【重点难点解析】

一、比较蛋白质的盐析、变性与胶体的凝聚

二、酶

酶是具有生物活性的蛋白质，酶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，不需加热加压。常压时，在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起催化作用，30℃—50℃之间酶的催化活性最强，超过适宜的温度时，酶将逐渐失去催化活性。

2.具有高度的专一性。例如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，淀粉酶只能对淀粉的水解起催化作用。其它酶也是如此，就像一把钥匙开一把锁一样。

3.具有高效性，即有很高的催化效率。由酶催化的化学反应速率，比用其它催化剂催化的化学反应速率高10⁷～10¹³倍。

目前，人们已经知道的酶有数千种。工业上大量使用的酶多数是通过微生物发酵制得的，并且有许多种酶已制成了晶体。酶已得到了广泛的应用，如淀粉酶应用于食品、饮料、纺织、制药等工业，蛋白酶用于医药、制革等方面，脂肪酶用于脂肪水解、羊毛脱脂和合成洗涤剂工业，酶还常应用于对疾病的诊断。

【命题趋势分析】

1.蛋白质的水解产物的判断及多肽的生成反应。

2.蛋白质组成的计算。

3.蛋白质的检验。

【基础知识精讲】 

1.蛋白质的组成

(1)蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成的结构复杂的化合物，属于天然有机高分子化合物。蛋白质的分子量很大，有的几万、几十万、几百万，个别的甚至上千万。例如，烟草斑纹病毒的核蛋白的分子量超过两千万。 蛋白质水解的最后产物是氨基酸。根据这种生成物可以帮助了解蛋白质的结构。

(2)蛋白质的水解反应：

蛋白质+H₂O 氨基酸

因此可以说氨基酸是蛋白质的基石。

氨基酸是一种含氮有机物，它的分子里不但含有羧基（—COOH），而且含有氨基（—NH₂）。

(3)几种常见的氨基酸

甘氨酸（氨基乙酸）

丙氨酸（α－氨基丙酸）

苯丙氨酸（α－氨基－β－苯基丙酸）

谷氨酸（α－氨基戊二酸）

(4)氨基酸的性质

上述氨基酸都是α－氨基酸，即羧酸分子里的α氢原子（即离羧基最近的 碳原子上的氢原子，离羧基次近的碳原子上的氢原子依次为β氢原子等）被氨基取代的生成物。

氨基酸的分子里既有酸性基（羧基），又有碱性基（氨基），氨基酸的分子间能互相结合而形成高分子化合物。

蛋白质就是由不同的氨基酸（天然蛋白质所含的都是α－氨基酸）互相结 合而形成的高分子化合物。由于蛋白质的分子量很大，组成蛋白质的氨基酸的种类和排列顺序各不相同，所以，蛋白质的结构很复杂。研究蛋白质的结构和合成，进一步探索生命现象，这是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。 这对蛋白质和生命的研究做出了贡献。

 2.蛋白质的性质

(1)溶解性：有些蛋白质和鸡蛋白能溶解在水里形成溶液。蛋白质分子的直径很大，达到了胶体微粒的大小，所以，蛋白质溶液具有胶体的性质。有的难溶于水(如丝、毛等)。

(2)水解：我们从食物摄取的蛋白质，在胃液中的胃蛋白酶和胰液中的胰蛋白酶作用下，经水解反应，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不断地分解，最后主要生成尿素，排出体外。

(3)盐析：少量的盐（如硫酸铵、硫酸钠等）能促进蛋白质的溶解，但如向蛋白质溶液中加入浓的盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出。这种作用叫做盐析。这样析出的蛋白质在继续加水时，仍能溶解，并不影响原来蛋白质的性质。采用多次盐析，可以分离和提纯蛋白质。

(4)变性：蛋白质受热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属(如铅、铜、汞等)盐、一些有机物(甲醛、酒精、苯甲酸)等的作用会凝结，这种凝结是不可逆的，即凝结后不能在水中重新溶解，这种变化叫做变性。

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。运用变性原理可以用于消毒，但也可能引起中毒。

(5)颜色反应：蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应。例如，有些蛋白质跟浓硝酸作用时呈黄色。有这种反应的蛋白质分子中一般有苯环存在。在使用浓硝酸时，不慎溅在皮肤上而使皮肤呈现黄色，就是由于浓硝酸和蛋白质发生了颜色反应的缘故。

