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1、我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散第二单元 氨基酸 蛋白质 核酸目标导航1.了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质。2.了解二肽、多肽的概念。3.了解蛋白质的组成、结构和性质。一、氨基酸的结构和性质1.氨基酸的结构(1)蛋白质是构成生命基础的物质，蛋白质是由氨基酸构成的。迄今人类在自然界已发现数百种，但是从蛋白质水解得到的氨基酸最常见的大约有20种，并且绝大多数是氨基酸。除甘氨酸外，氨基酸都是手性分子。构成天然蛋白质的氨基酸都是L型的。(2)结构氨基酸的结构简式可表示为，其官能团
2、为氨基(NH2)和羧基(COOH)。2.氨基酸的性质(1)物理性质固态氨基酸主要以内盐的形式存在，熔点较高(填“高”或“低”)，不易(填“易”或“不易”)挥发，难溶于有机溶剂，常见的氨基酸均为无色晶体，熔点在200以上。(2)化学性质两性氨基酸分子中含有酸性官能团COOH和碱性官能团NH2，因此具有两性，可与碱、酸反应生成盐。a.与盐酸的反应：。b.与氢氧化钠溶液的反应：NaOH。c.氨基酸分子中的氨基和羧基相互作用，使氨基酸成为带有正电荷和负电荷的两性离子(称为内盐)。随着水溶液pH不同，氨基酸分子在溶液中存在的形态也不同，可以发生不同的解离。通常以两性离子形式存在。成肽反应两个氨基酸分子，
3、在酸或碱的存在下加热，通过一分子的NH2和另一分子的COOH间脱去一分子水，缩合成含有肽键()的化合物。例如：。氨基酸二肽或多肽蛋白质。显色反应氨基酸和茚三酮共热时，能产生紫色化合物，是检测和定量测定氨基酸的重要反应。议一议1.如何分离提纯氨基酸？答案当溶液中的氨基酸主要以两性离子的形态存在时，它在水中的溶解度最小，可以结晶析出。不同的氨基酸出现这种情况的pH各不相同，利用这一差异可以通过控制溶液的pH分离氨基酸。2.多肽分子的名称与其所含肽键个数有什么关系？与形成它的氨基酸分子个数又有什么关系？答案二肽是由两个氨基酸分子脱去一分子水形成的含有肽键的化合物，分子中有一个肽键；三肽是由三个氨基酸
4、分子脱去两分子水形成的，有两个肽键；n肽是由n个氨基酸分子脱去(n1)个水分子形成的，其中含有(n1)个肽键。3.甘氨酸与丙氨酸的混合物在一定条件下可发生反应生成链状二肽，能够生成二肽的种数是多少？答案甘氨酸与甘氨酸、丙氨酸与丙氨酸、甘氨酸与丙氨酸均可形成二肽，共4种。二、蛋白质的结构和性质1.结构及作用蛋白质是由氨基酸通过肽键等相互连接而形成的一类具有特定结构和一定生物学功能的生物大分子。蛋白质是细胞和组织结构的最重要组成部分。在生物体内蛋白质是实现各种生物学功能的载体，有些蛋白质负责输送氧气(色蛋白), 有些在新陈代谢中起调节或催化作用(激素或酶)，有些能预防疾病的发生(抗体)，有些与遗传
5、相关(核蛋白)。2.性质(1)两性：蛋白质的结构中含有NH2和COOH，因此既能与酸反应又能与碱反应，是两性分子。(2)水解：蛋白质在酸、碱或酶的作用下，水解生成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到氨基酸，天然蛋白质水解的最终产物都是氨基酸。水解原理可表示为。水解过程：蛋白质二肽或多肽氨基酸。(3)盐析概念：向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐溶液如(NH4)2SO4、Na2SO4溶液等，使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出。特点：只改变了蛋白质的溶解度，而没有改变它们的_化学性质，是可逆的过程。应用：多次盐析和溶解可以分离、提纯蛋白质。(4)变性概念：在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的物理
