第三节　生命的基础——蛋白质教学目标

第三节

生命的基础——蛋白质

1．了解蛋白质的组成、结构和主要性质。

2．了解氨基酸的结构和性质。

3．能列举人体必需的氨基酸。

4．了解食物合理搭配的方法。

蛋白质是人类必需的营养物质。蛋白质不足，将会造成诸如容易感染、贫血、血压异常、激素分泌不正常、加速老化及食欲不振等症状。蛋白质在人体内的重要作用是什么？

提示：蛋白质在人体内水解后，构成和修补人体的各种组织，发生氧化反应放出能量，供给人体活动的需要。

一、蛋白质的组成和结构

1．蛋白质的组成

含有____________及少量的___________，有的还含有微量___________、__________、锌、钼等元素，属于____________化合物。

2．氨基酸

(1)结构特点。

①官能团：____________和__________。

②通式：__________________________________。

(2)常见氨基酸。

名称

结构

简式

甘氨酸

丙氨酸

谷氨酸

(3)化学性质。

①两性。

氨基酸分子里含有—NH2和—COOH两种官能团，前者使氨基酸具有______，后者使氨基酸具有____________，因此其既能与酸反应，又能与碱反应。

②缩合反应——肽键的形成。

氨基酸分子发生__________________反应可生成二肽、三肽、多肽等。

多个氨基酸分子缩合消去水分子可形成____________或蛋白质。

多肽或蛋白质中含有酰胺基()结构，称为__________________。

3．蛋白质的结构特点

(1)多个氨基酸分子以____________结合形成肽链。

(2)一个蛋白质分子中可含一条或____________肽链。

(3)肽链中或肽链间以____________结合，形成蛋白质的三维空间结构。

从分子结构看，多肽和蛋白质之间没有严格的界限，一般来说，相对分子质量小于10 000的叫做多肽，而相对分子质量更大的为蛋白质。氨基酸、多肽与蛋白质的相互关系：

思考：甘氨酸与丙氨酸缩合，在一定条件下生成的二肽的结构简式有几种？

二、蛋白质的性质

1．两性

蛋白质由氨基酸通过肽键构成，其中存在__________和__________，具有两性。

2．水解

蛋白质水解最终生成________。

3．盐析

向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐[如(NH4)2SO4、Na2SO4等]溶液后，可以使蛋白质凝聚而从溶液中析出。

(1)析出的蛋白质____________溶解在水中，不影响原来蛋白质的性质，盐析是一个______的过程。

(2)利用这个性质，可以采用多次盐析的方法来____________和____________蛋白质。

4．变性

蛋白质在一定条件下发生不可逆的凝固，凝固后不能在水中溶解，这种变化叫做变性。变性是______________的过程，蛋白质变性后，不仅失去了原有的______________，同时失去了__________。

5．颜色反应

某些蛋白质遇浓硝酸颜色变____。可用来鉴别蛋白质。

思考：蛋白质变性的性质有何应用？

三、人体必需的氨基酸

1．蛋白质在人体内的消化过程

2．蛋白质的生理功能

(1)构成机体和修复组织；

(2)参与生物氧化反应释放热量等。

3．必需氨基酸

(1)定义：人体自身不能合成，必须由__________的氨基酸。

(2)___________必需氨基酸：缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸。

答案:1.碳、氢、氧、氮

硫

磷

铁

天然有机高分子

2．(1)羧基(—COOH) 氨基(—NH2)

