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第四章 生物大分子
2019人教版選擇性必修三
第二節 蛋白質
蛋白質
核心素養發展目標
1.知道氨基酸的組成、結構特點和主要化學性質，了解氨基酸、蛋白質與人體健康的關系。
2.了解蛋白質的組成、結構和性質，認識人工合成多肽、蛋白質等的意義。
3.知道酶催化的特點。
蛋白質
組成蛋白質的氨基酸主要是___________
ɑ-氨基酸
R CH COOH
NH2
ɑ
當R不是H時（即除甘氨酸外），ɑ-碳為手性碳原子
大部分ɑ-氨基酸具有對映異構
氨基酸
常見的氨基酸
俗名 結構簡式 命名
甘氨酸
丙氨酸
谷氨酸
苯丙氨酸
半胱氨酸
-CH2-COOH
H2N
氨基乙酸
2-氨基丙酸
2-氨基戊二酸
2-氨基-3-苯基丙酸
2-氨基-3-巰基丙酸
CH3-CH-COOH
NH2
HOOC—(CH2)2—CH—COOH
NH2
HS -CH2-CH-COOH
NH2
天然氨基酸均為無色晶體，熔點較高，在200~3000C時熔化分解
1.物理性質
一般能溶于水而難溶于乙醇、乙醚等有機溶劑
氨基酸的性質
2、氨基酸的化學性質
（1）氨基酸的兩性
——兩性化合物
R-CH-COOH + NaOH
NH2
R-CH-COONa + H2O
NH2
R-CHCOOH+HCl CH2COOH
NH2
NH3Cl
R CH COOH
NH2
氨基酸的性質
酸性基團
堿性基團
下列物質中既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應的是 ( )
①NaHCO3 ; ②(NH4)2S ; ③Al(OH)3 ;
④NH4Cl； ⑤H2N-CH2-COOH ; ⑥CH3COOH
A.①②③ B.①②④⑤ C.⑤⑥ D.①②③⑤
小結：既能與酸反應又能與堿反應的物質
(1)多元弱酸的酸式鹽； (2)弱酸的銨鹽；
(3)具兩性的物質； (4)氨基酸和蛋白質；
D
氨基酸
（2）成肽反應
一定條件
+
肽鍵
或酰胺鍵
兩個氨基酸分子（可以相同，也可以不同）在一定條件下，通過氨基和羧基間縮合脫去水形成含有肽鍵的化合物
+ H2O
二肽
氨基酸的性質
兩分子氨基酸
縮合
二肽
三肽
縮合
+氨基酸
縮合
+氨基酸
四肽
縮合
+氨基酸
多肽
· · · · · ·
相互結合形成
盤曲、折疊
蛋白質
Mr>10000
具有一定的空間結構
氨基酸的性質
呈鏈狀
肽鏈
該過程實際是氨基酸分子縮聚成高分子化合物的過程——氨基酸的縮聚反應。由n個同種氨基酸分子發生成肽反應，生成一個肽鏈時，會生成(n－1)個水分子和(n－1)個肽鍵。
氨基酸的性質
寫出苯丙氨酸與甘氨酸發生成肽反應生成多肽的化學方程式
小結:縮聚反應：由一種單體進行縮聚反應，生成的小分子物質的量一般為n-1;由兩種單體進行縮聚反應，生成的小分子物質的量一般為2n-1。
n
蛋白質
1.定義：蛋白質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。
蛋白質中主要含有C、H、O、N等元素,屬于天然有機高分子化合物。
蛋白質含量的測定：由于生物組織中絕大部分氮元素來自蛋白質，而且各種來源不同的蛋白質的含氮量都比較接近，平均為16%。因此生物樣品中的1g氮元素大致相當于6.25 g蛋白質，由此可以通過測定樣品中氮元素的質量分數計算出其中蛋白質的含量。
多肽鏈的氨基酸
種類、數目及排列順序
特定的空間結構
蛋白質的結構
各種蛋白質都有其特殊功能和活性
一級結構
二級結構
三級結構
四級結構
蛋白質的結構
例如，血紅蛋白分子中的________會因遺傳因素變成________，這一微小差別會導致紅細胞的形態由正常的圓餅狀變為異常的鐮刀狀，使人患鐮狀細胞貧血。
蛋白質分子中氨基酸單體的__________稱為蛋白質的一級結構
排列順序
一級結構是______________的基礎，對蛋白質的___________起著決定性作用
蛋白質高級結構
性質和功能
谷氨酸
纈氨酸
蛋白質的結構
肽鍵中的氧原子與氫原子之間__________，會使肽鏈 ____________成特定的空間結構，形成蛋白質的二級結構。
存在氫鍵
盤繞或折疊
氫鍵
蛋白質的結構
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
多個具有特定三級結構的多肽鏈通過___________________(如氫鍵等）排列組裝，形成蛋白質的四級結構。
非共價鍵相互作用
蛋白質的結構
(1)兩性:蛋白質的結構中含有__________和____________兩種官能團,因此既能與酸反應又能與堿反應,是兩性分子。
—NH2
—COOH
酸、堿或酶
氨基酸
HO
H
O
H
H—N—CH2—C—
O
H
—N—CH2—C—OH
蛋白質的性質
(2)水解:蛋白質在______________的作用下,水解生成相對分子質量較小的多肽化合物,最終水解得到__________。天然蛋白質水解的最終產物都是α-氨基酸。
蛋白質的性質
