高一生物必修知識(shí)點(diǎn)：2.2.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

　　【必修一】高中生物必備知識(shí)點(diǎn)：2.2.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

　　1、組成及特點(diǎn)：

　　(1) 蛋白質(zhì)是由C(碳)、H(氫)、O(氧)、N(氮)組成，一般蛋白質(zhì)可能還會(huì)含有P(磷)、S(硫)、Fe(鐵)、Zn(鋅)、Cu(銅)、B(硼)、Mn(錳)、I(碘)、Mo(鉬)等。

　　這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為：碳50% 氫7% 氧23% 氮16% 硫0~3% 其他微量。

　　(2) 一切蛋白質(zhì)都含N元素，且各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16%。

　　(3) 氨基酸分子相互結(jié)合的方式是：一個(gè)氨基酸分子的羧基(-COOH)和另一個(gè)氨基酸分子的氨基(— NH 2 )相連接，同時(shí)脫去一分子水，這種結(jié)合方式叫做脫水縮合。連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵 (-NH-CO-)叫做肽鍵。 有兩個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物， 叫做二肽。肽鏈能盤(pán)曲、折疊、形成有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。

　　2、蛋白質(zhì)的性質(zhì)：

　　(1) 兩性：蛋白質(zhì)是由α-氨基酸通過(guò)肽鍵構(gòu)成的高分子化合物，在蛋白質(zhì)分子中存在著氨基和羧基，因此跟氨基酸相似，蛋白質(zhì)也是兩性物質(zhì)。

　　(2) 水解反應(yīng)：蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下發(fā)生水解反應(yīng)，經(jīng)過(guò)多肽，最后得到多種α-氨基酸。

　　(3) 膠體性質(zhì)：有些蛋白質(zhì)能夠溶解在水里(例如雞蛋白能溶解在水里)形成溶液。

　　蛋白質(zhì)的分子直徑達(dá)到了膠體微粒的大小(10-9～10-7m)時(shí)，所以蛋白質(zhì)具有膠體的性質(zhì)。

　　(4) 鹽析：少量的鹽(如硫酸銨、硫酸鈉等)能促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解。如果向蛋白質(zhì)水溶液中加入濃的無(wú)機(jī)鹽溶液，可使蛋白質(zhì)的溶解度降低，而從溶液中析出。

　　這樣鹽析出的蛋白質(zhì)仍舊可以溶解在水中，而不影響原來(lái)蛋白質(zhì)的性質(zhì)，因此鹽析是個(gè)可逆過(guò)程.利用這個(gè)性質(zhì)，采用分段鹽析方法可以分離提純蛋白質(zhì)。

　　(5) 變性：在熱、酸、堿、重金屬鹽、紫外線等作作用下，蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生性質(zhì)上的改變而凝結(jié)起來(lái).這種凝結(jié)是不可逆的，不能再使它們恢復(fù)成原來(lái)的蛋白質(zhì).蛋白質(zhì)的這種變化叫做變性。

　　蛋白質(zhì)變性之后，紫外吸收，化學(xué)活性以及粘度都會(huì)上升，變得容易水解，但溶解度會(huì)下降。

　　蛋白質(zhì)變性后，就失去了原有的可溶性，也就失去了它們生理上的作用.因此蛋白質(zhì)的變性凝固是個(gè)不可逆過(guò)程。

　　(6) 顏色反應(yīng)：

　?、倌芘c濃硝酸反應(yīng)變成黃色。

　?、谀芘c雙縮脲試劑反應(yīng)生成紫色絡(luò)合物。

　　3、蛋白質(zhì)的功能：

　　(1) 構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)(肌肉毛發(fā))

　　(2) 催化細(xì)胞內(nèi)的生理生化反應(yīng)

　　(3) 運(yùn)輸載體(血紅蛋白)

　　(4) 傳遞信息，調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動(dòng)(胰島素)

　　(5) 免疫功能( 抗體)

　　4、蛋白質(zhì)分子多樣性的原因：

　　構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類(lèi)，數(shù)目，排列順序，以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性導(dǎo)致蛋白質(zhì)的功能的多樣性。

　　5、公式：

　　肽鍵數(shù) =失去H2O數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)(不包括環(huán)狀) n個(gè)氨基酸脫水縮合形成 m 條多肽鏈時(shí)，共脫去 (n- m)個(gè)水分子，形成 (n-m)個(gè)肽鍵。

　　至少存在 m 個(gè)- NH 2 和 m 個(gè)- COOH，具體還要加上 R 基上的氨(羧)基數(shù)。

　　形成的蛋白質(zhì)的分子量為 nx 氨基酸的平均分子量- 18(n-m)。

　　6、氨基酸數(shù) =肽鍵數(shù) +肽鏈數(shù)

　　7、蛋白質(zhì)總的分子量 =組成蛋白質(zhì)的氨基酸總分子量 -脫水縮合反應(yīng)脫去的水的總分子量

　　【習(xí)題三】

　　(2018•五模擬)人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì)。下列有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是(　　)

　　A.蛋白質(zhì)的生物活性與蛋甴質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)

　　B.檢測(cè)氨基酸的含量可用雙縮脲進(jìn)行顯色

　　C.氨基酸序列相同的多肽鏈也可折疊成不同的空間結(jié)構(gòu)

　　D.將抗體溶于NaCl溶液中必會(huì)造成其喪失生物活性

　　【考點(diǎn)】

　　蛋白質(zhì)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu).

