1、备课资料一、蛋白质的变性是物理变化还是化学变化蛋白质的变性是蛋白质的一条重要性质。这条性质在日常生活、医疗、工农业生产中都有着重要的用途。那么，蛋白质的变性是物理变化还是化学变化呢？在此做一简单的讨论。判断一个变化是物理变化还是化学变化的依据就是看在这个变化中有无新物质生成。在物理变化过程中因无新物质生成，也就没有化学键的断裂和生成；在化学变化中因有新物质的生成，所以一定有化学键的断裂和生成。因此，判断蛋白质的变性是物理变化还是化学变化，一定要从蛋白质的结构上分析，看在变化过程中有无化学键的断裂和生成。蛋白质是由 氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，在蛋白质分子中各氨基酸的结合顺序称为一级结构；
2、蛋白质的同一多肽链中的氨基和酰基之间可以形成氢链，使得这一多肽链具有一定的构象，这些称为蛋白质的二级结构；多肽链之间又可互相扭曲折叠起来构成特定形状的排列称为三级结构，三级结构是与二硫键、氢键等联系着的。变性作用是蛋白质受物理或化学因素的影响，改变其分子内部结构和性质的作用。一般认为蛋白质的二级结构和三级结构有了改变或遭到破坏，都是变性的结果。能使蛋白质变性的化学方法有加强酸、强碱、重金属盐、尿素、乙醇、丙酮等；能使蛋白质变性的物理方法有加热、紫外线照射、剧烈振荡等。重金属盐使蛋白质变性，是因为重金属阳离子可以和蛋白质中游离的羧基形成不溶性的盐，在变性过程中有化学键的断裂和生成，因此是一个化学
3、变化。强酸、强碱使蛋白质变性，是因为强酸、强碱可以使蛋白质中的氢键断裂。也可以和游离的氨基或羧基形成盐，在变化过程中也有化学键的断裂和生成，因此，可以看作是一个化学变化。尿素、乙醇、丙酮等，它们可以提供自己的羟基或羰基上的氢或氧去形成氢键，从而破坏了蛋白质中原有的氢键，使蛋白质变性。但氢键不是化学键，因此在变化过程中没有化学键的断裂和生成，所以是一个物理变化。加热、紫外线照射、剧烈振荡等物理方法使蛋白质变性，主要是破坏了蛋白质分子中的氢键，在变化过程中也没有化学键的断裂和生成，没有新物质生成，因此是物理变化。否则，鸡蛋煮熟后就不是蛋白质了。从以上分析可以看出，蛋白质的变性既有物理变化，也有化学
4、变化。但蛋白质的变性是很复杂的，要判断变性是物理变化还是化学变化，要视具体情况而定。如果有化学键的断裂和生成就是化学变化；如果没有化学键的断裂和生成就是物理变化。(文/杨国明，载中学化学2000 年第 4 期)二、蛋白质盐析实验成功的关键(1)试剂配制要求蛋白质的配制。取一个鲜鸡蛋的蛋白置于装有 50 mL 蒸馏水的烧杯中，用玻璃棒搅拌，让鸡蛋白充分溶解，再用双层纱布过滤鸡蛋白液，滤液待用。对电解质的要求。做蛋白质盐析实验时，要保持蛋白质的活性，因此选用的电解质必须是一些轻金属盐、铵盐等。经过实验，能使鸡蛋白从其水溶液中沉淀析出来，且现象又明显，对电解质溶液有两方面的要求：a.电解质溶液比较浓
5、，最好达到饱和；b.电解质溶液 pH 在 13 之间。实验得出：a.对 Al(NO3)3、Al 2(SO4)3、AlCl 3 等盐的饱和溶液直接用于实验即可，现象明显。b.(NH4)2SO4、NH 4Cl、NH 4NO3、K 2SO4、KCl、KNO 3、Na 2SO4、NaNO 3、NaCl、 MgSO4、MgCl 2、Mg(NO 3)2、Ca(NO 3)2、CaCl 2 等盐的饱和溶液，应用对应的酸把 pH 调到 13 之间，实验现象同样很明显。(2)操作过程及实验效果取 3 mL4 mL 鸡蛋白液于试管中，用滴管取上述电解质中的一种，沿试管壁慢慢加入 1 mL2 mL，不要振荡，很快就可
6、以看到试管中有白色沉淀析出。在该试管中，加入少量蒸馏水，振荡，溶液又变回原状，白色絮状物质又溶解。再滴入电解质溶液，还可以形成沉淀，这样就可以反复做二、三次。 (文/黎茂坚，载中学化学2001 年第 5 期)三、关于蛋白质的变性蛋白质是由氨基酸首尾相连而成的肽链组成的。肽链具有一定的空间结构，它可以形成螺旋形，也可以是折叠形等。在蛋白质中既包括肽键，也包括氢键、二硫键，以及由带电荷的羧基和氨基之间相互作用的盐桥。蛋白质的这种复杂结构不太稳定，受到物理因素(如加热、紫外线等) 和化学因素( 如酒精、重金属盐等) 的作用，其结构会发生或多或少的改变，性质也会改变，这种作用称为蛋白质的变性。加热可使