(3)碱性

酸性

缩合

多肽

肽键

3．(1)肽键

(2)多条

(3)氢键

思考

提示：缩合方式不同，结构不同。有4种：

二、1.氨基

羧基

2．氨基酸

3．(1)可以

可逆

(2)分离

提纯

4．不可逆

可溶性

生理活性

5．黄

思考

提示：蛋白质变性后，失去了原有的可溶性，同时失去了生理活性，利用这一特点，在实际生活中有许多应用。如高温消毒灭菌、紫外线杀菌、酒精消毒。

三、1.尿素

3．(1)食物获得

(2)八种

一、氨基酸的组成结构与性质

1．概念

至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)的化合物。

2．通式

(—R表示烃基) 3．化学性质

氨基酸分子里含有羧基和氨基，既表现酸性，又表现碱性。因此，氨基酸与酸或碱都能反应生成盐，具有两性。

(1)与碱反应。

(2)与酸反应。

(3)发生缩合反应。

二、蛋白质的性质

1．两性

蛋白质是氨基酸缩聚的产物，蛋白质分子中还残留氨基和羧基，因此能与酸或碱反应。

2．水解

蛋白质在酶的催化下发生水解生成氨基酸，断键部位是肽键(键。

蛋白质氨基酸人体所需蛋白质

)中的C—N

3．特性

蛋白质溶液是胶体，具有胶体的性质。

4．盐析与变性

含义

盐析

在一定条件下，溶液中的蛋白质凝聚为固体析出

浓的轻金属盐和铵盐

变性

在一定条件下，蛋白质失去原有的生理活性、溶解性等性质

加热，紫外线、X射线照射，重金属盐，强酸、强碱，甲醛、苯酚、酒精、苯甲酸等有机物

变化条件

变化特征

重要应用

可逆。蛋白质仍保留原有的生理活性、不可逆。蛋白质失去原有的生理活性、溶解性等性质

溶解性

分离或提纯蛋白质

消毒、灭菌，保存动物标本，缓解重金属盐中毒等

5.颜色反应

具有苯环结构的蛋白质遇浓硝酸变性，产生黄色物质。

6．灼烧气味

灼烧蛋白质产生烧焦羽毛的气味。

三、盐析和渗析的比较

项目

含义

原理

盐析

一般是指溶液中加入无机盐类而使溶解的物质析出的过程

无机盐可以降低分散系中分散质的溶解度而使分散质析出

①加浓(NH4)2SO4溶液使蛋白质凝聚

②皂化反应中加入饱和NaCl溶液，使高级脂肪酸盐析出

渗析

利用半透膜使离子或分子从胶体溶液里分离出来的操作

胶体微粒直径大于溶液中各离子或分子的直径而不能透过半透膜

淀粉溶液中混有NaCl，可用半透膜除去杂质NaCl 实例

知识点1 氨基酸的结构与性质

【例题1】

苯丙氨酸是一种生命活动不可缺少的氨基酸，必须从食物和其他营养品中获取。苯丙氨酸的结构简式为：

(1)苯丙氨酸能发生的化学反应的类型有________。

A．取代反应

B．加成反应

C．酯化反应

D．中和反应

(2)苯丙氨酸分子中的碱性基团是________(填结构简式)。

(3)该分子中的酸性基团是________(填结构简式)，苯丙氨酸与NaOH溶液反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)两分子苯丙氨酸缩合成二肽的反应方程式为_____________________________ ________________________________________________________________________。

解析：氨基酸中的碱性基团是—NH2，可以与酸反应；酸性基团是—COOH，可以与NaOH溶液反应，还可以发生酯化反应；另外苯环还可以发生加成反应；一个氨基酸分子中的—NH2和另一氨基酸分子中的—COOH脱去一分子H2O形成答案：(1)ABCD (2)—NH2

(3)—COOH

(肽键)。

点拨：有机物的性质是由其官能团决定的，判断有机物发生反应的类型首先要找出其官能团，看该官能团有哪些性质，能发生何种反应。

知识点2 蛋白质的结构和性质

【例题2】

下列关于蛋白质的叙述中，不正确的是(

)。

A．天然蛋白质的水解产物都是α氨基酸

B．蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质析出，再加水也不溶解

C．重金属盐能够使蛋白质凝聚，所以误食重金属盐会使人中毒

D．浓硝酸溅到皮肤上能够使皮肤显黄色，这是由于浓硝酸与蛋白质发生了颜色反应

解析：本题重点考查蛋白质的性质。天然蛋白质都是由α氨基酸构成的，因此天然蛋白质水解后生成的氨基酸都是α氨基酸，A正确；硫酸铵不属于重金属盐，因此在蛋白质中加入硫酸铵后，蛋白质发生的是盐析作用，加入水后，析出的蛋白质能够溶在水中，B错误；重金属盐能够使蛋白质发生变性作用，误食重金属盐后，重金属盐在人体内会使人体内的蛋白质发生变性，使人中毒，此时可以服用牛奶进行解毒，并及时送医院救治，C正确；颜色反应是蛋白质的性质之一，D正确。

