必修一第2章第2節《生命活動的承擔者——蛋白質》。

這1節是必修一第2章中最難理解的一節，也是整個必修一中的理解難點。原因在于高一學生還沒有學習有機物結構知識。所以，這一節的難點主要在于有機基團的空間結構識别。

今天主要是講化合物結構相關知識，用的是初中和高中的化學知識來講解。蛋白質其他的相關知識點簡單做了一個歸納。

課本20頁第一段，最後一句話非常關鍵（圖中劃紅線處），既是常識也是常考點。下面黑體字結論“氨基酸是組成蛋白質的基本單位。”是從劃紅線的這一句話推導出來的。食物蛋白經過消化道時，會水解成各種小分子氨基酸，才能被人體吸收。說明蛋白質是由氨基酸組成的。

一、氨基酸名稱解釋：

基：在有機化學中通常把某些物質失去一個原子或原子團後剩餘的部分稱為基(或者基團)。如：

氨（NH₃）去掉一個H原子後剩下的結構（—NH₂），稱為氨基；

水（H₂O）去掉一個H原子後剩下的結構（—OH），稱為羟基；

甲烷（CH₄）去掉一個H原子後剩下的結構（—CH₃），稱為甲基；

硫化氫（H₂S）去掉一個H原子後剩下的結構（—SH），稱為巯基；

甲酸（HCOOH）去掉一個H原子後剩下的結構（—COOH），稱為羧基。

羧酸：有機化學中把含有羧基（—COOH）的化合物稱為羧酸，常表示為R—COOH。由于能電離出H 而成酸性。如初中化學講過的醋酸（CH₃—COOH）。

氨基酸：即含有氨基（—NH₂）的羧酸。種類很多。

二、組成蛋白質的氨基酸約有20種。

這裡之所以強調“組成蛋白質”，是因為組成蛋白質的氨基酸都是α—氨基酸。即，氨基連在與羧基相鄰的α—C原子上。其他非α—氨基酸還有很多，但不能組成蛋白質。

三、C原子形成化合物的結構

C原子核外有6個電子，占據兩層電子層，最外層電子數是4個（又稱為價電子），處于半充滿狀态。需要獲得4個電子才能形成8電子穩定結構。但C原子往往不能完全奪取其他原子的電子，而是與其他原子形成共用電子對。C可以與其他原子形成4個共用電子對達到8電子穩定結構。如下圖。

圖中“—”表示共價鍵，一個共價鍵代表一對共用電子對。

用共價鍵表示物質中各原子之間結合方式的化學表示形式，稱為結構式。如甲烷分子就是C與4個H原子形成4個共價鍵，C原子周圍有4個“—”。其結構式見上圖。甲烷空間結構是正四面體。

常見物質的結構式如下。

從這些結構式，我們可以發現一個基本規律。一個原子與其他原子形成共價鍵（“—”）的數目就是該原子達到8電子穩定結構需要獲得的電子數目。

如：N原子最外層有5個電子，需要獲得3個電子達到8電子穩定結構。所以，N原子周圍有3個“—”。

H原子最外層隻有1個電子，還需要獲得1個電子才達到2電子穩定結構。所以，H原子周圍隻有1個“—”。

O原子最外層有6個電子，還需要獲得2個電子達成8電子穩定結構。所以，O原子周圍是2個“—”。

這些原子周圍“—”的數目在有機物中幾乎是固定的。所以，可以用來檢驗我們寫出來的物質結構是否正确。

四、氨基酸結構通式

下圖是4種不同的氨基酸，觀察發現這4種氨基酸的都有共同結構部分（圖中黃色部分）。

我們把各種氨基酸不同的部分用字母R代替，就得到了氨基酸的結構通式。如下圖所示。

氨基，“—NH₂”，這樣寫着是把N與2個H之間的短線省略了，稱為結構簡式。其結構式如上圖。注意，N周圍還是3個“—”，那個少了H原子的“—”不能丢掉。

羧基，“—COOH”，這也是羧基的結構簡式寫法，結構式如上圖。“—COOH”中的“—OH”就是羟基。觀察羧基（—COOH），會發現C原子周圍仍然是4個“—”。

圖中“氨基”和“羧基”名稱後面有多種寫法，是各種變式寫法，變式寫法要熟悉。變式寫法的本質是把各個結構基團繞着中心原子旋轉後得到的。所以，要有一點空間想象力，才能夠識别同一物質的各種不同的空間位置關系。

