第四章生物大分子4.2.1蛋白質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。人體內起催化作用的大多數的酶一些調節代謝的激素發生免疫反應的抗體從最簡單的病毒、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。蠶吃的是桑葉，為什么卻能吐絲呢？神奇生物——蠶寶寶桑葉中只有10%~15%是植物蛋白蠶絲中98%以上是動物蛋白游離的氨基酸蛋白酶絲腺細胞一、氨基酸1.定義：-CH2-COOHH2N甘氨酸(氨基乙酸)丙氨酸(2-氨基丙酸)谷氨酸(2-氨基戊二酸)CH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHHS半胱氨酸(2-氨基-3-硫基丙酸)HOOC-(CH2)2-CH-COOHNH2

CH3-CH-COOHNH2苯丙氨酸(2-氨基-3-苯基丙酸)羧酸分子烴基上的氫原子被氨基取代得到的化合物。2.結構特點①氨基酸分子中含有氨基和羧基，屬于取代羧酸。RCHNH2OCOH②氨基和羧基連在同一個碳上，屬于α-氨基酸。α③天然氨基酸大多數是α-氨基酸，組成蛋白質的氨基酸主要是α-氨基酸④α-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。α-碳為手性碳原子人體內組成蛋白質的常見氨基酸有21種，其中有8種是人體不能合成的，需要從食物中攝取，這8種氨基酸稱為必需氨基酸，肉、蛋、魚、奶、豆類食物是人體必需氨基酸的主要來源。賴氨酸色氨酸苯丙氨酸蛋氨酸蘇氨酸異亮氨酸亮氨酸纈氨酸8種必需氨基酸3.物理性質

天然氨基酸均為無色晶體，熔點較高，在200~3000C時熔化分解,一般能溶于水而難溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。RCHNH2OCOH羧基氨基如何解釋氨基酸能溶于水？親水性基團疏水性基團很長的烴基以及苯基都會使其水溶性降低。這些基團能夠與水分子形成氫鍵，從而增加氨基酸的水溶性。RCHNH2OCOH羧基酸性取代反應氨基堿性氨基酸是兩性化合物那為什么天然氨基酸均為無色晶體，熔點較高呢？試從結構出發，進行分析。內鹽中性條件RCH+NH3OCO－取代反應還原性4.化學性質（1）氨基酸具有兩性R?CH?COOHNH2+HClR?CH?COOHNH3Cl①與酸反應②與堿反應R?CH?COOHNH2+NaOHR?CH?COONa

NH2+H2O“味精大王”

吳韻初味精的化學成分：谷氨酸單鈉鹽P117思考在味精的生產過程中，谷氨酸的中和為什么要嚴格控制溶液的pH?HOOC-(CH2)2-CH-COOHNH2谷氨酸

pH過低，中和不完全，產物含游離谷氨酸，影響純度和風味。pH過高，可能生成谷氨酸二鈉(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，通過氨基和羧基間縮合脫去水形成含有肽鍵的化合物。+H2N?CH?C?OHROHH?N?CH?C?OHRO′H2N?CH?CROH?N?CH?C?OHRO′H2O+二肽二肽：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。酸脫羥基氨脫氫(取代反應)由于肽中仍含有-NH2和-COOH，肽也有兩性。肽鍵練習1.桑葉中的氨基酸（尤其是甘氨酸和丙氨酸）是合成絲蛋白的重要原料，若把這兩種氨基酸放在同一容器內發生成肽反應，生成的二肽有幾種？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。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。二、蛋白質生物大分子主要含有C、H、O、N、S等元素，有些還含有P、Fe、Zn、Cu等元素。人體含有的蛋白質種類超過10萬種1.組成元素：蛋白質含量的測定由于生物組織中絕大部分氮元素來自蛋白質，而且各種來源不同的蛋白質的含氮量都比較接近，平均為16%。因此生物樣品中的1g氮元素大致相當于6.25g蛋白質，由此可以通過測定樣品中氮元素的質量分數計算出其中蛋白質的含量。各種蛋白質在生物體內所具有的不同功能與蛋白質的結構密切相關。正常紅細胞鐮刀狀紅細胞血紅蛋白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。蠶絲蛋白的一級結構包含大量的氨基酸，主要是甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸，這些氨基酸的排列形成β-折疊結構，賦予了蠶絲的優異的強度和韌性。多肽是按一定順序排列的鏈狀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由幾條多肽鏈通過非共價鍵相互作用排列組裝形成蛋白質的四級結構蛋白質的結構不僅取決于多肽鏈的氨基酸種類、數目及排列順序，還與其特定的空間結構有關。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二級空間結構2.化學性質：形成蛋白質的多肽是由多個氨基酸縮合形成的，在多肽的兩端必然存在著自由的氨基與羧基，同時側鏈中也往往存在酸性或堿性基團。（1）兩性：既能與酸反應，又能與堿反應。（2）水解：蛋白質多肽氨基酸酶或酸或堿水解酶或酸或堿水解

