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1、人教版2019高中化学选择性必修三第四章 生物大分子第二节 蛋白质第1课时 蛋白质是生物体内一类极为重要的蛋白质是生物体内一类极为重要的_，是生命活动的，是生命活动的主要物质基础。它不仅是主要物质基础。它不仅是_的重要成分，而且具有多种生物学功能。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人体内起催化作用的_、一些调节代谢的、一些调节代谢的_和发生免和发生免疫反应的疫反应的_等均为蛋白质。等均为蛋白质。生物大分子生物大分子细胞细胞大多数酶大多数酶激素激素抗体抗体新冠病毒的电子图片新冠病毒的电子图片 新型冠状新型冠状肺炎的凶手肺炎的凶手-冠状病毒，冠状病毒，有自己的核酸和蛋白质。它进
2、入人体后，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；当人体发病借助人体内的原料合成病毒；当人体发病时，就是它的蛋白质对时，就是它的蛋白质对人体人体起了作用。起了作用。变异后的新变异后的新型冠状型冠状病毒病毒 从最简单的病毒、细菌等微生物直至人类，生物体内的绝大多数生从最简单的病毒、细菌等微生物直至人类，生物体内的绝大多数生命过程都与蛋白质密切相关，可以说没有蛋白质就没有生命。氨基酸是命过程都与蛋白质密切相关，可以说没有蛋白质就没有生命。氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位，要认识蛋白质，必须首先认识氨基酸。组成蛋白质的基本结构单位，要认识蛋白质，必须首先认识氨基酸。一、一、氨基
3、酸氨基酸1.1.氨基酸的分子结构氨基酸的分子结构(1)(1)羧酸分子烃基上的羧酸分子烃基上的氢原子氢原子被被氨基氨基取取代得到的化合物称为氨基酸。代得到的化合物称为氨基酸。(2)(2)官能团：含有官能团：含有COOHCOOH(羧基羧基)和和NHNH2 2(氨基氨基)，属于属于取代羧酸取代羧酸。(3)(3)组组 成成 蛋蛋 白白 质质 的的 氨氨 基基 酸酸 主主 要要 是是-氨氨 基基 酸酸，结结 构构 简简 式式 可可 以以 表表 示示 为为 。RCHCOOHRCHCOOHNHNH2 22.2.常见的氨基酸常见的氨基酸 自然界中存在的氨基酸有上百自然界中存在的氨基酸有上百种，组成人体内蛋白质
4、的氨基酸有种，组成人体内蛋白质的氨基酸有2121种种，其中有，其中有8 8种种氨基酸在人体内氨基酸在人体内不能合成，不能合成，必须通过食物供给必须通过食物供给，这，这些氨基酸称为必需氨基酸些氨基酸称为必需氨基酸。氨基酸氨基酸大多大多含有手性碳原子，具有对映异含有手性碳原子，具有对映异构体。构体。为为了了人人体体的的健健康康，应应注注意意合合理理膳膳食食、科科学学营营养养，保保证氨基酸的摄取。证氨基酸的摄取。俗名俗名结构简式结构简式系统命名系统命名甘氨酸甘氨酸H H2 2NCHNCH2 2COOHCOOH_丙氨酸丙氨酸 _谷氨酸谷氨酸 _半胱氨酸半胱氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸氨基乙酸氨基乙酸2-2-
5、氨基丙酸氨基丙酸2-2-氨基戊二酸氨基戊二酸2-2-氨基氨基-3-3-巯基丙酸巯基丙酸2-2-氨基氨基-3-3-苯基丙酸苯基丙酸3.3.物理性质物理性质天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，在2003000C时熔化分解。一般能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂4.4.化学性质化学性质(1)(1)氨基酸的两性氨基酸的两性 氨基酸分子中含有氨基酸分子中含有酸性酸性基团基团(COOH)(COOH)和和碱性碱性基团基团(NH(NH2 2)。HCl HCl NaOH NaOH H H2 2OO练习练习1 1、下列物质中既能与盐酸反应，又能与、下列物质中既能与盐酸反应，又能与NaOHNaOH溶液反应的是溶液