R基，“—R”，是一個代号，代表各種不同的基團。所以氨基酸之間的差異就在于R基不同，R基就是識别氨基酸種類的依據。

所有的基團都帶有不連接其他原子的孤單的“—”，代表未成對的單電子。

五、氨基酸結構特點：至少都含有一個氨基和一個羧基，并且都有一個氨基和一個羧基邊在同一個C原子上。

六、必需氨基酸

這個是了解性的知識點，不需要記憶。當然，如果感興趣，想記住，8種必需氨基酸就一句諧音：“假設寫一兩本書來”。

對于植物，所有的氨基酸都是自身合成的，沒有必需氨基酸之說。

一、脫水縮合：兩個小分子之間發生反應，生成一分子水和另一個更大分子的反應。

氨基酸分子之間可以發生脫水縮合反應。反應式如下圖。

這個反應涉及三個常考點：

一是肽鍵的寫法，如上圖。肽鍵（—NH—CO—）中有兩個孤單的“—”，不要寫掉。

二是結構識别。

氨基酸之間發生脫水縮合，生成新的化合物後，不能把肽鍵（—CO—NH—）中的（—NH—）當成氨基，也不能把（—CO—）看作羧基。考試題中常出現氨基數目與羧基數目的判斷，就是考查這個知識點。

另一種常考的識别是根據化合物結構識别由幾個氨基酸組成，這首先要識别出肽鍵。肽鍵兩邊就是氨基酸的中心C原子。在一個多肽中，肽鍵數目比氨基酸數目少1個。

三是由氨基酸反應生成多肽常常涉及一些計算，本質上是數學問題。如n個氨基酸反應生成一條肽鍊，同時産生多少個水分子，形成多少個肽鍵？都是（n-1）。

如果n個氨基酸反應生成m條肽鍊，則脫去（n-m）個水分子，同時生成（n-m）個肽鍵。

二、二肽：兩個氨基酸反應生成的化合物。

三、多肽：三個或者三個以上的氨基酸反應生成的化合物。由多少個氨基酸反應生成的化合物就叫多少肽。

對于做題，一般情況情況下，若已知氨基酸數目，則往往答出具體的幾肽；若不知氨基酸數目，則答成多肽。

下面是蘇教版教材上的一道題目。檢驗一下，會做不？（答案在文章末尾。）

一、由氨基酸到形成有特定功能的蛋白質，一般有三或四級變化。

第一級變化是氨基酸反應生成肽鍊，肽鍊也稱為蛋白質的一級結構。

第二級變化是肽鍊按照特定的方式進行折疊。如α螺旋和β折疊。這是蛋白質的二級結構。

第三級變化是多肽在二級結構的基礎上進一步盤曲成特定的空間結構，構成蛋白質的三級結構。

第四級變化是部分蛋白質是多條肽鍊按照一定的方式組合在一起，構成蛋白質的四級結構。如血紅蛋白。

一般情況下，由氨基酸直接生成的多肽是沒有功能的，大部分多肽要經過折疊形成特定的空間結構後才具備相應的功能（在生物學上稱為有生物活性）。

二、蛋白質結構多樣性原因

在這一節裡，蛋白質功能就是一個知識介紹。在後面的章節中還會陸續學到這些功能，才能逐步去理解。

一、蛋白質鹽析

可深性蛋白質在無機鹽溶液中溶解度降低，凝聚析出的現象。該過程是可逆的，将結晶析出的蛋白質放入清水中仍然可以溶解。該過程中蛋白質空間結構不變，活性不變，性質不變。

二、蛋白質變性

蛋白質變性是指蛋白質空間結構發生改變，喪失活性。蛋白質變性後空間結構變得伸展、松散。該過程是不可逆的。

高溫以及酸、堿、重金屬都可使蛋白質變性。

蛋白質變性後仍然存在大量的肽鍵，所以變性的蛋白質仍可與雙縮脲試劑反應。

三、顔色反應

蛋白質與雙縮脲試劑反應（先加A液1ml，搖勻；再加B液4滴），溶液呈紫色

蛋白質相對分子質量的計算，本質上是化學反應的質量守恒。如下圖。

【蘇教版題目答案：（1）1，①，⑦⑧；（2）3，②④⑥；（3）3，2；（4）C₁₂H₁₉O₇N_3】

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