蛋白質和核酸2

1、選修5 有機化學基礎第四章生命中的基礎有機化學物質第三節 蛋白質與核酸共2課時,蛋白質和核酸,第一課時,世界第一只克隆羊：多利,蛋白質屬于天然高分子化合物,1965年我國科技工作者成功合成了具有生物活性的——結晶牛胰島素。這是科學史上的一大成就，可以說是科學史上又一“豐碑”。在認識生命現象揭開生命奧秘的偉大歷程中，做出了重要貢獻。,科學視野,我國現代取得的成就,,物理性質：α-氨基酸的性質無色晶體，熔點較高，能溶于強酸或強堿溶

2、液中，一般能溶于水，難溶于乙醇、乙醚）,結構分析：,一、氨基酸的結構與性質,1、氨基酸的兩性,(1)氨基酸的結構,,,氨基,羧基,(2)幾種重要的氨基酸,(3)氨基酸的性質,幾種重要的氨基酸,甘氨酸,,丙氨酸,苯丙氨酸,谷氨酸,氨基酸的性質,1、氨基酸的兩性,+,HCl,,+,NaOH,,+ H2O,兩性小結,負離子,正離子,,R,,,,2、成肽反應：,+ H2O,+,氨基酸分子之間脫水縮合形成肽鍵的化合物的反應,,肽鍵,多種氨基酸分

3、子按不同的排列順序以肽鍵相互結合，可以形成千百萬種具有不同的理化性質和生理活性的多肽鏈。相對分子量在10 000以上的，并具有一定空間結構的多肽，稱為蛋白質。,知識拓展,課堂練習:1、寫出甘氨酸與鹽酸、氫氧化鉀的反應方程式。2、如果很多甘氨酸相互反應，會形成怎樣的化合物？,二、蛋白質的結構與性質,,組成元素：,組成基本結構單元：,相對分子質量：,蛋白質,人體內所具有的蛋白質種類達到了10萬種以上。,C、H、O、N、S (P)

4、等,氨基酸,幾萬----幾千萬,蛋白質的結構,,任何一種蛋白質分子在天然狀態下均具有獨特而穩定的結構，這是蛋白質分子結構中最顯著的特征：,蛋白質的一級結構：,蛋白質的二級結構：,蛋白質的三級結構：,蛋白質的四級結構：,自學探究,一級結構指蛋白質多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質的一級結構決定其空間結構。,三級結構是整個多肽鏈的三維構象，它是在二級結構的基礎上，多肽鏈進一步折疊卷曲形成復雜的 。,二級結構是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規律

5、性的結構。,,,蛋白質和核酸,第二課時,二、蛋白質的結構與性質,溶解性：有些蛋白質（如雞蛋清）能溶解在水里形成溶液。,1、水解:,兩性：,生成不同的氨基酸,,實驗4一2,在盛有雞蛋白溶液的試管里，緩慢地加入2ml飽和的（NH4）2SO4溶液，觀察沉淀的析出。然后把少量的帶有沉淀的液體加入盛有2ml蒸餾水的試管里，觀察實驗現象,2、鹽析,向蛋白質溶液中加入(NH4)2SO4溶液時，會使蛋白質從溶液沉淀出來，加水后沉淀又溶解。,鹽析的應用：

6、,報告實驗結果:,分析得出結論：,向蛋白質溶液中加入某些濃的無機鹽溶液后，可使蛋白質凝聚而從溶液中析出，這種作用叫做鹽析.,鹽析是可逆的（物理變化）,采用多次鹽析的方法可以分離或提純蛋白質,實驗4-3： 分別取四支試管。加入2mL雞蛋白溶液，編好號。1．向第一支試管中加入幾滴醋酸鉛溶液；2．向第二支試管中加入幾滴硫酸銅溶液；3．向第三支試管中加入幾滴甲醛溶液；4．將第四支試管放在酒精燈上加熱。最后分別向四支試管中加適量的

7、水，震蕩觀察現象,3、變性,蛋白質均凝結，加入適量清水后，凝結的蛋白質不再溶解。,報告實驗結果:,分析得出結論：,向蛋白質溶液中加入重金屬鹽、醛或加熱均會使蛋白質凝結成沉淀。此過程不可逆（化學變化）。,蛋白質的這種徹底改變性質的變化叫蛋白質的變性,紫外線、X射線、強酸、強堿、銅、汞、鉛等重金屬鹽類，以及甲醛、酒精、苯甲酸等均能使蛋白質變性。,【學與問】：(1)為什么誤食重金屬鹽類時, 可以喝大量的牛奶、蛋清或豆漿來解毒？(2)為