6、反应的是 ()()NaHCO NaHCO3 3;(NH;(NH4 4)2 2S;Al(OH)S;Al(OH)3 3;NH;NH4 4ClCl；HH2 2N-CHN-CH2 2-COOH;CH-COOH;CH3 3COOHCOOHA.B.C.D.A.B.C.D.【小结小结】既能与酸反应又能与碱反应的物质既能与酸反应又能与碱反应的物质(1)(1)多元弱酸的酸式盐；多元弱酸的酸式盐；(2)(2)弱酸的铵盐；弱酸的铵盐；(3)(3)两性的物质；两性的物质；(4)(4)氨基酸和蛋白质；氨基酸和蛋白质；DD(2)(2)成肽反应成肽反应 两两个个氨氨基基酸酸分分子子(可可以以相相同同，也也可可以以不不同同)
7、在在一一定定条条件件下下，通通过过氨氨基基与与羧羧基基间间缩缩合合脱脱去去水水，形形成成含含有有肽肽键键()的的化化合合物物，发发生生成成肽反应肽反应(属于取代反应属于取代反应)。氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸二肽二肽是一种酰胺基，也称酰亚胺基是一种酰胺基，也称酰亚胺基。A A.B.B.C C.DD.练练习习2 2、甘甘氨氨酸酸和和丙丙氨氨酸酸以以1111的的配配比比两两两两缩缩合合后后，得得到到的的产产物物可可能能是是()()C C 二肽还可以继续与其他氨基酸分子缩合生成三肽、四肽、五肽，二肽还可以继续与其他氨基酸分子缩合生成三肽、四肽、五肽，以至生成长链的多肽。以至生成长链的多肽。多肽常成链状多
8、肽常成链状,也叫肽链也叫肽链;肽链通过盘曲、折叠，相互结合形成蛋白肽链通过盘曲、折叠，相互结合形成蛋白质。一般把相对分子质量在质。一般把相对分子质量在1000010000以上以上,并具有一定空间结构的多肽称并具有一定空间结构的多肽称为蛋白质。为蛋白质。二、蛋白质二、蛋白质1.1.蛋白质的组成和结构蛋白质的组成和结构蛋蛋白白质质是是由由多多种种氨氨基基酸酸通通过过肽肽键键等等相相互互连连接接形形成成的的一一类类生生物物大大分分子子,属属于天然有机于天然有机高分子高分子。人体内所具有的蛋白质种类达到了。人体内所具有的蛋白质种类达到了1010万种以上。万种以上。(1)(1)组成：组成：蛋蛋白白质质主
9、主要要由由C C、H H、O O、N N、S S等等元元素素组组成成，有有些些还还含含有有P P、FeFe、ZnZn、CuCu等元素。等元素。决定决定决定决定多肽链的氨基酸种类、数多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序目及排列顺序特定的空间结构特定的空间结构各种蛋白质在生各种蛋白质在生物体内所具有的物体内所具有的不同功能不同功能一级一级结构结构二级二级结构结构三级三级结构结构四级四级结构结构蛋白质蛋白质的结构的结构(2)(2)蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 蛋白质分子中氨基酸单体的蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序排列顺序称为蛋白质的一级结构。称为蛋白质的一级结构。一级结构
10、是一级结构是蛋白质高级结构蛋白质高级结构的基础，对蛋白质的的基础，对蛋白质的性质和功能性质和功能起着起着决定性作用。决定性作用。例例例例如如如如：血血血血红红红红蛋蛋蛋蛋白白白白分分分分子子子子中中中中的的的的谷谷谷谷氨氨氨氨酸酸酸酸会会会会因因因因遗遗遗遗传传传传因因因因素素素素变变变变成成成成缬缬缬缬氨氨氨氨酸酸酸酸，这这这这一一一一微微微微小小小小差差差差别别别别会会会会导导导导致致致致红红红红细细细细胞胞胞胞的的的的形形形形态态态态由由由由正正正正常常常常的的的的圆圆圆圆饼饼饼饼状状状状变变变变为为为为异异异异常常常常的的的的镰镰镰镰刀刀刀刀状状状状，使使使使人人人人患患患患镰状红细胞
