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1、蛋白质和氨基酸 蛋白质 protein 拉丁文 proteios 最重要 问题 物质基础 食物 营养素 人类摄取食物的最终目的是从中获得维持生命活动所需要的营养成分 哪些元素参与生物体的组成 参与生物体组成的元素总共约二 三十种 主要包括C H O N P S Ca等 以上7种元素约占生物体的99 35 其中C H O N4种元素占96 他们在元素周期表中的分布如图所示 生命的基本化学元素 以人体为例 各种元素在人体中含量见表 常量元素 在人体中含量较大 微量元素 在人体中含量很少 人体元素成分 常量元素 微量元素 生物体都是由蛋白质 核酸 脂类 糖 无机盐和水组成 哪一种分子含量最高 构成生
2、命的化合物 不同的生物体 其分子组成也大体相同 蛋白质 核酸 脂类和多糖是组成生物体最重要的生物大分子 水是生物体内所占比例最大的化学成分 人一生80岁要吃掉的多少食物 人一生要吃掉的多少食物WHO 食物人一生吃进去的食物大约为20 60吨 饮用的水约为60吨 食物中的营养成分被人体消化吸收后 不仅用来建造和维护人的身体 还用来维持我们每时每刻都在进行的生命活动 概念1 营养素 是指食物当中能够被人体消化 吸收和利用的有机和无机物质 可给人体提供能量 机体构成成分和组织修复以及生理调节功能的化学成分 食物中能够为人体所利用的有效成分包括碳水化合物 脂肪 蛋白质 无机盐 维生素和水6类 膳食纤维
3、 第七大营养元素 碳水化合物 脂肪和蛋白质称 三大营养素 概念2 营养 nutrition 有机体从外界吸取养料来维持生命是指人体摄取 消化 吸收和利用食物中营养物质以满足机体生理需要的生物学过程 食物中的营养素和其他物质间的相互作用与平衡对健康和疾病的关系 以及机体摄食 消化 吸收 转运 利用和排泄物质的过程 吸收某种营养 身体就会获益吗 生命是蛋白质存在的一种形式 恩格斯 一块块砖头垒成了万里长城 氨基酸就是构成蛋白质这个 万里长城 的基石 走进蛋白质精彩的世界 生老病死 万物轮回 蛋白质层次 生 诞生 生长 在蛋白质 酶 控制 催化 下的老细胞计划性凋亡和新细胞的再生 细胞新陈代谢 活细
4、胞物质的代谢 老 蛋白质功能的普遍衰退 病 个别蛋白质的功能障碍 死 蛋白质功能的全部停止 分解 感知生活 举例说说你身边的蛋白质吗 你对蛋白质知多少 蛋白质 身边的蛋白质 蛋白质的元素组成 蛋白质基本单位是氨基酸 构成蛋白质的氨基酸有20多种 不同的氨基酸按不同数量 比例组成千变万化的蛋白质 蛋白质 其中含碳50 56 氢6 8 氧19 24 氮13 19 硫0 4 磷 铁 铜 锰 锌 钴 钼等 多数蛋白质的含氮量约16 因此 可通过测定食物样品的氮含量 再乘以6 25 蛋白质换算系数 得出样品中的蛋白质含量 食品工业中常常需要测定食品的蛋白質含量 由於直接測量蛋白質技术上比较复杂 所以常用
5、一种叫做凯氏定氮法 通过测定氮原子的含量來间接推算食品中蛋白質的含量 由于三聚氰胺 含氮量66 与蛋白質 平均含氮量16 相比含有更高比例的氮原子 所以被一些造假者利用 添加在食品中以造成食品蛋白质含量较高的假象 三聚氰胺化学式 C3N6H6 分子量 126含氮量达66 加入假奶粉后 会使假奶粉总体含氮量升高 达到国家标准 毒奶粉事件震撼全国 22家企业遭到质疑 感知生活 你对蛋白质知多少 你知道如何鉴定豆腐富含蛋白质吗 呈黄色 我的是毛线 是棉线 是毛线 蛋白质灼烧时 会有烧焦羽毛的气味 感知生活 你对蛋白质知多少 你知道怎么鉴别吗 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
