第三節(jié)蛋白質(zhì)和核酸第一課時氨基酸蛋白質(zhì)一、氨基酸

1．氨基酸的概念

2．氨基酸的性質(zhì)（1）既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)（2）脫水縮合二、肽鍵和多肽三、蛋白質(zhì)在存在與組成四、蛋白質(zhì)的性質(zhì)

1．蛋白質(zhì)的兩性

2．蛋白質(zhì)的鹽析

3．蛋白質(zhì)的變性

4．蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)五、蛋白質(zhì)的用途一、氨基酸α-蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)一類極為重要的高分子化合物，幾乎一切生命活動的過程都與蛋白質(zhì)有關(guān)，而氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元，要認識蛋白質(zhì)就必須認識氨基酸。什么叫氨基酸？羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代的化合物叫氨基酸。1.定義說明：氨基酸的官能團：氨基和羧基屬于取代羧酸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（羧基的鄰位碳原子）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、氨基酸的結(jié)構(gòu)：α-氨基酸通式：

特點：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基(-COOH)

注意：氨基酸與分子式相同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。

氨基酸的命名是以羧基為母體，氨基為取代基，碳原子的編號習慣把離羧基最近的碳原子稱為

α

碳原子，離羧基次近碳原子稱為

β

碳原子，依次類推。3、氨基酸的命名：

4、幾種常見的氨基酸

4、氨基酸的物理性質(zhì)：

天然氨基酸都是無色晶體，熔點高，在200～3000C熔化時分解，易溶于水，它們能溶于強酸強堿溶液中，除少數(shù)外一般都能溶于水，難溶于乙醇乙醚。

5、氨基酸的性質(zhì)：

（氨基酸結(jié)構(gòu)中含有官能團-COOH和-NH2，既有酸性又有堿性）①氨基酸的兩性：既與酸反應(yīng)，又與堿反應(yīng)。

說明：

a、所學(xué)過的既能跟酸反應(yīng)又能跟堿反應(yīng)的物質(zhì)：

1）單質(zhì)Al、Zn等2）兩性氧化物Al2O3、3）兩性氫氧化物Al(OH)34）弱酸的銨鹽：(NH4)2CO3、NH4HCO3、

5）弱酸的酸式鹽：NaHCO3等。6）具有雙官能團的某些有機物：氨基酸、蛋白質(zhì)、對羥基苯甲酸鈉

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，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)。c、氨基酸主要以兩性離子（生成內(nèi)鹽）存在時，在水中的溶解度最小，可以形成晶體析出，利用這一性質(zhì)，可以通過控制溶液的pH來分離氨基酸。②成肽反應(yīng)：（縮合反應(yīng)）兩個氨基酸分子可以相同也可不同，在酸或堿的存在下加熱，通過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(yīng)，按羧基脫羥基、氨基脫氫的反應(yīng)原理，脫去一個水分子縮合形成含酰胺基（），即肽鍵的化合物，稱為成肽反應(yīng)。

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）。小結(jié)：氨基酸→多肽→蛋白質(zhì)c、縮聚成多肽或蛋白質(zhì)二、蛋白質(zhì)

1.蛋白質(zhì)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里2.蛋白質(zhì)的元素主要由C、H、O、N、S等元素組成。有些蛋白質(zhì)還含有P、Fe等3.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的顯著特征是：具有獨特而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的特殊功能和活性與多肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序、特定空間結(jié)構(gòu)相關(guān)。說明：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；因而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)。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)

說明：

a、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)；

b、蛋白質(zhì)的二級結(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)的三級結(jié)構(gòu)是整個多肽鏈的三維構(gòu)象，它是在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進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)的四級結(jié)構(gòu)是指亞基的立體排布、亞基間相互作用與布局。

4、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，其水溶液具有膠體溶液的一般特性。例如具有丁達爾現(xiàn)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(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。而且，側(cè)鏈中也有酸性或堿性基團。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)

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?shù)鞍踪|(zhì)水解時，多肽鏈的肽鍵中的C—N鍵處斷裂。這是識別蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的關(guān)鍵。

④鹽析：

少量的某些鹽能促進蛋白質(zhì)溶解，而大量的濃鹽溶液反而使蛋白質(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。

說明：鹽析屬物理過程，是可逆的，它只是使蛋白質(zhì)暫時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)。[實驗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溶液的現(xiàn)象，然后向其中加入蒸餾水的現(xiàn)象

