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第二节 生物大分子以碳链为骨架
本书是清华大学出版社出版，由张超，赵奂，林祖荣（北京师范大学附属实验中学生物学一线教师）编著。全书以“系统”“适应”“进化”三个角度作为切入点，多角度、多维度地将生物学知识进行体系化构建，通过系统且有趣的描述将读者带入一个美妙的生物世界。本书具有极高的科普及学习辅助价值。
本书作者刘易斯 托马斯。书中29篇科学性与文学性兼备的科普散文，均原载于医学学术期刊《新英格兰医学杂志》。
作者所探讨的远远超过了生物科学知识，更是对人类未来发展的思考，对生命、人生、社会乃至宇宙进行的深刻反思。深深地影响了中外几代科学家，被誉为西方现代医学史、医学哲学的思想根源。
新版由北京大学医学人文学院副教授，医学史、理学博士苏静静翻译。
[美]刘易斯·托马斯（Lewis Thomas，1919-1991）
√被誉为“现代免疫学和实验病理学之父” “诗人科学家”
√洛克菲勒大学以其名设立“刘易斯·托马斯科学写作奖”
√纽约大学医学院院长
√贝尔维尤医学中心主任
√耶鲁大学医学院院长
√美国艺术与科学研究院院士
√美国科学院院士
氨基酸的种类、数目、排列顺序多样
肽链盘曲、折叠形成的空间结构多样
蛋白质的结构
多样
1、蛋白质分子结构的多样性
◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇
◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎
①氨基酸种类不同，肽链结构不同
②氨基酸数目不同，肽链结构不同
◇-◇-◇-◇-◇-◇
◇-◇-◇-◇
③氨基酸排列顺序不同，肽链结构不同
◇-◇-◎-◎-
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◎-◎-
◇-◇
-◎-◇-◇-◎-
④肽链空间结构不同，蛋白质种类不同
肽的命名方法(一条链):
⑴由２个氨基酸脱水缩合形成：
二肽
1
⑵由３个氨基酸脱水缩合形成：
三肽
2
⑶由４个氨基酸脱水缩合形成：
四肽
3
⑷由n个氨基酸脱水缩合形成：
多肽
形成的肽键数
名称
n-1
形成水分子数
1
2
3
n-1
⑴ 2个氨基酸形成1个二肽，形成 个肽键；
⑵ 3个氨基酸形成1个三肽，形成 个肽键；
⑶n个氨基酸形成1条肽链，则形成 个肽键；
⑷n个氨基酸形成2条肽链，则形成 个肽键；
⑸n个氨基酸形成m条肽链，则形成 个肽键；
n-m
1
2
n-1
n-2
算一算：由丙氨酸和甘氨酸混合后，在一定的条件下能生成____种不同的二肽分子。
4
丙氨酸—甘氨酸
甘氨酸—丙氨酸
丙氨酸—丙氨酸
甘氨酸—甘氨酸
NH2-CH-CO-NH-CH-COOH
CH3
H
NH2-CH-CO-NH-CH-COOH
H
CH3
练习1.下列关于蛋白质的叙述中，正确的是（ ）
A.蛋白质是以一定方式形成的具有复杂空间结构的高分子化合物
B.肌肉中的角蛋白和头发中的收缩蛋白及种子储备蛋白功能不同
C.每种蛋白质都由20种氨基酸组成
D.每种蛋白质都含有C、H、0、N、S、P、Fe等元素
练习2.鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，这是由于高温破坏了蛋白质的（ ）
A.肽键 B.肽链 C.空间结构 D.氨基酸
A
C
每一种蛋白质都有其独特的空间结构，正确的三维结构是蛋白质表现其特有的生物学活性所必需的。(P-12)
蛋白质分子的空间结构并不稳定，会随温度的升高发生改变，并且空间结构一旦发生不可逆的改变，就会失去生物学活性。
2、有关蛋白质的计算
（1）氨基酸缩合反应的计算
一个蛋白质分子，共含n个氨基酸，有m条肽链，则
① 失去的水分子数=形成的肽键数=（n-m）个
②这条肽链至少含—NH2 和—COOH各m(肽链数）个
例：血红蛋白是由574个氨基酸构成的蛋白质，含四条多肽链，那么在形成肽链过程中，其肽键的数目和脱下的水分子数分别是 ( )
　 A、573和573 B、570和570　
C、572和572 D、571和571
B
环状
失去的水分子数=形成的肽键数=氨基酸数-肽链数+环肽数
（2）蛋白质分子量的计算
一个蛋白质分子，有m条肽链，共含n个氨基酸，每个氨基酸平均相对分子质量为a,则由此形成的蛋白质的相对分子质量为
n·a –(n-m) ×18
脱去的水分子的质量
例：已知20种氨基酸的平均分子量是128，现有一蛋白质由两条肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质分子量最接近于 ( )
A.12800 B.12544 C.11036 D.12288
C
计算方法：100×128 - 98×18
N原子数=各氨基酸中的N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数
