資源簡介

(共34張PPT)
第四章 生物大分子
第二節 蛋白質
學習目標
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。
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。
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。
新冠病毒的電子圖片
新型冠狀肺炎的兇手----冠狀病毒，有自己的核酸和蛋白質。它進入人體后，借助人體內的原料合成病毒；當人體發病時，就是它的蛋白質對人體起了作用。
變異后的新型冠狀病毒
蛋白質生理作用
調節功能，如胰島素調節糖的代謝
催化功能，如淀粉酶、胃蛋白酶的催化作用
運輸功能，如血紅蛋白輸送氧
運動功能，如肌肉的運動
免疫功能，如免疫球蛋白、抗體
保護功能，如指甲、頭發等
供能功能，如蛋白質氧化為機體提供能量
致病作用，如病毒蛋白可以致病
毒害作用，如毒蛋白等
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作用，如：
可以說沒有蛋白質就沒有生命,氨基酸是組成蛋白質的基本結構單位，要認識蛋白質，必須先認識氨基酸。
一、氨基酸
為了人體的健康，應注意合理膳食、科學營養，保證人體必需氨基酸的攝取。
自然界中存在的氨基酸
組成生物體內
人體內不能合成
一般只有20種
8種氨基酸
幾百種
必需氨基酸
羧酸分子烴基上的氫原子被氨基取代得到的化合物。
1.概念：
羧基-COOH和氨基-NH2。
官能團：
組成蛋白質的氨基酸主要是___________
ɑ-氨基酸
氨基連接在與羧基相鄰的ɑ位的碳原子上
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
2.結構特點
3.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
4.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℃時熔化分解，一般能溶于水而難溶于乙醇、乙醚。
H2N—CH—COOH
R
氨基典型反應
羧基典型反應
【思考與討論】從氨基酸的結構分析，氨基酸可能具有怎樣的化學性質？
5.氨基酸的化學性質
（1）氨基酸的兩性
氨基酸分子中既含有羧基，又含有氨基，
酸性基團
堿性基團
氨基酸是兩性化合物
CH2-COOH + NaOH
NH2
CH2-COONa + H2O
NH2
CH2COOH+HCl CH2COOH
NH2
NH3Cl
CH2—COOH + H＋
NH2
CH2—COOH
NH3＋
CH2—COOH + OH
NH2
CH2—COO + H2O
NH2
兩個氨基酸分子在一定條件下，通過氨基和羧基間縮合脫去水形成含有肽鍵的化合物。
（2）成肽反應(取代反應)
氨基酸
氨基酸
二肽
肽鍵
注意：①由于肽中仍含有-NH2和-COOH，肽也有兩性。
②肽鍵可簡寫為 -CONH-，不能寫成 -CNHO-。
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
· · · · · ·
呈鏈狀
肽鏈
又稱
相互結合形成
盤曲、折疊
蛋白質
Mr>10000
具有一定的空間結構
注：（1）二個氨基酸分子脫去一個H2O分子形成二肽；三個氨基酸分子脫去二個H2O分子形成三肽；n個氨基酸分子脫去(n-1)個水分子，形成n肽，含有(n-1)個肽鍵；多個氨基酸分子脫去多個水分子而形成多肽。
（2）無論肽鏈有多長，在鏈的兩端，一端有自由的氨基(—NH2)；另一端有自由的羧基(—COOH)，因此，多肽也具有“兩性”。
多肽的性質： 因肽鍵的存在， 多肽能進行水解
（3）多種氨基酸分子按不同的排列順序以肽鍵相互結合，可以形成千百萬種具有不同的理化性質和生理活性的多肽鏈。相對分子質量在10000以上的，并具有一定空間結構的多肽，稱為蛋白質。
[ ]n
R O R′ O
－HN－CH－C－NH－CH－C－
＝
＝
　 R O R′ O
H－HN－CH－C－OH + H－NH－CH－C－OH
＝
＝
H
OH
多肽
兩個不同的氨基酸共聚：
單體通過分子間的相互縮合而生成成高分子化合物,同時有小分子(如H2O、NH3等)生成的反應叫縮合聚合反應，簡稱縮聚反應。
n
n
+ (2n-1)H2O
拓展延伸
CH2 —CH2—CO—OH
CH2—CH2—NH—H
H2C
C=O
CH2—CH2
CH2—NH
氨基酸的縮合反應也可能成環,試寫出下列反應方程式
①NH2-CH2-COOH的分子間脫水成環
②NH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH的分子內脫水成環
O=C
C=O
NH—CH2
CH2—NH
催化劑
2H2O
H2C-CO-OH
NH-H
HO-OC-CH2
H-HN
+
+
+
H2O
拓展延伸
催化劑
課堂練習1：甘氨酸與丙氨酸混合發生縮合反應，生成哪幾種二肽？寫出結構簡式。
4種
課堂練習2：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
(2)組成： 蛋白質中主要含有__________________等元素，有些蛋白質還含有
等元素。屬于天然有機_________。其溶液具有
______的某些性質。
（1）定義：蛋白質是由多種_______通過_____等相互連接形成的一類生物大分子。
