蛋白质和核酸-选修5-第四章-生命中的基础有机化学物质

蛋白质和核酸(hésuān)---选修5-第四章--生命中的根底有机化学物质第一页，共35页。学习(xuéxí)目标1、了解(liǎojiě)氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，氨基酸与人体健康的关系；

2、了解(liǎojiě)肽键及多肽；了解(liǎojiě)蛋白质的组成、结构和性质〔盐析、变性、水解、颜色反响等〕；

3、认识蛋白质、酶、核酸等物质与人体健康的关系，体会化学学科在生命科学开展中所起的重要作用。学习重点:氨基酸、蛋白质的结构特点和性质；

学习难点：蛋白质的组成；第二页，共35页。一、氨基酸的结构(jiégòu)与性质：1、氨基酸的概念：羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代后的生成物。

说明(shuōmíng)：①-NH2叫氨基，可以看成NH3失一个H原子后得到的，是个碱性基。氨基的电子式：②α-氨基酸：离羧基最近的碳原子上的氢原子叫α氢原子，次近的碳原子上的氢原子叫β氢原子。羧酸分子里的α氢原子被氨基取代的生成物叫α-氨基酸。

③α-氨基酸是构成蛋白质的基石。天然蛋白质水解得到的氨基酸绝大局部是α-氨基酸。

如：甘氨酸〔α-氨基乙酸〕的结构简式为：第三页，共35页。2、氨基酸的结构(jiégòu)：α-氨基酸通式：

特点：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基(-COOH)

注意：与同碳原子数的硝基化合物存在(cúnzài)同分异构现象，如与CH3CH2NO2互为同分异构体。

第四页，共35页。3、几种(jǐzhǒnɡ)常见的氨基酸第五页，共35页。4、氨基酸的物理性质(wùlǐxìngzhì)：天然氨基酸都是无色晶体，熔点高，在200～3000C熔化时分解(fēnjiě)，易溶于水，它们能溶于强酸强碱溶液中，除少数外一般都能溶于水，难溶于乙醇乙醚。

第六页，共35页。5、氨基酸的性质(xìngzhì)：

〔氨基酸结构中含有官能团-COOH和-NH2，既有酸性又有碱性〕①氨基酸的两性(liǎngxìng)：既与酸反响，又与碱反响。

说明：

a、所学过的既能跟酸反响又能跟碱反响的物质：

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

b、分子(fēnzǐ)内部中和，生成内盐：

由于该性质使氨基酸具有较高的熔沸点，易溶于水，难溶于非极性溶剂，具有类似离子晶体的某些性质。

第七页，共35页。②成肽反响(fǎnxiǎng)：

一个氨基酸分子中的羧基(suōjī)可以跟另一个氨基酸分子中的氨基反响，按羧基(suōjī)脱羟基、氨基脱氢的反响原理，脱去一个水分子而形成酰胺基〔〕，即肽键，此反响称为成肽反响。

第八页，共35页。如：甘氨酸缩合成(héchéng)二肽：第九页，共35页。a、两分子氨基酸缩水(suōshuǐ)形成二肽第十页，共35页。b、分子(fēnzǐ)间或分子(fēnzǐ)内缩水成环第十一页，共35页。说明：二肽：由两个(liǎnɡɡè)氨基酸分子缩合而成的化合物〔由三个或三个以上氨基酸分子缩合而成的，含多个肽键的化合物称为多肽〕。小结(xiǎojié)：氨基酸→多肽→蛋白质第十二页，共35页。二、蛋白质的结构(jiégòu)与性质：〔蛋白质是由多种氨基酸结合而成的含氮生物高分子化物〕

1、存在：

动物的肌肉、皮肤、血液、乳汁及毛、发、蹄、角等，或存在于植物的种子(zhǒngzi)里。

2、蛋白质组成和结构：

①蛋白质的成分里含有碳、氢、氧、氮、硫等元素；

②蛋白质是由不同氨基酸按不同排列顺序相互结合而构成的高分子化合物；

③蛋白质分子中含有未缩合的羧基〔-COOH〕和氨基〔-NH2〕；

④蛋白质溶液是一种胶体；

⑤酶是一种蛋白质。第十三页，共35页。蛋白质的结构(jiégòu)：一级结构(jiégòu)二级结构(jiégòu)三级结构(jiégòu)四级结构(jiégòu)

