資源簡介

(共23張PPT)
第四章 生物大分子
第二節(jié) 蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)一類極為重要的生物大分子，是生命活動的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。它不僅是細胞的重要成分，而且具有多種生物學(xué)功能。
酶
抗體
激素
蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量很大，可以達到上千萬。但是如此大的高分子化合物，也是由基本結(jié)構(gòu)單元——氨基酸構(gòu)成的，要認識蛋白質(zhì)，必須首先認識氨基酸。
1.通過結(jié)構(gòu)分析認識氨基酸的組成、結(jié)構(gòu)特點和主要化學(xué)性質(zhì)，知道氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)之間的關(guān)系能判斷氨基酸縮合產(chǎn)物和多肽的水解產(chǎn)物；
2.認識蛋白質(zhì)的組成和性質(zhì)特點，能辨識蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的肽鍵，能說明蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)特點；
3.認識蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和種類的多樣性，了解酶催化反應(yīng)的特點。
一、氨基酸
1.結(jié)構(gòu)
(1)定義：羧酸分子烴基上的氫原子被氨基取代得到的化合物。
組成蛋白質(zhì)的氨基酸主要是α-氨基酸
R—CH—COOH
NH2
α-氨基酸
(2)α-氨基酸：
氨基酸分子中含有______和_______，屬于_________。
氨基
羧基
取代羧酸
(3)常見的氨基酸
谷氨酸(2-氨基戊二酸)
苯丙氨酸(2-氨基-3-苯基丙酸)
半胱氨酸(2-氨基-3-巰基丙酸)
丙氨酸(α-氨基丙酸)
除甘氨酸外，一般α 氨基酸中含手性碳原子，是手性分子，具有對映異構(gòu)體。
H2N—CH2—COOH
甘氨酸(氨基乙酸)
CH3—CH—COOH
NH2
HOOC—(CH2)2CH—COOH
NH2
CH2—CH—COOH
NH2
—
HS—CH2—CH—COOH
NH2
(1)物理性質(zhì)
2.氨基酸的性質(zhì)
谷氨酸單鈉鹽
味精
根據(jù)以上氨基酸結(jié)構(gòu)簡式中所含有的宮能團，推測氨基酸可能具有哪些化學(xué)性質(zhì)。
天然氨基酸均為無色晶體，熔點較高，多在200~300℃熔化時分解。
一般能溶于水，而難溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。
(2)化學(xué)性質(zhì)
①兩性
氨基酸分子中含有酸性基團—COOH和堿性基團—NH2，因此氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應(yīng)生成鹽。
a.與鹽酸的反應(yīng)：
b.與氫氧化鈉反應(yīng)：
R—CH—COOH+NaOH
NH2
R—CH—COONa+H2O
NH2
R—CH—COOH+HCl
NH2
R—CH—COOH
NH3Cl
②成肽反應(yīng)
兩個氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定條件下，通過氨基與羧基間縮合脫去水，形成含有肽鍵 的化合物，發(fā)生成肽反應(yīng)。
成肽反應(yīng)是分子間脫水反應(yīng)，屬于取代反應(yīng)
一定條件下
H2N—CH—C—OH
R
O
H—N—CH—COOH
R1
H
+
二肽
O
H2N—CH—C
R
—N—CH—COOH
R1
H
+H2O
酸脫羥基，氨脫氫
縮合
兩分子氨基酸
二肽
+氨基酸
縮合
三肽
+氨基酸
縮合
多肽
多肽的性質(zhì)： 因肽鍵的存在， 多肽能進行水解
蛋白質(zhì)
肽鏈
鏈狀
盤曲、折疊
相互結(jié)合
Mr>10000
O
H2N—CH—C
R
—N—CH—C
R1
H
—N—CH—C—
R2
H
O
—N—CH—C—OH
Rn
H
O
…
O
二、蛋白質(zhì)
1.定義與組成
