第四章

生物大分子第2節(jié)

蛋白質(zhì)課時(shí)1

蛋白質(zhì)知識(shí)與技能1.學(xué)生能夠闡述蛋白質(zhì)的組成元素、基本結(jié)構(gòu)單位及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.理解蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)，包括兩性、水解、變性和顏色反應(yīng)等。3.了解蛋白質(zhì)在生命活動(dòng)中的重要作用以及在日常生活中的應(yīng)用。過程與方法情感態(tài)度與價(jià)值觀1.體會(huì)蛋白質(zhì)與生命現(xiàn)象的緊密聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生對(duì)生命科學(xué)的探索興趣。2.認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)在生活中的廣泛應(yīng)用，感受化學(xué)知識(shí)與生活的密切關(guān)聯(lián)。1.通過實(shí)驗(yàn)探究蛋白質(zhì)的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力。2.借助對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的討論，提升學(xué)生的邏輯思維和歸納總結(jié)能力。123教學(xué)目標(biāo)

情

境

引

入蛋白質(zhì)的重要性

蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)一類極為重要的生物大分子，是生命活動(dòng)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。它不僅是細(xì)胞的重要成分，而且具有多種生物學(xué)功能。

從最簡(jiǎn)單的病毒、細(xì)菌等微生物至人類，生物體內(nèi)的絕大多數(shù)生命過程都與蛋白質(zhì)密切相關(guān)，可以說沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，要認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)，必須首先認(rèn)識(shí)氨基酸。PART01氨基酸1.1氨基酸

氨基酸可看作是羧酸分子中烴基上的氫原子被氨基取代的化合物，因此官能團(tuán)為—COOH(羧基)和—NH2(氨基)。

自然界中存在的氨基酸有上百種，組成人體內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，其中有8種氨基酸在人體內(nèi)不能合成，必須通過食物供給，這些氨基酸稱為必需氨基酸。

組成蛋白質(zhì)的氨基酸主要是ɑ-氨基酸，氨基連接在與羧基相鄰的α位的碳原子上，天然氨基酸大多數(shù)都是α-氨基酸。α氨基酸除甘氨酸外，一般均含有連接4個(gè)不同原子或原子團(tuán)的手性碳原子，具有對(duì)映異構(gòu)體。常見的氨基酸

1.1氨基酸1.2氨基酸的性質(zhì)

天然氨基酸均為無(wú)色晶體，熔點(diǎn)較高，多在200~300℃熔化時(shí)分解，一般能溶于水，而難溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。

氨基酸中既有氨基又有羧基，羧基是酸性基團(tuán)，氨基是堿性基團(tuán)，因此氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應(yīng)生成鹽。1.2氨基酸的性質(zhì)1.氨基酸的兩性：

R-CH-COOH+NaOHNH2R-CH-COONa+H2ONH2CH2COOH+HCl

CH2COOH

NH2NH3Cl1.2氨基酸的性質(zhì)2.成肽反應(yīng)：兩個(gè)氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定條件下，通過氨基與羧基間縮合脫去水，形成含有肽鍵的化合物，成肽反應(yīng)屬于取代反應(yīng)。二肽：由兩個(gè)氨基酸分子縮合后形成的含有肽鍵的化合物，二肽中只有一個(gè)肽鍵。注意：肽鍵只能簡(jiǎn)寫為“—CONH—”。1.2氨基酸的性質(zhì)

二肽還可以繼續(xù)與其他氨基酸分子縮合生成三肽、四肽、五肽，以至生成長(zhǎng)鏈的多肽多肽常呈鏈狀，因此也叫肽鏈。

肽鏈能盤曲折疊，還可以相互結(jié)合，形成蛋白質(zhì)。一般把相對(duì)分子質(zhì)量在10000以上，并具有一定空間結(jié)構(gòu)的多肽稱為蛋白質(zhì)。PART02蛋白質(zhì)2.1蛋白質(zhì)概述

蛋白質(zhì)是細(xì)胞的重要組成部分，具有多種生物學(xué)功能，是由多種氨基酸通過肽鍵等相互連接形成的一類生物大分子。人體內(nèi)起催化作用的大多數(shù)酶、一些調(diào)節(jié)代謝的激素和發(fā)生免疫反應(yīng)的抗體等均為蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)主要含有C、H、O、N、S等元素，有些蛋白質(zhì)還含有P、Fe、Zn、Cu等元素。人體含有的蛋白質(zhì)種類超過10萬(wàn)種，屬于天然有機(jī)高分子化合物，其溶液具有膠體的某些性質(zhì)。

