蛋白质是生命的基础

一、蛋白质是生命的基础

蛋白质广泛存在于生物体内，是组成细胞的基础物质。动物的肌肉、皮肤、血液、乳汁以及发、毛、蹄、角等都是由蛋白质构成的。蛋白质是构成人体的物质基础，它约占人体里除水分外剩余质量的一半。许多植物（如大豆、花生、小麦、稻谷）的种子里也含有丰富的蛋白质。一切重要生命现象和生理机能，都与蛋白质密切相关。如在生物新陈代谢中起催化作用的酶，起调节作用的激素，运输氧气的血红蛋白，以及引起疾病的细菌、病毒，抵抗疾病的抗体等，都是蛋白质。所以说，蛋白质是生命的基础，没有蛋白质就没有生命。

二、蛋白质的组成

蛋白质是一类非常复杂的化合物，由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。蛋白质的相对分子质量很大，从几万到几千万。例如，烟草斑纹病毒的核蛋白的相对分子质量就超过了两千万。因此，蛋白质属于天然有机高分子化合物。

蛋白质在酸、碱或酶的作用下能发生水解，水解的最终产物是氨基酸。下面是几种氨基酸的例子：

因此，我们说氨基酸是蛋白质的基石。

由于氨基酸种类很多，组成蛋白质时氨基酸的数量和排列又各不相同，所以蛋白质的结构十分复杂。研究蛋白质的结构和合成，进一步探索生命现象，这是生命科学研究中的重要课题。1965年我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素，对蛋白质的研究做出了重要的贡献。

三、蛋白质的性质

有的蛋白质能溶于水，如鸡蛋白，有的难溶于水，如丝、毛等。蛋白质除了能水解为氨基酸外，还具有如下的性质。

1．盐析

【实验1】在盛有鸡蛋白溶液的试管里，缓慢加入饱和(NH4)2SO4或Na2SO4溶液，观察沉淀的析出。然后把少量带有沉淀的液体加入到盛有蒸馏水的试管里，观察沉淀是否溶解。

向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐的溶液〔如(NH4)2SO4、Na2SO4等〕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可以溶解在水中，而不影响原来蛋白质的性质。因此，盐析是一个可逆的过程。利用这个性质，可以采用多次盐析的方法来分离、提纯蛋白质。

2．变性

【实验2】在两个试管里各加入3 mL鸡蛋白溶液，给一个试管加热，同时向另一个试管加入少量乙酸铅溶液，观察发生的现象。把凝结的蛋白和生成的沉淀分别放入两个盛有清水的试管里，观察是否溶解。

上述实验说明，蛋白质受热达到一定温度时就会凝结，这种凝结是不可逆的，即凝结后不能在水中重新溶解，我们把蛋白质的这种变化叫做变性。除加热以外，在紫外线、X射线，强酸、强碱，铅、铜、汞等重金属的盐类，以及一些有机化合物，如甲醛、酒精、苯甲酸等的作用下，均能使蛋白质变性，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。

讨论 1 为什么医院里用高温蒸煮、照射紫外线、喷洒苯酚溶液、在伤口处涂抹酒精溶液等方法来消毒杀菌？

讨论2 为什么生物实验室用甲醛溶液（福尔马林）保存动物标本？

讨论3 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？

资料

当人误食重金属盐类时，可以喝大量牛奶、蛋清或豆浆解毒。原因是上述食品中含有较多的蛋白质，可以跟重金属盐类形成不溶于水的化合物，这样可以减轻重金属盐类对胃肠粘膜的危害，起到缓解毒性的作用。

3．颜色反应

【实验3】在盛有2 mL鸡蛋白溶液的试管里，滴入几滴浓硝酸，微热，观察现象。

从上述实验中可以看到，鸡蛋白溶液遇浓硝酸颜色变黄。蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色反应。某些蛋白质跟浓硝酸作用会产生黄色。

此外，蛋白质被灼烧时，产生具有烧焦羽毛的气味。

四、蛋白质的用途

蛋白质是人类必需的营养物质，成年人每天大约要摄取60g～80g的蛋白质，才能满足生理需要，保证身体健康。

人们从食物中摄取的蛋白质，在胃液中的胃蛋白酶和胰液中的胰蛋白酶作用下，经过水解生成氨基酸。氨基酸被人体吸收后，重新结合成人体所需的各种蛋白质。人体内各种组织的蛋白质也在不断地分解，最后主要生成尿素，排出体外。

工业上也有广泛的用途。动物的毛和蚕丝的成分都是蛋白质，它们是重要的纺织原料。

动物的皮经药剂鞣制后，其中所含的蛋白质就变成不溶于水、不易腐烂的物质，可以加工成柔软坚韧的皮革。

动物胶是用动物的骨、皮和蹄等经过熬煮后提取的蛋白质，可用作胶粘剂。无色透明的动物胶叫白明胶，可用来制造照相胶卷和感光纸。阿胶是用驴皮熬制的胶，它是一种药材。

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，它可用来制造纽扣、梳子等生活用品。

此外，由蛋白质组成的酶也有广泛的用途。

问题与思考（提示）

1．为什么医院里用高温蒸煮，紫外线照射，涂抹酒精溶液等方法来消毒杀菌？

2．为什么生物实验室用甲醛溶液（福尔马林）保存动物标本？

3．怎样鉴别丝织品和棉人造丝织品？

4．人若误服重金属盐类而中毒，应及时服用什么物质可以减少重金属盐对人体蛋白质的作用？

5．哪些化合物既能与酸反应又能与碱反应？

6．你学过的哪些物质是具有多种官能团的？

阅读酶

人体好像一个复杂的“化工厂”，在这个“化工厂”里同时进行着许多互相协同配合的化学反应。这些反应不能在高温、高压、剧毒、强腐蚀条件下进行，只能在体温条件下温和地进行。这些反应还要求有较高的速率，而且需要随着环境和身体情况的变化而随时自动地进行精密地调节。如此苛刻的条件是怎样实现的呢？这要靠一类特殊的蛋白质——酶的作用。

酶是具有生物活性的蛋白质，对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的反应具有很强的催化作用。酶的催化作用具有以下特点：

1．条件温和、不需加热。在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起作用。在30℃～50℃之间酶的活性最强，超过适宜的温度时，酶将逐渐丧失活性。

2．具有高度的专一性。如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应；淀粉酶只对淀粉起催化作用，如同一把钥匙开一把锁那样。

3．具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率，比普通催化剂高107～1013倍