《第三节蛋白质和核酸》

非典冠状病毒图中新社图SARS病毒的电子图片SARS病的凶手——冠状病毒，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。当我们人体发病时，就是它的蛋白质对我们起了作用。蛋白质属于天然高分子化合物世界第一只克隆羊：多利1965年我国科技工作者成功合成了具有生物活性的——结晶牛胰岛素。这是科学史上的一大成就，可以说是科学史上又一“丰碑”。在认识生命现象揭开生命奥秘的伟大历程中，做出了重要贡献。科学视野我国现代取得的成就学习目标1.掌握氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质；2.了解蛋白质的组成、结构和性质。学习重点：氨基酸的结构特点和性质1、你知道蛋白质在生物界的广泛存在吗？2、你是如何理解氨基酸与蛋白质关系的？3、你认识哪些常见的氨基酸？自然界中的蛋白质动物的肌肉、皮肤、血液、乳汁、毛、发、蹄、角等含蛋白质较多植物的各种器官，尤其是种子含蛋白质最多（例如麦粒中含18%）酶、蚕丝、激素、血红蛋白、细菌、病毒、抗体、阿胶中也含有蛋白质一切重要的生命现象和生理机能都与蛋白质密切相关2、你是如何理解氨基酸与蛋白质关系的？蛋白质在一定条件下水解生成氨基酸；氨基酸通过肽键相互连接成蛋白质。氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元3、你认识哪些常见的氨基酸？(1)甘氨酸（α-氨基乙酸）(2)丙氨酸（α-氨基丙酸）CH2—COOHNH2CH3—CH—COOHNH2羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代后的生成物叫氨基酸。什么是氨基酸？(3)谷氨酸（α-氨基戊二酸）HOOC—(CH2)2—CH—COOHNH2(4)苯丙氨酸（α-氨基-β-苯基丙酸）-CH2-CH-COOHNH2α-氨基酸分子中氨基连接在离羧基最近的碳原子上。迄今人类在自然界已发现数百种氨基酸，但是从蛋白质水解得到的氨基酸，最常见的大约有20种。（参看书本86页“资料卡片”）●20种常见氨基酸在结构上的相似之处？不同之处？●人体内不能合成的氨基酸（必需氨基酸）有哪几种？8种都是α-氨基酸，R-基不相同一、氨基酸的结构与性质1、定义从结构上说，氨基酸是羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代的化合物2、α-氨基酸的结构简式可表示为R—CH—COOHNH2分子结构中含有两种官能团即：--------氨基和羧基氨基羧基天然的氨基酸都是色晶体,熔点较,在2000C-3000C熔化时分解。它们能溶于或溶液中,除少数外一般都溶于水,而溶于乙醇、乙醚。3、物理性质无色强酸强碱能难高●结构：4、氨基酸分子的结构有什么特点？（2）除甘氨酸外，其余都是手性分子，且都是L型。5、氨基酸有哪些重要的性质？L-丙氨酸D-丙氨酸（1）含有-NH2及-COOHR–CH–COOHNH2氨基典型反应相互影响的特性官能团分析：羧基典型反应●性质：（1）具有两性：碱性和酸性（2）成肽（缩合）反应设问：从氨基酸的结构分析，氨基酸可能具有怎样的化学性质？4、氨基酸的化学性质①两性含有氨基能与酸反应含有羧基能与碱反应CH2—COOHNH2+HCl→CH2—COOHNH3+Cl-盐酸氨基乙酸（这种盐具有酸性）CH2—COOHNH2+NaOH→CH2—COO-Na+NH2+H2O氨基乙酸钠(这种盐具有碱性)4、氨基酸的化学性质（1）两性R–CH–COOHNH2H＋OH－H＋OH－R–CH–COOHNH3＋R–CH–COO－NH2负离子正离子(强碱中)(强酸中)●酸性●碱性CH2-COO-+H2ONH2CH2-COOH+OH-NH2CH2-COOHNH3+CH2-COOH+H+NH2为什么-NH2能结合H+下列物质中既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是①NaHCO3;②(NH4)2S;③Al(OH)3;④NH4Cl；⑤H2N-CH2-COOH;⑥CH3-COOHA.①②③B.①②④⑤C.⑤⑥D.