答案：B 点拨：氨基酸、蛋白质、酶的区别与联系见下表。

氨基酸

概念

羧酸分子中烃基上的H原子被—NH2取代后的产物

结构特点

分子里既有氨基又有羧基的化合物

主要性质

与酸反应生成胺盐

与碱反应生成羧酸盐

发生缩合反应形成肽

蛋白质

氨基酸通过肽键缩合聚合成的高分子化合物

分子中存在肽键，端基是氨基和羧基

既可以与酸反应又可以与碱反应

水解的最终产物是氨基酸

溶于水形成胶体，具有胶体的性质

盐析

变性

颜色反应

灼烧有烧焦羽毛味

变性

生物催化剂(条件温和，效率高，选择性、专一性强) 酶

具有催化作用的蛋白质

具有蛋白质的通性，同时具有独特的生理活性

1 下列关于蛋白质的叙述中，正确的是(

)。

A．蛋白质溶液里加入(NH4)2SO4溶液可提纯蛋白质

B．重金属盐使蛋白质变性，所以吞服“钡餐”会引起中毒

C．温度越高，酶对某些反应的催化效率越高

D．任何结构的蛋白质遇到浓硝酸都会变成黄色

2 下图是α丙氨酸的分子结构模型图，下列对α丙氨酸的叙述不正确的是(

)。

A．α丙氨酸由碳、氢、氧、氮四种元素组成

B．α丙氨酸中碳元素的质量分数最大

C．α丙氨酸的分子式为C3H7O2N D．α丙氨酸属于氧化物

3下列关于蛋白质的说法错误的是(

)。

A．食物中的蛋白质，先水解成氨基酸才能被人体吸收

B．氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物

C．绝大多数酶本身就是蛋白质

D．多肽和蛋白质在结构上有严格的区别

4(1)从鸡蛋清的溶液中提取蛋白质的方法有____________和____________。

(2)鸡蛋腐败时，常闻到刺激性气味，该气体主要是____________，说明蛋白质中含有________元素。

(3)误食重金属盐会中毒，这是因为____________________________________。

(4)浓硝酸溅到皮肤上，使皮肤呈现____________色，这是由于浓硝酸和蛋白质发生了____________反应的缘故。

(5)鉴定一种织物的成分是真丝还是人造丝，可各取一小块进行____________，这是因为________________________________________________________________________。

答案：1．A (NH4)2SO4溶液使蛋白质溶液发生盐析，多次进行盐析，即可提纯蛋白质，A正确；“钡餐”主要成分是BaSO4，难溶于水和酸，溶液中重金属离子浓度非常低，不会使蛋白质变性，B错误；酶是蛋白质，加热变性后失去催化作用，C错误；只有含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸会变黄色，D错误。

2．D 可由结构模型写出其分子式为C3H7O2N，可得出碳元素质量分数最大，由C、H、O、N四种元素组成。由于α丙氨酸含有四种元素，不属于氧化物。

3．D A、B、C均正确。多肽和蛋白质在结构上是相同的，仅仅是构成多肽或蛋白质的氨基酸数目多少不同而已。

4．答案：(1)盐析

渗析

(2)H2S S (3)重金属盐会使蛋白质变性

(4)黄

颜色

(5)灼烧

真丝灼烧时有烧焦羽毛的气味

解析：(1)盐析和渗析的方法都可以提纯蛋白质。(2)蛋白质中含有硫元素，腐败时会产生H2S。(3)重金属盐使蛋白质变性。(4)含苯环的蛋白质分子遇到浓硝酸会变黄色。(5)鉴别真丝与人造丝可用灼烧的方法。真丝成分是蛋白质，人造丝成分是纤维素。