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第五章 生物大分子
第二節 蛋白質
教學目標
1、教學目標
1) 通過結構分析認識氨基酸的組成、結構特點和主要化學性質，知道氨基酸、多肽和蛋白質之間的關系。能判斷氨基酸的縮合產物和多肽的水解產物，從分子水平上認識氨基酸的組成、結構和性質，進一步深化“結構決定性質”的學科觀念。
2) 認識蛋白質的組成和性質特點，能辨識蛋白質結構中的肽鍵，能說明蛋白質的基本結構特點，能分析氨基酸、蛋白質與人體健康的關系，從微觀和宏觀相結合的視角認識蛋白質的結構與性質。
3) 認識蛋白質空間結構的復雜性和種類的多樣性，了解酶催化反應的特點，認識人工合成多肽和蛋白質的意義，體會化學科學在生命科學發展中所起的重要作用。
2、教學重點和難點
1) 重點：氨基酸和蛋白質的結構特點與主要性質。
2) 難點：氨基酸、多肽和蛋白質之間的相互轉化關系。
一、氨基酸
1、氨基酸的組成和結構
(1)定義：
羧酸分子烴基上的氫原子被氨基( NH2)取代得到的化合物稱為氨基酸
(2)結構：
官能團：氨基( NH2)、羧基( COOH)
α-氨基酸
→氨基連接在與羧基相鄰的α位碳原子上
α
R CH COOH
NH2
一、氨基酸
2、常見的氨基酸
甘氨酸 (氨基乙酸)
丙氨酸 (2-氨基丙酸)
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)
H2N CH2 COOH
CH3 CH COOH
NH2
CH2 CH COOH
NH2
HOOC CH2 CH2 CH COOH
NH2
HS CH2 CH COOH
NH2
命名：以羧基為母體，氨基為取代基
酸性基團
一、氨基酸
3、氨基酸的物理性質
天然氨基酸是無色晶體，熔點較高，在200~300℃時熔化時分解，一般能溶于水，而難溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。
4、氨基酸的化學性質
堿性基團
R CH COOH
NH2
氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應生成鹽
一、氨基酸
4、氨基酸的化學性質
(1)氨基酸的兩性
R CH C OH ＋ HCl →
NH2
O
R CH C OH ＋ NaOH →
NH2
O
R CH C OH
NH3Cl
O
R CH C ONa ＋H2O
NH2
O
一、氨基酸
4、氨基酸的化學性質
(2)成肽反應：
兩個氨基酸分子在一定條件下，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。
C N
O
H
H2N CH C OH ＋
R
O
H N CH COOH→
R'
H
H2N CH C N CH COOH ＋ H2O
R
O
R'
H
二肽
一、氨基酸
4、氨基酸的化學性質
(2)成肽反應：
兩個氨基酸分子在一定條件下，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。
C N
O
H
多肽
H2N CH C N CH C N CH C N CH COOH
R
O
R'
H
O
R''
H
O
H
R'''
一般把相對分子質量在10 000以上，并具有一定空間結構的多肽稱為蛋白質。
二、蛋白質
1、蛋白質的組成和結構
(1)蛋白質的組成
(2)蛋白質的結構
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、O、H、N、S等元素組成，有些蛋白質還含有P、Fe、Zn、Cu等元素。
蛋白質的結構不僅取決于多肽鏈的氨基酸種類、數目及排列順序，還與其特定的空間結構有關
二、蛋白質
(2)蛋白質的結構
一級
結構
二級
