第三节 蛋白质和核酸

第四章 生命中的基础有机化学物质

黑龙江省庆安一中 孙秀民

蛋白质主要存在哪里？• 主要的存在于生物体内，肌肉，发，皮肤，角蹄，酶，激素，抗体，病毒；在植物中也很丰富，比如大豆，花生，谷物。

• 是生命的基础，没有蛋白质就没有生命。

一、氨基酸的结构与性质：

羧酸分子中的烃基上的氢原子被— NH2

（氨基）取代所得的一类化合物。

可分为 α- 氨基酸、 β- 氨基酸、…等。组成天然蛋白质的都是 α- 氨基酸。

定义：

分类：

α- 氨基酸结构：

氨基

羧基

几种常见的氨基酸：(1) 甘氨酸 (2) 丙氨酸 (α- 氨基丙酸 )

(4) 谷氨酸 (α- 氨基戊二酸 )

CH2—COOH

NH2

CH3—CH—COOH

NH2

HOOC—(CH2)2—CH—COOH

NH2

(3) 苯丙氨酸 (α- 氨基苯丙酸 )

—CH2—CH—COOH

NH2

+ HCl

+ NaOH + H2O

天然氨基酸是无色晶体，熔点较高，在 200 ～ 300℃ 时熔化分解，一般能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚……

物理性质：

化学性质：1 、氨基酸的两性 (羧基显酸性，氨基显碱性 )

2 、成肽反应：

+ H2O

+

肽键

酶或酸或碱

两个氨基酸分子（可以相同，也可以不同），在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键的化合物，成为成肽反应。

多种氨基酸分子按不同的排列顺序以肽键相互结合，可以形成千百万种具有不同的理化性质和生理活性的多肽链。 相对分子量在 10 000 以上的，并具有一定空间结构的多肽，称为蛋白质。

