第四章

生物大分子第2節

蛋白質課時1

蛋白質知識與技能1.學生能夠闡述蛋白質的組成元素、基本結構單位及結構特點。2.理解蛋白質的主要性質，包括兩性、水解、變性和顏色反應等。3.了解蛋白質在生命活動中的重要作用以及在日常生活中的應用。過程與方法情感態度與價值觀1.體會蛋白質與生命現象的緊密聯系，激發學生對生命科學的探索興趣。2.認識蛋白質在生活中的廣泛應用，感受化學知識與生活的密切關聯。1.通過實驗探究蛋白質的性質，培養學生觀察、分析和解決問題的能力。2.借助對蛋白質結構和功能的討論，提升學生的邏輯思維和歸納總結能力。123教學目標

情

境

引

入蛋白質的重要性

蛋白質是生物體內一類極為重要的生物大分子，是生命活動的主要物質基礎。它不僅是細胞的重要成分，而且具有多種生物學功能。

從最簡單的病毒、細菌等微生物至人類，生物體內的絕大多數生命過程都與蛋白質密切相關，可以說沒有蛋白質就沒有生命。氨基酸是組成蛋白質的基本結構單位，要認識蛋白質，必須首先認識氨基酸。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，組成人體內蛋白質的氨基酸有21種，其中有8種氨基酸在人體內不能合成，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，天然氨基酸大多數都是α-氨基酸。α氨基酸除甘氨酸外，一般均含有連接4個不同原子或原子團的手性碳原子，具有對映異構體。常見的氨基酸

1.1氨基酸1.2氨基酸的性質

天然氨基酸均為無色晶體，熔點較高，多在200~300℃熔化時分解，一般能溶于水，而難溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。

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

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

CH2COOH

NH2NH3Cl1.2氨基酸的性質2.成肽反應：兩個氨基酸分子(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，成肽反應屬于取代反應。二肽：由兩個氨基酸分子縮合后形成的含有肽鍵的化合物，二肽中只有一個肽鍵。注意：肽鍵只能簡寫為“—CONH—”。1.2氨基酸的性質

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

肽鏈能盤曲折疊，還可以相互結合，形成蛋白質。一般把相對分子質量在10000以上，并具有一定空間結構的多肽稱為蛋白質。PART02蛋白質2.1蛋白質概述

蛋白質是細胞的重要組成部分，具有多種生物學功能，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。人體內起催化作用的大多數酶、一些調節代謝的激素和發生免疫反應的抗體等均為蛋白質。

蛋白質主要含有C、H、O、N、S等元素，有些蛋白質還含有P、Fe、Zn、Cu等元素。人體含有的蛋白質種類超過10萬種，屬于天然有機高分子化合物，其溶液具有膠體的某些性質。

蛋白質的功能與其結構密切相關，蛋白質的結構取決于肽鏈的氨基酸種類、數目及排列順序，也取決于特定的空間結構。2.2蛋白質的結構

蛋白質分子中氨基酸單體的排列順序稱為蛋白質的一級結構，是蛋白質高級結構的基礎，對蛋白質的性質和功能起著決定性作用。

例如，血紅蛋白分子中的谷氨酸會因遺傳因素變成纈氨酸，這一微小差別會導致紅細胞的形態由正常的圓餅狀變為異常的鐮刀狀，使人患鐮狀細胞貧血。2.2蛋白質的結構

肽鍵中的氧原子與氫原子之間存在氫鍵，會使肽鏈盤繞或折疊成特定的空間結構，形成蛋白質的二級結構。肽鏈在二級結構基礎上還會進一步盤曲折疊，形成更復雜的三級結構。多個具有特定三級結構的多肽鏈通過非共價鍵相互作用(如氫鍵等）排列組裝，形成蛋白質的四級結構。一級結構

二級結構

三級結構

四級結構

2.3蛋白質的性質

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

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

食物中的蛋白質在人體內各種蛋白酶的作用下水解成氨基酸，氨基酸被腸壁吸收進入血液，再在體內重新合成人體所需要的蛋白質。2.3蛋白質的性質3.蛋白質的鹽析：向蛋白質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，會使蛋白質的溶解度降低而從溶液中析出的現象，屬于可逆過程。【實驗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，觀察現象。再繼續加入蒸餾水，振蕩，觀察現象。蛋白質的鹽析是一個可逆過程，鹽析出的蛋白質在水中仍能溶解，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。2.3蛋白質的性質4.蛋白質的變性：某些物理或化學因素的影響下，蛋白質的性質和生理功能發生改變的現象。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；化學因素包括：強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛等；蛋白質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蛋白質的性質4.蛋白質的變性：某些物理或化學因素的影響下，蛋白質的性質和生理功能發生改變的現象。【實驗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，觀察現象。再向試管中加入蒸餾水，觀察產生的沉淀能否溶解。2.3蛋白質的性質5.蛋白質的顯色反應：分子中含有苯環的蛋白質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作用呈現紫色。2.3蛋白質的性質6.蛋白質的燃燒反應：蛋白質可以燃燒，一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物質，灼燒蛋白質有燒焦羽毛的氣味，可用于鑒別羊毛衫、蠶絲被的真假。PART03酶3.1酶概述

酶是一類由細胞產生的、對生物體內的化學反應具有催化作用的有機化合物，其中絕大多數是蛋白質(少數酶是由RNA分子構成)。在酶的作用下，生物才能進行新陳代謝，完成消化、呼吸、運動、生長、發育、繁殖等生命活動。酶的催化作用具有以下特點：①條件溫和，一般在接近體溫和中性的條件下進行，此時酶的活性最高；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.網紅食“姜撞奶”中含有豐富蛋白質，下列