第一篇：1 第二章 蛋白質(zhì)化學(xué)作業(yè)及答案

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第二章 《蛋白質(zhì)化學(xué)》作業(yè)及參考答案

第一部分試題

1．氨基酸的側(cè)鏈對(duì)多肽或蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能非常重要。用三字母縮寫形式列出其側(cè)鏈為如下要求的氨基酸：（a）含有一個(gè)羥基；b）含有一個(gè)氨基；c）含有一個(gè)具有芳香族性質(zhì)的基團(tuán)；（d）含有分支的脂肪族烴鏈；（e）含有硫；（f）含有一個(gè)在pH 7－10范圍內(nèi)可作為親核體的基團(tuán)或原子，指出該親核基團(tuán)或原子。2．某種溶液中含有三種三肽：TyrSer , GluPhe 和AspLys , α-COOH基團(tuán)的pKa 為3.8;α-NH3基團(tuán)的pKa為8.5。在哪種pH（2.0,6.0或13.0）下，通過電泳分離這三種多肽的效果最好？ 3．利用陽離子交換層析分離下列每一對(duì)氨基酸，哪一種氨基酸首先被pH7緩沖液從離子交換柱上洗脫出來。（a）Asp和Lys；（b）Arg和Met；c）Glu和Val；（d）Gly和Leu（e）Ser和Ala 4．胃液（pH＝1.5）的胃蛋白酶的等電點(diǎn)約為1，遠(yuǎn)比其它蛋白質(zhì)低。試問等電點(diǎn)如此低的胃蛋白酶必須存在有大量的什么樣的官能團(tuán)？什么樣的氨基酸才能提供這樣的基團(tuán)？

5．一個(gè)含有13個(gè)氨基酸殘基的十三肽的氨基酸組成為：Ala, Arg,2 Asp, 2Glu, 3Gly, Leu, 3Val。部分酸水解后得到以下肽段，其序列由Edman降解確定，試推斷原始寡肽的序列。（a）AspValGlyAla（b）ValValGlu（c）ValVal（d）GluGly-Arg（e）ValGlyAlaGly18）/0.29% = 64138（Dal）答：略 3.解：因氨基酸殘基平均分子量是110（已去水），故該肽鏈所含氨基酸殘基數(shù)為：330000/110=3000 設(shè)有x個(gè)氨基酸殘基呈α螺旋，則：0.15*X + 0.35*(3000-X)= 600，X=2250 α螺旋的長度為：2250×0.15=337.5nm α螺旋占總長度的% = 337.5nm / 600nm = 56.3%

答：略

4.解：呈α-螺旋狀態(tài)時(shí)：78*0.15 nm= 11.7nm

呈β-折疊結(jié)構(gòu)時(shí)：78*0.36nm = 28.08nm

答：略

5.解：一般紙層析是根據(jù)物質(zhì)的極性或親水性的大小來進(jìn)行分離的。這幾種氨基酸的極性大小順序?yàn)镚lu＞Ser＞Ala＞Ile，所以它們?cè)诩垖游鲋械目炻樞驗(yàn)镚lu＞Ser＞Ala＞Ile。6.解：Leu和Ile的分子量（MW）都是131Dal，根據(jù)兩種氨基酸的含量來看：

Ile︰Leu = 2.48%︰1.65% = 1.5︰1 = 3︰2。

所以此蛋白質(zhì)中的Ile至少有3個(gè)，Leu至少有2個(gè)。那么：

1.62% = 2*（131-18）/ 蛋白質(zhì)MW 蛋白質(zhì)MW = 226/1.65% = 13697 Dal 答：略

7.解：該片段中含有 180/3.6=50（圈螺旋）

該α-螺旋片段的軸長為 180×0.15=27nm

答：略

8.解：氨基酸的平均MW為120，氨基酸殘基之間的距離在完全伸展時(shí)（即β-折疊結(jié)構(gòu)）為0.36nm（有的資料認(rèn)為是0.35nm），所以該肽鏈的長度為：0.36*122 = 43.92nm；該蛋白質(zhì)的MW = 122*120=14640DaL