8、什么在農業上用波爾多液（由硫酸銅、生石灰和水制成）來消滅病蟲害？春天為什么要在樹木的枝干上涂抹石灰漿?,實驗4-4,1．用試管取2mL雞蛋白溶液；2．滴加幾滴濃硝酸，微熱,4、蛋白質的顏色反應,實驗結果報告,雞蛋白溶液遇濃硝酸加熱顏色變黃. 含有苯基的蛋白質均能發生這個反應。如皮膚，指甲等。,灼燒蛋白質會產生燒焦的羽毛味,現有四種絨線，如何鑒別哪種是純毛線？哪種是純棉線？哪種是腈綸線？哪種是半毛線？,蛋白質的用途,,（

9、1）食物（人類必須的營養物質）,（2）工業原料,,動物的毛、蠶絲 紡織原料動物的皮 皮革動物的骨、皮、蹄 動物膠牛奶中的酪素 酪素塑料,,,,,,三、酶,自學探究,—生物催化劑,1、什么是酶,2、酶催化作用具有的特點,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蛋白質。,（1）條件溫和，不需加熱。（2）具有高度的專一性。（3）具有高效催化作用。

10、,自學探究,四、核酸,1、一類含磷的生物高分子化合物， 相對分子量可達十幾萬至幾百萬。,2、核酸在生物體的生長、繁殖、遺傳、 變異等生命現象中起著決定性的作用。,,3、具有酸性,4、分類：（1）脫氧核糖核酸（DNA）：生物遺傳信 息 的載體；還指揮著蛋白質的合成、細胞的分裂和制造新的細胞。（2）核糖核酸（RNA）：根據DNA提供的信息控制體內蛋白質的合成。,1．組成和結構(1)組成氨

11、基酸可看作是羧酸分子中烴基上的H被 取代后的產物。(2)結構α­氨基酸的結構簡式可表示為 ，其官能團為 ( )和 ( )。,氨基,氨基,—NH2,羧基,—COOH,(3)常見的氨基酸,H2N—CH2—COOH,2.氨基酸

12、的性質(1)物理性質(2)化學性質①兩性氨基酸分子中含有酸性官能團 和堿性官能團 ，因此具有兩性，可與 反應生成鹽。,大多數能溶,能溶,難溶,—COOH,—NH2,酸、堿,a．與鹽酸的反應： b．與氫氧化鈉反應： 。,②成肽反應 兩個

13、氨基酸分子，在 的存在下加熱，通過一分子的 和另一分子的 間脫去 ，縮合成含有 ( )的化合物。例如：,—NH2,—COOH,一分子水,肽鍵,酸或堿,氨基酸的反應規律1．氨基酸的兩性氨基酸分子中含有酸性官能團—COOH和堿性官能團—NH2。氨基酸分子中的氨基能結合H＋，能與酸反應；而羧基能電離出H＋，

14、能與堿反應。,2．氨基酸縮合(1)兩分子間縮合,(2)分子間或分子內縮合成環,(3)縮聚成多肽或蛋白質,1．甘氨酸和丙氨酸混合，在一定條件下發生縮合反應生成二肽的化合物共有(　　)A．4種　　　　　　　B．3種C．2種 D．1種解析：　甘氨酸與丙氨酸混合反應生成二肽的方式有：甘氨酸與甘氨酸反應生成二肽，丙氨酸與丙氨酸反應生成二肽，其中甘氨酸與丙氨酸能以兩種方式反應生成二肽，故生成的二肽共有4種。答案：　A,1．組成：

15、蛋白質中含有 及少量 ，有的還含有 元素，少量的還含有微量 等元素，屬于 ，其水溶液具有 的性質。2．性質(1)兩性：蛋白質的結構中含有 和 ，因此 ，是 。,C、H、O

16、、N,S,P,Fe、Cu、Zn、Mn,天然有機高分子化合物,膠體,—NH2,—COOH,既能與酸反應又能與堿反應,兩性分子,(2)水解：蛋白質在 的作用下，水解生成相對分子質量較小的 ，最終水解得到 。天然蛋白質水解的最終產物都是 。,酸、堿或酶,多肽化合物,各種氨基酸,α­氨基酸,多肽,氨基酸,(3)鹽析概念：向蛋白質