6、、化学性质和生理功能发生改变的现象。影响因素：a.物理因素：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、X射线等；b.化学因素：强酸、强碱、重金属盐、乙醇、福尔马林、丙酮等。特点：变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去生理活性，在水中不能再溶解，是不可逆过程。应用：利用蛋白质的变性原理可以对环境进行杀菌、消毒，还可以将动物的毛皮加工成皮革等。(5)颜色反应分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色，蛋白质遇双缩脲试剂呈现紫玫瑰色。(6)蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味。3.蛋白质的空间结构(1)分类：按照蛋白质中多肽链本身及其之间的空间结构，将蛋白质的结构层次分为四级。(2)四级结构一级结构：氨基酸残基在蛋白质肽
7、链中的排列顺序。其决定了_蛋白质生物活性_。二级结构：蛋白质分子中的肽链按一定的规律卷曲盘旋或折叠形成的特定的空间结构。三级结构：在二级结构的基础上，肽链按照一定的空间结构进一步盘曲折叠形成的更复杂的结构。四级结构：具有三级结构的多肽链按一定的空间排列方式结合在一起形成的聚集体结构。议一议1.如何鉴别蛋白质？答案鉴别蛋白质的主要依据有：(1)有些蛋白质分子中有苯环存在，这样的蛋白质与浓硝酸反应时呈黄色。(2)蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味(常以此来区别毛纺物和棉纺物、合成纤维等)。2.如何分离提纯蛋白质？答案常用盐析来分离提纯蛋白质。因为盐析是可逆的，在蛋白质溶液中加入浓的轻金属盐或铵盐溶液，蛋
8、白质的溶解度降低而从溶液中析出，析出的蛋白质又能溶于水中，并不影响它原来的性质。3.医用酒精、84消毒液、紫外线等能杀菌消毒所依据的原理是什么？答案依据是它们能使细菌、病毒等生物蛋白质变性。4.在临床上急救Cu2、Pb2、Hg2等重金属盐中毒的病人时，为什么要求病人服用大量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆等？答案生鸡蛋、牛奶、豆浆中含有丰富的蛋白质，重金属离子破坏这些食物中的蛋白质，而减少对病人本身蛋白质的损伤。5.颜色反应与焰色反应有何区别？答案颜色反应：一般指在溶液中有明显颜色变化的化学反应，如苯酚与FeCl3溶液反应呈紫色；淀粉遇碘呈蓝色；分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色。焰色反应：
9、是指某些金属及其化合物在无色火焰上灼烧时能使火焰呈现出一定的颜色。碱金属以及钙、锶、钡、铜等都能发生焰色反应。焰色反应属于物理变化。颜色反应和焰色反应都可用于物质的检验。三、酶与核酸1.酶(1)概念：酶是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质。(2)催化特点：条件温和、不需加热。具有高度的专一性。具有高效催化作用。2.核酸核酸存在于一切生物体中，包括核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。DNA大量存在于细胞核中，是遗传信息的储存和携带者，DNA的结构决定了生物合成蛋白质的特定结构，并保证把这种特性遗传给下一代。RNA主要存在于细胞质中，它们
10、以DNA为模板而形成，将DNA的遗传信息翻译并表达成具有特定功能的蛋白质。议一议核酸在遗传学上有哪些重要作用？答案DNA是核酸的一种，它不是蛋白质，但对遗传信息的储存、蛋白质的生物合成起决定性作用。分子中的两条单链沿同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构，碱基位于螺旋内侧，磷酸和脱氧核糖位于螺旋外侧，两条单链上的碱基之间严格遵循碱基互补配对规律。RNA以DNA为模板而形成，将DNA的遗传信息翻译并表达形成具有特定功能的蛋白质。一、氨基酸的缩合反应1.两分子间缩合2.分子间或分子内缩合成环3.缩聚成多肽或蛋白质特别提醒氨基酸的缩合机理，脱去一分子水后形成肽键()。当多肽或蛋白质水解时断裂肽键上的“