蛋白质的形成：

nCH3CHCOOH +

NH2

nCH2COOH

NH2

甘氨酸

酶或酸或碱

丙氨酸

相对分子质量大于 10000 ，具有一定空间结构的多肽叫蛋白质。

蛋白质的形成：

CH3 O H O

[NH CH C N CH2 C ]n

+(2n-1)H2OH OH

【随堂练习】

4 种由甘氨酸和丙氨酸混合反应形成的二肽可能有几种 ？写出其中一种的化学反应方程式。

CH3CHCOOH +

NH2

CH2COOH

NH2

酶或酸或碱

CH3 O H O

NH2—CH—C—N—CH2—C—OH

+ H2O

氨基酸

二肽

多肽链

蛋白质

M>1 万

成肽反应

氨基酸、多肽、蛋白质的关系

生命的基础 —— 蛋白质

世界第一只克隆羊：多

利

世界上第一只克隆羊 ——多利

世界首只克隆狗

世界上第一只克隆狗

二、蛋白质的结构和性质组成元素：

组成基本结构单元：

相对分子质量：

蛋白质

人体内所具有的蛋白质种类达到了 10万种以上。

C 、 H 、 O 、 N 及 S 、P 和少量的 Cu 、 Fe 、Zn 等。

氨基酸

几万 ---- 几千万

蛋白质属于天然有机高分子化合物，其水溶液具有胶体的性质。 蛋白质属于天然有机高分子化合物，其水溶液具有胶体的性质。

蛋白质的一级结构

蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式和排列顺序

肽键是蛋白质一级结构的基本结构键。

自学探究自学探究

多肽链卷曲盘旋和折叠的空间结构

蛋白质的二级结构

蛋白质在二级结构基础上进一步盘曲折叠而形成三维结构

每个具有三级结构的多肽链称为亚基

蛋白质的三级结构

蛋白质的一级、二级、三级结构

亚基的立体排布、亚基间相互作用与布局形成四级结构。

蛋白质的四级结构

1 、一级结构：

2 、二级结构：

3 、三级结构：

4 、四级结构：

蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式和排列顺序叫蛋白质的一级结构

多肽链卷曲盘旋和折叠的空间结构称为蛋白质的二级结构

蛋白质分子在二级结构的基础上进一步盘曲折叠形成的三维结构。

具有三级结构的多肽链叫亚基

蛋白质分子中亚基的立体排布、亚基间的相互作用与布局称为四级结构。

蛋白质的结构 独特而稳定

蛋白质的分子图

像

蛋白质的空间结构

20032003 年，非典曾让我们闻非色变！年，非典曾让我们闻非色变！

SARS 病毒凶手—冠状病毒，有自己的核酸和蛋白质。它进入人体后，借助人体内的原料合成病毒。其实当我们人体发病时，是它的蛋白质对我们起了作用。

SARSSARS病毒的电子图片病毒的电子图片

溶解性：有些可溶，有些难溶。如鸡蛋清能溶解在水里形成胶体溶液。

蛋白质的性质

1. 两性：与氨基酸的性质相似。

2. 水解：水解生成氨基酸。

CHCH22 CC

NHNH22

OO NN CHCH22

COOHCOOHHH

H2O H2O H2O

CH2CN

O

OHH

H CH2CN

O

OHH

H CH2CN

O

OHH

H CH2CN

O

OHH

H

蛋白质

多肽

水解

水解

蛋白质的水解反应

CH2CN

OHCH2CN

OHCH2CN

OHCH2CN

OH

水解原理：

注意：不同的蛋白质水解最终生成各种氨基酸，

但只有天然蛋白质水解 均生成 α- 氨基酸

HO H

( 结构中含有肽键 )蛋白质的水解

OH

H—N—CH2—C—

OH

—N—CH2—C—OH|||| ||

1 、下图表示蛋白质分子结构的一部分 , 图中 (A) 、 (B) 、 (C) 、 (D) 标出分子中不同的键。当蛋白质发生水解反应时，断裂的键是（ ）

—N—CH—C—N—CH—C—

H R O H R O

(A) (B) (C) (D)

C

【课堂练习】

【实验 4-2】在两支盛有鸡蛋白溶液的试管里，缓慢地加入 2ml饱和的 (NH4)2SO4 和 Na2SO4 溶液，观察沉淀的析出。然后把少量的带有沉淀的液体加入蒸馏水的试管里，观察实验现象。

3.盐析：

鸡蛋白溶液 蛋白质凝聚 蛋白质重新溶解浓无机盐 水

向蛋白质溶液中加入 (NH4)2SO4

溶液时，会使蛋白质从溶液沉淀出来，加水后沉淀又溶解。

盐析的应用：

盐析： 向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐溶液后，可使蛋白质凝聚而从溶液中析出。

（可逆的物理变化）

采用多次盐析的方法可以分离或提纯蛋白质

现象：

归纳总结

【实验 4-3】分别取两支试管，各加入 2mL 鸡蛋白溶液，向第一支试管中加入几滴醋酸铅溶液；将第二支试管放在酒精灯上加热。最后分别向两支试管中加适量的水，振荡观察现象。

4. 变性：

鸡蛋白溶 液

加热 蛋白质凝结 加水 不再溶解

鸡蛋白溶液 蛋白质凝结 加水 不再溶解硫酸铜

蛋白质均凝结，加入适量清水后，凝结的蛋白质不再溶解。

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。

归纳总结 现象：

蛋白质变性：( 不可逆化学变化 )

变性因

素 物理因素：

化学因素：

加热、加压、搅拌、紫外线照射、超声波等。

强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、乙醇、醛、丙酮等。

(3) 为什么在农业上用波尔多液（由硫酸铜、生石灰和水制成）来消灭病虫害？春天为什么要在树木的枝干上涂抹石灰浆 ?