(6)蛋白质的灼烧：蛋白质被灼烧时，产生具有烧焦羽毛的气味。

 3.蛋白质的用途

(1)蛋白质在生物学上的意义

蛋白质和糖类、脂肪都是我们主要的营养物质。因为一切生命现象都跟蛋白质有关，所以，人们常说：没有蛋白质就没有生命。

(2)蛋白质在工业上的用途

蛋白质不仅具有生物学上的意义，在工业上也有广泛用途。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。动物的皮经过药剂鞣制后，其中所含蛋白质就变成不溶于水的、不易腐烂的物质，可以加工制成柔软坚韧的皮革。

动物胶是一种比较简单的蛋白质，是用骨和皮等熬煮而得的。无色透明的动物胶叫做白明胶，可用来制造照相感光片和感光纸。牛奶里的蛋白质——酪素除做食品外，还能跟甲醛合成酪素塑料。

酶的成分是蛋白质，酶广泛应用于食品、纺织、医药、制革、试剂等工业。

【知识验证实验】

化学发光材料

1.目的

了解有些化学反应会伴随发光现象。

2.活动原理

鲁米诺在中性条件下不溶于水，碱性条件下溶解。当它被氧化成激发态的3-氨基酞酸时即发光。发光时几乎不放出能量。

3.活动准备

毛笔、烧杯(300mL)、锥形瓶(100mL)、喷雾器、量筒(100mL)、手电筒、药匙、微量刮勺、手帕。鲁米诺(3-氨基酞酰肼)、10%铁氰酸钾水溶液(赤血盐)、碳酸钠、过氧化氢、血红朊。

操作：

(1)在300mL烧杯中，加入0.5g鲁米诺和5g碳酸钠，加100mL水溶解后，再加入50mL过氧化氢，取一部分放于喷雾器中备用。

(2)在暗室里，向上述溶液中加入数毫升赤血盐水溶液后，溶液里发出蓝白色的光，但光立即减弱。再加入赤血盐溶液，溶液又可以发光。

(3)用微刮勺取约40mg血红朊放于2mL试管中，加水溶解，用这溶液在手帕上绘画，再用盛有鲁米诺溶液的喷雾器喷洒，手帕上的画会发出蓝白色的光。

说明：

(1)相对氧化反应，铁氰酸根离子、血红朊、血红素都是起催化作用。这类发光反应已被应用于搜查犯罪活动中的血迹检测。

(2)在鲁米诺中加入过氧化氢溶液，即使不用催化剂，在暗室里也可以看到微光，甚至不加过氧化氢，在空气中的氧气作用下，也能发出微光。

萤火虫、海萤火虫、夜光虫、发光细菌这类发光物体含有萤光素(较复杂的含氮化合物)，它在萤光酶的作用下，被空气或水中的氧气氧化而发光，这属于化学发光，不是萤光。因此，萤火虫的发光是随着它有呼吸而一亮一暗。同理，夜光虫是在海水波时才会发光。

黄磷发光不是磷光，而是磷的蒸气被空气中的氧气氧化而导致的化学发光。

问题：

1.化学发光现象受温度影响有多大?请用不同温度的溶液做实验，结果怎样?

2.化学发光现象受试剂浓度的影响有多大?将上述实验的浓度加大一倍或稀释1～5倍，结果怎样?

3.有哪些物质会增强化学发光?有哪些物质会减弱化学发光，选一些物质进行实验并报告结果。

【难题巧解点拨】

例1  今有一个多肽，其分子式是C₅₅H₇₀O₁₉N₁₀，已知将它水解后只得到下列四种氨基酸：

(1)这个多肽是几肽?有几个肽键?

(2)该多肽水解后有几个谷氨酸?几个苯丙氨酸?

