2024-2025學年高二化學選擇性必修3人教版課件 4.2 蛋白質(zhì)

第四章生物大分子第二節(jié)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)一類極為重要的生物大分子，是生命活動的主要物質(zhì)基礎。它不僅是細胞的重要成分，而且具有多種生物學功能。例如，人體內(nèi)起催化作用的大多數(shù)酶、一些調(diào)節(jié)代謝的激素和發(fā)生免疫反應的抗體等均為蛋白質(zhì)。從最簡單的病毒、細菌等微生物直至人類，生物體內(nèi)的絕大多數(shù)生命過程都與蛋白質(zhì)密切相關(guān)，可以說沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，要認識蛋白質(zhì)，必須首先認識氨基酸。一、氨基酸羧酸分子烴基上的氫原子被氨基取代得到的化合物稱為氨基酸。氨基酸分子中含有氨基和羧基，屬于取代羧酸。自然界中存在的氨基酸有上百種，組成人體內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸有21種。其中有8種氨基酸在人體內(nèi)不能合成，必須通過食物供給，這些氨基酸稱為必需氨基酸。因此，為了人體的健康，應注意合理膳食、科學營養(yǎng)，保證人體必需氨基酸的攝取。1.氨基酸的兩性氨基酸分子中既含有羧基，又含有氨基。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。2.成肽反應由兩個氨基酸分子縮合后形成的含有肽鍵的化合物稱為二肽。二肽還可以繼續(xù)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(jié)合，形成蛋白質(zhì)。一般把相對分子質(zhì)量在10000以上，并具有一定空間結(jié)構(gòu)的多肽稱為蛋白質(zhì)。二、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)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，是一般細胞中含量最多的有機分子，占細胞干重的一半以上。蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N、S等元素組成，有些蛋白質(zhì)還含有P、Fe、Zn、Cu等元素。人體含有的蛋白質(zhì)種類超過10萬種。各種蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)所具有的不同功能與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不僅取決于多肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序，還與其特定的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。蛋白質(zhì)分子中氨基酸單體的排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，它是蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的基礎，對蛋白質(zhì)的性質(zhì)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(tài)由正常的圓餅狀變?yōu)楫惓５溺牭稜睿谷嘶肩牋罴毎氀?。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(jié)構(gòu)，形成蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。肽鏈在二級結(jié)構(gòu)基礎上還會進一步盤曲折疊，形成更復雜的三級結(jié)構(gòu)。多個具有特定三級結(jié)構(gòu)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(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。形成蛋白質(zhì)的多肽是由多個氨基酸縮合形成的，在多肽鏈的兩端必然存在著自由的氨基與羧基，同時側(cè)鏈中也往往存在酸性或堿性基團。因此，蛋白質(zhì)與氨基酸類似，也是兩性分子，既能與酸反應，又能與堿反應。除此之外，蛋白質(zhì)還具有如下性質(zhì)。1.水解蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下，逐步水解成相對分子質(zhì)量較小的多肽，最終水解得到氨基酸。食物中的蛋白質(zhì)在人體內(nèi)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(nèi)重新合成人體所需要的蛋白質(zhì)。2.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(zhì)的溶解。但當這些鹽在蛋白質(zhì)溶液中達到一定濃度時，反而使蛋白質(zhì)的溶解度降低而使其從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。由以上實驗現(xiàn)象可知，蛋白質(zhì)的鹽析是一個可逆過程，鹽析出的蛋白質(zhì)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(zhì)。3.變性在某些物理或化學因素的影響下，蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。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。以上實驗中，變性后的蛋白質(zhì)在水中不能重新溶解，同時也會失去原有的生理活性，發(fā)生了不可逆的變化。在日常生活中有時需要利用蛋白質(zhì)變性。例如，食物加熱后，其中的蛋白質(zhì)發(fā)生了變性，有利于人體消化吸收；乙醇、苯酚和碘等作為消毒防腐藥可以使微生物的蛋白質(zhì)變性，導致其死亡，達到消毒的目的；紫外線可用于殺菌消毒。有時也要注意防止蛋白質(zhì)變性。例如，疫苗等生物制劑需要在低溫下保存；攀登高山時為防止強紫外線引起皮膚和眼睛的蛋白質(zhì)變性灼傷，需要防曬護目。（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?jié){？

（2）為什么紫外線可用于環(huán)境和物品消毒，放射線可用于醫(yī)療器械滅菌？4.顯色反應上述實驗中，向蛋白質(zhì)溶液加入濃硝酸會有白色沉淀產(chǎn)生，加熱后沉淀變黃色。含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)均能發(fā)生這個反應。皮膚、指甲不慎沾上濃硝酸會出現(xiàn)黃色就是由此造成的。除了硝酸，其他一些試劑也可以與蛋白質(zhì)作用，呈現(xiàn)特定的顏色，可用于蛋白質(zhì)的分析檢測。人們對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能的研究，為蛋白質(zhì)的合成與應用奠定了基礎。蛋白質(zhì)的人工合成，不僅為生命起源的化學途徑提供了有力的證據(jù)，而且可以為人們提供性能優(yōu)異的藥物和生物催化劑，對探索生命活動規(guī)律、促進人類健康具有重要意義。三、酶生物體是一個復雜的“化工廠”，在這個“化工廠”里同時進行著許多相互協(xié)調(diào)配合的化學反應。例如，食物在動物腸道內(nèi)消化分解，分解產(chǎn)生的物質(zhì)被吸收后，在組織細胞內(nèi)發(fā)生復雜變化，都是通過化學反應實現(xiàn)的；植物的種子發(fā)芽、開花、結(jié)果，以及進行光合作用，也離不開化學反應。這些反應必須在適合生物體生存的溫和條件下進行，還要求有較大的速率，而且需要隨著環(huán)境和身體情況的變化隨時進行精密調(diào)節(jié)。實現(xiàn)如此苛刻的要求，需要依靠生物催化劑——酶的作用來完成。酶是一類由細胞產(chǎn)生的、對生物體內(nèi)的化學反應具有催化作用的有機化合物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)。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(fā)育、繁殖等生命活動。酶對生物體內(nèi)進行的復雜反應具有高效的催化作用，一般是普通催化劑的107

倍。同時，酶的催化反應條件溫和，一般在接近體溫和中性的條件下進行，此時酶的活