11、贫血。镰状红细胞贫血。镰状红细胞贫血。镰状红细胞贫血。蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 肽键中的氧原子与氢原子之间肽键中的氧原子与氢原子之间存在氢键存在氢键，会使肽链，会使肽链盘绕或折叠盘绕或折叠成特定的空间结构，形成蛋白质的二级结构成特定的空间结构，形成蛋白质的二级结构。蛋白质的三级结构 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。蛋白质的四级结构 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。资料卡片：蛋白质含量的测定 由于生物组织中绝大部分氮元素都来自于蛋白质，而且各种来源不同的蛋白质的含氮量都比较接近，平均为16%16%。
12、因此生物样品中1 g1 g氮元素大致相当于6.25 g6.25 g蛋白质，由此可以通过测定样品中氮元素的质量分数计算出其中蛋白质的含量。2.2.蛋白质的性质蛋白质的性质(1)(1)(1)(1)蛋白质的两性蛋白质的两性蛋白质的两性蛋白质的两性 形形成成蛋蛋白白质质的的多多肽肽是是由由多多个个氨氨基基酸酸缩缩合合形形成成的的，在在多多肽肽链链的的两两端端必必然然存存在在着着自自由由的的氨氨基基和和羧羧基基，侧侧链链中中也也往往往往存存在在碱碱性性或或酸酸性性基基团团，所以蛋白质与氨基酸一样具有所以蛋白质与氨基酸一样具有两性两性，能与酸、碱反应。，能与酸、碱反应。(2)(2)(2)(2)水解反应水解
13、反应水解反应水解反应在在酸、碱或酶酸、碱或酶作用下，逐步水解成相对分子质量较小的作用下，逐步水解成相对分子质量较小的多肽多肽，最终水解得到最终水解得到氨基酸氨基酸。食物中的蛋白质在人体内各种食物中的蛋白质在人体内各种蛋白酶蛋白酶的作用下水解成的作用下水解成氨基酸氨基酸，氨基，氨基酸被酸被肠壁肠壁吸收进入吸收进入血液血液，再在体内，再在体内重新合成重新合成人体所需要的蛋白质。人体所需要的蛋白质。(3)(3)(3)(3)盐析盐析盐析盐析 少量的少量的某些可溶性盐某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能能促进促进蛋白蛋白质的质的溶解溶解。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定
14、浓度时，反而使蛋。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定浓度时，反而使蛋白质的白质的溶解度降低溶解度降低而使其从溶液中而使其从溶液中析出析出，这种作用称为，这种作用称为盐析盐析。特点与应用：特点与应用：蛋蛋白白质质的的盐盐析析是是一一个个可可逆逆过过程程，析析出出的的蛋蛋白白质质在在水水中中仍仍能能溶溶解解，并不影响其并不影响其活性活性。采用多次。采用多次盐析盐析和和溶解溶解，可以分离提纯蛋白质。，可以分离提纯蛋白质。【演示实验【演示实验4-34-3】操作操作现象现象结论结论在试管中加入在试管中加入2mL2mL饱和饱和(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4溶液，向其溶液，向其中加入几滴鸡蛋清溶液，