　　【分析】

　　1、構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，每種氨基酸分子至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上，這個(gè)碳原子還連接一個(gè)氫和一個(gè)R基，氨基酸的不同在于R基的不同，構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。

　　2、氨基酸在核糖體中通過(guò)脫水縮合形成多肽鏈，而脫水縮合是指一個(gè)氨基酸分子的羧基(-COOH )和另一個(gè)氨基酸分子的氨基(-NH2)相連接，同時(shí)脫出一分子水的過(guò)程;連接兩個(gè)氨基酸的化學(xué)鍵是肽鍵，其結(jié)構(gòu)式是-CO-NH-。

　　【解答】

　　A、若蛋甴質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞，則蛋白質(zhì)的生物活性將喪失，A錯(cuò)誤;

　　B、檢測(cè)生物組織中是否含有蛋白質(zhì)可用雙縮脲進(jìn)行顯色反應(yīng)，看是否出現(xiàn)紫色，B錯(cuò)誤;

　　C、氨基酸序列相同的多肽鏈也可折疊成不同的空間結(jié)構(gòu)，C正確;

　　D、將抗體溶于NaCl溶液中屬于鹽析，不會(huì)破壞其空間結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤。故選：C。

　　【習(xí)題四】

　　(2016秋•杭州期末)下列有關(guān)蛋白質(zhì)的敘述，正確的是(　　)

　　A.蛋白質(zhì)中的氮元素只存在于氨基中

　　B.組成每一種蛋白質(zhì)的氨基酸均有20種

　　C.氨基酸的種類(lèi)和空間結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的功能

　　D.熱變性后的蛋白質(zhì)還能與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)呈現(xiàn)紫色

　　【考點(diǎn)】

　　蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的綜合.

　　【分析】

　　1、蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，組成生物體的氨基酸有20種，N元素就存在于氨基酸的氨基中，但是氨基酸脫水縮合后，氨基大多數(shù)都形成了肽鍵，因此蛋白質(zhì)中N元素存在于肽鍵中.

　　2、蛋白質(zhì)鑒定利用雙縮脲試劑，顯色反應(yīng)的原理為：雙縮脲試劑與蛋白質(zhì)中的肽鍵形成紫色的絡(luò)合物.

　　【解答】

　　A、蛋白質(zhì)的氮元素主要存在于肽鍵中，A錯(cuò)誤;

　　B、組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種，但并不是每種蛋白質(zhì)均含有20種氨基酸，B錯(cuò)誤;

　　C、組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類(lèi)、數(shù)目和排列順序、及肽鏈空間結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的功能，C錯(cuò)誤;

　　D、蛋白質(zhì)變性只是空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，肽鍵并沒(méi)有變化，雙縮脲試劑與肽鍵結(jié)合產(chǎn)生紫色反應(yīng)，D正確。故選：D。

　　高一上學(xué)期生物蛋白質(zhì)和核酸知識(shí)點(diǎn)

　　(一)氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

　　羧酸分子中烴基上的氫原子被氨基(-NH2)取代后的生成物稱(chēng)為氨基酸;分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在羧基(-COOH)和氨基(-NH2)兩個(gè)官能團(tuán)，既具有氨基又具有羧基的性質(zhì)。

　　說(shuō)明：

　　1、氨基酸的命名有習(xí)慣命名和系統(tǒng)命名法兩種。習(xí)慣命名法如常見(jiàn)的氨基酸的命名，如：甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸等;而系統(tǒng)命名法則是以酸為母體，氨基為取代基，碳原子的編號(hào)通常把離羧基最近的碳原子稱(chēng)為α-碳原子，次近的碳原子稱(chēng)為β-碳原子，依次類(lèi)推。如：甘氨酸又名α-氨基乙酸，丙氨酸又名α-氨基丙酸，苯丙氨酸又名α-氨基β-苯基丙酸，谷氨酸又名α-氨基戊二酸等。

　　2、某些氨基酸可與某種硝基化合物互為同分異構(gòu)體，如：甘氨酸與硝基乙烷等。

　　3、氨基酸結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在羧基(-COOH)和氨基(-NH2)，氨基具有堿性，而羧基具有酸性，因此氨基酸既具有酸性又具有堿性，是一種兩性化合物，在與酸或堿作用下均可生成鹽。氨基酸在強(qiáng)堿性溶液中顯酸性，以陰離子的形式存在，而在強(qiáng)酸性溶液中則以陽(yáng)離子形式存在，在溶液的pH合適時(shí)，則以兩性的形式存在。如：