第十四页，共35页。说明：

a、蛋白质的一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。蛋白质的一级结构决定其空间结构；

b、蛋白质的二级结构是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构；

c、蛋白质的三级结构是整个多肽链的三维构象，它是在二级结构的根底上，多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构；

d、蛋白质的四级结构是指亚基的立体排布(páibù)、亚基间相互作用与布局。

第十五页，共35页。滴加(NH4)2SO4？再加水？？再加水？第一组滴加乙醇溶液？再加水？第二组滴加浓HNO3，微热？第三组

加热？再加水？灼烧(zhuóshāo)两样品〔丝、棉〕，比照燃烧后产物状态及气味滴加(CH3COO)2Pb溶液(róngyè)溶液(róngyè)第十六页，共35页。滴加(NH4)2SO4？再加水？？再加水？第一组盐析变性涵义可逆性生理活性一定条件(tiáojiàn)下使蛋白质凝结为固体析出一定条件(tiáojiàn)下，蛋白质失去生理活性、溶解性降低保持(bǎochí)生理活性失去生理活性白色↓白色↓溶解不溶解加盐析出、加水溶解——可逆变性后、加水不溶解——不可逆滴加(CH3COO)2Pb溶液溶液第十七页，共35页。滴加乙醇溶液？再加水？第二组

加热？再加水？白色↓白色↓不溶解不溶解思考讨论：〔1〕你提倡用直发器加热的方法拉直头发吗？加热使蛋白质变性在生活中最常见(chánɡjiàn)，试举例说明。〔2〕为什么动物的皮经过药剂鞣制后，才能够成为加工皮革的原料。第十八页，共35页。第三组灼烧(zhuóshāo)两样品〔丝和棉〕，比照燃烧后产物状态及气味黄色(huángsè)↓滴加浓HNO3，微热第十九页，共35页。⑴为什么医院用高温蒸煮,照射紫外线,喷洒苯酚溶液,在伤口处涂抹酒精的方法来杀菌?⑵为什么生物(shēngwù)实验室用甲醛溶液保存标本?⑶为什么在农业上用波尔多液(由硫酸铜,生石灰和水制成)来消灭害虫?⑷怎样鉴别丝织品和棉织品?请答复(dáfù)以下问题：第二十页，共35页。归纳(guīnà)蛋白质的性质：3.盐析(yánxī)：1.水溶性：有些(yǒuxiē)可溶，有些(yǒuxiē)难溶。2.水解：水解生成氨基酸。4.变性5.颜色反响6.灼烧产生烧焦羽毛的气味CH2

CNH2ONCH2COOHH第二十一页，共35页。3、蛋白质的性质：

①蛋白质的胶体性质：蛋白质是大分子化合物，其分子大小一般在1-100nm之间，其水溶液具有(jùyǒu)胶体溶液的一般特性。例如具有(jùyǒu)丁达尔现象、布朗运动，不能透过半透膜以及较强的吸附作用等。

②两性：因为有-NH2和-COOH

形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸脱水形成的，在多肽链的两端必然存在着自由的氨基与羧基。而且，侧链中也有酸性或碱性基团。因此，蛋白质与氨基酸一样也是两性分子，既能与酸又能与碱反响。

③水解：在酸、碱或酶作用下天然蛋白质水解产物为多种α-氨基酸。分子中，叫酰胺键〔肽键〕。当蛋白质水解时，多肽链的肽键中的C—N键处断裂。这是识别蛋白质水解产物的关键。

第二十二页，共35页。④盐析：少量的某些盐能促进(cùjìn)蛋白质溶解，大量的浓盐溶液使蛋白质的溶解度降低在溶液中使之凝聚而从溶液中析出，这种作用叫盐析。盐析属物理过程，是可逆的，它只是使蛋白质暂时失去溶解性或降低蛋白质的溶解度，但并未改变蛋白质的性质。利用盐析可别离和提纯蛋白质。

[实验4-2]取20mL鸡蛋白溶液放入试管；然后再向试管中参加饱和Na2SO4溶液。

结论：向蛋白质溶液中加(NH4)2SO4、Na2SO4等盐浓溶液时，会使蛋白质从溶液沉淀出来，此现象叫蛋白质的盐析。盐析是可逆的。

蛋白质的盐析：第二十三页，共35页。⑤变性：在加热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属盐以及一些有机物如甲醛、酒精、苯甲酸等作用下，均能使蛋白质变性。变性属化学过程，不可逆。蛋白质变性后不仅丧失了原有的可溶性，同时也失去了生理活性。利用变性可进行消毒，但也能引起中毒。

