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第四章 生物大分子
第二节 蛋白质
环节一：联系生活，认识生活中的蛋白质
胰岛素是由胰腺分泌的一种激素，具有调节体内糖类、蛋白质和脂肪代谢等功能。胰岛素是最先被确定的氨基酸序列的蛋白质。
中国科学家于1965年首先合成了结晶牛胰岛素。他们根据胰岛素的一级结构，将氨基酸按照一定顺序，通过缩合反应分别合成了两条肽链，并使它们结合在一起，完成了复杂而艰巨的化学全合成工作，有力地推动了生命科学的发展。
环节一：联系生活，认识生活中的蛋白质
蛋白质是生物体内一类极为重要的生物大分子，是生命活动的主要物质基础。它不仅是细胞的重要成分，而且具有多种生物学功能。
人体内起催化作用的大多数酶、一些调节代谢的激素和发生免疫反应的抗体等均为蛋白质。
可以说没有蛋白质就没有生命。
蛋白质的存在与作用
含蛋白质的食物
疫苗
桑蚕丝
蚕丝围巾
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构单元——氨基酸
氨基酸在人体内通过代谢可以发挥下列一些作用：合成组织蛋白质、变成酸、激素、抗体、肌酸等含氨物质、转变为碳水化合物和脂肪等。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构单元——氨基酸
定义：羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物称为氨基酸。
氨基酸分子中含有氨基和羧基，属于取代羧酸。
自然界中存在的氨基酸
为了人体的健康，应注意合理膳食、科学营养，保证人体必需氨基酸的摄取
组成蛋白质的最小结构单元是氨基酸
组成生物体内
人体内不能合成
一般只有20种
8种氨基酸
几百种
必需氨基酸
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
氨基酸的物理性质
天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，在200~3000C时熔化分解
一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
蛋白质的结构单元——氨基酸
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
俗名 结构简式 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-巯基丙酸
CH3—CH—COOH
NH2
HOOC—(CH2)2—CH—COOH
NH2
蛋白质的结构单元——氨基酸
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
组成天然蛋白质的氨基酸主要是α-氨基酸，即氨基在羧基的α-位上
R–CH—COOH
NH2
显碱性
显酸性
蛋白质具有两性
α-氨基酸除甘氨酸外,一般均含有连接4个不同原子或原子团的手性碳原子,具有对映异构体。
蛋白质的结构单元——氨基酸
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
酸性基团
碱性基团
CH2—COOH + NaOH
NH2
CH2—COONa + H2O
NH2
CH2COOH+HCl CH2COOH
NH2
NH3Cl
R–CH—COOH
NH2
两性
蛋白质的结构单元——氨基酸
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构单元——氨基酸
一定条件
+
肽键
+ H2O
二肽
肽键是一种酰胺基
成肽反应
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构单元——氨基酸
成肽反应
两分子氨基酸
缩合
二肽
三肽
缩合
+氨基酸
缩合
+氨基酸
四肽
缩合
+氨基酸
多肽
· · · · · ·
呈链状
肽链
相互结合形成
盘曲、折叠
蛋白质
Mr>10000
具有一定的空间结构
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的组成
组成主要元素：
C、H、O、N、S 等
有些蛋白质还含有：
人体内所具有的蛋白质种类达到了10万种以上
P、Fe、Zn、Cu等
存在：
蛋白质主要存在于生物体内，如肌肉、毛发、皮肤、角、酶、
抗体、病毒等；在植物中也很丰富，如大豆、花生、谷物。
蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子， 蛋白质属于天然有机高分子化合物。
定义：
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构
决定
决定
多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序
特定的空间结构
各种蛋白质在生物体内所具有的不同功能
一级
结构
二级
结构
三级
结构
四级
结构
蛋白质
的结构
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构
一级结构
蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序称为蛋白质的一级结构。
一级结构是蛋白质高级结构的基础，对蛋白质的性质和功能起着决定性作用。
例如：血红蛋白分子中的谷氨酸会因遗传因素变成缬氨酸，这一微小差别会导致红细胞的形态由正常的圆饼状变为异常的镰刀状，使人患镰状红细胞贫血。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构
二级结构
肽键中的氧原子与氢原子之间存在氢键，会使肽链盘绕或折叠成特定的空间结构，形成蛋白质的二级结构。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构
三级结构
肽链在二级结构基础上还会进一步盘曲折叠，形成更复杂的三级结构。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的结构
多个具有特定三级结构的多肽链通过非共价键相互作用(如氢键等)排列组装，形成蛋白质的四级结构。
四级结构
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
两性
蛋白质的多肽是由多个氨基酸缩合形成的，在多肽链的两端必然存在着自由的氨基与羧基，同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团。
蛋白质与氨基酸类似，也是两性分子，既能与酸反应，又能与碱反应。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
