，共35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(pán)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)的根底上，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)是指亞基的立體排布(páibù)、亞基間相互作用與布局。

第十五頁(yè)，共35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(zhuóshāo)兩樣品〔絲、棉〕，比照燃燒后產(chǎn)物狀態(tài)及氣味滴加(CH3COO)2Pb溶液(róngyè)溶液(róngyè)第十六頁(yè)，共35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定條件(tiáojiàn)下使蛋白質(zhì)凝結(jié)為固體析出一定條件(tiáojiàn)下，蛋白質(zhì)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(yè)，共35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：〔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(jiàn)(chánɡjiàn)，試舉例說(shuō)明。〔2〕為什么動(dòng)物的皮經(jīng)過(guò)藥劑鞣制后，才能夠成為加工皮革的原料。第十八頁(yè)，共35頁(yè)。第三組灼燒(zhuóshāo)兩樣品〔絲和棉〕，比照燃燒后產(chǎn)物狀態(tài)及氣味黃色(huángsè)↓滴加濃HNO3，微熱第十九頁(yè)，共35頁(yè)。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(lái)殺菌?⑵為什么生物(shēngwù)實(shí)驗(yàn)室用甲醛溶液保存標(biāo)本?⑶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(lái)消滅害蟲(chóng)?⑷怎樣鑒別絲織品和棉織品?請(qǐng)答復(fù)(dáfù)以下問(wèn)題：第二十頁(yè)，共35頁(yè)。歸納(guīnà)蛋白質(zhì)的性質(zhì)：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(chǎn)生燒焦羽毛的氣味CH2

CNH2ONCH2COOHH第二十一頁(yè)，共35頁(yè)。3、蛋白質(zhì)的性質(zhì)：

①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1-100nm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(dá)爾現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)，不能透過(guò)半透膜以及較強(qiáng)的吸附作用等。

②兩性：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響。

③水解：在酸、堿或酶作用下天然蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物為多種α-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C—N鍵處斷裂。這是識(shí)別蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的關(guān)鍵。

第二十二頁(yè)，共35頁(yè)。④鹽析：少量的某些鹽能促進(jìn)(cùjìn)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，這種作用叫鹽析。鹽析屬物理過(guò)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)。利用鹽析可別離和提純蛋白質(zhì)。

[實(shí)驗(yàn)4-2]取20mL雞蛋白溶液放入試管；然后再向試管中參加飽和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：第二十三頁(yè)，共35頁(yè)。⑤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(guò)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，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(fúěrmǎlín)浸制動(dòng)物標(biāo)本；農(nóng)業(yè)上用波爾多液殺滅病蟲(chóng)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(kāi)如何防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白質(zhì)變性過(guò)程的研究。各種各樣的化裝品，防衰老保健品應(yīng)運(yùn)而生，如大寶SOD蜜等。第二十四頁(yè)，共35頁(yè)。⑥顏色反響(fǎnxiǎng)：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)的顏色反響(fǎnxiǎng)是檢驗(yàn)蛋白質(zhì)的方法之一，反響(fǎnxiǎng)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。

⑦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。

第二十五頁(yè)，共35頁(yè)。4、蛋白質(zhì)的用途(yòngtú)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(shípǐn)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。

第二十六頁(yè)，共35頁(yè)。三、酶：〔一種(yīzhǒnɡ)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)(yǒujīhuàxué)反響和生物體內(nèi)進(jìn)行的復(fù)雜的新陳代謝反響具有很強(qiáng)的催化作用。

2、酶的催化作用的特點(diǎn)：

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(qiáng)，超過(guò)適宜的溫度時(shí)，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)的水解反響；淀粉酶只對(duì)淀粉起催化作用；

③具有高效催化作用：酶催化的化學(xué)反響速率，比普通催化劑高107～1013倍。第二十七頁(yè)，共35頁(yè)。3、酶的種類(zhǒnglèi)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)(duōshù)是通過(guò)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。

第二十八頁(yè)，共35頁(yè)。四、核酸：

〔核酸化學(xué)是分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的根底?，F(xiàn)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(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)、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(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。

②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。第二十九頁(yè)，共35頁(yè)。一、關(guān)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(jié)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(yè)，共35頁(yè)。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(yè)，共35頁(yè)。三、蛋白質(zhì)的別離與提純：

常用鹽析來(lái)別離提純蛋白質(zhì)，因?yàn)辂}析是可逆的。在蛋白質(zhì)溶液中參加濃的鹽溶液，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(yǐ