結(jié)論：向蛋白質(zhì)溶液中加(NH4)2SO4、Na2SO4等鹽濃溶液時，會使蛋白質(zhì)從溶液沉淀出來，向沉淀中加入蒸餾水沉淀會溶解。此現(xiàn)象叫蛋白質(zhì)的鹽析。鹽析是可逆的。⑤變性：

在某些物理因素或化學(xué)因素的影響下，蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象。

說明：1）

物理因素：加熱、加壓、振蕩、攪拌、紫外線、X射線、超聲波。2）化學(xué)因素：強酸、強堿、重金屬鹽以及一些有機物如甲醛、酒精、苯甲酸、丙酮等3）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，同時也失去了生理活性。利用變性可進行消毒，但也能引起中毒。[實驗4-3]P89

結(jié)論：向蛋白質(zhì)溶液中加熱或加入醋酸鉛等會使蛋白質(zhì)從溶液沉淀出來，向沉淀中加入蒸餾水沉淀不溶解。此現(xiàn)象叫蛋白質(zhì)的變性。變性是不可逆的。

應(yīng)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(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行消毒殺菌；用福爾馬林浸制動物標本；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)運而生，

⑥顏色反應(yīng)：具有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃HNO3會有白色沉淀產(chǎn)生，加熱沉淀變黃的反應(yīng)。

蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)是檢驗含苯環(huán)的蛋白質(zhì)，反應(yīng)的實質(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：蛋白質(zhì)灼燒時有焦羽毛氣味常用此性質(zhì)鑒別蠶絲（蛋白質(zhì)）、合成纖維、人造絲、毛織物等。

如鑒別真假羊毛衫。五、蛋白質(zhì)的用途蛋白質(zhì)動物的毛、蠶絲是很好的紡織原料動物的皮革是衣服的原料驢皮熬制的膠是一種藥材——阿膠牛奶中的蛋白質(zhì)與甲醛制酪素塑料各種生物酶均是蛋白質(zhì)人類的主要食品小結(jié)：鹽析與變性區(qū)別的方法

小結(jié)：焰色反應(yīng)、顯色反應(yīng)、顏色反應(yīng)的比較

注意：利用焰色反應(yīng)只能鑒別某些金屬元素,如堿金屬及Ca、Ba、Cu等；利用顏色反應(yīng)只能鑒別含苯環(huán)的蛋白質(zhì)。

典例導(dǎo)析

知識點1：氨基酸的兩性

例1

下列化合物中，既能跟稀硫酸反應(yīng)，又能跟氫氧化鈉反應(yīng)的是(

)

A．氨基乙酸 B．偏鋁酸鈉

C．氯化鋁 D．苯酚鈉

解析

一般既能與稀硫酸反應(yīng)又能與氫氧化鈉反應(yīng)的可能為兩性氧化物(Al2O3)、兩性氫氧化物[Al(OH)3]等，還可能是具有兩種官能團的有機化合物，如氨基乙酸(有—COOH和—NH2)，還有弱酸的酸式鹽NaHCO3或NaHSO3等。NaAlO2只能與酸反應(yīng)，AlCl3只能與堿反應(yīng)，而苯酚鈉只能與酸反應(yīng)。

答案

A

知識點2：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

例2

下列有機物水解斷鍵處(用虛線表示)不正確的是()

解析

選項C、D的水解均相當于肽鍵的水解，其斷鍵位置應(yīng)是“”，D項正確，C項錯誤。

答案

C

跟蹤練習2

含有下列結(jié)構(gòu)片段的蛋白質(zhì)在胃液中水解時，不可能產(chǎn)生的氨基酸是(

)

答案

D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：

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(yīng)；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(xué)反應(yīng)速率，比普通催化劑高107～1013倍。酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì)，是一種生物催化劑。對于許多有機化學(xué)反應(yīng)和生物體內(nèi)進行的復(fù)雜的新陳代謝反應(yīng)具有很強的催化作用。

2、酶的催化作用的特點：

3、酶的種類及應(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)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。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。小結(jié)：1.關(guān)于氨基和羧基的縮聚反應(yīng)：

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(yīng)，形成高分子化合物。如：

①同種氨基酸縮聚成高分子化合物：

nNH2—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH

②胺與羧酸縮聚成高分子化合物

2、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)