17、溶液中加入大量的 [如 、 溶液等]，使蛋白質的 降低而從溶液中析出。特點：鹽析屬于 ，是 的過程，只是改變了 ，并未改變 。應用：多次鹽析和溶解可以 。(4)變性概念：在某些物理因素或化學因素的影響下，蛋白質的 發生改變的現象。,NaCl,濃鹽溶液,(NH4

18、)2SO4,溶解度,物理變化,可逆,蛋白質的溶解度,蛋白質的活性,分離、提純蛋白質,理化性質和生理功能,影響因素：物理因素： 、加壓、攪拌、振蕩、 照射、超 等；化學因素： 、 、 、 、 、丙酮等特點：變性會使蛋白質的結構發生變化，使其失去 ，在水中

19、，是 過程。(5)顏色反應分子中含有 的蛋白質遇濃硝酸呈 。(6)蛋白質灼燒 。,加熱,紫外線,聲波,強酸,強堿,重金屬鹽,乙醇,福爾馬林,活性,生理,不能重新溶解,不可逆,苯環,黃色,有燒焦的羽毛味,焰色反應、顯色反應、顏色反應的比較,2．要使蛋白質從水溶液中析出而又不改變蛋白質的主要性質，應向其中加入(　　)A．飽和Na2SO4溶液 B．濃NaOH溶液C．少量NaCl D．濃B

20、aCl2溶液解析：　蛋白質發生鹽析的條件是加入較多量的輕金屬鹽。A項合格，C項少量NaCl能促進蛋白質的溶解，B、D兩項因使蛋白質變性而不合格。答案：　A,1．概念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物，其中大多數是 。2．催化特點(1) 。(2)具有高度的 。(3)具有 作用。,蛋白質,條件溫和、不需加熱,專一性,高效催化,3．下列關于蛋白質的敘述中不正確的是(雙選

21、)(　　)A．蠶絲、病毒、酶的主要成分都是蛋白質B．蛋白質溶液中加入飽和硫酸銨溶液，蛋白質會析出，再加水也不溶解C．重金屬鹽會使蛋白質變性，所以吞服“鋇餐”會使人中毒D．濃硝酸濺在皮膚上能使皮膚呈黃色，這是由于蛋白質和濃硝酸發生了顏色反應,解析：　蛋白質溶液中加入飽和硫酸銨溶液有蛋白質析出，這是蛋白質的鹽析過程，再加入水時蛋白質仍能溶解；可溶性重金屬鹽會使蛋白質變性，而“鋇餐”的主要成分BaSO4既不溶于水也不溶于酸，吞服時不會

22、使人中毒。答案：　BC,1．概念核酸是一類含磷的生物高分子化合物。2．分類,4．經過全球科研人員的通力合作，終于正式確認“SARS”是一種冠狀病毒變異，該病毒的遺傳物質是RNA，下列有關“SARS”病毒的敘述中錯誤的是(　　)A．“SARS”的主要傳播途徑是間接接觸傳播B．“SARS”病毒是一種動物病毒C．“SARS”病毒可于體外生存數小時，靠寄生在活細胞內生活D．“SARS”病毒只有蛋白質沒有核酸,解析：　世界上的生物一

23、般都含有生命物質蛋白質和核酸，少數生物只含有核酸，但是不存在只含有蛋白質不含有核酸的生物。故選D。答案：　D,根據最近的美國《農業研究》雜志報道，美國科學家發現半胱氨酸能增強艾滋病病毒感染者的免疫力，對控制艾滋病病毒的蔓延有奇效。 已知半胱氨酸的結構簡式為 ，則下列說法不正確的是(　　)A．半胱氨酸屬于α­氨基酸B．半胱氨酸是一種兩性化合物,C．兩分子半胱氨酸脫水形成的二肽的結構簡式為,由題目給出

24、的半胱氨酸的結構簡式可知，氨基在羧基鄰位碳原子上，所以屬于α­氨基酸；因為氨基為堿性基團，羧基為酸性基團，所以半胱氨酸是一種兩性化合物；兩分子半胱氨酸脫水形成二肽應是氨基與羧基反應的結果 因為 是

25、氨基酸的銨鹽，電離生成的銨根離子與氫氧根離子反應會放出氨氣。答案：　C,1．下列物質中與甘氨酸互為同分異構體的是(　　)A．C2H5ONO2　　　　　　 B．C2H5NO2,解析：　相同碳原子數的氨基酸與硝基化合物互為同分異構體。甘氨酸的結構簡式為： ，與其互為同分異構體的是C2H5NO2。故選B。答案：　B,(2011·杭州高二質檢)在下列物質中：①K2SO4、②HCHO、③

