选修5 蛋白质和核酸.ppt

专题5 生命活动的物质基础第二单元氨基酸蛋白质核酸课前预习情景导入1.蛋白质的水解产物是氨基酸，天然蛋白质的水解产物都是α-氨基酸。

鸡蛋白溶液、大豆蛋白溶液中，加入浓的Na2SO4溶液时会有沉淀析出，再继续加入蒸馏水后，沉淀又溶解，又构成蛋白质溶液。

但加入甲醛或加热时，也能析出沉淀，再继续加入蒸馏水后，沉淀不能继续溶解。

这些都是蛋白质的特性。

酶是一类具有催化作用的蛋白质，在人类的生命中起着举足轻重的作用，是天然的最有效的生物催化剂。

在生命活动中，新陈代谢以及与遗传信息传递和表达有关的所有化学变化都是在酶的催化作用下进行的。

2.核酸有两种类型即脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，基因全部由核酸组成，基因控制着生物从诞生到死亡的全部代谢过程，基因指导着蛋白质、酶、激素及一切生理活性物质的合成、分解，控制着生物体的生长、发育、繁殖、复制，同时自身也处于不断地代谢中。

基因的代谢实际上就是核酸的代谢，核酸的代谢决定了整个生命过程的兴衰。

人类基因组拥有大约32亿对碱基，不同人的基因组中碱基对序列的99.9%都是一样的，只有不到千分之一的序列有所不同。

知识预览一、氨基酸1.蛋白质是构成生命的基础物质，它是由多种不同的________构成的，而核酸对蛋白质的生物合成又起着决定的作用。

因此，研究这些基本的生命物质的结构和性质，有助于揭示生命现象的本质。

2.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________，并且绝大多数是________，除甘氨酸外，α-氨基酸都是________，构成天然蛋白质的α-氨基酸都是________。

3.由于氨基酸的系统命名通常比较烦琐，实际使用较多的是其俗名。

在表示多肽和蛋白质结构时，普便使用的是氨基酸的缩写，通常情况下，氨基酸的英文缩写取其英文名称前三个字母，中文缩写则将其俗名中的“氨酸”省略。

专题五ＤＮＡ和蛋白质技术课题一ＤＮＡ的粗提取与鉴定一、提取DNA的溶解性原理包括哪些方面？1.DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精。

①DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度有何特点？要使DNA溶解，需要使用什么浓度？要使DNA析出，又需要使用什么浓度？在0.14mol/L时溶解度最小；较高浓度可使DNA溶解；0.14mol/L可使DNA析出。

②在溶解细胞中的DNA时，人们通常选用2mol/LNaCl溶液；将DNA分子析出的方法是向溶有DNA的NaCl溶液中缓慢注入蒸馏水，以稀释NaCl溶液。

酒精是一种常用有机溶剂，但DNA却不能溶于酒精（特别是95％冷却酒精），但细胞中蛋白质可溶于酒精。

2.从理论上分析，预冷的乙醇溶液具有以下优点。

一是抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解；二是降低分子运动，易于形成沉淀析出；三是低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。

3.采用DNA不溶于酒精的原理，可以达到什么目的？将DNA和蛋白质进一步分离。

4.提取DNA还可以利用DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性原理。

利用该原理时，应选用怎样的酶和怎样的温度值？蛋白酶，因为酶具有专一性，蛋白酶只水解蛋白质而不会对DNA产生影响。

温度值为60～80℃，因为该温度值蛋白质变性沉淀，而DNA不会变性。

补充：DNA的变性是指DNA分子在高温下解螺旋，其温度在80℃以上，如在PCR技术中DNA变性温度在95℃。

5.洗涤剂在提取DNA中有何作用？洗涤剂将细胞膜上的蛋白质，从而瓦解细胞膜。

6.当鉴定提取出的物质是否是DNA时，需要使用什么指示剂进行鉴定？在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺呈现蓝色。

原理总结：通过利用不同浓度NaCl溶液溶解或析出DNA，可以从细胞中提取和提纯DNA；再利用酒精进一步将DNA与蛋白质分离开来，达到提纯的目的；最后利用二苯胺试剂鉴定提取的物质是否是DNA。

二、实验材料的选取不同生物的组织中DNA含量不同。

1．羧酸中的官能团是什么？它能否与NaOH溶液发生反应？提示：羧酸中的官能团为－COOH，它能与NaOH溶液发生反应生成－COONa。

2．蛋白质是由哪些元素组成的？蛋白质能否发生水解反应？淀粉、油脂、蛋白质是否都是天然高分子化合物？提示：蛋白质的组成元素除C、H、O外，还含有N、S、P等；蛋白质能发生水解反应；淀粉、蛋白质是天然高分子化合物，油脂不属于高分子化合物。