蛋白質(zhì)是由多種氨基酸通過肽鍵等相互連接形成的一類生物大分子，是一般細胞中含量最多的有機分子。主要由C、H、O、N、S等元素組成，有些蛋白質(zhì)還含有P、Fe、Zn、Cu等元素。是一種天然有機高分子化合物，蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的變化范圍很大，從數(shù)萬一直到數(shù)千萬不等，通常所說的蛋白質(zhì)是混合物。
各種蛋白質(zhì)都有其特殊功能和活性，這不僅取決于取決于組成多肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序，還與其特定的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
任何一種蛋白質(zhì)分子在天然狀態(tài)下均具有獨特而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中最顯著的特征，蛋白質(zhì)分子中含有未縮合的羧基和氨基；天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分為：一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)。
一級結(jié)構(gòu)：氨基酸單體的排列順序
①一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，對蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能起決定性作用。
血紅蛋白分子
纈氨酸
谷氨酸
鐮狀細胞貧血
一級結(jié)構(gòu)
②肽鍵中的氧原子與氫原子之間存在氫鍵，會使肽鏈盤繞或折疊成特定的空間結(jié)構(gòu)，形成蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)
③肽鏈在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上還會進一步盤曲折疊，形成更復(fù)雜的三級結(jié)構(gòu)
④多個具有特定三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過非共價鍵相互作用(如氫鍵等）排列組裝，形成蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。
二級結(jié)構(gòu)
三級結(jié)構(gòu)
四級結(jié)構(gòu)
氫鍵
3.蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)
蛋白質(zhì)的多肽由多個氨基酸縮合形成，在多肽鏈的兩端必然存在著自由的氨基與羧基，同時側(cè)鏈中也往往存在酸性或堿性基團。因此，蛋白質(zhì)既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)。
(1)兩性
(2)水解
H2N—CH—C—OH
R
O
H—N—CH—COOH
R1
H
+
酸、堿或酶
O
H2N—CH—C
R
—N—CH—COOH
R1
H
+H2O
蛋白質(zhì)
水解
蛋白酶
人體需要的蛋白質(zhì)
多肽
氨基酸
水解
吸收進入血液
重新合成
(3)鹽析
少量的某些可溶性鹽(如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等)能促進蛋白質(zhì)的溶解。但當這些鹽在蛋白質(zhì)溶液中達到一定濃度時，反而使蛋白質(zhì)的溶解度降低而使其從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。
視頻
加入飽和(NH4)2SO4溶液，試管內(nèi)產(chǎn)生白色沉淀，加入蒸餾水后沉淀溶解。
【實驗現(xiàn)象】
鹽析是可逆過程，不影響蛋白質(zhì)的活性；多次鹽析和溶解，可分離提純蛋白質(zhì)
適用范圍： 易溶于水的蛋白質(zhì)，不溶性蛋白質(zhì)沒有鹽析的性質(zhì)
三支試管內(nèi)均產(chǎn)生白色沉淀，加入蒸餾水后沉淀不溶解。
(4)變性
在某些物理或化學(xué)因素的影響下，蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象。
物理因素：加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線和放射線、超聲波等
化學(xué)因素：強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛、丙酮等
