化學課
咳咳,在正式上課之前,請同學們先看一道題,復習一下上一節(jié)學的糖類…… 通過學習生物同學們都知道,蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者,也是生物體內(nèi)一類極為重要的生物大分子。蛋白質(zhì)不僅是細胞的重要成分,而且具有多種生物學功能,例如,人體內(nèi)起催化作用的大多數(shù)酶,一些調(diào)節(jié)代謝的激素和發(fā)生免疫反應的抗體等均為蛋白質(zhì)。小到病毒、細菌等微生物,大到植物動物直至人類,生物體內(nèi)絕大多數(shù)生命過程都與蛋白質(zhì)密切相關,可以說,沒有蛋白質(zhì)就沒有生命,我們知道生物大分子是由許多單體連接而成的多聚體,而氨基酸就是組成蛋白質(zhì)的基本結構單位,要認識蛋白質(zhì),必須首先認識氨基酸。 那么問題來了,什么是氨基酸呢?我們先不慌看書本上的定義,先盯著氨基酸這三個字來看,氨基不用多說了就是氨基,那在有機化學中具有什么官能團的物質(zhì)會被稱為酸呢?唉,沒錯,就是羧基。通過之前的學習,同學們應該知道,羧酸是由烴基與羧基相連而構成的有機化合物,而當羧酸分子烴基上的氫原子被氨基取代后,就得到了氨基酸。所以氨基酸分子中含有羧基和氨基兩種官能團,屬于取代羧酸。再補充一個小知識點,有的氨基酸與硝基化合物互為同分異構體,比如說甘氨酸和硝基乙烷。 還是通過生物的學習,我們知道組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有二十一種,其中有八種是人體細胞不能合成的,它們分別是甲硫氨酸、纈氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸和蘇氨酸這些氨基酸必須通過食物供給,因此被稱為必需氨基酸,另外是十三種是非必需氨基酸。注意這個需字別寫錯了!當然這里的八種必需氨基酸和13種非必需氨基酸,是對于一般成年人而言的,你像嬰兒自身就不能合成組氨酸。在評價各種食物的營養(yǎng)價值時,應該注重其中必需氨基酸的種類和含量,為了人體的健康,應注意合理膳食,科學營養(yǎng),保持人體必需氨基酸的攝取。 雖然氨基酸的種類有很多,但組成蛋白質(zhì)的氨基酸主要是阿爾法氨基酸,那么什么是阿爾法氨基酸呢?我們以羧基為定位基團,將與羧基直接相連的碳原子,叫做阿爾法碳原子,當氨基連接在阿爾法碳原子上,形成的氨基酸就叫做阿爾法氨基酸。還記得生物課上,當生物老師說這個也是氨基酸的時候,同學們都愣了,?。坎皇钦f氨基和羧基要鏈接在同一個碳原子上嗎?現(xiàn)在同學們應該明白了那講的是阿爾法氨基酸。那這個叫啥?我們看這個是阿爾法碳原子,接著這個是貝塔碳原子,氨基連接在貝塔碳原子上,所以它屬于貝塔氨基酸。以此類推,還有伽馬氨基酸等等。書上給的這幾種常見氨基酸都是阿爾法氨基酸。對于阿爾法氨基酸而言,除了甘氨酸阿爾法位的碳原子上連有兩個相同氫原子外,一般其他阿爾法氨基酸的阿爾法碳原子上都連接了四個不同的原子,或原子團,我們將這種連接了四個不同原子或原子團的碳原子叫做手性碳原子,這樣的分子具有對映異構體。 介紹完氨基酸的結構特點,我們來看一下物理性質(zhì),天然氨基酸均為無色晶體,熔點較高,多在200到300攝氏度熔化時分解,注意是火字旁的那個熔字。一般能溶于水而難溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。同學們能不能從結構角度來解釋一下氨基酸溶于水的原因?誒,這根本難不倒同學們嘛,很簡單,氨基和羧基都是親水基團嘛,所以氨基酸一般能溶于水。 接著我們看113頁最上方的思考與討論,根據(jù)以上氨基酸結構簡式中所含有的官能團推測氨基酸可能具有哪些化學性質(zhì)。這也難不倒同學們。我們看氨基酸分子中,既含有羧基又含有氨基,而羧基→酸性基團,提供氫離子,具有酸性能與堿反應生成鹽,氨基→堿性基團,結合氫離子,具有堿性能與酸反應生成鹽,因此氨基酸是兩性化合物。比如說,甘氨酸可以和鹽酸反應生成甘氨酸鹽酸鹽,也可以和氫氧化鈉反應生成甘氨酸鈉和水。 接著同學們看到書本右側的信息搜索,味精是一種常見的調(diào)味劑,其化學成分主要是谷氨酸單鈉鹽。但我們知道谷氨酸是有兩個羧基的,這里再補充一個知識點,谷氨酸二鈉是沒有鮮味的。 氨基酸另一個重要性質(zhì)是可以發(fā)生成肽反應 1.生成二肽:兩個氨基酸分子可以相同也可以不同,例子我就不舉了,畢竟又是我們的生物課上學過的,哦,應該說是復習過的,而且生物老師的PPT動畫也非常的生動形象,我就不多說了,好吧。 2.生成多肽:由兩個氨基酸分子縮合后形成的含有肽鍵的化合物稱為二肽。二肽還可以繼續(xù)與其他氨基酸分子縮合生成三肽、四肽、五肽,以致生成長鏈的多肽。書上給了一種多肽的寫法,其實我們還可以這樣寫…… 3.分子間成環(huán),時間不多了就不讓大家動手寫了,我快速地演示一遍。 4.分子內(nèi)成環(huán) 好接著我們再講回多肽,多肽常呈鏈鏈狀,所以也叫肽鏈,無論肽鏈有多長,在鏈的兩端,一端有游離的氨基,稱為氨基端,一端有游離的羧基,稱為羧基端,因此多肽也具有兩性。肽鏈能盤區(qū)、折疊還可以相互結合在一起,就形成了我們熟悉的蛋白質(zhì)。一般把相對分子質(zhì)量在1萬以上,并具有一定空間結構的多肽稱為蛋白質(zhì)。好接下來,有請姬二賽同學為我們講解蛋白質(zhì)的相關知識。