水解反应
在酸、碱或酶作用下，逐步水解成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到氨基酸。
食物中的蛋白质在人体内各种蛋白酶的作用下水解成氨基酸，氨基酸被肠壁吸收进入血液，再在体内重新合成人体所需要的蛋白质。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
盐析
注意：
①盐析是一个可逆的过程，属于物理变化过程。不影响蛋白质的性质。
②应用：利用多次盐析的方法分离、提纯蛋白质。
少量的某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能促进蛋白质的溶解。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降低而使其从溶液中析出，这种作用称为盐析。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
变性
现象：三支试管内均产生白色沉淀，加入蒸馏水后沉淀不溶解。
【实验4-4】 在三支试管中各加入2 mL鸡蛋清溶液，将一支试管加热，向另两支试管中分别加入硝酸银溶液和乙醇，观察现象。再向试管中加入蒸馏水，观察产生的沉淀能否溶解。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
变性
概念
影响因素 物理
化学因素
特点
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
加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等
强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛、丙酮等
变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去原有的生理活性，在水中不能重新溶解，是不可逆过程
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
变性
食物加热后，其中的蛋白质发生了变性，有利于人体消化吸收。
乙醇、苯酚和碘等作为消毒防腐药可以使微生物的蛋白质变性，导致其死亡，达到消毒的目的。
紫外线可用于杀菌消毒。有时也要注意防止蛋白质变性。
疫苗等生物制剂需要在低温下保存。
攀登高山时为防止强紫外线引起皮肤和眼睛的蛋白质变性灼伤，需要防晒护目。
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
因误服铅、汞等重金属盐中毒的患者在急救时，为什么可口服牛奶、蛋清或豆浆？
为什么紫外线可用于环境和物品消毒，放射线可用于医疗器械灭菌？
误服重金属盐，可口服牛奶、蛋清或豆浆，其目的是吸收重金属盐解毒，减少人体蛋白质变性。
紫外线用于环境和物品消毒，放射线用于医疗器械消毒，都是利用紫外线或放射线使蛋白质凝固
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
颜色反应
操作 现象 结论
向盛有2mL鸡蛋清溶液的试管中加入5滴浓硝酸，加热。观察实验现象。
向蛋白质溶液加入浓硝酸会有白色沉淀产生，加热后沉淀变黄色。
含苯坏的蛋白质遇到浓硝酸会有白色沉淀产生，加热沉淀变黄色
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
颜色反应
向蛋白质溶液加入浓硝酸会有白色沉淀产生，加热后沉淀变黄色。
可用于蛋白质的分析检测
固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变黄色。
含有苯环
其他一些试剂也可以与蛋白质作用，呈现特定颜色
环节二：微观探析，探究蛋白质的组成与结构
蛋白质的性质
燃烧
灼烧蛋白质时有类似烧焦羽毛的气味。可用于蛋白质的鉴别。
环节三：实践应用，认识特殊的蛋白质——酶
酶
酶是一种高效的生物催化剂，生物体新陈代谢过程中的许多化学反应都是在酶的催化作用下进行的。大多数酶属于蛋白质。
酶催化的主要特点：
需要比较温和的条件（体温约为37℃，血液pH约为7）
具有高度的专一性
效率非常高
归纳总理
环节四：归纳整理，练习巩固
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
1.下列关于氨基酸的叙述中,不正确的是(　　)
A.天然氨基酸都是晶体,一般能溶于水
B.氨基酸都不能发生水解反应
C.氨基酸是两性化合物,能与酸、碱反应生成盐
D.氨基酸的官能团有氨基和羟基
D
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
2.天然蛋白质水解得到的α-氨基酸的结构如图所示
下列有关α-氨基酸的说法中错误的是(　　)
A.α-氨基酸既能与酸反应,又能与碱反应
B.α-氨基酸在酸溶液中主要以阳离子形式存在
C.α-氨基酸在碱溶液中主要以阴离子形式存在
D.α-氨基酸难溶于水
D
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
3.下列关于蛋白质的叙述中不正确的是(　　)
A.蚕丝的主要成分是蛋白质
B.蛋白质溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，蛋白质会析出，再加水重新溶解
C.重金属盐会使蛋白质变性，所以吞服“钡餐”会使人中毒
D.浓硝酸溅在皮肤上使皮肤呈黄色，这是由于蛋白质和浓硝酸发生了显色反应
C
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
4.下列物质中可以使蛋白质变性的是(　　)
①福尔马林　 ②酒精　 ③高锰酸钾溶液　④硫酸铵溶液　
⑤硫酸铜溶液　⑥双氧水　⑦硝酸
A.除④⑦外 B.除③⑥外
C.①②⑤ D.除④外
B
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
5.市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣服上的汗渍、血迹及人体排出的蛋白质、油渍遇到它，皆能水解而除去。下列衣料不能用加酶洗衣粉洗涤的是(　　)
①棉织品　 ②羊毛织品　 ③腈纶织品　
④蚕丝织品　 ⑤涤纶织品　 ⑥锦纶织品
A.①②③ 　　　B.②④ 　　　C.③④⑤ 　　　D.③⑤⑥
B
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
6.含有下列结构片段的蛋白质在胃液中水解，不可能产生的氨基酸是( )
A. B.
C.NH2—CH2—COOH D.
D
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