思考交流 (1) 为什么误食重金属盐类时 , 可以喝大量的牛奶、蛋清或豆浆来解毒？

(2) 为什么医院里用高温蒸煮、照射紫外线、喷洒苯酚溶液、在伤口处涂抹酒精溶液等方法来消毒杀菌？

(4) 用银壶盛放的饮水，甚至可以保持几个月也不腐败 ,这是怎么回事呢？

加入某种物质后有沉淀生成

不可逆可逆，加水即可

杀菌、消毒、防中毒分离、提纯蛋白质

重金属盐、醛、加热或剧烈震动

加入某些浓盐溶液 ,如 : Na2SO4, 浓食盐水 (NH4)2SO4, 等

相同点

复原

盐不同

用途

不同点

变性盐析

盐析与变性的对比

5.颜色反应：

【实验 4-4】用试管取2mL 鸡蛋白溶液，滴加几滴浓硝酸，微热。观察并记录现象。

（ 1 ）鸡蛋白溶液浓硝酸 变成黄色

（ 2 ）鸡蛋白溶液10%NaOH 1%CuSO4 紫色溶液

双缩脲试剂

含有苯基的蛋白质均能发生这个反应。如皮肤，指甲等。该反应也叫黄蛋白反应，可用于蛋白质的鉴别。

现象：

归纳总结

鸡蛋白溶液遇浓硝酸加热颜色变黄。

总结：

●用于区别合成纤维与蛋白质 ( 如真丝、蚕丝、纯毛、毛线等 ) ●鉴别织物成分是蚕丝还是“人造丝”，在如下各方法中正确的是 ( )

①滴加浓 HNO3, ②滴加浓硫酸 , ③滴加酒精 , ④灼烧 A. B. C. D. ①③ ②④ ①④ ③④

C

●归纳：检验蛋白质的方法(1)燃烧； (2)颜色反应。

6.灼烧蛋白质会产生烧焦的羽毛味。该性质可用于蛋白质的鉴别。

【小结】蛋白质的性质【小结】蛋白质的性质11 、具有两性、具有两性22 、水解（酸、碱或酶作用下）、水解（酸、碱或酶作用下）33 、盐析、盐析 注意：（注意：（ 11 ）可逆 （）可逆 （ 22 ）物理变化）物理变化4. 4. 变性变性 注意：（注意：（ 11 ）条件 （）条件 （ 22 ）不可逆）不可逆5. 5. 颜色反应：可用于检验蛋白质！颜色反应：可用于检验蛋白质！66 、灼烧：可用于鉴别蛋白质！、灼烧：可用于鉴别蛋白质！

P.90 学与问

真假奶粉鉴别

假奶粉少量奶粉 +淀粉 +香精

真奶粉

如何检验豆腐中含有蛋白质？

假如你是个很出色的化学家 ,你想合成什么功能的蛋白质？

想象中的蛋白质

（ 1 ）食物（人类必须的营养物质）

（ 2 ）工业原料

动物的毛、蚕丝 ( 纺织原料 )

动物的皮 ( 皮革 )

动物的骨、皮、蹄 ( 动物胶 )

牛奶中的酪素 ( 酪素塑料 )

蛋白质的用途

三、酶自学探究—生物催化剂

1 、什么是酶

2、酶催化作用具有的特点

一类由细胞产生的，对生物体内的化学反应具有催化作用的蛋白质。

（ 1）条件温和，不需加热。（ 2）具有高度的专一性。（ 3）具有高效催化作用。

自学探究 四、核酸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。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。具有酸性分类：（ 1 ）脱氧核糖核酸 (DNA) ：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) ：根据 DNA 提供的信息控制体内蛋白质的合成。

DNADNA的双的双螺旋结构螺旋结构

1965 年我国科技工作者成功合成了具有生物活性的——结晶牛胰岛素。这是科学史上的一大成就，可以说是科学史上又一“丰碑”。在认识生命现象揭开生命奥秘的伟大历程中，做出了重要贡献。