3．如何鉴别蚕丝和人造丝？提示：蚕丝为蛋白质，人造丝属于纤维素，可以用灼烧的方法鉴别蚕丝和人造丝。

[新知探究]探究1什么是氨基？α­氨基酸的结构通式是怎样的？提示：氨基是指氨分子(NH3)中去掉一个氢原子后剩余的部分(－NH2)。

α­氨基酸的结构通式为。

探究2甘氨酸(α­氨基乙酸)具有两性，你能写出甘氨酸与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式吗？探究3有两种氨基酸，分别是甘氨酸和丙氨酸，两分子氨基酸之间脱水能形成几种二肽？试写出它们的结构简式。

提示：甘氨酸两分子脱水形成二肽，；丙氨酸两分子脱水形成二肽：；甘氨酸与丙氨酸分子间脱水形成两种二肽：，共形成四种二肽。

[必记结论]1．组成和结构(1)组成：氨基酸可看作是羧酸分子中烃基上的H被氨基取代后的产物。

(2)结构：α­氨基酸的结构简式可表示为，α­C为手性碳原子。

其官能团为－COOH和－NH2。

(3)常见的氨基酸：2．氨基酸的化学性质(1)两性：氨基酸分子中既含有氨基(显碱性)，又含有羧基(显酸性)，因此，氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐。

(2)成肽反应：概念：两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)，在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键()的化合物，称为成肽反应。

[成功体验]1．关于氨基酸的下列叙述中，不正确的是()A．氨基酸都是晶体，一般能溶于水B．氨基酸都不能发生水解反应C．氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐D．天然蛋白质水解最终可以得到α­氨基酸、β­氨基酸等多种氨基酸解析：选D氨基酸熔点较高，室温下均为晶体，一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚；氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐；氨基酸分子间能发生成肽反应，但氨基酸都不能发生水解反应；天然蛋白质水解的最终产物是多种α­氨基酸。

蛋白质和核酸(1) 氨基：氨气分子(NH3)去掉一个氢原子后的部分。

氨基的电子式：(2) α—氨基酸（向学生介绍α、β位）：羧酸分子里的α氢原子被氨基取代的生成物。

(3) α—氨基酸是构成蛋白质的基石。

[板书] 2、氨基酸的结构：α—氨基酸通式既含有氨基(—NH2)又含有羧基(—COOH)。

[板书] 3、几种常见的氨基酸：[展示] 名称俗称结构简式氨基乙酸甘氨酸α—氨基丙酸丙氨酸α—氨基苯丙酸苯丙氨酸α—氨基戊二酸谷氨酸[板书]4、氨基酸的性质：(1)物理性质:天然的氨基酸均为无色晶体,熔点较高,在200-300℃熔化时分解.它们能溶于强酸或强碱溶液中,除少数外一般都能溶于水,而难溶于乙醇、乙醚。

(2)化学性质：①氨基酸的两性与酸反应：与碱反应：[指出]结论：氨基酸具有两性。

[思考]在所学过的物质中有哪些物质既能跟酸反应又能跟碱反应？[学生回答]Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NaHCO3等。

[板书] ②成肽反应：二个氨基酸分子（可以相同，也可以不同），在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键的化合物，称为成肽反应。

二肽氨基酸氨基酸二肽[类比]酯化反应，加深对这两类物质相关性质的认识。

[板书] 肽键[思考]将甘氨酸和丙氨酸放在同一容器内发生成肽反应，有几种二肽生成？写出有关反应方程式。

[答案]四种[板书] 多肽多种氨基酸分子按不同的排列顺序以肽键相互结合，可以形成千百万种具有不同的理化性质和生理活性的多肽链。

相对分子质量在10000以上的，并具有一定空间结构的多肽，称为蛋白质。

【过渡】学习了氨基酸的有关性质，而氨基酸→多肽→蛋白质，下面我们学习蛋白质的结构和性质。

[板书]二、蛋白质的组成和结构：[板书]1．蛋白质是由多种氨基酸结合而成的含氮生物高分子化合物。

[提问]蛋白质的基本组成单位是什么?[学生回答]氨基酸。

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α­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α­氨基酸的结构简式可表示为，其官能团为氨基(—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①两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。