6、成氨基酸 氨基酸通过肽键相互连接成蛋白质 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 氨基酸 物理性质 结构分析 无色晶体 有特殊香甜味 熔点较高 200 能溶于强酸或强碱溶液中 一般能溶于水 难溶于乙醇 乙醚 几种简单的氨基酸 氨基酸的通式 羧基 酸性 COOH NH2 氨基 碱性 氨基酸既是酸 又是碱 具有两性 是两性化合物 氨基 NH3失去一个氢原子剩余的部分 蛋白质 多肽 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 一 蛋白质的概念 蛋白质是由氨基酸通过肽键等相互连接而形成
7、的一类具有特定结构和一定生物学功能的生物大分子 二 蛋白质的存在 主要的存在于生物体内 肌肉 发 皮肤 角蹄 酶 激素 抗体 病毒 在植物中也很丰富 比如大豆 花生 谷物 是生命的基础 没有蛋白质就没有生命 思考 蛋白质与多肽的区别 螺旋 helix 二级结构元件 美国科学家鲍林提出 氢键理论与蛋白质分子的螺旋结构模型 下列物质中既能与盐酸反应 又能与NaOH溶液反应的是 NaHCO3 NH4 2S Al OH 3 NH4Cl H2N CH2 COOH CH3 COOHA B C D 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
8、质 D 性质1 具有两性 水解原理 注意 不同的蛋白质水解最终生成各种氨基酸 但只有天然蛋白质水解均生成 氨基酸 结构中含有肽键 性质2 能够水解 实验 鸡蛋白溶液 蛋白质凝聚 蛋白质重新溶解 结论 1 蛋白质溶液中加浓的无机盐溶液 如Na2SO4 NH4 2SO4等 可使蛋白质的溶解度减小 破坏了蛋白质溶解形成的胶体结构 使蛋白质转变为沉淀而从溶液中析出 盐析 2 盐析是一个可逆的过程 故不影响蛋白质的性质 应用 利用多次盐析的方法分离 提纯蛋白质 浓无机盐 水 性质3 盐析 什么样的盐 这是为什么 实验 鸡蛋白溶液 加热 蛋白质凝结 加水 不再溶解 鸡蛋白溶液 蛋白质凝结 加水 不再溶解
9、结论 在热 强酸 强碱 重金属盐 甲醛 酒精 苯酚溶液 紫外线等作用下 蛋白质失去原有的可溶性而凝结 同时丧失了生理活性 这种过程是不可逆的 应用 消毒原理 乙酸铅 性质4 变性 浓的无机盐溶液 受热 紫外线 酸 碱 重金属盐和某些有机物 物理变化 溶解度降低 化学变化 蛋白质性质改变 可逆 不可逆 分离提纯 杀菌消毒 概念对比 实验 结论 蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色反应 应用 用于鉴别蛋白质的存在 性质5 颜色反应 双缩脲试剂 用于区别合成纤维与蛋白质 如真丝 蚕丝 纯毛 毛线等 归纳 检验蛋白质的方法 1 燃烧 2 颜色反应 鉴别织物成分是蚕丝还是 人造丝 在如下各方法中正确的是
10、滴加浓HNO3 滴加浓硫酸 滴加酒精 灼烧A B C D C 颜色反应与金属的焰色反应 颜色反应 一般在溶液中指有明显颜色变化的化学反应 如苯酚与FeCl3溶液呈紫色 碘与淀粉呈蓝色 某些蛋白质与浓硝酸呈黄色 焰色反应 是指某些金属及其化合物在灼烧时能使火焰体现出一定的颜色 颜色反应和焰色反应都可用于物质的检验 概念对比 1965年我国科技工作者成功合成了具有生物学活性的蛋白质 结晶牛胰岛素 2 为什么在农业上用波尔多液 由硫酸铜 生石灰和水制成 来消灭病虫害 1 为什么生物实验室用甲醛溶液 福尔马林 保存动物标本 3 应用生活 误服重金属盐使人中毒 可采用下列哪种措施急救 A喝大量开水 B喝
11、大量氯化钠溶液 C喝大量牛奶 D喝大量葡萄糖水 C 2 波尔多液本身并没有杀菌作用 当它喷洒在植物表面时 由于其粘着性而被吸附在作物表面 而植物在新陈代谢过程中会分泌出酸性液体 加上细菌在入侵植物细胞时分泌的酸性物质 使波尔多液中少量的碱式硫酸铜转化为可溶的硫酸铜 从而产生少量铜离子 Cu2 Cu2 进入病菌细胞后 使细胞中的蛋白质凝固 同时Cu2 还能破坏其细胞中某种酶 因而使细菌体中代谢作用不能正常进行 在这两种作用的影响下 既能使细菌中毒死亡 1 甲醛溶液使动物中的蛋白质凝结 丧失了原有的可溶性和活性 不易腐烂 蛋白质的功能 一 构成机体和生命的重要物质基础二 建造新组织和修补更新组织三
