高一生物必修知識點：2.2.2蛋白質(zhì)的結構和功能

　　【必修一】高中生物必備知識點：2.2.2蛋白質(zhì)的結構和功能

　　1、組成及特點：

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

　　2、蛋白質(zhì)的性質(zhì)：

　　(1) 兩性：蛋白質(zhì)是由α-氨基酸通過肽鍵構成的高分子化合物，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：蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下發(fā)生水解反應，經(jīng)過多肽，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)的分子直徑達到了膠體微粒的大小(10-9～10-7m)時，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)能促進蛋白質(zhì)的溶解。如果向蛋白質(zhì)水溶液中加入濃的無機鹽溶液，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，而不影響原來蛋白質(zhì)的性質(zhì)，因此鹽析是個可逆過程.利用這個性質(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)會發(fā)生性質(zhì)上的改變而凝結起來.這種凝結是不可逆的，不能再使它們恢復成原來的蛋白質(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，化學活性以及粘度都會上升，變得容易水解，但溶解度會下降。

　　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)的變性凝固是個不可逆過程。

　　(6) 顏色反應：

　?、倌芘c濃硝酸反應變成黃色。

　?、谀芘c雙縮脲試劑反應生成紫色絡合物。

　　3、蛋白質(zhì)的功能：

　　(1) 構成細胞和生物體結構的重要物質(zhì)(肌肉毛發(fā))

　　(2) 催化細胞內(nèi)的生理生化反應

　　(3) 運輸載體(血紅蛋白)

　　(4) 傳遞信息，調(diào)節(jié)機體的生命活動(胰島素)

　　(5) 免疫功能( 抗體)

　　4、蛋白質(zhì)分子多樣性的原因：

　　構成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類，數(shù)目，排列順序，以及蛋白質(zhì)的空間結構不同導致蛋白質(zhì)結構多樣性。蛋白質(zhì)結構多樣性導致蛋白質(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個氨基酸脫水縮合形成 m 條多肽鏈時，共脫去 (n- m)個水分子，形成 (n-m)個肽鍵。

　　至少存在 m 個- NH 2 和 m 個- 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 -脫水縮合反應脫去的水的總分子量

　　【習題三】

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

　　A.蛋白質(zhì)的生物活性與蛋甴質(zhì)的空間結構無關

　　B.檢測氨基酸的含量可用雙縮脲進行顯色

　　C.氨基酸序列相同的多肽鏈也可折疊成不同的空間結構

　　D.將抗體溶于NaCl溶液中必會造成其喪失生物活性

　　【考點】

　　蛋白質(zhì)分子的化學結構和空間結構.

　　【分析】

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

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

　　【解答】

　　A、若蛋甴質(zhì)的空間結構被破壞，則蛋白質(zhì)的生物活性將喪失，A錯誤;

　　B、檢測生物組織中是否含有蛋白質(zhì)可用雙縮脲進行顯色反應，看是否出現(xiàn)紫色，B錯誤;

　　C、氨基酸序列相同的多肽鏈也可折疊成不同的空間結構，C正確;

　　D、將抗體溶于NaCl溶液中屬于鹽析，不會破壞其空間結構，D錯誤。故選：C。

　　【習題四】

　　(2016秋•杭州期末)下列有關蛋白質(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.氨基酸的種類和空間結構決定了蛋白質(zhì)的功能

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

　　【考點】

　　蛋白質(zhì)的結構和功能的綜合.

　　【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，顯色反應的原理為：雙縮脲試劑與蛋白質(zhì)中的肽鍵形成紫色的絡合物.

　　【解答】

　　A、蛋白質(zhì)的氮元素主要存在于肽鍵中，A錯誤;

　　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錯誤;

　　C、組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序、及肽鏈空間結構決定了蛋白質(zhì)的功能，C錯誤;

　　D、蛋白質(zhì)變性只是空間結構發(fā)生改變，肽鍵并沒有變化，雙縮脲試劑與肽鍵結合產(chǎn)生紫色反應，D正確。故選：D。

　　高一上學期生物蛋白質(zhì)和核酸知識點

　　(一)氨基酸的結構與性質(zhì)

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

　　說明：

　　1、氨基酸的命名有習慣命名和系統(tǒng)命名法兩種。習慣命名法如常見的氨基酸的命名，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，碳原子的編號通常把離羧基最近的碳原子稱為α-碳原子，次近的碳原子稱為β-碳原子，依次類推。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體，如：甘氨酸與硝基乙烷等。

　　3、氨基酸結構中同時存在羧基(-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。氨基酸在強堿性溶液中顯酸性，以陰離子的形式存在，而在強酸性溶液中則以陽離子形式存在，在溶液的pH合適時，則以兩性的形式存在。如：

　　4、氨基酸結構中存在羧基(-COOH)在一定條件下可與醇作用生成酯。

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

　　發(fā)生脫水反應時，酸脫羥基氨基脫氫

　　多個分子氨基酸脫水生成多肽時，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-氨基酸的制取：蛋白質(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)的結構與性質(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)脫水反應縮合而成的有機高分子化合物;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)。

　　說明：

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

　　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，最終生成氨基酸。水解時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機鹽溶液(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，這個過程稱為鹽析，鹽析是個可逆的過程，向析出的沉淀中再加入水，沉淀又會溶解，此時，沒有破壞蛋白質(zhì)本身的性質(zhì)，是一個物理變化過程，可用來分離提純蛋白質(zhì)。

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

　　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。

　　7、灼燒蛋白質(zhì)會產(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)，有強的催化作用，酶的催化作用有如下幾個特點：①條件溫和，不需加熱;②專一性;③高效性

　　(三)核酸的結構和生理功能

　　核酸是具有重要生理功能的一類生物大分子，分為核糖核酸(簡稱RNA)和脫氧核糖核酸(簡稱DNA)兩種。核酸分子由核苷酸聚合而成。核苷酸是一個含雜環(huán)的堿基與一個核糖或脫氧核糖結合形成核苷，核苷再通過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，最終指導蛋白質(zhì)的合成。