15、中加入几滴鸡蛋清溶液，振荡，观察现象。再继振荡，观察现象。再继续加入蒸馏水振荡，观续加入蒸馏水振荡，观察现象察现象。加入饱和加入饱和(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4溶液，溶液，试管内产生白色试管内产生白色沉淀，加入蒸馏沉淀，加入蒸馏水后沉淀溶解。水后沉淀溶解。盐析的过程与条件：盐析的过程与条件：(4)(4)(4)(4)变性变性变性变性概念概念在某些物理或化学因素的影响下，蛋白质的性质和生理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功能发生改变的现象影响因影响因素素物理物理加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声
16、波等化学因化学因素素强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛、丙酮等强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛、丙酮等特点特点变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去原有的生理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，活性，同时也会同时也会失去原有的生理活性失去原有的生理活性，发生了，发生了不可逆的不可逆的变化。变化。【演示实验【演示实验4-44-4】操作操作现象现象结论结论在三支试管中各加入在三支试管中各加入2mL2mL鸡蛋清溶液，鸡蛋清溶液，将一支试管加热，向另两攴试管中分将一支试管加热，向另两攴试管中分别加入硝酸银溶液和乙醇，观察现象。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
17、产生的再向试管中加入蒸馏水，观察产生的沉淀能否溶解。沉淀能否溶解。三支试管内均三支试管内均产生白色沉淀，产生白色沉淀，加入蒸馏水后加入蒸馏水后沉淀不溶解沉淀不溶解硝酸银和乙硝酸银和乙醇可以使蛋醇可以使蛋白质变性。白质变性。在日常生活中有时需要利用蛋白质变性在日常生活中有时需要利用蛋白质变性: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。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，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。导致其死亡，达到消毒的目的。紫外线可用于杀菌消毒。紫外线
18、可用于杀菌消毒。疫苗等生物制剂需要在低温下保存。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。防晒护目。有时也要注意防止蛋白质变性。有时也要注意防止蛋白质变性。【思考与讨论】【思考与讨论】1.1.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？清或豆浆？2.2.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？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
19、口服牛奶、蛋清或豆浆，其目的是使重金属盐与牛误服重金属盐，可口服牛奶、蛋清或豆浆，其目的是使重金属盐与牛奶等发生变性作用，从而减少人体蛋白质变性。奶等发生变性作用，从而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细菌和病毒中的蛋白发生变性而使其死亡。外线或放射线使细菌和病毒中的蛋白发生变性而使其死亡。蛋白质盐析和变性的不同点蛋白质盐析和变性的不同点盐析盐析变性变性变化条件变化条件浓的轻金属盐浓的轻金属盐受热、紫外线、强酸、强碱、重受热、紫外线、强酸、强碱、重金属盐、某些有机物金属盐、某
