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第四章 生物大分子
第二节 蛋白质
学习目标
1、认识氨基酸、蛋白质的组成与结构特点，理解二者的主要化学性质，知道氨基酸与蛋白质的关系。
2、了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。
3、认识人工合成多肽、蛋白质的意义。
学习要点
1、重点：氨基酸、蛋白质的性质。
2、难点：蛋白质的组成和结构、肽键的形成。
基础梳理
一、氨基酸
1、结构特点
(1)定义：羧酸分子烃基上的氢原子被 取代得到的化合物。含有的官能团有 和 。
(2)结构特点
①α 氨基酸的结构简式可表示为 ，其官能团为氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。
②手性碳原子：除甘氨酸外，一般α 氨基酸中含手性碳原子，是 分子，具有对映异构体。
(3)重要的氨基酸
俗名 结构简式 系统命名
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 巯基丙酸
2、氨基酸的性质
(1)物理性质
天然氨基酸均为 色晶体，熔点 ，多在200～300 ℃熔化时分解。一般
于水，而 于乙醇、乙醚等有机溶剂。
(2)化学性质
①两性
氨基酸分子中含有酸性基团 和碱性基团 ，因此氨基酸是 化合物，能与酸、碱反应生成盐。
a．与盐酸的反应：
。
b．与氢氧化钠反应：
。
②成肽反应
两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定条件下，通过 与 间缩合脱去水，形成含有肽键 的化合物，发生成肽反应。
。
注意：①两分子氨基酸二肽―→三肽―→四肽―→…―→多肽(肽键)。
②肽链通过盘曲、折叠，相互结合形成蛋白质。
二、蛋白质
1、定义与组成
蛋白质是由多种氨基酸通过 等相互连接形成的一类生物大分子，是一般细胞中含量最多的有机分子。主要由 等元素组成，有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Cu等元素。
2、四级结构
3、蛋白质的主要性质
(1)两性
蛋白质的多肽由多个氨基酸缩合形成，在多肽链的两端必然存在着自由的 与 ，同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团。因此，蛋白质既能与 反应，又能与 反应。
(2)水解
①水解原理
②水解过程
蛋白质多肽 。
(3)盐析：
①定义：少量的某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能 蛋白质的溶解。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定浓度时，反而使蛋白质的溶解度
而使其从溶液中析出，这种作用称为盐析。
②特点与应用：蛋白质的盐析是一个 过程，可以用于分离提纯蛋白质。
(4)变性
概念 在某些物理或化学因素的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象
影响因素 物理 、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等
化学因素 、 、 、乙醇、甲醛、丙酮等
特点 变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去原有的 ，在水中不能重新溶解，是 过程
注意：在日常生活中有时需要利用蛋白质变性，如食物加热、消毒等，有时防止蛋白质变性，如疫苗等生物制剂需低温保存等。
(5)显色反应——可用于蛋白质的分析检测
①向蛋白质溶液加入浓硝酸会有 色沉淀产生，加热后沉淀变 色。
②固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变 色。
注意：烫发原理：一般烫发时使用的还原剂可以使头发中的二硫键断裂，产生游离的巯基(—SH)。再用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状。然后用氧化剂使巯基之间发生反应，生成新的二硫键(—S—S—)，使头发的形状得以固定。
[归纳总结]蛋白质的盐析与变性
盐析 变性
概念 蛋白质在某些盐的浓溶液中溶解度降低而析出 蛋白质在加热、强酸、强碱等条件下性质发生改变而凝结起来
特征 可逆 不可逆
实质 溶解度降低，物理变化 结构、性质改变，化学变化
条件 钠、镁、铝等轻金属盐或铵盐的浓溶液 加热、强酸、强碱、强氧化剂、紫外线、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等
用途 分离提纯蛋白质 杀菌、消毒
实例 硫酸铵或硫酸钠等盐溶液使蛋白质盐析 重金属盐(例如硫酸铜)溶液能使蛋白质变性
三、酶
1、概念
是一类由 产生的、对生物体内的化学反应具有 作用的有机化合物，其中绝大多数是 。
2、催化特点
(1) ，一般接近体温和中性条件。
(2)具有高度的 ，如蛋白酶只能催化蛋白质水解反应。
(3)具有 作用，一般是普通催化剂的107倍。
注意：使用酶作催化剂时，反应温度不能过高，原因是高温下蛋白质变性，酶失去催化活性。
3、应用
酶已经得到了广泛的应用，如蛋白酶用于医药、制革等工业，淀粉酶用于食品、发酵、纺织等工业，有的酶还可用于疾病的诊断。
课后练习
1.欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性质，应加入( )
A.溶液 B.75%的酒精溶液
C.溶液 D.NaOH浓溶液
2.含有如图结构片段的蛋白质在胃中水解时，不可能产生的氨基酸是( )
