高中化学选修1之知识讲解_生命的基础—蛋白质-

生命的基础—蛋白质【学习目标】1、了解蛋白质的组成、结构和用途，掌握蛋白质的性质；2、介绍几种氨基酸的结构和名称，了解氨基酸由于羧基和氨基的存在而具有两性的性质；3、了解肽键及多肽的初步知识。

【要点梳理】要点一、蛋白质的组成和结构1．蛋白质的组成元素蛋白质是一类结构非常复杂的化合物，含碳、氢、氧、氮及少量的硫，有的还含有微量磷、铁、锌、钼等元素。

2．蛋白质的物质属类蛋白质的相对分子质量很大，通常从几万到几十万，属于天然有机高分子化合物。

3．氨基酸组成了蛋白质要点诠释：（1）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。

-NH2叫氨基，可以看成NH3失一个H 原子后得到的，是个碱性基。

氨基的电子式：（2）氨基酸至少包含一个氨基和一个羧基，其通式为：（-R表示烃基或氢原子）。

由于氨基具有碱性，羧基具有酸性，因此，氨基酸与酸或碱都能发生反应生成盐，具有两性。

（1）肽和肽键一个分子中的氨基跟另一个分子中的羧基之间消去水分子，经缩合反应而生成的产物叫做肽，其中的酰胺基结构（-CO-NH-）叫做肽键。

肽键的形成：（2）二肽、多肽和肽链由两个氨基酸分子消去水分子而形成含有一个肽键的化合物是二肽。

由多个氨基酸分子消去水分子形成的含有多个肽键的化合物是多肽。

多肽常呈链状，因此也叫肽链。

（3）多肽与蛋白质的关系多肽与蛋白质之间没有严格的界限，一般常把相对分子质量小于10 000的叫做多肽。

蛋白质水解得到多肽，多肽进一步水解，最后得到氨基酸。

上述过程可用下式表示：5．蛋白质结构的复杂性氨基酸是蛋白质的基本结构单元，种类很多，组成蛋白质时种类、数量不同，排列的次序差异很大，所以，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键中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。

要点诠释：氢键是一种特殊的静电吸引作用。

F、O、N等非金属原子的半径比较小，原子吸引电子的能力很强，能把与它结合的H原子的电子吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。

这个半径很小，带正电的H核，允许带负电的F、O、N等原子充分接近它，形成氢键。

氢键通常用X-H…Y表示，其中X、Y分别代表F、O、N等原子。

6．蛋白质分子结构的多样性与功能的关系蛋白质是生命的基础，没有蛋白质就没有生命。

肌肉、血清、蛋白质、毛发、指甲、角、蹄、蚕丝、蛋白激素、酶等都是由不同的蛋白质组成的，一切重要的生命现象和生理机能都与蛋白质密切相关。

蛋白质分子结构的多样性，决定了蛋白质分子具有多种重要功能。

如胰岛素调节功能、酶的催化功能、肌肉的运动功能等。

要点二、蛋白质的性质1．溶解性：蛋白质在水中的溶解性不同，有的能溶于水，如鸡蛋白；有的难溶于水，如丝、毛等。

2．两性：蛋白质是由氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，其中存在氨基和羧基，因此，它也有两性。

3．盐析：向蛋白质溶液中加入轻金属盐的浓溶液，可以使蛋白质的溶解度变小而从溶液中析出，这种作用叫做盐析。

要点诠释：（1）析出的蛋白质仍然具有原来的生理活性，所以说这是一个物理变化。

（2）盐析是可逆的，当加水时，析出的蛋白质又会溶解。

因此，可以采用多次盐析的方法来分离和提纯蛋白质。

（3）使蛋白质盐析成功的关键有两点：一是盐的类型为轻金属盐或铵盐，切不可用重金属盐（重金属盐能使蛋白质变性）；二是盐溶液为饱和溶液，且用量要较大。

（4）盐析是物理变化，这一性质体现了蛋白质溶液是胶体。

4．变性：当向蛋白质溶液中加入重金属盐、强酸、强碱、有机物溶液（如甲醛、酒精、苯甲酸等），或者紫外线照射、X射线照射均能使蛋白质发生不可逆的凝固，凝固后不能在水中溶解，这种变化叫做变性。

