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氨基酸和蛋白質
第2章 官能團與有機化學反應 烴的衍生物
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.能根據氨基酸、蛋白質的官能團及官能團的轉化，認識不同氨基酸、蛋白質及性質上的差異。
蛋白質是構成細胞的基本物質。多肽也是一種在生命過程中有著重要作用的物質。蛋白質和多肽都由氨基酸組成。
蛋白質和多肽有什么區別？它們與氨基酸有什么關系？究竟是什么樣的結構決定著蛋 白質具有豐富的生理功能？
一、氨基酸
-CH2-COOH
H2N
甘氨酸(氨基乙酸)
CH3-CH-COOH
NH2
丙氨酸(2-氨基丙酸)
HOOC—(CH2)2—CH—COOH
NH2
谷氨酸(2-氨基戊二酸)
② 氨基和羧基連在同一個碳上，屬于α—氨基酸。
① 含有共同的官能團：氨基-NH2 、 羧基 -COOH
1.氨基酸的結構特點
人體內組成蛋白質的常見氨基酸有 20 種，其中有 8 種是人體不能合成的，需要從食物中攝取，它們分別是賴氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸和色氨酸。
這 8 種氨基酸稱為必需氨基酸，肉、蛋、魚、奶、豆類食物是人體必需氨 基酸的主要來源。
R
CH
NH2
O
C
OH
根據氨基酸的結構預測化學性質
羧基
酸性
取代反應
氨基
堿性
氨基酸具有兩性
2.氨基酸的化學性質
CH2-COOH + NaOH
NH2
CH2-COONa + H2O
NH2
CH2COOH+HCl CH2COOH
NH2
NH3Cl
⑴氨基酸具有兩性
① 與堿反應
② 與酸反應
2.氨基酸的化學性質
⑴氨基酸具有兩性
溶液的 pH 不同，氨基酸的兩性離子可以發生不同的變化，人們可以利用這一性質對氨基酸進行分離。
2.氨基酸的化學性質
⑵取代反應
2.氨基酸的化學性質
⑶聚合反應
氨基酸分子中都含有氨基（一NH2）和羧基。在一定條件下，氨基酸之間能發生聚合反應，生成更為復雜的多肽，進而構成蛋白質。
多肽
氨基酸
肽鍵
二、多肽
1.肽
一個 α -氨基酸分子的羧基與另一個 α-氨基酸分子的氨基脫去一分子水所形成的酰胺鍵（ ）稱為肽鍵，所生成的化合物稱為肽。
(3)二肽及以上均可稱為多肽。
(1)二肽:由兩個氨基酸分子脫水縮合而成的肽。
(2)三肽:由三個氨基酸分子脫水縮合而成的肽。
甘氨酸和丙氨酸放在同一容器內發生成肽反應，生成的二肽有幾種？
三、蛋白質和酶
1.蛋白質是由 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。
蛋白質分子通常含有 50 個以上的肽鍵，相對分子質量一般在 10 000 以上，有的高達數千萬。
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。
⑴蛋白質的一級結構
α－ 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。
⑵蛋白質的二級結構
在一條多肽鏈中，不相鄰的碳氧雙鍵和氮氫鍵之間可以形成氫鍵，使多肽鏈具有規則 的結構，這就構成了蛋白質的二級結構
⑶蛋白質的三級結構
在蛋白質二級結構的基礎上，同一條多肽鏈中的氨基酸殘基之間可以形成氫鍵、二硫 鍵（-S—S-）等，使二級結構再按照一定的形狀卷曲，這就是蛋白質的三級結構，它是 一種三維的空間結構狀態。
進一步盤曲折疊，形成更復雜的三級結構
⑷蛋白質的四級結構
多個具有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。
①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
②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
蛋白質結構中個別氨基酸發生改變時，很可能會改變蛋白質的生物活性。
三、蛋白質和酶
2.酶
⑴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。
⑵酶催化的主要特點是：
條件溫和
具有高度的專一性
高效率
我國科學家在生命科學研究領域中的貢獻
探索生命的奧秘自古以來就是人類的夢想。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。這一舉世矚目的成就博得了國際科學界的高度評價。
20 世紀 90 年代，我國科學家參加了人類基因組計劃。 人類基因組計劃的核心內容是測定人類基因組的全部 DNA 序列（約 30 億個堿基對的序列），破譯人類全部遺傳信息，
使人類在分子水平上全面地認識自我。我國科學家承擔了 約 3 000 萬個堿基對的測序任務。這一任務的完成，表明 我國在基因組學研究領域已經達到了國際先進水平。
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。人類肝臟蛋白質組計劃的
啟動，說明我國科學家已站在了生命科學研究領域的前沿。
(1)蛋白質都是高分子化合物，組成元素只有C、H、O、N(　　)
(2)蛋白質在酶的作用下，可直接水解生成各種氨基酸(　　)
(3)生物體內的酶都是蛋白質(　　)
(4)蛋白質溶液遇到鹽就會變性(　　)
(5)蛋白質變性屬于化學變化(　　)
(6)向雞蛋白溶液中加入醋酸鉛溶液，生成白色沉淀，加水可重新溶解(　　)
(7)可以通過灼燒的方法鑒別真蠶絲和人造絲(　　)
×
×
×
×
√
×
√
2.諾貝爾化學獎授予將“化學生物學提升為現代最大科學”的三位化學家，利用三人的研究成果，可以迅速地辨識蛋白質，制造出溶液中蛋白質分子的三維空間影像。下列關于蛋白質的說法不正確的是
A.蛋白質在酶的作用下最終水解成氨基酸
B.蠶絲的主要成分是纖維素
C.向蛋白質溶液中加入飽和硫酸鈉溶液，析出蛋白質固體，此過程發生
了物理變化
D.每種蛋白質分子都有特定的四級結構
B
氨基酸
蛋白質
1.氨基酸
2.多肽
3.蛋白質
4.酶
概念：酶是一種高效的生物催化劑，大多數酶屬于蛋白質。
催化特點：條件溫和、專一、高效
組成：C、H、O、N。
結構單元：α－氨基酸。
性質：部分可溶、水解、鹽析、兩性、變性、顏色反應。
結構：一級結構、二級結構、三級結構、四級結構。
結構：—COOH、—NH2。
性質：成肽反應、兩性。
由氨基酸分子脫水縮合形成的二肽及以上物質。

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