蛋白质和核酸

第三节蛋白质和核酸第一课时氨基酸蛋白质一、氨基酸

1．氨基酸的概念

2．氨基酸的性质（1）既能与酸反应又能与碱反应（2）脱水缩合二、肽键和多肽三、蛋白质在存在与组成四、蛋白质的性质

1．蛋白质的两性

2．蛋白质的盐析

3．蛋白质的变性

4．蛋白质的颜色反应五、蛋白质的用途一、氨基酸α-蛋白质是生物体内一类极为重要的高分子化合物，几乎一切生命活动的过程都与蛋白质有关，而氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元，要认识蛋白质就必须认识氨基酸。什么叫氨基酸？羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代的化合物叫氨基酸。1.定义说明：氨基酸的官能团：氨基和羧基属于取代羧酸①-NH2叫氨基，可以看成NH3失一个H原子后得到的，是个碱性基。②α-氨基酸：离羧基最近的碳原子（羧基的邻位碳原子）上的氢原子叫α氢原子，次近的碳原子上的氢原子叫β氢原子。羧酸分子里的α氢原子被氨基取代的生成物叫α-氨基酸。

③α-氨基酸是构成蛋白质的基石。天然蛋白质水解得到的氨基酸绝大部分是α-氨基酸。

如：甘氨酸（α-氨基乙酸）的结构简式为：

2、氨基酸的结构：α-氨基酸通式：

特点：既含有氨基(-NH2)，又含有羧基(-COOH)

注意：氨基酸与分子式相同的硝基化合物存在同分异构现象，如与CH3CH2NO2互为同分异构体。

氨基酸的命名是以羧基为母体，氨基为取代基，碳原子的编号习惯把离羧基最近的碳原子称为

α

碳原子，离羧基次近碳原子称为

β

碳原子，依次类推。3、氨基酸的命名：

4、几种常见的氨基酸

4、氨基酸的物理性质：

天然氨基酸都是无色晶体，熔点高，在200～3000C熔化时分解，易溶于水，它们能溶于强酸强碱溶液中，除少数外一般都能溶于水，难溶于乙醇乙醚。

5、氨基酸的性质：

（氨基酸结构中含有官能团-COOH和-NH2，既有酸性又有碱性）①氨基酸的两性：既与酸反应，又与碱反应。

说明：

a、所学过的既能跟酸反应又能跟碱反应的物质：

1）单质Al、Zn等2）两性氧化物Al2O3、3）两性氢氧化物Al(OH)34）弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、NH4HCO3、

5）弱酸的酸式盐：NaHCO3等。6）具有双官能团的某些有机物：氨基酸、蛋白质、对羟基苯甲酸钠

b、分子内部中和，生成内盐：

由于该性质使氨基酸具有较高的熔沸点，易溶于水，难溶于非极性溶剂，具有类似离子晶体的某些性质。c、氨基酸主要以两性离子（生成内盐）存在时，在水中的溶解度最小，可以形成晶体析出，利用这一性质，可以通过控制溶液的pH来分离氨基酸。②成肽反应：（缩合反应）两个氨基酸分子可以相同也可不同，在酸或碱的存在下加热，通过一个氨基酸分子中的羧基可以跟另一个氨基酸分子中的氨基反应，按羧基脱羟基、氨基脱氢的反应原理，脱去一个水分子缩合形成含酰胺基（），即肽键的化合物，称为成肽反应。

如：甘氨酸缩合成二肽：

a、两分子氨基酸缩水形成二肽b、分子间或分子内缩水成环说明：二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物（由三个或三个以上氨基酸分子缩合而成的，含多个肽键的化合物称为多肽）。小结：氨基酸→多肽→蛋白质c、缩聚成多肽或蛋白质二、蛋白质