②成肽反应 两个氨基酸分子，在酸或碱的存在下加热，通过一分子的—NH 2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――→脱水二肽或多肽――→脱水蛋白质。

③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(n －1)个水分子形成的，其中含有(n －1)个肽键。

第二单元氨基酸蛋白质核酸一、氨基酸1．分子结构氨基酸分子中既有________，又有______,它是两性化合物.2．氨基酸的性质(1)物理性质固态氨基酸主要以____形式存在，熔点______,______挥发，____溶于有机溶剂。

(2)化学性质①显色反应氨基酸能与________溶液发生显色反应，利用该反应可以对氨基酸进行检验。

②两性氨基酸分子中既含有碱性基团______，又含有酸性基团______，氨基酸是______化合物，既能与____反应，又能与____反应生成盐.____________阳离子____________阳离子③成肽反应一分子氨基酸分子中的______与另一分子氨基酸中的______脱去一分子水形成肽键(）.预习交流1与羧酸和醇的酯化反应相比,成肽反应是如何发生的?多肽分子与其所含的肽键有什么关系？二、蛋白质1．组成蛋白质的组成元素有____________________等。

许多蛋白质在水中有一定的溶解性，溶于水形成的分散系属于______.蛋白质分子结构中最显著的特征是________________________________。

蛋白质在酸、碱、酶的作用下,可以发生______，最终产物为各种__________。

2．性质(1）两性形成蛋白质的多肽，在多肽链的两端存在着自由的____________。

而且,侧链中也有酸性或碱性基团,因此蛋白质具有______。

（2）盐析少量的盐〔如(NH4）2SO4、Na2SO4、NaCl等〕能促进蛋白质溶解，当盐溶液达到一定浓度时，蛋白质的溶解度________________，而从溶液中析出，称为______。

当向上述溶液中再加入水时，盐析出的蛋白质又会__________,所以盐析是一个__________，可用来______________。

(3）变性①影响因素物理因素：______、________照射、________等。

第二单元 氨基酸 蛋白质 核酸细品书中知识 关键词：氨基酸、氨基酸的结构、蛋白质的性质、盐析和变性 1.氨基酸的分子结构(1)羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物的化合物称为氨基酸，氨基酸的官能团是氨基和羧基。

组成蛋白质的氨基酸几乎都是α－氨基酸，它们的结构简式的通式可表示为R CH NH 2COOH 。

(2)几种常见的氨基酸甘氨酸：H 2N －CH 2COOH ，丙氨酸：CH 3CH NH 2COOH，苯丙氨酸：C 6H 5CH 2CH 2COOH，谷氨酸：CH NH 2COOHCH 2CH 2HOOC 。

例1：L 多巴胺是一种有机物，它可用于帕金森综合征的治疗，这种药物的研制是基于获得2000年诺贝尔生理学或医学奖和2001年诺贝尔化学奖的研究成果。

下列关于L 多巴胺酸碱性的叙述正确的是（ ）A.既没有酸性，又没有碱性B.既具有酸性，又具有碱性C.只有酸性，没有碱性D.只有碱性，没有酸性解析：在氨基酸、蛋白质的分子中因含—NH 2和—COOH ，故既可与酸发生中和反应，又可与碱发生中和反应。

答案：B点拨：本题依据有机物的结构推测其具有的性质。

通过本题的分析解答，应明确，解答此类题目的关键是分析并找出其结构中含有的官能团；同时还要注重有关知识的归纳总结，如能与强碱、强酸都反应的物质类别等。

2.氨基酸的性质氨基酸的性质，要抓住两性特点，在氨基酸分子中含有碱性的氨基和酸性的羧基，具有两性。

（1）碱性氨基酸可以跟酸生成铵盐（氨基酸为阳离子）（2）酸性氨基酸还可以跟碱反应生成羧酸盐（氨基酸为阴离子）（3）缩合反应一个氨基酸分子中的羧基与另一个氨基酸分子中的氨基能够缩合失水，形成的缩合产物叫二肽。

二肽继续与氨基酸发生缩合反水反应，形成三肽、四肽等。

两种不同的氨基酸可形成四种不同的链状二肽。

例2：某细菌能产生一种“毒性肽”，其化学式为C55H70O19N10，已知将它彻底水解后只得到下列四种氨基酸：甘氨酸H2N–CH2–COOH、丙氨酸CH3CH(NH2)COOH、苯丙氨酸Ph–CH2CH(NH2)COOH和谷氨酸HOOCCH2 CH2CH(NH2)COOH。