7、蛋白质分子热骚动增加，使其氢键和盐桥等破坏，有规则的空间构型松散，藏于空间构型内的疏水基团因裸露于外，削弱蛋白质的水化作用，结果使蛋白质聚沉凝固。如我们可用加热的办法把生鸡蛋变成熟鸡蛋，同样可用蒸的办法使微生物蛋白质凝固，例如对医疗器械消毒。医生常用酒精杀菌消毒，是因为酒精能与水形成氢键，有很强的吸水能力，同时它还可以影响蛋白质中的氢键，结果使菌体蛋白脱水、变性沉淀。菌体蛋白质是构成细菌的主要成分，一旦被破坏，细菌就失去活力。至于为何用 7075%的酒精而不用 95%的酒精，是因为浓度高的酒精能迅速使菌体表面的蛋白质变性，阻碍酒精渗入细菌内部发挥作用，结果细菌只是暂时失去活力，但并不死亡。而浓
8、度较低的酒精，使菌体蛋白变性慢，酒精可渗入菌体内部发挥作用，最后杀死细菌。重金属盐能够破坏蛋白质的盐桥，重金属离子还能与氢硫基结合，破坏蛋白质的二硫键，使蛋白质变性。因此，重金属盐对人体是有害的。重金属盐中毒后，可服用大量牛奶、蛋清、豆浆等高蛋白物质，以减少重金属盐对人体蛋白的作用。人的头发也是蛋白质，女士烫发实际上也是蛋白质变性的过程。理发师经常先用还原剂减少和破坏头发中的二硫键，当头发卷曲后再施用氧化剂，在不同位置重新形成二硫键，以保持卷曲的发型。生物体的衰老也与蛋白质缓慢变性密切相关，如陈种子会失去发芽能力，人的机体会逐渐衰老等。目前科学工作者积极开展如何防衰老、保青春的研究，实际也是在
9、研究如何防止蛋白质变性。(文/牛蹄，载中学生化学报1991 年 12 月 16 日)四、为什么用加酶洗衣粉？加酶洗衣粉是近年来市场上出现的新品种。它除了含有洗衣粉中的一般化学成分外，还含有一种碱性蛋白酶。人分泌的皮脂中含有蛋白质，在易脏的袖、领口等处蛋白质含量可高达 10%30% ，这些蛋白质与脂质络合，附着在衣物上比较牢固，由于这种蛋白质是变了性的，不溶于水，用普通洗衣粉不容易洗掉，又因它不是油类，所以也不能被洗衣粉中表面活性剂增溶、乳化除去。酶是一种生物催化剂，它存在于动、植物的活细胞内。动、植物机体内的合成和消化等反应由于酶的参加才能顺利地进行。酶催化具有选择性。加酶洗衣粉就是利用这个原
10、理，选择、培养具有特殊功能的酶配入洗衣粉中。酶的作用大小是以酶的活力来衡量的，活力越高所起的作用也就越大，国产酶一般活力在 2 万个单位左右。荷兰、丹麦所产的酶可高达 30 万个单位以上。洗衣粉中的酶应该是稳定的，最好在常温下也有较好的活性，荷兰所生产的碱性蛋白酶在 2070时就具有良好的活性，国产的酶在 4050较佳，超过 70时活性下降直至全部失效。碱性蛋白酶一般在 pH 为 10 的情况下洗涤去污效果最好，这与洗衣粉的性质正好相近。使用加酶洗衣粉时，最好把要洗的衣服先在水中浸泡一下(0.5 1 小时 )，用 40 左右的温水洗涤，其效果尤为明显。加酶洗衣粉不适宜存放在高温、高湿的环境中，
11、也不适宜久存，因为酶的寿命是有一定的时间性的，存放一年以后大部分失效。综合能力训练题1.用一种化学试剂鉴别 NaAlO2 溶液、Na 2SiO3 溶液、鸡蛋白溶液、纯碱溶液、蔗糖溶液等五种无色溶液，可用_作化学试剂。答案：浓硝酸2.化合物 A 是天然蛋白质的最终水解产物，化合物 B 是一种含有醛基的硝酸酯，A、B 两物质的分子式都可用 CaHbOcNd(且ac =b,ac =d)表示。试回答：(1)A、 B 两物质的分子式是_。(2)光谱测定显示 A 的分子结构中不存在甲基( CH3)，则 A 的结构简式是：_。(3)光谱测定显示为 B 的烃基部分不存在支链，则 B 的结构简式是_。答案：(1)C 5H9O4N3.某有机物的相对分子质量为 75，元素的质量分数为碳 32%、氢 6.67%、氮 18.79%，其余为氧。(1)求该有机物的分子式。(2)该有机物与酸发生酯化反应、与无机酸反应生成盐。写出该有机物的结构简式。(3)写出该有机物的一种同分异构体。答案：(1)C 2H5NO2 (2) (3)CH3CH2NO2