26、MgSO4、④Hg(NO3)2、⑤NH4Cl、⑥KOH，能使蛋白質變性的是________，能使蛋白質溶液中蛋白質發生鹽析的是________。思路指引：　解決本題要注意以下兩點：(1)蛋白質變性的內涵及條件。(2)蛋白質鹽析的內涵及條件。,Hg(NO3)2是重金屬鹽，KOH為強堿，②④⑥都會使蛋白質變性。K2SO4、MgSO4是輕金屬鹽，NH4Cl是銨鹽，①③⑤不會使蛋白質變性，但可以降低蛋白質的溶解度，可使蛋白質發生鹽析。答

27、案：?、冖堍蕖、佗邰?滲析、鹽析和變性三者的比較,2．含有下列結構片段的蛋白質在胃中水解時，不可能產生的氨基酸是(　　),答案：　C,1．關于氨基酸的下列敘述中，不正確的是(　　)A．氨基酸都是晶體，一般能溶于水B．氨基酸都不能發生水解反應C．氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應生成鹽D．天然蛋白質水解最終可以得到α­氨基酸、β­氨基酸等多種氨基酸,解析：　氨基酸熔點較高，室溫下均為晶體，一般能溶于水而難溶于乙

28、醇、乙醚；氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應生成鹽，氨基酸分子間能發生成肽反應，但氨基酸都不能發生水解反應；天然蛋白質水解的最終產物是多種α­氨基酸。答案：　D,2．下列說法中，正確的是(雙選)(　　)A．氨基酸既能與強酸反應又能與強堿反應B．任何結構的蛋白質遇濃硝酸(微熱)都能變成黃色C．溫度越高，酶對某些反應的催化效率越高D．核酸水解的最終產物是磷酸、戊糖和堿基解析：　含苯環結構的蛋白質遇濃硝酸會變黃色；溫度高

29、時，酶會變性，使其催化效率降低。答案：　AD,3．把①蔗糖?、邴溠刻恰、鄣矸邸、芾w維素?、萦椭、廾浮、叩鞍踪|，在酸存在的條件下分別進行水解，其水解的最終產物只有1種的有(　　)A．①②③④⑤　　　　　　B．②③④C．④⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦解析：　麥芽糖、淀粉、纖維素水解的最終產物都是葡萄糖；蔗糖水解得到葡萄糖和果糖；蛋白質水解最終得到多種α­氨基酸；油脂水解得到多種高級脂肪酸和甘油。答案：　B,4．L&#

30、173;多巴是一種有機物，分子式為C9H11O4N，它可用于帕金森綜合癥的治療，其結構簡式為 ，這種藥物的研制是基于獲得2000年諾貝爾生理學或醫學獎和獲得2001年諾貝爾化學獎的研究成果。下列關于L­多巴的敘述不正確的是(　　)A．它屬于α­氨

31、基酸，既具有酸性，又具有堿性B．它能與Fe2(SO4)3溶液發生顯色反應,C．它可以兩分子間縮合形成分子式為C18H18O6N2的化合物，該化合物中有3個六元環D．它既與酸反應又與堿反應，等物質的量的L­多巴最多消耗NaOH與HCl的物質的量之比為1∶1解析：　此分子中既含—NH2，又含羧基，且—NH2連在α位上，屬于α­氨基酸，故A項正確；結構中含酚羥基，遇到Fe3＋發生顯色反應，B項正確；兩分子間發生縮合反

32、應，可形成環狀有機物： ,,分子式為C18H18O6N2，C項正確；等物質的量的此分子，最多消耗NaOH與HCl物質的量之比為3∶1，D項錯誤。答案：　D,5．(2011·福建高二調研)(1)蛋白質溶液中含有氯離子，有人用滴加A

33、gNO3溶液再過濾的方法除去氯離子，這樣做是錯誤的。理由是___________________________________________，除去Cl－離子的正確方法是__________________________。(2)某有機高分子化合物的結構可表示為

34、 。寫出其完全水解后所得產物的結構簡式：____________________。,6．某有機物含有C、H、O、N四種元素，如下圖所示是該有機物的球棍模型：(1)該有機物的分子式為________，結構簡式為_________ ____________________________________________。(2)該有機物可

35、能發生的反應有________(填編號)。①取代?、谙ァ、奂泳邸、苎趸、蒗セ、蘅s聚,(3)該有機物發生水解反應的化學方程式為_______________________________________________________________________________________________________。,(2)該有機物分子中含有—OH，可發生取代、酯化、消去、氧化等反應，因含有CONH，可發生水解反