科学视野 我国现代取得的成就

结晶牛胰岛素

我国在核酸研究中的成就 :

1.1981 年 , 我国人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸

2.2000 年以来我国一直参加了世界人类基 因组研究的工作

…………

蛋白质的研究进展蛋白质的研究进展 对蛋白质的研究现在主要的是采取从分子的对蛋白质的研究现在主要的是采取从分子的角度去考虑，改装，修复，移植等角度去考虑，改装，修复，移植等

蛋白质的生产主要采取的方法是生物工程和蛋白质的生产主要采取的方法是生物工程和酶的发酵等酶的发酵等

蛋白质的用途主要研究的是药用，食用，工蛋白质的用途主要研究的是药用，食用，工业等方面业等方面

【课堂练习】1 、下列过程中，不可逆的是（ ） A. 蛋白质的盐析 B. 酯的水解 C. 蛋白质的变性 D. 氯化铁的水解

2 、欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性 质应加入（ ）

A. 甲醛溶液 B.CuSO4溶液 C. 饱和 Na2SO4溶液 D. 浓硫酸

CC

CC

3 、下图表示蛋白质分子结构的一部分，图中 A 、 B 、 C 、 D 标出了分子中不同的键，当蛋白质发生水解时，断裂的键是（ ）

C

O

NH CH C ONH CH

R1 R2 R3

A B C D

CC

4 、为鉴别某白色纺织品的成分是蚕丝还是“人造丝”，可选用的方法是（ ） A、滴加浓硝酸 B、滴加浓硫酸 C、滴加酒精 D、灼烧

ADAD

5、误食重金属盐会使人中毒，可以用以解毒急救的措施是（ ）

A、服大量食盐水 B、服葡萄糖水 C、服鸡蛋清 D、服新鲜牛奶

CDCD

5． 1997 年，英国的“克隆 羊”备受世界 关注。“克隆羊”的关键之一是找到特殊的酶，这些酶能激活普通体细胞使之像生殖细胞一样发育成个体。有关酶的说法中错误的是（ ）（ A ）酶是具有催化作用的蛋白质 （ B ）由题可知酶具有选择性和专一性（ C ）高温或重金属能降低酶的活性 （ D ）酶只有在 强酸、强碱条件下才能发挥作用6．生活中的一些问题常涉及到化学知识，下列叙述不正确的是（ ）（ A ）糯米中的淀粉一经水解反应，就酿造成酒（ B ）福尔马林是一种良好的杀菌剂，但不可用作消毒饮用水（ C ）棉花和人造丝的主要成份都是纤维素（ D ）室内装饰材料中缓慢放出的甲醛、甲苯等有机物会污染空气

A

AC

7 、蛋白质、淀粉、脂肪是三种重要的营养物质，其中 ______ 不是高分子化合物，这三种物质水解的最终产物分别是蛋白质→ ________；

淀粉→ _________；脂肪→ ______________ ；

在蛋白质水解的最终产物分子中，含有 _

__________ 官能团。

脂肪

氨基酸

葡萄糖

高级脂肪酸和甘油

氨基和羧基

在适宜条件下完全水解得到 4种产物，它们的

结构简式为：

8、已知有机化合物 :

CH3--C--O

--NH--C--CH2-CH3

O--C--O--

O

O

HO-- --NH2

CH3-C-OH,O

HO-C-CH2-CH3

O

--C-OH,

OH O

各个品牌奶粉中蛋白质含量为 15-20% ，蛋白质中含氮量平均为 16% 。以某合格牛奶蛋白质含量为 2.8%计算，含氮量为 0.44% ，某合格奶粉蛋白质含量为18%计算，含氮量为 2.88% 。而三聚氰胺含氮量为 66.7% ，是牛奶的 151倍，是奶粉的 23倍。每100g 牛奶中添加 0.1g三聚氰胺，就能提高 0.4% 蛋白质 !