氨基酸
肽鍵
C、H、O、N、S
高分子
膠體
P、Fe、Zn、Cu
人體內所具有的蛋白質種類達到了10萬種以上。那它們具有什么樣的空間結構呢？
二、蛋白質
1.蛋白質的定義與組成
(3)存在：
蛋白質主要存在于生物體內，如肌肉、毛發、皮膚、角、酶、
抗體、病毒等；在植物中也很豐富，如大豆、花生、谷物。
蛋白質結構
2.蛋白質的結構
一級結構
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
二級結構
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
三級結構
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
四級結構
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
【思考】蛋白質結構中一定含有哪些官能團？
3.蛋白質的化學性質
(1)蛋白質的兩性：
氨基
羧基
肽鍵
肽鍵
蛋白質的多肽是由多個氨基酸縮合形成的，
在多肽鏈的兩端必然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。
蛋白質與氨基酸類似，也是兩性分子，
既能與酸反應，又能與堿反應。
(2)水解：
蛋白質 多肽 氨基酸
酶或酸或堿水解
酶或酸或堿水解
肽鍵
HO
H
①水解原理:
天然蛋白質水解均生成α-氨基酸。
②水解過程:
③人體內變化:
食物中蛋白質
多種α-氨基酸
水解
蛋白酶催化
人體所需的蛋白質
腸壁吸收進入血液，
重新合成
+H2O
+
A、 B、
課堂練習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（ ）
D
C、NH2—CH2—COOH D、
(3)鹽析
注意：
①鹽析是一個可逆的過程，屬于物理變化過程。不影響蛋白質的性質。 ②應用：利用多次鹽析的方法分離、提純蛋白質。
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。
無機鹽
蛋白質溶液
蛋白質沉淀
加水
沉淀溶解
概 念
影響因素 物理
化學
特 點 變性會使蛋白質的結構發生變化，使其失去原有的__________，
在水中不能重新溶解，是 過程
應 用
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
不可逆
生理活性
殺菌、消毒、防中毒
(4)蛋白質的變性
(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？
誤食重金屬鹽會導致人體內的蛋白質發生變性而使人中毒。因此，急救通過口服牛奶、蛋清和豆漿等富含蛋白質的物質進行解毒的原理是使重金屬鹽與牛奶、蛋清和豆漿中的蛋白質發生變性作用，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發生變性，因此可使用紫外線和放射線對環境、物品和醫療器械等進行消毒，使細菌和病毒中的蛋白質發生變性而使其死亡。
【思考與討論】
在日常生活中的蛋白質變性應用
食物加熱后，其中的蛋白質發生了變性，有利于人體消化吸收。
乙醇、苯酚和碘等作為消毒防腐藥可以使微生物的蛋白質變性，導致其死亡，達到消毒的目的。
高溫、紫外線可用于殺菌消毒。
疫苗等生物制劑需要在低溫下保存。
攀登高山時為防止強紫外線引起皮膚和眼睛的蛋白質變性灼傷，需要防曬護目。
誤食重金屬離子可用豆漿或牛奶臨時急救。
化學與生活
(5)顯色反應
可用于鑒別羊毛制品和纖維制品
含有苯環的蛋白質遇濃硝酸會有白色沉淀產生,加熱后沉淀變黃色。
(6)燃燒產生燒焦羽毛的氣味
可用于蛋白質的分析檢測
人工合成結晶牛胰島素
胰島素是由胰腺分泌的一種激素，具有調節體內糖類、蛋白質和脂肪代謝等功能。胰島素是最先被確定氨基酸序列的蛋白質，其結構由桑格①等于1955年測定。它由兩條肽鏈組成，分別是由21個氨基酸形成的 A 鏈和30個氨基酸形成的 B 鏈，兩條鏈通過二硫鍵（- S - S -）連接。
燙發的原理
頭發主要由角蛋白組成，其中的含硫氨基酸形成的二硫鍵(-S-S-)是維持頭發彈性和形狀的一個重要結構。一般燙發時使用的還原劑可以使頭發中的二硫鍵斷裂，產生游離的巰基（-SH )。再用一定的工具將頭發卷曲或拉直成需要的形狀。然后用氧化劑使巰基之間發生反應，生成新的二硫鍵，使頭發的形狀得以固定。頻繁燙發會對頭發造成一定程度的損害。
資料卡片
科學史話
酶是一類由_____產生的、對生物體內的化學反應具有_____作用的有機化合物，其中絕大多數是________。
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。
細胞
催化
蛋白質
（1）高度的專一性. （一種酶只催化一種反應）
（2）高效性. （比普通催化劑高107）
（3）條件溫和, 不需加熱.
（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）
新冠病毒主要蛋白酶結構
3.酶催化作用的特點
目前，酶已經得到了廣泛的應用，如蛋白酶用于醫藥、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.定義：
2.功能：
4.酶的應用：
三、酶

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