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第2课 蛋白质
第六单元
氨基酸的组成、结构与性质
01
蛋白质的结构与性质
02
核酸的结构及生物功能
03
氨基酸的组成、结构与性质
氨基酸的组成、结构与性质
蛋白质广泛存在于生命体内，是组成细胞的基础物质。动物的肌肉、毛皮、血液等中都含有蛋白质；
大多数酶都是蛋白质。
蛋白质是由多种不同的氨基酸构成的。
氨基酸的组成、结构与性质
氨基酸可看作是羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代后生成的化合物。
迄今为止，人类在自然界已发现了数百种氨基酸，但是从生物体内的蛋白质水解得到的氨基酸，最常见的有20种，被称为蛋白质氨基酸。这20种常见氨基酸中，除甘氨酸外，其余都是手性分子，且都是L型。
氨基酸的组成、结构与性质
结构
α C为手性碳原子
氨基酸的组成、结构与性质
固态氨基酸主要以内盐形式存在，熔点较高，不易挥发，难溶于有机溶剂。常见的氨基酸均为无色结晶，熔点在200 ℃以上。
物理性质
带“*”的是人体内不能合成的8种α-氨基酸，它们又称为必需氨基酸
氨基酸的组成、结构与性质
氨基酸分子中既含有氨基(显碱性)，又含有羧基(显酸性)，因此，氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐。
羧基(—COOH)
官能团
氨基(—NH2)
显酸性，能与碱反应
显碱性，能与酸反应
两性
氨基酸的组成、结构与性质
两性
氨基酸分子中的氨基和羧基发生相互作用，使氨基酸成为带有正电荷和负电荷的两性离子（称为内盐）。
氨基酸的组成、结构与性质
成肽反应
氨基酸的组成、结构与性质
CH2-C
NH2
O
OH
+
H
CH2-COOH
NH
CH2-C
NH2
O
CH2-COOH
NH
+
H2O
（小分子）
（大分子）
氨基酸 多肽 蛋白质
一定条件
构成
一定条件
氨基酸的组成、结构与性质
显色反应
凡含有—NH2的α 氨基酸遇茚三酮均显紫色反应。该反应非常灵敏，是鉴定氨基酸最简便的方法。人的手汗中含有多种氨基酸，遇茚三酮可起显色反应，在法医学上曾通过该反应检验指纹。
蛋白质的结构与性质
蛋白质的结构与性质
蛋白质是由氨基酸通过肽键等相互连接而形成的一类具有特定结构和一定生物学功能的生物大分子。
蛋白质和多肽都是由氨基酸构成的有机化合物，它们之间没有严格的界限。
蛋白质的结构与性质
（1）两性
在多肽链的两端存在着自由的氨基和羧基，因此蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。
(2)水解
（大分子）
（小分子）
蛋白质 多肽 氨基酸
酒化酶
水解反应
水解反应
蛋白质的结构与性质
实验操作 实验现象 实验结论 类型
① 加入饱和硫酸铵溶液
② 加入饱和硫酸钠溶液 ③ 加热
④加入饱和硫酸铅溶液 ⑤加入浓硝酸并加热
蛋白质溶液
有白色絮状沉淀，加水溶解
浓的盐溶液能使蛋白质溶解度变小析出
物理变化
过程可逆
有白色絮状沉淀，加水溶解
盐析
有白色絮状沉淀，加水不溶解
有白色絮状沉淀，加水不溶解
有白色絮状沉淀，加热后呈黄色
化学变化
过程不可逆
变性
加热或重金属盐等使蛋白质发生性质上的改变而聚沉
显色反应
蛋白质中含有苯环的氨基酸被硝酸硝化
盐析应用：分离和提纯蛋白质
变性应用：杀菌消毒
蛋白质的结构与性质
空间结构
(1)分类：按照蛋白质中多肽链本身及其之间的空间结构，将蛋白质的结构层次分为四级。
①一级结构：氨基酸残基在蛋白质肽链中的排列顺序，其决定了蛋白质的生物活性。
蛋白质的结构与性质
②二级结构：蛋白质分子中肽链并非直链状，而是按一定的规律卷曲或折叠形成特定的空间结构。
蛋白质的二级结构主要依靠肽链中氨基酸残基亚氨基（—NH—）上的氢原子与羰基上的氧原子之间形成的氢键而实现。
无论是α-螺旋结构还是β-折叠结构，空间形状都有一定的规律。
蛋白质的结构与性质
④四级结构：具有三级结构的多肽链按一定的空间排列方式结合在一起形成的聚集体结构。
③三级结构：在二级结构的基础上，肽链按照一定的空间结构进一步形成更复杂的三级结构。