12、 供能四 赋予食品重要的功能特性 结构决定功能 蛋白质的一级结构蛋白质的二级结构蛋白质的三级结构蛋白质的四级结构1 一级结构是空间构象和功能的基础 空间构象遭破坏的多肽链只要其肽键未断 一级结构未被破坏 就能恢复到原来的三级结构 功能依然存在 2 即使是不同物种之间的多肽和蛋白质 只要其一级结构相似 其空间构象及功能也越相似 3 物种越接近 其同类蛋白质一级结构越相似 功能也相似 结构决定功能 蛋白质结构变异与分子病 1 分子病 指蛋白质分子中由于AA排列顺序与正常蛋白质不同而发生的一种遗传病 基因突变造成的 镰刀状细胞贫血病 病人体内血红蛋白的含量乃至红细胞的量都较正常人少 且红细胞的形状为
13、新月形 即镰刀状 此种细胞壁薄 而且脆性大 极易涨破而发生溶血 再者 发生镰变的细胞粘滞加大 易栓塞血管 由于流速较慢 输氧机能降低 使脏器官供血出现障碍 从而引起头昏 胸闷而导致死亡 病因 血红蛋白AA顺序的细微变化正常人HbA N6Glu病人HbS N6Val HbAH2NVal His Leu Thr Pro Glu Glu Lys COOHHbSH2NVal His Leu Thr Pro Val Glu Lys COOH 镰刀形红细胞 正常红细胞 案例疯牛病 异常的蛋白质空间结构很可能导致其生物活性的降低 丧失 甚至会导致疾病 疯牛病是由于蛋白质折叠异常引起的疾病 疯牛病是由牛神经系
14、统中的朊蛋白发生病变引起的 疯牛病是一种严重损害牛中枢神经系统的传染性疾病 染上这种病的牛的脑神经会逐渐变成海绵状 随着大脑功能的退化 病牛会神经错乱 行动失控 最终死亡 误食此类病牛的肉可能导致人患上新型克雅氏症 使患者脑部出现海绵状空洞 并出现脑功能退化 记忆丧失和精神错乱等症状 最终可能导致患者死亡 蛋白质的结构也决定了蛋白质的营养价值 蛋白质是食品中三大营养素之一蛋白质对食品的色 香 味及组织结构等具有重要意义一些蛋白质具有生物活性功能 是开发功能性食品原料之一 一 蛋白质是构成机体和生命的重要物质基础 构成人体成分 人体内蛋白质占体重的16 19 约为干重的45 参与构成人体的任何组
15、织和器官 人体中每天约有3 的蛋白质被更新 人体的所有组织器官都会有蛋白质 蛋白质是生命的物质基础 蛋白质是人体的主要 建筑材料 没有蛋白质的供给 人就不可能从3 4千克的新生儿长成50 60千克重的成年人 年轻人的表皮28天更新一次 调节生理功能 蛋白质构成各类生命活性物质 案例 节食减肥易显 衰老 现象 其中很大原因 是在减肥过程中对蛋白质的摄入量过少造成的 蛋白质是构成头发 皮肤及人体组织等重要的 建筑材料 不可缺少 脂肪 糖类人体摄入过多时可以贮存 但人体不能贮存蛋白质 弹性蛋白决定人体肌肉的弹性 胶原蛋白是构成人体的皮肤的主要成分 所以 无论是在美容 减肥时 还是在日常生活中 摄入足
16、量的蛋白质有助于增加肌肉的弹性和皮肤的光泽 1 催化作用生命的基本特征之一是进行新陈代谢 借助于酶的催化作用迅速进行 酶催化效率极高 酶催化机体内成千上万种不同的化学反应 酶就是蛋白质 活化能 2 调节生理机能激素是机体内分泌细胞制造的一类化学物质 这些激素中有许多就是蛋白质或肽 保持电解质平衡 亲水性 运输 维持酸碱平衡胰岛素就是由51个氨基酸分子组成的分子量较小的蛋白质 胃肠道能分泌十余种肋类激素 用以调节胃 肠 肝 胆管和胰脏的生理活动 此外 蛋白质对维护神经系统的功能和智力发育也有重要作用 2020 5 21 51 可编辑 3 氧的运输生物从不需氧转变成需氧以获得能量是进化过程的一大飞跃 它从环境中摄取氧 在细胞内氧化能源物质 碳水化合物 脂肪和蛋白质 产生二氧化碳和水 这种供能代谢使生物能够更多地获取贮存于能源物质中的能量 例如 葡萄糖有氧氧化所获得的能量为无氧酵解的18倍 这种由外界摄取氧并且将其输送到全身组织细胞的作用是由血红蛋白完成的 4 肌肉收缩肌肉是占人体百分比最大的组织 通常为体重的40 一45 机体的一切机械运动及各种脏器的重要生理功能 例如肢体的运动 心脏的搏