蛋白質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)取決于肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序，也取決于特定的空間結(jié)構(gòu)。2.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)分子中氨基酸單體的排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，對(duì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能起著決定性作用。

例如，血紅蛋白分子中的谷氨酸會(huì)因遺傳因素變成纈氨酸，這一微小差別會(huì)導(dǎo)致紅細(xì)胞的形態(tài)由正常的圓餅狀變?yōu)楫惓５溺牭稜?，使人患鐮狀?xì)胞貧血。2.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

肽鍵中的氧原子與氫原子之間存在氫鍵，會(huì)使肽鏈盤繞或折疊成特定的空間結(jié)構(gòu)，形成蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上還會(huì)進(jìn)一步盤曲折疊，形成更復(fù)雜的三級(jí)結(jié)構(gòu)。多個(gè)具有特定三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過非共價(jià)鍵相互作用(如氫鍵等）排列組裝，形成蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。一級(jí)結(jié)構(gòu)

二級(jí)結(jié)構(gòu)

三級(jí)結(jié)構(gòu)

四級(jí)結(jié)構(gòu)

2.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)

形成蛋白質(zhì)的多肽由氨基酸縮合形成，肽鏈兩端必然存在氨基與羧基，側(cè)鏈中往往也存在酸性或堿性基團(tuán)，所以蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性，能與酸、堿反應(yīng)。1.蛋白質(zhì)的兩性：2.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)

2.蛋白質(zhì)的水解：在酸、堿或酶的作用下，逐漸水解成相對(duì)分子質(zhì)量較小的多肽，最終水解得到氨基酸。

食物中的蛋白質(zhì)在人體內(nèi)各種蛋白酶的作用下水解成氨基酸，氨基酸被腸壁吸收進(jìn)入血液，再在體內(nèi)重新合成人體所需要的蛋白質(zhì)。2.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)3.蛋白質(zhì)的鹽析：向蛋白質(zhì)溶液中加入一定濃度的鹽(如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等輕金屬的鹽)溶液，會(huì)使蛋白質(zhì)的溶解度降低而從溶液中析出的現(xiàn)象，屬于可逆過程?！緦?shí)驗(yàn)43】在試管中加入2mL飽和（NH4)2SO4溶液，向其中加入幾滴雞蛋清溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象。再繼續(xù)加入蒸餾水，振蕩，觀察現(xiàn)象。蛋白質(zhì)的鹽析是一個(gè)可逆過程，鹽析出的蛋白質(zhì)在水中仍能溶解，并不影響其活性。采用多次鹽析和溶解，可以分離提純蛋白質(zhì)。2.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)4.蛋白質(zhì)的變性：某些物理或化學(xué)因素的影響下，蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象。物理因素包括：加熱、加壓、攪拌、振蕩、超聲波、紫外線和放射線等；化學(xué)因素包括：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛等；蛋白質(zhì)變性后在水中不能重新溶解，是不可逆過程，可用于殺菌消毒。2.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)4.蛋白質(zhì)的變性：某些物理或化學(xué)因素的影響下，蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)44】在三支試管中各加入2mL雞蛋清溶液，將一支試管加熱，向另兩支試管中分別加入硝酸銀溶液和乙醇，觀察現(xiàn)象。再向試管中加入蒸餾水，觀察產(chǎn)生的沉淀能否溶解。2.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)5.蛋白質(zhì)的顯色反應(yīng)：分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃硝酸生成白色沉淀，加熱后變黃色，雙縮脲試劑也可以與蛋白質(zhì)作用呈現(xiàn)紫色。2.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)6.蛋白質(zhì)的燃燒反應(yīng)：蛋白質(zhì)可以燃燒，一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物質(zhì)，灼燒蛋白質(zhì)有燒焦羽毛的氣味，可用于鑒別羊毛衫、蠶絲被的真假。PART03酶3.1酶概述

酶是一類由細(xì)胞產(chǎn)生的、對(duì)生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的有機(jī)化合物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)(少數(shù)酶是由RNA分子構(gòu)成)。在酶的作用下，生物才能進(jìn)行新陳代謝，完成消化、呼吸、運(yùn)動(dòng)、生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)。酶的催化作用具有以下特點(diǎn)：①條件溫和，一般在接近體溫和中性的條件下進(jìn)行，此時(shí)酶的活性最高；超過適宜的溫度或酸堿條件下，酶將失去活性。②具有高度的專一性，如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)的水解，淀粉酶只能催化淀粉或糖原水解；③具有高效催化作用，一般是普通催化劑的107倍。1.網(wǎng)紅食“姜撞奶”中含有豐富蛋白質(zhì)，下列