　　4、氨基酸結(jié)構(gòu)中存在羧基(-COOH)在一定條件下可與醇作用生成酯。

　　5、氨基酸結(jié)構(gòu)中羧基(-COOH)和氨基(-NH2)可以脫去水分子，經(jīng)縮合而成的產(chǎn)物稱(chēng)為肽，其中-CO-NH-結(jié)構(gòu)稱(chēng)為肽鍵，二個(gè)分子氨基酸脫水形成二肽;三個(gè)分子氨基酸脫水形成三肽;而多個(gè)分子氨基酸脫水則生成多肽。如：

　　發(fā)生脫水反應(yīng)時(shí)，酸脫羥基氨基脫氫

　　多個(gè)分子氨基酸脫水生成多肽時(shí)，可由同一種氨基酸脫水，也可由不同種氨基酸脫水生成多肽。

　　6、α-氨基酸的制?。旱鞍踪|(zhì)水解可得到多肽，多肽水解可得到α-氨基酸。各種天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物都是α-氨基酸。

　　(二)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：　　蛋白質(zhì)的組成中含有C、H、O、N、S等元素，是由不同的氨基酸經(jīng)脫水反應(yīng)縮合而成的有機(jī)高分子化合物;蛋白質(zhì)分子中含有未被縮合的羧基(-COOH)和氨基(-NH2)，同樣具有羧基(-COOH)和氨基(-NH2)的性質(zhì);蛋白質(zhì)溶液顆粒直徑的大小達(dá)到膠體直徑的大小，其溶液屬于膠體;酶是一種具有催化活性的蛋白質(zhì)。

　　說(shuō)明：

　　1、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)：在天然狀態(tài)下，任何一種蛋白質(zhì)都具有獨(dú)特而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);而蛋白質(zhì)分子中各種氨基酸的連接方式和排列順序稱(chēng)為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。

　　2、蛋白質(zhì)分子中含有未被縮合的羧基(-COOH)和氨基(-NH2)，具有兩性，可與酸或堿作用生成鹽。

　　3、在酸、堿或酶的催化作用下，蛋白質(zhì)可發(fā)生水解反應(yīng)，最終生成氨基酸。水解時(shí)肽鍵斷裂分別生成羧基和氨基。如：

　　各種天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物都是α-氨基酸

　　4、鹽析：向蛋白質(zhì)溶液中加入某些濃的輕金屬無(wú)機(jī)鹽溶液(如食鹽、硫酸銨、硫酸鈉)等，可使蛋白質(zhì)在水中的溶解度降低，從溶液中析出，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為鹽析，鹽析是個(gè)可逆的過(guò)程，向析出的沉淀中再加入水，沉淀又會(huì)溶解，此時(shí)，沒(méi)有破壞蛋白質(zhì)本身的性質(zhì)，是一個(gè)物理變化過(guò)程，可用來(lái)分離提純蛋白質(zhì)。

　　5、變性：受熱、酸堿、重金屬鹽、某些有機(jī)物(乙醇、甲醛等)、紫外線等作用時(shí)蛋白質(zhì)可發(fā)生變性，失去其生理活性;變性是不可逆過(guò)程，是化學(xué)變化過(guò)程。

　　6、某些苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃硝酸變性，產(chǎn)生黃色物質(zhì)，利用這一性質(zhì)可鑒別蛋白質(zhì)，這就是蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)。

　　7、灼燒蛋白質(zhì)會(huì)產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味，利用這一性質(zhì)可鑒別蛋白質(zhì)。

　　8、酶也是蛋白質(zhì)，是一種具有催化活性的蛋白質(zhì)，有強(qiáng)的催化作用，酶的催化作用有如下幾個(gè)特點(diǎn)：①條件溫和，不需加熱;②專(zhuān)一性;③高效性

　　(三)核酸的結(jié)構(gòu)和生理功能

　　核酸是具有重要生理功能的一類(lèi)生物大分子，分為核糖核酸(簡(jiǎn)稱(chēng)RNA)和脫氧核糖核酸(簡(jiǎn)稱(chēng)DNA)兩種。核酸分子由核苷酸聚合而成。核苷酸是一個(gè)含雜環(huán)的堿基與一個(gè)核糖或脫氧核糖結(jié)合形成核苷，核苷再通過(guò)核糖或脫氧核糖中的羥基與磷酸形成磷酸酯。核酸徹底水解后可得到核糖或脫氧核糖。

　　核酸對(duì)人體的生理功能的重要性在于它攜帶著遺傳信息。DNA是遺傳物質(zhì)，生物的信息從DNA傳到作為“信使”的RNA，最終指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。