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第4節 羧酸 氨基酸和蛋白質 課時3
1.了解氨基酸、蛋白質的結構特點和主要性質,了解酶的催化作用的特點；
2.了解我國科學家在生命科學研究領域中的貢獻,體會化學科學在生命科學發展中的重要作用。
聯想 · 質疑
聯想 · 質疑
蛋白質是生命的物質基礎，是生命活動的主要承擔者。蛋白質在機體中發揮著多種生 理功能，能夠供給機體營養、提供保護機能、輸送氧氣、防御病菌侵襲、控制代謝過程等。
酶
抗體
激素
多肽也是一種在生命過程中有著重要作用的物質。它們都由氨基酸組成。
聯想 · 質疑
聯想 · 質疑
多肽藥物
蛋白質和多肽有什么區別？它們與氨基酸有什么關系？
一、氨基酸和蛋白質
1.氨基酸
(1)分子結構
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。
組成蛋白質的氨基酸主要是α-氨基酸
R—CH—COOH
NH2
α-氨基酸
②α-氨基酸：
氨基酸分子中含有______和_______，屬于_________。
氨基
羧基
取代羧酸
8種必需氨基酸：
甲硫氨酸，纈氨酸，賴氨酸，異亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，蘇氨酸。
(2)常見的氨基酸
CH2—COOH
甘氨酸
苯丙氨酸
CH2CHCOOH
NH2
—
纈氨酸
CH3—CH—CH—COOH
NH2
CH3
NH2
觀察 · 思考
觀察 · 思考
觀察氨基酸的結構，請大家預測氨基酸的化學性質。
R—CH—COOH
NH2
α-氨基酸
酸性
酯化反應
堿性
還原性
氨基酸的解離
(3)化學性質
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、堿反應生成鹽。
a.與鹽酸的反應：
b.與氫氧化鈉反應：
R—CH—COOH+NaOH
NH2
R—CH—COONa+H2O
NH2
R—CH—COOH+HCl
NH2
R—CH—COOH
NH3Cl
2.多肽
兩個α-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，發生成肽反應。
成肽反應是分子間脫水反應，屬于取代反應
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
(1)多肽：由兩個氨基酸分子脫水縮合形成的是二肽，由三個氨基酸分子脫水縮合形成的是三肽，以此類推。二肽及以上均可稱為多肽。
[舉一反三]請寫出甘氨酸分子和丙氨酸分子結合生成二肽的化學方程式。
丙氨酸
NH2CH2COOH
甘氨酸
NH2CHCOOH
CH3
+
-H2O
NH2—CH2—C—N—CH—COOH
O
H
CH3
NH2CH2COOH
甘氨酸
丙氨酸
NH2CHCOOH
CH3
+
-H2O
NH2—CH—C—N—CH2—COOH
O
H
CH3
多肽類型：氨基酸分子種類、數目、排列順序
縮合
兩分子氨基酸
二肽
+氨基酸
縮合
三肽
+氨基酸
縮合
多肽
蛋白質
肽鏈
鏈狀
盤曲、折疊
相互結合
Mr>10000
3.蛋白質
(1)組成元素：C、H、O、N、S 等
(2)結構:
由α 氨基酸分子按一定的順序以肽鍵連接起來的生物大分子稱為蛋白質，其一定含有的官能團是肽鍵。
α-氨基酸是構成蛋白質的結構單元，其分子的排列順序決定了蛋白質的功能。
蛋白質的四級結構
血紅蛋白分子
纈氨酸
谷氨酸
鐮狀細胞貧血
①α－氨基酸分子脫水縮合形成的多肽是按一定順序排列的鏈狀結構，這種順序就是蛋白質的基本結構，也稱蛋白質的一級結構。
蛋白質的四級結構
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構，形成蛋白質的二級結構，主要有α-螺旋和β-折疊兩種形式。
③肽鏈在二級結構基礎上還會進一步盤曲折疊，形成更復雜的三級結構
④由幾條相同的多肽鏈組成的空間結構狀態稱為蛋白質的均一四級結構，由幾條不同的多肽鏈組成的空間結構狀態稱為蛋白質的非均一四級結構。它們是蛋白質分子具有一定生物學功能的高級結構。
氨基酸種類、數目、排列順序
空間結構多樣
種類繁多
功能多樣
知識回顧
知識回顧
回顧必修內容，思考總結蛋白質的主要性質由哪些？
①溶解性：有些蛋白質能溶解在水里形成溶液，具有膠體的性質。
②水解：天然蛋白質水解的最終產物為α－氨基酸。
③具有兩性——因為它由氨基酸組成。
④鹽析——可逆。
⑤變性——不可逆。
⑥顏色反應——含有苯環的蛋白質遇濃硝酸變黃。
⑦灼燒蛋白質會產生燒焦羽毛的氣味。
4.酶
酶是一種高效的生物催化劑，生物體新陳代謝過程中的許多化學反應都是在酶的催化作用下進行的。大多數酶屬于蛋白質。
①需要比較溫和的條件（體溫約為37℃，血液pH約為7）
②具有高度的專一性
③效率非常高
酶催化的主要特點：
酶-底物復合物
底物
酶
我國科學家在生命科學研究領域中的貢獻
蛋白質作為生命存在的形式，一直是生命科學研究的焦點，我國科學家在此研究領域中作出了巨大貢獻。
1965 年，我國科學家汪猷、邢其毅、鈕經義等
首次由氨基酸合成了結晶牛胰島素，這是第一個全
人工合成的、與天然產物性質完全相同的、有生物活性的蛋白質。
20 世紀 90 年代，我國科學家參加了人類基因組計劃。
2002 年，由我國科學家領導的人類肝臟蛋白質組計劃正式啟動。我國科學家已站在了生命科學研究領域的前沿。
【練一練】
1.判斷下列說法是否正確,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。
(1)氨基酸既能與強酸反應,也能與強堿反應。(　　)
(2)天然蛋白質水解的最終產物都是α-氨基酸。(　　)
(3)蛋白質遇濃硝酸都會顯黃色。(　　)
(4)醫療器械的高溫消毒的實質是蛋白質的變性。(　　)
(5)溫度越高酶的催化作用越好。(　　)
(6)羊毛完全燃燒只生成CO2和H2O。(　　)
2.有一分子式為C8H14N2O5的二肽,經水解得丙氨酸 和另一種氨基酸X,則X的化學式可能是(　　)
A.C3H7NO3 B.C5H9NO4
C.C5H11NO5 D.C5H7NO4
B
3.青霉素是一種良效廣譜抗生素,經酸性水解后得到青霉素氨基酸分子的結構簡式如圖，下列關于該物質的敘述不正確的是 (　　)
A.屬于α-氨基酸
B.能發生加聚反應生成多肽
C.核磁共振氫譜上共有5個峰
D.青霉素過敏嚴重者會導致死亡,用藥前一定要進行皮膚敏感試驗
B
蛋白質
氨基酸
蛋白質
酶
官能團
結構
性質
水解、鹽析、兩性、變性、顏色反應、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、條件溫和
羧基
氨基
能與堿反應
能與酸反應
成肽反應
多肽
由氨基酸分子脫水縮合形成的二肽及以上物質
結構單元
α-氨基酸
一級結構、二級結構、三級結構、四級結構

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