应用：

a、在临床上解救误服Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金属盐中毒时，要求病人立即服用大量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆；医院一般使用酒精、苯酚溶液、蒸煮、高压和紫外线等方法进行消毒杀菌；用福尔马林(fúěrmǎlín)浸制动物标本；农业上用波尔多液杀灭病虫害。都是使蛋白质变性〔凝固〕从而使细菌死亡，起到杀菌、防腐作用。

b、目前生命科学工作者积极展开如何防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白质变性过程的研究。各种各样的化装品，防衰老保健品应运而生，如大宝SOD蜜等。第二十四页，共35页。⑥颜色反响(fǎnxiǎng)：具有苯环的蛋白质遇浓HNO3变性，产生黄色不溶物。

蛋白质的颜色反响(fǎnxiǎng)是检验蛋白质的方法之一，反响(fǎnxiǎng)的实质就是硝酸作用于含有苯环的蛋白质使它变成黄色的硝基化合物。

⑦灼烧气味：产生烧焦羽毛气味，常用此性质鉴别丝、毛织物等。

第二十五页，共35页。4、蛋白质的用途(yòngtú)蛋白质不仅是人体必需的营养物质，在工业上也有广泛的用途，用于纺织工业、制革等。白明胶用于照相业，阿胶是一种药材。酪素是从牛奶中凝结出来的蛋白质，除用作食品(shípǐn)外，还能跟甲醛合成酪素塑料，制生活用品。由蛋白质组成的酶也有广泛的用途。

第二十六页，共35页。三、酶：〔一种(yīzhǒnɡ)特殊的蛋白质，具有蛋白质的性质〕

1、酶的定义：

酶是一种具有催化作用的蛋白质，是一种生物催化剂。对于许多有机化学(yǒujīhuàxué)反响和生物体内进行的复杂的新陈代谢反响具有很强的催化作用。

2、酶的催化作用的特点：

①条件温和、不需加热：在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起作用。在30℃～50℃之间酶的活性最强，超过适宜的温度时，酶将失去活性；

②具有高度专一性：如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反响；淀粉酶只对淀粉起催化作用；

③具有高效催化作用：酶催化的化学反响速率，比普通催化剂高107～1013倍。第二十七页，共35页。3、酶的种类(zhǒnglèi)及应用目前，人们已经知道的酶有数千种。工业上大量使用的酶多数(duōshù)是通过微生物发酵制得的，并且有许多种酶已制成了晶体。酶已得到广泛的应用，如淀粉酶用于食品、发酵、纺织、制药等工业；蛋白酶用于医药、制革等工业；脂肪酶用于使脂肪水解、羊毛脱脂等。酶还用于疾病的诊断。

第二十八页，共35页。四、核酸：

〔核酸化学是分子生物学和分子遗传学的根底。现在(xiànzài)某些核酸也有酶的作用〕

1、一类含磷的生物高分子化合物，相对分子量可达十几万至几百万。

2、核酸在生物体的生长、繁殖、遗传、变异等生命现象中起着决定性的作用。

3、分类：

①脱氧核糖核酸〔DNA〕：主要存在于细胞核中，决定生物体的繁殖、遗传及变异。

生物遗传信息的载体；还指挥着蛋白质的合成、细胞的分裂和制造新的细胞。

②核糖核酸〔RNA〕：主要存在于细胞质中，控制生物体内蛋白质的合成。第二十九页，共35页。一、关于氨基和羧基的缩聚反响(fǎnxiǎng)：

氨基酸分子中氨基上H原子能与另一氨基酸分子羧基上的羟基结合成水脱去，发生缩聚反响(fǎnxiǎng)，形成高分子化合物。如：

①同种氨基酸缩聚成高分子化合物：

第三十页，共35页。②胺与羧酸(suōsuān)缩聚成高分子化合物

nNH2—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH

第三十一页，共35页。三、蛋白质的别离与提纯：

常用盐析来别离提纯蛋白质，因为盐析是可逆的。在蛋白质溶液中参加浓的盐溶液，蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，析出的蛋白质又能溶于水中，并不影响它原来的性质。应该注意将盐析与蛋白质的变性凝结相区别，当蛋白质在热、酸、碱、重金属盐、乙醇(yǐ