1.蛋白质存在：

动物的肌肉、皮肤、血液、乳汁及毛、发、蹄、角等，或存在于植物的种子里2.蛋白质的元素主要由C、H、O、N、S等元素组成。有些蛋白质还含有P、Fe等3.蛋白质的结构特点蛋白质分子结构的显著特征是：具有独特而稳定的结构。蛋白质的特殊功能和活性与多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序、特定空间结构相关。说明：蛋白质是由不同氨基酸按不同排列顺序相互结合而构成的高分子化合物；因而分子中含有未缩合的羧基（-COOH）和氨基（-NH2）；蛋白质溶液是一种胶体；酶是一种蛋白质。

蛋白质的结构：一级结构二级结构三级结构四级结构

说明：

a、蛋白质的一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。蛋白质的一级结构决定其空间结构；

b、蛋白质的二级结构是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构；c、蛋白质的三级结构是整个多肽链的三维构象，它是在二级结构的基础上，多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构；

d、蛋白质的四级结构是指亚基的立体排布、亚基间相互作用与布局。

4、蛋白质的性质：

①蛋白质的胶体性质：蛋白质是大分子化合物，其分子大小一般在1-100nm之间，其水溶液具有胶体溶液的一般特性。例如具有丁达尔现象、布朗运动，不能透过半透膜以及较强的吸附作用等。

②两性：因为有-NH2和-COOH

形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸脱水形成的，在多肽链的两端必然存在着自由的氨基与羧基。而且，侧链中也有酸性或碱性基团。因此，蛋白质与氨基酸一样也是两性分子，既能与酸又能与碱反应

③水解：在酸、碱或酶作用下天然蛋白质水解产物为多种α-氨基酸。分子中，叫酰胺键（肽键）。

当蛋白质水解时，多肽链的肽键中的C—N键处断裂。这是识别蛋白质水解产物的关键。

④盐析：

少量的某些盐能促进蛋白质溶解，而大量的浓盐溶液反而使蛋白质的溶解度降低在溶液中使之凝聚而从溶液中析出，这种作用叫盐析。

说明：盐析属物理过程，是可逆的，它只是使蛋白质暂时失去溶解性或降低蛋白质的溶解度，但并未改变蛋白质的性质。利用盐析可分离和提纯蛋白质。[实验4-2]取20mL鸡蛋白溶液放入试管；然后再向试管中加入饱和Na2SO4溶液的现象，然后向其中加入蒸馏水的现象

结论：向蛋白质溶液中加(NH4)2SO4、Na2SO4等盐浓溶液时，会使蛋白质从溶液沉淀出来，向沉淀中加入蒸馏水沉淀会溶解。此现象叫蛋白质的盐析。盐析是可逆的。⑤变性：

在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象。

说明：1）

物理因素：加热、加压、振荡、搅拌、紫外线、X射线、超声波。2）化学因素：强酸、强碱、重金属盐以及一些有机物如甲醛、酒精、苯甲酸、丙酮等3）变性属化学过程不可逆。蛋白质变性后不仅丧失了原有的可溶性，同时也失去了生理活性。利用变性可进行消毒，但也能引起中毒。[实验4-3]P89

结论：向蛋白质溶液中加热或加入醋酸铅等会使蛋白质从溶液沉淀出来，向沉淀中加入蒸馏水沉淀不溶解。此现象叫蛋白质的变性。变性是不可逆的。

应用：

a、在临床上解救误服Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金属盐中毒时，要求病人立即服用大量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆；医院一般使用酒精、苯酚溶液、蒸煮、高压和紫外线等方法进行消毒杀菌；用福尔马林浸制动物标本；农业上用波尔多液杀灭病虫害。都是使蛋白质变性（凝固）从而使细菌死亡，起到杀菌、防腐作用。

b、目前生命科学工作者积极展开如何防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白质变性过程的研究。各种各样的化妆品，防衰老保健品应运而生，