11、CN”键。例1根据最近的美国农业研究杂志报道，美国科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病病毒感染者的免疫力，对控制艾滋病病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为，则下列说法不正确的是()A.半胱氨酸属于氨基酸B.半胱氨酸是一种两性化合物C.两分子半胱氨酸脱水形成的二肽的结构简式为D.与NaOH溶液加热时可放出一种碱性气体解析由题目给出的半胱氨酸的结构简式可知，氨基在羧基邻位碳原子上，所以属于氨基酸；因为氨基为碱性基团，羧基为酸性基团，所以半胱氨酸是一种两性化合物；两分子半胱氨酸脱水形成二肽应是氨基与羧基反应的结果，其结构简式为；因为是氨基酸的铵盐，电离生成的铵根离子与氢氧根离子反应，加热会放出氨气。
12、答案C解题反思(1)天然蛋白质水解的最终产物是氨基酸，氨基酸分子中共有的官能团是NH2和COOH。(2)所有的铵盐都能与碱反应，加热放出氨气。(3)由n个氨基酸分子发生成肽反应，生成多肽时，会生成(n1)个水分子和(n1)个肽键。变式训练1A、B、C、D4种含氮的化合物分子式分别为C2H7O2N、C2H5O2N、C3H7O2N、C2H5O2N，A、B、C都能与强酸、强碱反应，D则不能。又知C为天然蛋白质水解的产物。请回答下列问题。(1)写出下列物质的结构简式：A_、B_、C_、D_。(2)B和C混合，在一定条件下发生反应，生成的只含一个“CONH”键的链状有机物共有_种。答案(1)CH3COO
13、NH4H2NCH2COOHCH3CH2NO2(2)4解析(1)能和强酸、强碱反应的含氮化合物有铵盐、氨基酸，A分子中含氢多，推知A是铵盐，即CH3COONH4。B为，C为氨基酸，则C为。D符合氨基酸的通式，但不与强酸、强碱反应，应为硝基化合物，即CH3CH2NO2。(2)H2NCH2COOH和形成的二肽有4种，其结构如下：、。二、蛋白质的性质1.蛋白质的水解在酸、碱或酶的作用下，肽键断裂，碳原子连接羟基，氮原子连接氢原子。n肽完全水解生成(n1)个氨基酸分子。2.盐析、变性和渗析的比较盐析变性渗析原理根据盐溶液对蛋白质溶解度的影响，加入无机盐，使蛋白质从溶液中析出一定条件下，使蛋白质凝聚失去原
14、有的生理活性根据分散质粒子直径大小，利用半透膜分离胶粒与小分子和离子条件浓的盐溶液(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等溶液加热、紫外线、X射线、重金属盐、强酸、强碱、乙酸、乙醇、苯酚、丙酮等胶体、半透膜、水变化物理变化化学变化物理变化特点可逆，蛋白质仍保持原有活性不可逆，蛋白质失去原有活性可逆，需多次换水用途分离提纯蛋白质消毒、灭菌，如给果树除虫使用波尔多液，保存动物标本除杂，如除去淀粉溶液中的NaCl杂质特别提醒1.蛋白质的分离与提纯(1)常用盐析法分离提纯蛋白质，因为盐析是可逆的。(2)可用渗析法除去蛋白质溶液(属于胶体)中的杂质离子，因为蛋白质属于高分子化合物，不能透过半透膜，而离子可以通过。2.蛋白质的颜色反应不是所有的蛋白质都能发生颜色反应，只有结构中含有苯环的才能遇浓HNO3呈黄色。3.蛋白质的检验加浓HNO3溶液显黄色或灼烧有烧焦羽毛气味。4.有机物的水解能水解的有机物有卤代烃、酯、低聚糖和多糖、油脂、蛋白质、多肽等。例2瑞典皇家科学院宣布，包括美籍华裔科学家钱永健在内的3名科学家获得2008年度诺贝尔化学奖。帮助他们获奖的是能发出鲜艳绿色的绿色荧光蛋白GFP(GreenFluoresentProtein的英文名称的缩写)，下列对GFP的结构和性质预测错误的是()A.GFP可以溶于水，且其水溶液可以通过滤纸B.为了防止GFP变质