蛋白质的结构与性质
绝大多数的酶是蛋白质，具有催化作用，其催化反应具有条件温和、效率高、高度专一等特点。
酶的催化特点
蛋白质的结构与性质
酶的催化作用
酶的催化机理经历下列四个步骤：反应物与酶结合形成配合物，反应物变成激活状态，产物在酶表面形成，产物从酶的表面释放。
酶分子中真正起催化作用的是酶的活性部位
核酸的结构及生物功能
核酸的结构及生物功能
绝大多数生物体的遗传物质是DNA
DNA和RNA通过核酸序列编码遗传信息，从而指导蛋白质的合成，并进一步确定生命的形式。
核酸是遗传物质的载体。
脱氧核糖核酸
(DNA)
核糖核酸
(RNA)
核酸的结构及生物功能
在生物体内，核酸主要以与蛋白质结合成核蛋白的形式存在于细胞中。
核蛋白水解后能得到核酸，核酸是核蛋白的非蛋白部分。核酸可以进一步水解，得到核苷酸，核苷酸则由碱基、戊糖及磷酸组成。
核酸的结构及生物功能
两种核酸中的碱基(具有碱性的杂环有机化合物)①RNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)四种。②DNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种。
核酸的结构及生物功能
核酸的结构及生物功能
核酸的合成与水解
核酸的结构及生物功能
核酸：在核酸的结构中，碱基与戊糖通过脱水缩合形成核苷，核苷分子中戊糖上的羟基与磷酸脱水，通过磷酯键结合形成核苷酸，不同的核苷酸按一定的顺序通过磷酯键连接成一条很长的链。
核酸的一级结构是指组成核酸的核苷酸排列顺序，核酸的二级结构和三级结构是指核酸的空间结构。
DNA的双螺旋结构就是核酸的二级结构。
核酸的结构及生物功能
在DNA的双螺旋结构中，不同的碱基通过氢键两两配对。碱基配对存在着严格的关系，即一条链上的碱基A与另一条链上的碱基T通过两个氢键配对；同样，G和C之间通过三个氢键配对，这一规律称为碱基互补配对原则。
核酸的结构及生物功能
①DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结构。②每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，碱基排列在内侧。③两条链上的碱基通过氢键作用，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，结合成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
DNA的双螺旋结构特点
核酸的结构及生物功能
RNA主要存在于细胞质中，它们以DNA为模板而形成，将DNA的遗传信息翻译并表达成具有特定功能的蛋白质。
RNA也是以核苷酸为基本构成单位，其中的戊糖和碱基与DNA中的不同，核糖替代了脱氧核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。
核酸的结构及生物功能
从DNA到蛋白质完整过程
1．青霉素是医学上一种常用的抗生素，在体内经酸性水解后，得到青霉氨基酸，其结构简式如图所示(分子中的—SH与—OH具有类似的性质)。
下列关于青霉氨基酸的推断合理的是(　　)
A．青霉氨基酸分子中所有碳原子均在同一条直线上
B．青霉氨基酸只有酸性，没有碱性
C．青霉氨基酸分子间能形成多肽
D．1 mol青霉氨基酸与足量的金属钠反应生成0.5 mol H2
C
核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据。某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如下，它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸。下列说法不正确的是(　　)
A．核酸也可能通过人工合成的方法得到
B．酶是有机化合物，催化活性与温度有关
C．该核酸水解生成的碱基中含有氮元素
D．该核酸完全水解生成的酸是H3PO3
D
第2课 蛋白质

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