20、些有机物变化实质变化实质物理变化物理变化(溶解度降低溶解度降低)化学变化化学变化(蛋白质性质改变蛋白质性质改变)变化过程变化过程可逆可逆不可逆不可逆用途用途分离、提纯蛋白质分离、提纯蛋白质杀菌、消毒杀菌、消毒名称名称盐析盐析变性变性条件条件碱金属、镁、铝等轻金属碱金属、镁、铝等轻金属盐或铵盐的浓溶液盐或铵盐的浓溶液加热、加压、振荡、超声波、放射线、加热、加压、振荡、超声波、放射线、紫外线、强酸、强碱、重金属盐、甲紫外线、强酸、强碱、重金属盐、甲醛、乙醇等醛、乙醇等用途用途分离、提纯蛋白质分离、提纯蛋白质杀菌、消毒杀菌、消毒实例实例硫酸铵、硫酸钠等盐的浓硫酸铵、硫酸钠等盐的浓溶液使蛋白质发生盐析
21、溶液使蛋白质发生盐析重金属盐重金属盐(例如硫酸铜例如硫酸铜)溶液使蛋白质变溶液使蛋白质变性性操作操作现象现象结论结论向盛有向盛有2mL2mL鸡蛋清溶液的鸡蛋清溶液的试管中加入试管中加入5 5滴浓硝酸，加滴浓硝酸，加热。观察实验现象。热。观察实验现象。向蛋白质溶液加入向蛋白质溶液加入浓硝酸会有白色沉浓硝酸会有白色沉淀产生，加热后沉淀产生，加热后沉淀变黄色。淀变黄色。含苯坏的蛋白质遇含苯坏的蛋白质遇到浓硝酸会有白色到浓硝酸会有白色沉淀产生，加热沉沉淀产生，加热沉淀变黄色淀变黄色【演示实验【演示实验4-44-4】(6)(6)(6)(6)蛋白质灼烧有蛋白质灼烧有蛋白质灼烧有蛋白质灼烧有_味。味。味。味
22、。烧焦的羽毛烧焦的羽毛利用此性质可以鉴别真丝、人造丝，真假羊毛衫。利用此性质可以鉴别真丝、人造丝，真假羊毛衫。(5)(5)(5)(5)显色反应显色反应显色反应显色反应 向向蛋蛋白白质质溶溶液液加加入入浓浓硝硝酸酸会会有有白白色色沉沉淀淀产产生生，加加热热后后沉沉淀淀变变黄黄色色。含有含有苯环苯环的蛋白质均能发生这个反应。的蛋白质均能发生这个反应。皮肤、指甲不慎沾上浓硝酸会出现黄色就是由此造成的。皮肤、指甲不慎沾上浓硝酸会出现黄色就是由此造成的。除了硝酸，其他一些试剂也可以与蛋白质作用，呈现特定颜色，除了硝酸，其他一些试剂也可以与蛋白质作用，呈现特定颜色，可用于蛋白质的分析检测。可用于蛋白质的分
23、析检测。3 3、蛋白质的用途、蛋白质的用途蛋白质蛋白质人类的主要食品人类的主要食品 动物的毛、动物的毛、蚕丝是很好蚕丝是很好的纺织原料的纺织原料动物的皮动物的皮革是衣服革是衣服的原料的原料驴皮熬制的胶驴皮熬制的胶是一种药材是一种药材阿胶阿胶牛奶中的蛋白牛奶中的蛋白质与甲醛制酪质与甲醛制酪素塑料素塑料各种生物酶均各种生物酶均是蛋白质是蛋白质三、酶三、酶1.1.酶是一类由酶是一类由细胞细胞产生的、对生物体内的化学反应具有产生的、对生物体内的化学反应具有催化催化作用的作用的有机化合物，其中绝大多数是有机化合物，其中绝大多数是蛋白质蛋白质。在酶的作用下，生物才能进行新陈代谢，完成消化、呼吸、运动、生在
24、酶的作用下，生物才能进行新陈代谢，完成消化、呼吸、运动、生长、发育、繁殖等生命活动。长、发育、繁殖等生命活动。2.2.特点：特点：(1)(1)具有高效催化作用具有高效催化作用。一般是普通催化剂的一般是普通催化剂的10107 7倍。倍。(2)(2)催催化化反反应应条条件件温温和和。一一般般在在接接近近体体温温和和中中性性的的条条件件下下进进行行，此此时时酶酶的活性最高。超过适宜的温度时，酶将失去活性。的活性最高。超过适宜的温度时，酶将失去活性。(3)(3)具有高度的专一性具有高度的专一性。如蛋白酶只能催化蛋白质水解反应。如蛋白酶只能催化蛋白质水解反应。3.应用：(1)蛋白酶用于医药、制革等工业。(2)淀粉酶用于食品、发酵、纺织等工业。(3)有的酶还可用于疾病的诊断。中国科学院生物化学研究所、有机化学研究所和北京大学化学系等单位中国科学院生物化学研究所、有机化学研究所和北京大学化学系等单位的多位科学家经过长期不懈努力，在的多位科学家经过长期不懈努力，在19651965年首先合成了结晶牛胰岛素。年首先合成了结晶牛胰岛素。