變性會使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其失去原有的生理活性，在水中不能重新溶解，是不可逆過程
視頻
【實驗現(xiàn)象】
思考與討論
Ⅰ.因誤服鉛、汞等重金屬鹽中毒的患者在急救時，為什么可口服牛奶、蛋清或豆?jié){？
Ⅱ.為什么紫外線可用于環(huán)境和物品消毒，放射線可用于醫(yī)療器械滅菌？
誤食重金屬鹽會導(dǎo)致人體內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生變性而使人中毒。因此，急救通過口服牛奶、蛋清和豆?jié){等富含蛋白質(zhì)的物質(zhì)進行解毒的原理是使重金屬鹽與牛奶、蛋清和豆?jié){中的蛋白質(zhì)發(fā)生變性作用，從而減輕重金屬鹽對人體的危害。
紫外線和放射線也可以使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，因此可使用紫外線和放射線對環(huán)境、物品和醫(yī)療器械等進行消毒，使細菌和病毒中的蛋白質(zhì)發(fā)生變性而使其死亡。
(5)顯色反應(yīng)
視頻
加入濃硝酸后產(chǎn)生白色沉淀,加熱后沉淀變黃色
含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸呈黃色,可用于蛋白質(zhì)的分析檢測。
天然蛋白質(zhì)都含苯環(huán)，如皮膚、指甲遇濃硝酸變黃色。
【實驗現(xiàn)象】
(6)蛋白質(zhì)灼燒有類似燒焦羽毛的氣味
一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物質(zhì)，用于鑒別人造羊毛或人造棉與純羊毛或真絲制品
1.定義
一類由細胞產(chǎn)生的，對生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)。
三、酶
2.酶催化作用具有的特點
(1)條件溫和，不需加熱——在接近體溫和接近中性的條件下
(2)具有高度的專一性——每種酶只催化一種或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)
(3)具有高效催化作用——相當于無機催化劑的107~1013倍
【注意】使用酶作催化劑時，反應(yīng)溫度不能過高，原因是高溫下蛋白質(zhì)變性，酶失去催化活性。
3.酶的應(yīng)用：
（1）淀粉酶應(yīng)用于食品、發(fā)酵、紡織、制藥等工業(yè)；
（2）蛋白酶應(yīng)用于醫(yī)藥、制革等工業(yè)；
（3）脂肪酶應(yīng)用于脂肪水解、羊毛脫脂等；
（4）酶還可用于疾病的診斷。
[練一練]
1．判斷正誤
(1)氨基酸是一種既能與強堿反應(yīng)又能與強酸反應(yīng)的有機高分子。 (　　)
(2)酶的催化作用是溫度越高越好。(　　)
(3)蛋白質(zhì)遇濃硝酸都會顯黃色。(　　)
(4)氨基酸能發(fā)生酯化反應(yīng)、成肽反應(yīng)和水解反應(yīng)。(　　)
(5)酶均是蛋白質(zhì)，是體內(nèi)反應(yīng)的催化劑。(　　)
2．下列關(guān)于氨基酸的敘述中,不正確的是(　　)
A.天然氨基酸都是晶體,一般能溶于水
B.氨基酸都不能發(fā)生水解反應(yīng)
C.氨基酸是兩性化合物,能與酸、堿反應(yīng)生成鹽
D.氨基酸的官能團有氨基和羥基
D
3.下列關(guān)于乙肝病毒的主要成分的說法不正確的是(　　)
A.屬于高分子
B.水解的最終產(chǎn)物能與酸或堿反應(yīng)
C.遇濃硝酸會變性
D.水解時碳氧鍵斷裂
D
4.青霉素是一種良效廣譜抗生素,經(jīng)酸性水解后得到青霉素氨基酸分子的結(jié)構(gòu)簡式如圖，下列關(guān)于該物質(zhì)的敘述不正確的是 (　　)
A.屬于α-氨基酸
B.能發(fā)生加聚反應(yīng)生成多肽
C.核磁共振氫譜上共有5個峰
D.青霉素過敏嚴重者會導(dǎo)致死亡,用藥前一定要進行皮膚敏感試驗
B
5.下列物質(zhì)中可以使蛋白質(zhì)變性的是(　　)
①福爾馬林　②酒精　③高錳酸鉀溶液　④硫酸銨溶液　⑤硫酸銅溶液　⑥雙氧水　⑦硝酸
A．除④⑦外 B．除③⑥外 C．①②⑤ D．除④外
D
水解
縮聚
蛋白質(zhì)
氨基酸
蛋白質(zhì)
酶
官能團
結(jié)構(gòu)
性質(zhì)
兩性
水解
鹽析
變性
顯色反應(yīng)
灼燒有類似燒焦羽毛的氣味
高效生物催化劑
高效性、專一性、適宜條件
羧基
氨基
能與堿反應(yīng)
能與酸反應(yīng)
成肽反應(yīng)

展開更多......

收起↑