要点诠释：（1）蛋白质变性后，不仅丧失了原有的可溶性，同时也失去了生理活性。

（2）高温杀菌消毒就是利用加热使蛋白质凝固从而使细菌死亡。

重金属盐（如铜盐、铅盐、汞盐等）能使蛋白质凝固，所以使人中毒。

万一误食了重金属离子，应立即喝大量牛奶等来缓解毒性，以减小人体蛋白质中毒的程度。

（3）前生命科学工作者积极展开如何防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白质变性过程的研究。

（4）蛋白质的变性属于化学变化。

酸。

6．颜色反应：蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色反应，如某些蛋白质跟浓硝酸作用会变成黄色。

要点诠释：（1）在使用浓硝酸时，如不慎溅到皮肤上，皮肤会显黄色，就是蛋白质发生颜色反应的缘故。

但并不是所有的蛋白质都能与浓硝酸发生颜色反应。

（2）可利用蛋白质的反应来鉴别蛋白质。

7．灼烧：蛋白质易燃烧，燃烧时产生烧焦羽毛的气味。

要点三、人体必需的氨基酸1．蛋白质在人体内消化的过程进入人体的蛋白质在胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用下，水解生成氨基酸。

一部分氨基酸被人体吸收后，重新结合成人体所需的各种蛋白质，构成和修补人体的各种组织；另一部分氨基酸则发生氧化反应放出热量，供给人体活动的需要。

人体内各种组织的蛋白质也在不断地分解，最后生成尿素，排出体外。

2．食物中蛋白质的来源食物中的蛋白质来源可分为两种：一种是动物性蛋白质，如鸡、鸭、鱼、肉等；另一种是植物性蛋白质，如谷类、豆类、蔬菜、水果、菌类等。

谷类中的蛋白质虽然含量较少，但对于以谷类为主食的家庭，仍然是人体所需蛋白质的主要来源。

3．人体必需氨基酸人体中共有二十多种氨基酸，其中有几种是人体自身不能合成的，必须由食物获得，称为必需氨基酸。

4．合理搭配食物的意义不同的食物中含有的蛋白质的数量及成分不同，即营养价值不同。

合理搭配各种食物，可以使氨基酸相互补充，提高膳食中蛋白质的吸收与利用。

要点诠释：（1）食物种类越多越好；（2）植物蛋白与动物蛋白搭配；（3）食物的种属越远越好。

如鸡、鱼、肉搭配比鸡、鸭搭配好；（4）搭配食物要同时食用。

要点四、蛋白质的用途蛋白质不仅是人体必需的营养物质，在工业上也有广泛的用途，用于纺织工业、制革等。

白明胶用于照相业，阿胶是一种药材。

酪素是从牛奶中凝结出来的蛋白质，除用作食品外，还能跟甲醛合成酪素塑料，制生活用品。

由蛋白质组成的酶也有广泛的用途。

蛋白质的用途【典型例题】类型一：蛋白质的组成和结构例1、（2015 南通一模）2014年诺贝尔化学奖授予超高分辨率荧光显微镜的贡献者，人类借助于这种显微镜可以观察到单个的蛋白质分子。

下列有关叙述不正确的是（）。

A．蛋白质中含有碳、氢、氮等元素B．蛋白质属于高分子化合物C．蛋白质可完全水解生成氨基酸D．消毒过程中细菌蛋白质发生了盐析【思路点拨】向蛋白质中加入某些浓的无机盐溶液后，可以使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用叫做盐析。

这样析出的蛋白质仍然可以溶解在水中，而不影响原来蛋白质的性质。

【答案】D【解析】A．蛋白质属于有机物，含有C、H、O、N、S、P等元素，故A正确；B．蛋白质属于天然高分子化合物，相对分子质量在10000以上，故B正确；C．蛋白质完全水解生成各种氨基酸，故C正确；D．消毒过程中细菌蛋白质发生了变性，不是盐析，故D错误。