結構
三級
結構
四級
結構
蛋白質的結構
蛋白質分子中氨基酸單體的排列順序稱為蛋白質的一級結構。它是蛋白質高級結構的基礎，對蛋白質的性質和功能起著決定性作用
肽鍵中的氧原子與氫原子之間存在氫鍵，會使肽鍵盤繞或折疊成特定的空間結構，形成蛋白質的二級結構
肽鍵在二級結構基礎上進一步盤曲折疊，形成更復雜的三級結構
多個特定三級結構的多肽鏈通過非共價鍵相互作用(如氫鍵等)排列組裝，形成蛋白質的四級結構
二、蛋白質
2、蛋白質的性質
(1)蛋白質的兩性：
在多肽鏈的兩端存在著自由的氨基與羧基，同時側鏈中也往往存在酸性或堿性基團。因此蛋白質既能與酸反應，又能與堿反應。
(2)蛋白質的水解
蛋白質
水解
酸、堿或酶
相對分子質量較小的多肽
水解
氨基酸
H2N CH C—N CH COOH
R
O
R'
H
HO—H
二、蛋白質
2、蛋白質的性質
(3)蛋白質的鹽析
教材P112·實驗4 3 蛋白質的鹽析
在試管中加入2 mL飽和(NH4)2SO4溶液，向其中加入幾滴雞蛋清溶液，振蕩，觀察現象。再繼續加入蒸餾水，振蕩，觀察現象。
雞蛋清溶液
白色沉淀析出
(NH4)2SO4溶液
沉淀逐漸溶解
蒸餾水
二、蛋白質
(3)蛋白質的鹽析
少量的的某些可溶性鹽(如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等)能促進蛋白質的溶解，但當這些鹽在蛋白質溶液中達到一定濃度時，反而使蛋白質的溶解度降低而從溶液中析出，這種作用稱為鹽析
鹽析只改變蛋白質的溶解度，不改變其結構和化學性質，屬于物理變化，是一個可逆過程
應用：采用多次鹽析和溶解，可以分離提純蛋白質
二、蛋白質
2、蛋白質的性質
(4)蛋白質的變性
教材P112·實驗4 4 蛋白質的變性
在三支試管中各加入2 mL雞蛋清溶液，將一支試管加熱，向另兩支試管中分別加入硝酸銀溶液和乙醇，觀察現象。再向試管中加入蒸餾水，觀察產生的沉淀能否溶解
(1)加熱＋蒸餾水
實驗現象
(2)加硝酸銀溶液＋蒸餾水
實驗操作
實驗結論
(3)加乙醇＋蒸餾水
溶液中都有白色沉淀析出，加蒸餾水后沉淀不溶解
均使蛋白質變性，且變性后的蛋白質在水中不再溶解，同時失去生理活性，此變化不可逆
二、蛋白質
(4)蛋白質的變性
在某些物理或化學因素的影響下，蛋白質的性質和生理功能發生改變的現象稱為蛋白質的變性
影響蛋白質變性的因素
物理因素
化學因素
加熱、加壓、攪拌、振蕩、超聲波、紫外線和放射線等
強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛等
思考與討論
(1)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、蛋清或豆漿？
(2)為什么紫外線可用于環境和物品消毒，放射線可用于醫療器械滅菌？
二、蛋白質
(5)顯色反應
教材P113·實驗4 5 蛋白質的顯色反應
向盛有2 mL雞蛋清溶液的試管中加入5滴濃硝酸，加熱。觀察實驗現象。
變成黃色
雞蛋清溶液
①濃硝酸
②加熱
結論：含有苯環的蛋白質，遇濃硝酸產生黃色不溶物
應用：鑒別含苯環的蛋白質
三、酶
　　酶是一類由活細胞產生的、對生物體內的化學反應具有催化作用的有機化合物，其中絕大多數是蛋白質。
1、酶的概念
2、催化作用特點
(1)具有高效催化作用：比普通催化劑高107~1013倍
(2)催化反應條件溫和，一般在接近體溫和中性的條件下進行，此時酶的活性最高。超過適宜的溫度時，酶將失去活性
(3)具有高度的專一性：如蛋白酶只能催化蛋白質的水解，如同一把藥匙開一把鎖一樣
三、酶
(4)有的酶還可用于疾病的診斷
(2)淀粉酶應用于食品、發酵、紡織等工業
(1)蛋白酶應用于醫藥、制革等工業
3、酶的用途

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