①②③⑤●【小结】既能与酸反应又能与碱反应的物质(1)多元弱酸的酸式盐；(2)弱酸的铵盐；(3)具两性的物质；(4)氨基酸和蛋白质；D性质1:具有两性复习:1、什么叫酯化反应？它的本质是什么？2、如果在一个分子中同时含有羟基、羧基时，能否发生酯化反应呢？怎样发生？问题：1、如果上述羟基酸中的羟基换成氨基后，能否发生类似的化学反应呢？如果能，生成的产物是什么？（2）成肽（缩合）反应2NH2CH2COOH→H2NCH2COOHNHCH2CO+H2O肽键●氨基酸在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键的化合物，叫做成肽反应。●成肽的两个氨基酸分子（可以相同，也可以不同）●成肽反应是分子间脱水反应，属于反应。取代●两个氨基酸分子脱去一个水分子而形成二肽,多个氨基酸分子脱去水分子而形成多肽.H2OH2OH2OCH2CNOHCH2CNOHCH2CNOHCH2CNOHCH2CNOOHHHCH2CNOOHHHCH2CNOOHHHCH2CNOOHHH蛋白质多肽水解水解两个氨基酸可以结合成为一个二肽分子。结合中失去一个H2O分子，得到一个肽键。这样由于可以结合无数的氨基酸分子，所以蛋白质分子很大。氨基酸的成肽反应H2NCH2COOHNHCH2COH2NCHCOOHNHCHCOCH3CH3由甘氨酸和丙氨酸形成的链状二肽可能有几种？讨论：H2NCHCOOHNHCH2COCH3H2NCHCOOHNHCHCOCH32课堂强化(2)氨基酸的缩合反应也可能成环，试写出下列反应的产物：NH2—CH2—COOH的分子间脱水：NH2—CH2—CH2—CH2—CH2—COOH的分子内脱水：H2C-CO-OH+H-HNNH-H+HO-OC-CH2浓硫酸O=CC=ONH—CH2CH2—NH+2H2OCH2—CH2—CO—OHCH2—CH2—NH—H浓硫酸H2CC=OCH2—CH2CH2—NH+H2O(1)二个氨基酸缩合生成二肽，三个氨基酸缩合生成肽，多个氨基酸缩合生成多肽，n个氨基酸缩合生成蛋白质。练习：1.已知有机物A分子中有3个碳原子,有关它的某些信息注明在下面的示意图中：(1)A的结构简式为；(2)F和G的名称分别为；(3)生成H的化学方程式为。H2N－CH2－COOCH3F:氯化氨基乙酸,G:氨基乙酸钠2、n个氨基酸分子之间通过缩聚(一个氨基酸分子中氨基上的氢原子与相邻氨基酸分子羧基中的羟基结合成水分子)后可得n肽，过程中形成了(n－1)个肽键。今有一种“多肽”，其分子式为C55H70O19N10，已知将它彻底水解后只得到下列四种氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸。问：(1)这个多肽是肽。(2)该多肽水解后有个谷氨酸分子。(3)该多肽水解后有个苯丙氨酸。CH3-CH-COOH:丙氨酸，b个C3H7NO2NH2CH2-CH-COOH:苯丙氨酸，c个C9H11NO2NH2HOOC-(CH2)2-CH-COOH:谷氨酸，d个C5H9NO4NH22a+3b+9c+5d=55------------“C”5a+7b+11c+9d-9×2=70----“H”2(a+b+c+2d)-9=19-----------“O”a+b+c+d=10-------------------“N”a=1b=2c=3d=4CH2-COOH:甘氨酸，a个C2H5NO2NH23、已知-NH2连在苯环上显碱性，-C-NH2连在苯环上显中性，现有有机物C7H7O2N，分子结构中有一个苯环和两个取代基，且两取代基在苯环上处于相对位置，请写出符合下列要求的结构简式。O(1)该有机物只具有酸性(2)该有机物只具有碱性(3)该有机物具有两性(4)该有机物既无酸性又无碱性HO－－C－NH2OH2N－--C--OHOH2N－--O-C-HOO2N－－CH3二、蛋白质的结构与性质蛋白质分子中含有C、O、H、N、S等元素。1965年我国科技工作者成功合成了具有生物活性的——结晶牛胰岛素。这是科学史上的一大成就，可以说是科学史上又一“丰碑”。