O原子数=各氨基酸中的O原子数 -脱去水分子
=肽键数+肽链数×2+R基上的O原子数
练：如图为胰岛素原分子加工成为成熟的胰岛素分子示意图，有关叙述正确的是
A.胰岛素原分子至少含有2个游离的氨基和羧基
B.胰岛素分子共含有49个肽键
C.胰岛素分子不具有空间结构
D.胰岛素分子含有51个氨基酸，形成过程脱去50分子水，三个二硫键
B
练习： 根据下面图解，回答问题：


（1）该图中， ①表示　　 ，③表示　　　， ⑦表示　　　。
（2）该化合物由　　 个氨基酸分子失去　　个水分子而形成，这种反应叫　　　　 反应。
（3）该化合物含有　　个肽键，该图所示化合物的名称是： 。
（4）该图中所示的氨基酸种类不同，是由　　决定的。
（5）如果图中氨基酸的平均分子量为128，则该化合物的分子量是 。　　　
氨基
肽键
羧基
四肽(多肽)
3
4
3
脱水缩合
R基
458
—C
NH2
H
H
—C—
O
N—
H
C—
CH3
H
COOH
—C—
O
N—
H
C—
H
CH2
C
O
NH2
—C—
O
N—
H
H
CH2
C
COOH
①
②
③
④
⑥
⑤
⑦
⑧
⑨
蛋白质的变性
蛋白质因受物理的、化学的因素影响致使蛋白质的理化性质和生物学性质发生改变，这种现象叫变性。如高温、过酸、过碱、酒精均能使蛋白质变性失活。
思考：①变性的蛋白质 ，其氨基酸的种类、数量和排列顺序有没有发生改变？
②鸡蛋为什么要煮熟了吃？
③讲卫生的家庭每天把吃过的碗筷等进行蒸煮，你认为这样做的理由是什么？
蛋白质的鉴定
蛋白质
先滴加双缩脲试剂A、摇匀，再滴加双缩脲试剂B、摇匀
显紫色
核 酸
（1）DNA（脱氧核糖核酸）
主要分布在细胞核中，少量存在于细胞质内(线粒体、叶绿体中）
①贮藏的遗传信息控制着细胞的所有活动
②决定细胞和整个生物体的遗传特性
3、核酸储存与传递遗传信息
（2）RNA（核糖核酸）主要分布在细胞质中
合成蛋白质时是必需的
1、核酸的组成元素：C、H、O、N、P
2、核酸的基本组成单位：核苷酸
五碳糖
含氮碱基
磷酸
A、G、C、T
A、G、C、U
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
A腺嘌呤
G 鸟嘌呤
C 胞嘧啶
T 胸腺嘧啶
脱氧核苷酸
磷酸二酯键
磷酸二酯键
脱氧核苷酸长链
5′
3′
脱氧核苷酸长链
氢键
DNA平面结构
5′
3′
DNA的平面结构的构建
苹果
马铃薯
黄豆
花生
？
这些食物中哪种有机物最丰富
实验：
检测生物组织中的
糖类、油脂、蛋白质
某些化学试剂能够使生物组织中的相关有机化合物产生特定的颜色反应。
实验原理：
鉴定物质 材料 试剂 实验现象
还原性糖 葡萄糖溶液 梨或白萝卜匀浆
油脂 浸泡过的花生种子
蛋白质 蛋白质溶液 稀释的蛋清液
淀粉 淀粉溶液 马铃薯块茎匀浆
本尼迪特试剂
红黄色沉淀
苏丹Ⅲ染液
橙黄色
双缩脲试剂
紫色
碘-碘化钾溶液
蓝色
红黄色
（一）可溶性还原糖的检测：
还原糖：具有还原性基团（醛基或酮基）的糖类
如葡萄糖、果糖和麦芽糖等。
蔗糖、淀粉和纤维素属于非还原糖。
苹果、梨、白萝卜等。（含糖量较高，颜色为白色或近于白色的植物组织）
2、检测试剂：
本尼迪特试剂
硫酸铜
柠檬酸钠、无水碳酸钠
混匀后制成
1、选材：
3、原理：
还原糖在水浴加热的条件下，可将Cu（OH）2还原为红黄色的Cu2O沉淀。
（二）蛋白质的检测：
①选材：
②检测试剂
双缩脲试剂
A液： 0.1g/mLNaOH
B液0.01g/mLCuSO4
③检测过程：
稀释蛋清液
结果显示
2mL双缩脲试剂A
5滴双缩脲试剂B,
滴加后均需摇匀
④实验原理：
碱性环境（NaOH）中，蛋白质中的肽键(两个或以上）能和双缩脲试剂中的Cu2+反应生成紫色的络化物，这个反应叫做双缩脲反应
过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。
稀释蛋清液、牛奶
（三）淀粉的检测：
①选材：面粉、马铃薯匀浆液
②试剂： 碘-碘化钾溶液
③检测过程：
2 ml样本上清液
5滴碘-碘化钾溶液
观察颜色变化
做糖类、蛋白质鉴定的实验时，需要留出一部分样液作对照
（四）油脂的检测
①选材：经浸泡去种皮的花生种子
②检测试剂：
苏丹Ⅲ染液
③实验步骤：
洗去浮色
移→转→调光→调焦
橙黄色小圆颗粒即为油脂颗粒
油脂 + 苏丹Ⅲ染液 橙黄色
④实验结果：
两个细胞间也存在脂肪滴，细胞破裂
元素组成 分类 功能 水解产物
糖类 C、H、O 单糖、二糖、多糖 能源物质、构成细胞结构、核酸组成成分 多糖和二糖可水解为单糖
脂质 主要为C、H、O 油脂、磷脂、胆固醇等 贮能物质、构成生物膜、调节作用等 油脂可水解为甘油和脂肪酸
蛋白质 C、H、O、N 等 生命活动的主要承担者 20种氨基酸
核酸 C、H、O、N、P DNA、RNA 遗传物质 等 核苷酸
课堂小结

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