⑥颜色反应：具有苯环的蛋白质遇浓HNO3会有白色沉淀产生，加热沉淀变黄的反应。

蛋白质的颜色反应是检验含苯环的蛋白质，反应的实质就是硝酸作用于含有苯环的蛋白质使它变成黄色的硝基化合物。

⑦灼烧气味：蛋白质灼烧时有焦羽毛气味常用此性质鉴别蚕丝（蛋白质）、合成纤维、人造丝、毛织物等。

如鉴别真假羊毛衫。五、蛋白质的用途蛋白质动物的毛、蚕丝是很好的纺织原料动物的皮革是衣服的原料驴皮熬制的胶是一种药材——阿胶牛奶中的蛋白质与甲醛制酪素塑料各种生物酶均是蛋白质人类的主要食品小结：盐析与变性区别的方法

小结：焰色反应、显色反应、颜色反应的比较

注意：利用焰色反应只能鉴别某些金属元素,如碱金属及Ca、Ba、Cu等；利用颜色反应只能鉴别含苯环的蛋白质。

典例导析

知识点1：氨基酸的两性

例1

下列化合物中，既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠反应的是(

)

A．氨基乙酸 B．偏铝酸钠

C．氯化铝 D．苯酚钠

解析

一般既能与稀硫酸反应又能与氢氧化钠反应的可能为两性氧化物(Al2O3)、两性氢氧化物[Al(OH)3]等，还可能是具有两种官能团的有机化合物，如氨基乙酸(有—COOH和—NH2)，还有弱酸的酸式盐NaHCO3或NaHSO3等。NaAlO2只能与酸反应，AlCl3只能与碱反应，而苯酚钠只能与酸反应。

答案

A

知识点2：蛋白质的结构与性质

例2

下列有机物水解断键处(用虚线表示)不正确的是()

解析

选项C、D的水解均相当于肽键的水解，其断键位置应是“”，D项正确，C项错误。

答案

C

跟踪练习2

含有下列结构片段的蛋白质在胃液中水解时，不可能产生的氨基酸是(

)

答案

D三、酶：

（一种特殊的蛋白质，具有蛋白质的性质）

1、酶的定义：

①条件温和、不需加热：在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起作用。在30℃～50℃之间酶的活性最强，超过适宜的温度时，酶将失去活性；

②具有高度专一性：如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应；淀粉酶只对淀粉起催化作用；

③具有高效催化作用：酶催化的化学反应速率，比普通催化剂高107～1013倍。酶是一种具有催化作用的蛋白质，是一种生物催化剂。对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的新陈代谢反应具有很强的催化作用。

2、酶的催化作用的特点：

3、酶的种类及应用

目前，人们已经知道的酶有数千种。工业上大量使用的酶多数是通过微生物发酵制得的，并且有许多种酶已制成了晶体。酶已得到广泛的应用，如淀粉酶用于食品、发酵、纺织、制药等工业；蛋白酶用于医药、制革等工业；脂肪酶用于使脂肪水解、羊毛脱脂等。酶还用于疾病的诊断。四、核酸：

（核酸化学是分子生物学和分子遗传学的基础。现在已知某些核酸也有酶的作用）

1、一类含磷的生物高分子化合物，相对分子量可达十几万至几百万。

2、核酸在生物体的生长、繁殖、遗传、变异等生命现象中起着决定性的作用。

3、分类：

①脱氧核糖核酸（DNA）：主要存在于细胞核中，决定生物体的繁殖、遗传及变异。

生物遗传信息的载体；还指挥着蛋白质的合成、细胞的分裂和制造新的细胞。

②核糖核酸（RNA）：主要存在于细胞质中，控制生物体内蛋白质的合成。小结：1.关于氨基和羧基的缩聚反应：

氨基酸分子中氨基上H原子能与另一氨基酸分子羧基上的羟基结合成水脱去，发生缩聚反应，形成高分子化合物。如：

①同种氨基酸缩聚成高分子化合物：

nNH2—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH

②胺与羧酸缩聚成高分子化合物

2、蛋白质的分离与提纯：

常用盐析来分离提纯蛋白质，因为盐析是可逆的。在蛋白质溶液中加入浓的盐溶液，蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，析出的蛋白质