(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使其從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。
蛋白質的性質
(3)鹽析
特點與應用：蛋白質的鹽析是一個可逆過程，利用多次鹽析的方法可分離提純蛋白質。
蛋白質的性質
(4)變性
概念
影響因素 物理
化學因素
特點
(4)變性
蛋白質的性質
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
加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線和放射線、超聲波等
強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛、丙酮等
變性會使蛋白質的結構發生變化，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
在日常生活中有時需要利用蛋白質變性，如食物加熱、消毒等，有時防止蛋白質變性，如疫苗等生物制劑需低溫保存等。
【思考】
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？
誤服重金屬鹽，可口服牛奶、蛋清或豆漿，其目的是使重金屬鹽與牛奶等發生變性作用，從而減少人體蛋白質變性。
紫外線用于環境和物品消毒，放射線用于醫療器械消毒，都是利用紫外線或放射線使細菌和病毒中的蛋白發生變性而使其死亡。
蛋白質的性質
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？
蛋白質的性質
(5)顯色反應
向蛋白質溶液加入濃硝酸會有_____色沉淀產生，加熱后沉淀變_____色。
——可用于蛋白質的分析檢測
固體蛋白質如皮膚、指甲遇濃硝酸變______色。
白
含有苯環
黃
黃
其他一些試劑也可以與蛋白質作用，呈現特定顏色
(5)顯色反應
蛋白質的性質
(6)燃燒產生燒焦羽毛的氣味
用于區別合成纖維與蛋白質(如真絲、蠶絲、純毛、毛線等)
中國科學院生物化學研究所、有機化學研究所和北京大學化學系等單位的多位科學家經過長期不懈努力，在1965年首先合成了結晶牛胰島素。
科學史話
蛋白質的性質
酶
在酶的作用下，生物才能進行新陳代謝，完成消化、呼吸、運動、生長、發育、繁殖等生命活動。
特點
具有高效催化作用
條件溫和
具有高度的專一性
一般是普通催化劑的107倍
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
酶是一類由細胞產生的、對生物體內的化學反應具有催化作用的有機物，其中大多數是蛋白質。
應用:蛋白酶用于醫藥、制革等工業;淀粉酶用于食品、發酵、紡織等工業;有的酶還可用于疾病的診斷。
(1)成肽反應的規律為—COOH脫—OH，—NH2脫—H (　　)
(2)氨基酸分子、烴分子中的氫原子數均為偶數(　　)
(3)兩個氨基酸分子脫水后形成的二肽中含有兩個肽鍵(　　)
(4)向兩份蛋白質溶液中分別加入飽和NaCl溶液和CuSO4溶液，均有固體析出，且兩者的原理相同(　　)
(5)通常用酒精消毒，其原理是酒精使細菌中的蛋白質鹽析而失去生理活性(　　)
1.正誤判斷
√
×
×
×
達標檢測
×
達標檢測
2.甘氨酸和丙氨酸混合，在一定條件下發生縮合反應生成二肽的化合物共有（ ）
A.4種 B.3種 C.2種 D.1種
A
同種氨基酸縮合反應生成二肽的化合物各有一種，甘氨酸和丙氨酸發生縮合反應生成二肽的化合物有兩種。
A. B.
C.NH2—CH2—COOH D.
3.含有下列結構片段的蛋白質在胃液中水解，不可能產生的氨基酸是( )
達標檢測
D
達標檢測
4.某物質的結構簡式如圖所示，下列有關該物質的說法不正確的是( )
A.該物質的分子式為C13H16N2O5
B.該物質是由兩分子不同的氨基酸經脫水縮合而得
C.該物質屬于蛋白質
D.1 mol該物質最多可與2 mol NaHCO3反應
C
達標檢測
5.下列物質中可以使蛋白質變性的是( )
①福爾馬林?、诰凭、鄹咤i酸鉀溶液?、芰蛩徜@溶液?、萘蛩徙~?、揠p氧水?、呦跛?br/>A.除④⑦外 B.除③⑥外
C.①②⑤ D.除④外
D
達標檢測
C
6.下列關于蛋白質的敘述正確的是( )
A.加熱能殺死流感病毒是因為病毒的蛋白質受熱發生鹽析
B.溫度越高，對某些化學反應的催化效率越高
C.蛋白質水解的最終產物是氨基酸
D.任何結構的蛋白質遇到濃硝酸都會變成黃色
達標檢測
A
7.下列關于酶的敘述中，不正確的是( )
A.酶是一種糖類物質
B.酶大多數是蛋白質
C.酶是生物體內產生的催化劑
D.酶受到高溫或重金屬鹽作用時會變性
絕大多數酶是蛋白質，而不是糖類物質，具有蛋白質的性質，當受到高溫或重金屬鹽作用時會變性；酶還是生物體內產生的高效催化劑，其催化作用具有條件溫和、不需加熱、高度專一、催化效率高等特點。

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