洗滌絲織品不能用含酶洗衣液大鹿化學+水渾濁消失+鹽出現渾濁【實驗4-3】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。現象：試管內產生白色沉淀，加入蒸餾水后沉淀溶解（3）鹽析：少量的某些可溶性鹽(如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等)能促進蛋白質的溶解。但當這些鹽在蛋白質溶液中達到一定濃度時，反而會使蛋白質的溶解度降低而從溶液中析出的現象稱為蛋白質的鹽析。（3）鹽析：①鹽析是一個可逆的過程，屬于物理變化過程。不影響蛋白質的性質。

②應用：利用多次鹽析的方法分離、提純蛋白質。注意：【實驗4-4】在三支試管中加入2mL雞蛋清溶液，將一支試管加熱，向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。現象：三支試管內均產生白色沉淀，加入蒸餾水后沉淀不溶解。（4）變性：（4）變性：在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稱為蛋白質的變性。是不可逆的。物理因素：加熱、加壓、攪拌、振蕩、超聲波、紫外線和放射線等。化學因素：強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛、高錳酸鉀、雙氧水等。注意：①蛋白質的變性是化學變化，不可逆過程（析出的蛋白質加水不能溶解）②應用：殺菌、消毒蛋白質變性在日常生活中的應用加熱后的蛋白質發生變性，有利于人體消化吸收乙醇、苯酚和碘等消毒使微生物蛋白質變性，導致其死亡紫外線可用于殺菌消毒疫苗等生物制劑需要在低溫下保存討論1：因誤服鉛、汞等重金屬鹽中毒的患者在急救時，為什么可口服牛奶、

蛋清或豆漿？討論2：為什么紫外線可用于環境和物品消毒，放射線可用于醫療器械滅菌？（5）顯色反應：【實驗4-5】向盛有2mL雞蛋清的試管中加入5滴濃硝酸，加熱，觀察實驗現象。現象：加入濃硝酸有白色沉淀，加熱后沉淀變黃色（5）顯色反應：含苯環的蛋白質遇到濃硝酸均會有白色沉淀產生，加熱后沉淀變黃色。這一特征反應，可用于檢驗含苯環的蛋白質。（6）燃燒：有燒焦羽毛的氣味應用：真假羊毛衫、蠶絲被的鑒別人們對蛋白質結構、性質、功能的研究，為蛋白質的合成和應用奠定了基礎。胰島素是由胰腺分泌的一種激素，具有調節體內糖類、蛋白質和脂肪代謝等功能。胰島素是最先被確定氨基酸序列的蛋白質，其結構由桑格①等于1955年測定。它由兩條肽鏈組成，分別是由21個氨基酸形成的A鏈和30個氨基酸形成的B鏈，兩條鏈通過二硫鍵（-S-S-）連接。科學史話：人工合成結晶牛胰島素人工合成結晶年胰島素有力地推動了生命科學的發展，是人類在探索生命奧秘征途中邁出的重要一步。

頭發主要由角蛋白組成，其中的含硫氨基酸形成的二硫鍵(-S-S-)是維持頭發彈性和形狀的一個重要結構。一般燙發時使用的還原劑可以使頭發中的二硫鍵斷裂，產生游離的巰基（-SH)。再用一定的工具將頭發卷曲或拉直成需要的形狀。然后用氧化劑使巰基之間發生反應，生成新的二硫鍵，使頭發的形狀得以固定。頻繁燙發會對頭發造成一定程度的損害。資料卡片燙發的原理還原劑氧化劑練習2.化學燙發巧妙利用了頭發中蛋白質發生化學反應實現對頭發的“定型”，其變化過程示意圖如下。下列說法不正確的是（

）A.藥劑A具有還原性B.①→②過程若有2molS-S鍵斷裂，則轉移電子4molC.②→③過程若藥劑B是H2O2，其還原產物為O2D.化學燙發通過改變頭發中某些蛋白質中S