二、蛋白质的结构和性质1、蛋白质的组成（1）蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成（2）蛋白质的相对分子质量很大，从几万到几千万，是天然高分子化合物（3）天然蛋白质的结构复杂，种类繁多，但水解的最终产物都是α-氨基酸2、蛋白质的结构任何一种蛋白质分子在天然状态下均具有独特而稳定的结构，这是蛋白质分子结构中最显著的特征天然蛋白质的结构独特而稳定，按照氨基酸的连接方式分为：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。蛋白质的一级、二级、三级结构蛋白质的结构很复杂。一个蛋白质分子可以含有一条或多条肽链，肽链中有很多肽键，一个肽键中的氧原子与另一个肽锓中的氨基的氢原子通过氢键连接，形成类似于螺旋状的结构，最后形成具有三维空间结构的蛋白质分子根据X射线法直接测定蛋白质结构而得到的计算机图象，展示了蛋白质复杂的折叠三维精细结构蛋白质的分子图象3、蛋白质的性质（1）蛋白质具有胶体的性质有些蛋白质能溶于水，由于蛋白质分子直径相对很大。已达到胶体微粒的大小，故蛋白质溶液能发生丁达尔效应（2）两性蛋白质的结构含有—NH2和—COOH，故有两性，它能分别与酸、碱反应，生成盐（3）水解反应在酸、碱或酶的作用下，蛋白质能发生水解反应，最终产物是氨基酸【学生分组实验探究】蛋白质的化学性质试管编号往装有蛋白质的试管中添加的试剂或操作现象继续往试管滴加入水后的现象1(NH4)2SO42Na2SO43(CH3COO)2Pb4CuSO45Hg(NO3)26酒精7甲醛8加热9浓HNO3思考:当含有下述结构片段的蛋白质在胃中水解时，不可能产生的氨基酸是()DA.－氨基丙酸B.－氨基丁酸C.甘氨酸D.－氨基丁酸①②③④⑤（4）盐析[探究实验]在试管中加入鸡蛋清溶液2mI，慢慢滴入饱和的(NH4)2SO4溶液，观察试管中有无沉淀产生。在有沉淀的试管中加入蒸馏水，试管中的沉淀能否溶解?现象：有沉淀生成现象：沉淀消失加入浓的无机轻金属盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)，可以降低蛋白质的溶解度，从而析出蛋白质，这种作用称为盐析。①盐析的特征可逆蛋白质溶液蛋白质沉淀无机轻金属盐水②盐析的用途分离提纯蛋白质③盐析的过程是物理变化[探究实验]在两支试管中各加入鸡蛋清溶液3mL，将一支试管加热，试管中有无沉淀产生?在另一支试管中加入2滴质量分数为1％的醋酸铅溶液，试管中有无沉淀产生?在有沉淀的试管中加入蒸馏水，两支试管中的沉淀能否溶解?观察现象。现象：出现沉淀且沉淀不消失当加入醋酸铅等重金属盐时，就会使蛋白质失去可溶性，同时也失去了生理活性，这种现象叫变性。由实验可以看出，加热也可以引起蛋白质的变性。（5）变性在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象，称为蛋白质的变性。物理因素包括：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等；化学因素包括：强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、乙醇、丙酮等。①由蛋白质变性引起的蛋白质凝结是不可逆的，是化学变化②蛋白质变性凝结后丧失可溶性，还失去生理活性加入某种物质后有沉淀生成不可逆可逆，加水即可杀菌、消毒、防中毒分离、提纯蛋白质重金属盐、醛、加热或剧烈震动加入某些浓盐溶液，如：Na2SO4（NH4）2SO4等相同点复原盐不同用途不同点变性盐析盐析与变性的对比【思考、讨论】1.误服重金属怎么解毒？2.为什么注射针剂前要用75%的酒精对皮肤消毒？3.为什么可将醋蒸发，利用其蒸气对某些公共环境进行消毒？4.用苯酚跟肥皂水配成的“来苏尔”为什么可常用于病房内外的消毒？5.为什么可用福尔马林来浸泡动物标本？5.在医药上，红汞常用伤口表面的消毒。6.有的眼药水是用很稀的AgNO3溶液配制而成的。7.人体为什么不能长时间在烈日下暴晒？8.在医院的病房里为什么常常安放紫外灯？10、为什么在医院里，医生用过的针头，每次都要进行高温煮沸9、为什么在日常生活中，一般不喝生水，不要吃未煮熟的食物（6）颜色反应[探究实验]在盛有2mL鸡蛋清溶液的试管中，滴入数滴浓硝酸，微热，观察现象。现象：开始有白色沉淀，加热沉淀变黄色。含有苯基的蛋白质和浓HNO3作用显黄色，称为“黄蛋白”反应，用于鉴别蛋白质（7）灼烧有焦羽毛气味鉴别人造丝和蚕丝三、酶•生物