解析  (1)解此题可能需要几翻周折，经过不断的探索方能得出正确结论。因这几个氨基酸均只有一个氮原子，多肽的分子式中有十个氮原子，则有十个氨基酸参加反应，故为十肽。十个氨基酸之间可脱去九分子水，则有九个肽键。

(2)因十个氨基酸脱去九个水分子后，生成多肽中有70个氢原子和19个氧原子，则十个氨基酸共有70+18=88个氢原子和19+9=28个氧原子。

设该多肽中含甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸分别为a、b、c、d个，分别由C、H、O、N原子守恒得关系式如下：

2a+3b+5c+9d=55(C)

5a+7b+9c+11d=70+18(H)

a+b+c+d=10(N)

2(a+b+d)+4c=19+9(O)

解得：a=1,b=2,c=4,d=3

故该多肽水解后有4个谷氨酸，3个苯丙氨酸。

例2  下图表示蛋白质结构的一部分，图中A、B、C、D标示了分子中不同的键，当蛋白质发生水解反应时，断裂的键是(    )

解析  天然蛋白质是α-氨基酸通过肽键生成的高分子化合物，成键时羧基上脱去羟基，氨基上脱去氢原子，形成酰胺基结构 。因此蛋白质水解时应是酰胺基结构上的C—N键断裂。

答案：C

例3  某蛋白质含氮16.8%，现欲测定该蛋白质水溶液的浓度，做了如下实验：

(1)取该蛋白质溶液0.50mL，用含催化剂的热硫酸处理，使蛋白质中的有机氮全部转变为NH₄⁺。

(2)用强碱溶液处理，并用10.00mL0.020mol·L^-1的盐酸吸收逸出的全部NH₃。

(3)再用0.010mol·L^-1的氢氧化钠溶液中和未反应的盐酸，消耗氢氧化钠溶液5.00mL，求1mL该蛋白质溶液中含有蛋白质多少毫克?

解析  依题意先求出与NH₃化合的HCl的物质的量，即为0.50mL蛋白质溶液中所含N原子的物质的量，进而求N元素的质量，最后由1mL蛋白质溶液中氮元素的质量及ω(N)＝16.8%，即可求解。

n(N)＝n(NH₄⁺)＝n(NH₃)

＝n(HCl)-n(NaOH)

＝10.00×10^-3L×0.020mol·L^-1-0.010mol·L^-1×5.00×10^-3L

＝1.50×10^-4mol

m(N)＝1.50×10^-4mol×14g·mol^-1

＝2.1×10^-3g

0.50mL蛋白质溶液中：

m(蛋白质)＝ g＝12.5×10^-3g＝12.5mg

则1mL该蛋白质溶液中含蛋白质为25mg。

例4  酶是蛋白质，因而酶有蛋白质的特性。酶又是生物制造出来的催化剂，能在许多有机反应中发挥作用。下图表示温度t与反应速率υ的关系曲线中，有酶参加的是(    )

解析  要从两个方面把握酶的催化作用：一是在室温下酶就能对某些有机反应充分发挥催化作用；二是酶作为蛋白质在稍高温度下会发生变性而失去催化作用。A图表示随温度升高反应速率持续加大；B图表示随温度升高反应速率减小，常温下反应速率没有出现最佳状态；C图表示在适宜的温度下反应速率最小。均不符合题意。D图表示在适宜的温度下反应速率最大，随温度升高反应速率减慢，符合酶的性质。

答案：D

例5  某氨基酸分子中含有9个氢原子，相对分子质量为147。取这种氨基酸0.318g溶于水后，加入0.107mol·L^-1的NaOH溶液40.5mL恰好中和，试确定此氨基酸的结构简式。

解析  n(氨基酸)＝ ＝0.00216mol

n(NaOH)＝0.107mol·L^-1×40.5×10^-3L＝0.00433mol

n(氨基酸)∶n(NaOH)＝0.00216∶0.00433＝1∶2

可知该氨基酸分子中含有2个—COOH。

设此氨基酸的结构简式为：HOOC—(CH₂)_x(CH)_y(NH₂)_y—COOH，

则：45×2+14x+13y+16y＝147,2+2x+3y＝9

       解此方程组：x＝2  y＝1

故其结构简式为：

答案：

【课本难题解答】

【习题】(课本第203页)

二、选择题

2.［解题思路］蛋白质的盐析是一个可逆过程，酯类的酸性水解也是可逆过程，盐类水解是一个可逆反应。蛋白质的变性是不可逆的。本题答案：C。

三、问答题

2.答：①先用试管对三种物质各取少量，分别加入I₂水，显蓝色的是淀粉。

②对剩下的两种分别加入少量浓HNO₃，再微热，若显黄色的是蛋白质溶液。

③剩下的一种是肥皂溶液。