【总结升华】高分子化合物都是混合物，混合物没有固定的熔、沸点。

天然蛋白质属于高分子化合物，其水解产物为α-氨基酸，α-氨基酸的通式为（-R表示烃基或氢原子）。

举一反三：【变式1】生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是（）。

A．组成肽键的化学元素不同B．组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同C．氨基酸排列顺序不同D．蛋白质的空间结构不同【答案】A【解析】氨基酸在组成蛋白质时，由于种类、数量、排列次序不同以及蛋白质的空间结构不同，而使生物体内的蛋白质千差万别。

组成肽键的化学元素均为C、H、O、N。

类型二：蛋白质的性质例2、要使蛋白质从水溶液中析出而又不改变蛋白质的主要性质，最好加入（）。

A．饱和(NH4)2SO4溶液B．稀NaOH溶液C．饱和CuSO4溶液D．稀氯化钡溶液【思路点拨】根据题目要求，使蛋白质从水溶液中析出而又不改变蛋白质的主要性质，这一变化应该是物理变化。

盐析是物理变化，使蛋白质盐析的是轻金属盐或铵盐。

【答案】A【解析】稀NaOH溶液、CuSO4溶液、氯化钡溶液均会使蛋白质发生变性，失去其生理活性。

【总结升华】盐析是一个可逆的过程，可以采用多次盐析的方法来分离、提纯蛋白质。

举一反三：【变式1】（2015 天津南开中学高考模拟）下列叙述不正确的是（）。

A．向蛋白质溶液中加(NH4)2SO4饱和溶液，蛋白质会变性而析出B．天然蛋白质水解的最终产物是多种氨基酸C．有些蛋白质遇到浓硝酸会变黄D．可以用灼烧的方法鉴别蛋白质【答案】A【解析】A．蛋白质溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，蛋白质析出，再加水会溶解，盐析是可逆的，故A错误；B．天然蛋白质水解的最终产物是α—氨基酸，故B正确；C．含有苯基的蛋白质遇浓硝酸变黄色，是由于浓HNO3和蛋白质发生显色反应，故C正确；D．蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味，可用于鉴别蛋白质，故D正确。

例3、（2016 湖南省永顺一中期中考）鉴别织物成分是真蚕丝还是“人造丝”，在如下①-④的各方法中正确的是（）。

①滴加浓硝酸②滴加水③滴加油④灼烧A．①和③B．③和④C．①和④D．①和②【思路点拨】蚕丝的主要成分是蛋白质，人造丝的主要成分是纤维素。

利用蛋白质的特性就可以鉴别二者，比如滴加浓硝酸、灼烧等。

【答案】C【解析】滴加浓硝酸，蚕丝是蛋白质，发生颜色反应，显黄色，而人造丝是一种丝质的人造纤维，含碳、氢、氧元素，加浓硝酸不变黄；滴加水，滴加油，真蚕丝和人造丝都没有明显现象；灼烧，真蚕丝有烧焦羽毛气味，人造丝没有。

【总结升华】本题考查了真蚕丝、人造丝的鉴别，解题的关键是对两者性质不同的知识掌握。

举一反三：【变式1】区别棉花和羊毛的最简单的方法是（）。

A．加入稀硫酸后加热使之水解，检验水解产物能否发生银镜反应B．浸入浓硝酸中，观察其颜色是否变为黄色C．在火中灼烧，闻其是否有烧焦羽毛的气味D．通过化学方法测其组成中是否含有硫、氮等元素【答案】C【解析】棉花是纤维素，羊毛是蛋白质，区别二者的最简单的方法是灼烧法。

类型三：人体必需的氨基酸例4、下列哪种氨基酸不属于必需氨基酸（）。

A．蛋氨酸B．谷氨酸C．亮氨酸D．赖氨酸【思路点拨】本题属于识记类题目，记住8种必需氨基酸就可作答。

【答案】B【解析】只有谷氨酸不属于必需氨基酸，故选B。

【总结升华】8种人体必需氨基酸的简单记忆方法：“但是来写一两本书”，就是蛋氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸。

举一反三：【变式1】下列关于蛋白质和氨基酸的说法中不正确的是（）。

A．蛋白质水解的最终产物是氨基酸B．人体中共有二十多种氨基酸，这些都是必需氨基酸C．蛋白质是有机高分子化合物，而氨基酸不是D．食物中的蛋白质来源可分为动物性蛋白和植物性蛋白【答案】B。