A. B.
C. D.
3.生命中无时无刻不进行着许许多多的化学反应，这些反应要根据环境的变化和身体的需要而灵活控制、自动调节，以维持生命活动的持续，所有这一切都离不开酶。下列有关酶的叙述中错误的是( )
A.大部分酶是具有催化功能的蛋白质
B.酶的催化作用具有选择性和专一性
C.高温或紫外线的照射会降低酶的活性
D.酶通常在强酸或强碱的条件下发挥作用
4.关于生物体内氨基酸的叙述中错误的是( )
A.构成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可表示为
B.人体内氨基酸的分解代谢最终产物是水、二氧化碳和尿素
C.人体内所有氨基酸均可以互相转化
D.两分子氨基酸通过脱水缩合可以形成二肽
5.美国华裔科学家钱永健因在研究绿色荧光蛋白方面做出的贡献而获得诺贝尔化学奖。下列关于绿色荧光蛋白的说法不正确的是( )
A.一定含有C、H、O、N四种元素
B.绿色荧光蛋白可水解生成葡萄糖
C.绿色荧光蛋白属于高分子化合物
D.绿色荧光蛋白的分子中含有肽键
6.下列对氨基酸和蛋白质的描述中正确的是( )
A.加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性
B.氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性
C.氨基丙酸与氨基苯丙酸混合物脱水成肽，只生成2种二肽
D.氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中，生成的离子在电场作用下向负极移动
参考答案
基础梳理
一、1、(1)氨基 羧基 氨基
(2)① ②手性
(3)
2、 (1)无 较高 能溶 难溶
(2)①—COOH —NH2 两性
a．
b．
②氨基 羧基
二、1、肽键 C、H、O、N、S
3、(1)氨基 羧基 酸 碱
(2)① ②氨基酸
(3)①促进 降低 ②可逆
(4) 加热 强酸 强碱 重金属盐 生理活性 不可逆
(5)①白 黄 ②黄
三、1、细胞 催化 蛋白质
2、(1)条件温和、不需加热
(2)专一性
(3)高效催化
课后练习
1.答案：A
解析：溶液能够降低蛋白质的溶解度，向蛋白质溶液中加入溶液会使蛋白质从水中析出而又不改变它的性质，故A符合题意；酒精溶液、溶液、NaOH溶液均会使蛋白质变性失活，改变了它的性质，故B、C、D不符合题意。
2.答案：C
解析：蛋有质水解时是从肽键处断裂，题述蛋白质片段水解的产物有和，没有生成，故选C。
3.答案：D
解析：大部分酶是具有高效催化作用的蛋白质，酶具有高度的专一性和选择性，高温、紫外线、强酸、强碱等会使蛋白质交性，使大部分酶失去活性，酶催化通常需要比较温和的条件，故D项错误。
4.答案：C
解析：部分氨基酸可以在人体内相互转化，但是有几种氨基酸在人体内不能合成，必须从食物中获得，称为必需氨基酸，故C错误。
5.答案：B
解析：绿色荧光蛋白是蛋白质，含有氨基和羧基，所以一定含有C、H、O、N四种元素，故A正确；绿色荧光蛋白是蛋白质，可水解生成氨基酸，故B错误；绿色荧光蛋白是蛋白质，属于高分子化合物，故C正确；绿色荧光蛋白是蛋白质，分子中含有肽键，故D正确。
6.答案：A
解析：A项，加热能使蛋白质发生变性，杀死流感病毒，正确； B项，蛋白质遇重金属离子会变性，氨基酸与重金属离子的作用不属于变性，错误；C项，氨基丙酸与氨基苯丙酸混合物脱水成肽可生成4种二肽：分别自身脱水可形成2种二肽，不同分子间脱水可形成2种二肽(氨基丙酸的羧基脱羟基与氨基苯丙酸的氨基脱氢或氨基丙酸的氨基脱氢与氨基苯丙酸的羧基脱羟基)，错误；D项，氨基酸溶于过量NaOH溶液，其中羧基与NaOH反应生成酸根阴离子，在电场作用下向正极移动，错误。
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