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第四章生命中的基础有机化学物质第三节蛋白质和核酸沁阳一中岳爱国学习目标•1、了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，氨基酸与人体健康的关系；2、了解肽键及多肽；了解蛋白质的组成、结构和性质（盐析、变性、水解、颜色反应等）；3、认识蛋白质、酶、核酸等物质与人体健康的关系，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。•学习重点:氨基酸、蛋白质的结构特点和性质；学习难点：蛋白质的组成；一、氨基酸的结构与性质：•1、氨基酸的概念：•羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代后的生成物。说明：•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。氨基的电子式：•②α-氨基酸：离羧基最近的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：蛋白质合成3D.flv2、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：与同碳原子数的硝基化合物存在同分异构现象，如与CH3CH2NO2互为同分异构体。3、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：Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NaHCO3等。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。②成肽反应：•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，脱去一个水分子而形成酰胺基（），•即肽键，此反应称为成肽反应。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→蛋白质二、蛋白质的结构与性质：（蛋白质是由多种氨基酸结合而成的含氮生物高分子化物）1、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、蛋白质组成和结构：①蛋白质的成分里含有碳、氢、氧、氮、硫等元素；②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；③蛋白质分子中含有未缩合的羧基（-COOH）和氨基（-NH2）；④蛋白质溶液是一种胶体；⑤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。滴加(NH4)2SO4？再加水？？再加水？第一组滴加乙醇溶液？再加水？第二组滴加浓HNO3，微热？第三组加热？再加水？灼烧两样品（丝、棉），对比燃烧后产物状态及气味滴加(CH3COO)2Pb溶液溶液滴加(NH4)2SO4？再加水？？再加水？第一组盐析变性涵义可逆性生理活性一定条件下使蛋白质凝结为固体析出一定条件下，蛋白质失去生理活性、溶解性降低保持生理活性失去生理活性白色↓白色↓溶解不溶解加盐析出、加水溶解——可逆变性后、加水不溶解——不可逆滴加(CH3COO)2Pb溶液溶液滴加乙醇溶液？再加水？第二组加热？再加水？白色↓白色↓不溶解不溶解思考讨论：（1）你提倡用直发器加热的方法拉直头发吗？加热使蛋白质变性在生活中最常见，试举例说明。（2）为什么动物的皮经过药剂鞣制后，才能够成为加工皮革的原料。第三组灼烧两样品（丝和棉），对比燃烧后产物状态及气味黄色↓滴加浓HNO3，微热⑴为什么医院用高温蒸煮,照射紫外线,喷洒苯酚溶液,在伤口处涂抹酒精的方法来杀菌?⑵为什么生物实验室用甲醛溶液保存标本?⑶为什么在农业上用波尔多液(由硫酸铜,生石灰和水制成)来消灭害虫?⑷怎样鉴别丝织品和棉织品?请回答下列问题：归纳蛋白质的性质：3.盐析：1.水溶性：有些可溶，有些难溶。2.水解：水解生成氨基酸。4.变性5.颜色反应6.灼烧产生烧焦羽毛的气味CH2CNH2ONCH2COOHH蛋白质的性质.flv•3、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，大量的浓盐溶液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。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。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，此现象叫蛋白质的盐析。盐析是可逆的。蛋白质的盐析：•⑤变性：•在加热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属盐以及一些有机物如甲醛、酒精、苯甲酸等作用下，均能使蛋白质变性。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。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，如大宝SOD蜜等。•⑥颜色反应：具有苯环的蛋白质遇浓HNO3变性，产生黄色不溶物。蛋白质的颜色反应是检验蛋白质的方法之一，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：•产生烧焦羽毛气味，常用此性质鉴别丝、毛织物等。4、蛋白质的用途•蛋白质不仅是人体必需的营养物质，在工业上也有广泛的用途，用于纺织工业、制革等。白明胶用于照相业，阿胶是一种药材。酪素是从牛奶中凝结出来的蛋白质，除用作食品外，还能跟甲醛合成酪素塑料，制生活用品。由蛋白质组成的酶也有广泛的用途。三、酶：（一种特殊的蛋白质，具有蛋白质的性质）•1、酶的定义：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：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。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。•一、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：•②胺与羧酸缩聚成高分子化合物nNH2—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH•三、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，析出的蛋白质又能溶于水中，并不影响它原来的性质。应该注意将盐析与蛋白质的变性凝结相区别，当蛋白质在热、酸、碱、重金属盐、乙醇、甲醛、紫外线等作用下发生性质改变而凝结起来，这种凝结叫变性，不可逆，不能再使它们恢复为原来的蛋白质。•四、蛋白质的鉴别方法：鉴别蛋白质的依据主要有：①有些蛋白质分子中有苯环存在，这样的蛋白质跟浓HNO3作用时呈黄色；②蛋白质被灼烧时，有烧焦羽毛的气味（常以此来区别毛纺物和棉纺物）；③一般多肽与蛋白质在分子量上有区别，当分子量小于10000时是多肽；当分子量大于10000时是蛋白质