答：略 解釋：

1.兩性離子：指在同一氨基酸分子上含有等量的正負(fù)兩種電荷，又稱兼性離子或偶極離子。

2.必需氨基酸：指人體（和其它哺乳動(dòng)物）自身不能合成，機(jī)體又必需，需要從飲食中獲得的氨基酸。3.氨基酸的等電點(diǎn)：指氨基酸的正離子濃度和負(fù)離子濃度相等時(shí)的pH值，用符號(hào)pI表示。

4.稀有氨基酸：指存在于蛋白質(zhì)中20種常見氨基酸以外的其它罕見氨基酸，它們是正常氨基酸的衍生物。5.非蛋白質(zhì)氨基酸：指不存在于蛋白質(zhì)分子中而以游離狀態(tài)和結(jié)合狀態(tài)存在于生物體的各種組織和細(xì)胞內(nèi)的氨基酸。

6.構(gòu)型：指在立體異構(gòu)體中不對(duì)稱碳原子上相連的各原子或取代基團(tuán)的空間排布。構(gòu)型的轉(zhuǎn)變伴隨著共價(jià) 7.鍵的斷裂和重新形成。

8.構(gòu)象：指有機(jī)分子中，不改變共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，僅單鍵周圍的原子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的原子的空間排布。一種構(gòu)象改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時(shí)，不涉及共價(jià)鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)象改變不會(huì)改變分子的光學(xué)活性。

9.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的排列順序，以及二硫鍵的位置。10.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：指在蛋白質(zhì)分子中的局部區(qū)域內(nèi)，多肽鏈沿一定方向盤繞和折疊的方式。11.超二級(jí)結(jié)構(gòu)：指蛋白質(zhì)分子中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位組合在一起所形成的有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。12.13.14.15.結(jié)構(gòu)域：指蛋白質(zhì)多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲折疊成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的近似球形的組裝體。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)：指蛋白質(zhì)在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上借助各種次級(jí)鍵卷曲折疊成特定的球狀分子的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：指多亞基蛋白質(zhì)分子中各個(gè)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈以適當(dāng)方式聚合所呈現(xiàn)的三維結(jié)構(gòu)。氫鍵：指負(fù)電性很強(qiáng)的氧原子或氮原子與N-H或O-H的氫原子間的相互吸引力。

16.離子鍵：帶相反電荷的基團(tuán)之間的靜電引力，也稱為靜電鍵或鹽鍵。

17.疏水鍵：非極性分子之間的一種弱的、非共價(jià)的相互作用。如蛋白質(zhì)分子中的疏水側(cè)鏈避開水相而相互聚集而形成的作用力。

18.范德華力：中性原子之間通過瞬間靜電相互作用產(chǎn)生的一種弱的分子間的力。當(dāng)兩個(gè)原子之間的距離為它們的范德華半徑之和時(shí)，范德華力最強(qiáng)。19.鹽析：在蛋白質(zhì)溶液中加入一定量的高濃度中性鹽（如硫酸氨），使蛋白質(zhì)溶解度降低并沉淀析出的現(xiàn)象稱為鹽析。

20.鹽溶：在蛋白質(zhì)溶液中加入少量中性鹽使蛋白質(zhì)溶解度增加的現(xiàn)象。

21.蛋白質(zhì)的變性作用：蛋白質(zhì)分子的天然構(gòu)象遭到破壞導(dǎo)致其生物活性喪失的現(xiàn)象。蛋白質(zhì)在受到光照、熱、有機(jī)溶劑以及一些變性劑的作用時(shí)，次級(jí)鍵遭到破壞導(dǎo)致天然構(gòu)象的破壞，但其一級(jí)結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，其相對(duì)分子質(zhì)量基本不降低。

22.蛋白質(zhì)的復(fù)性：指在一定條件下，變性的蛋白質(zhì)分子恢復(fù)其原有的天然構(gòu)象并恢復(fù)生物活性的現(xiàn)象。23.蛋白質(zhì)的沉淀作用：在外界因素影響下，蛋白質(zhì)分子失去水化膜或被中和其所帶電荷，導(dǎo)致溶解度降低從而使蛋白質(zhì)變得不穩(wěn)定而沉淀的現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的沉淀作用。24.凝膠電泳：以凝膠為介質(zhì)，在電場(chǎng)作用下分離蛋白質(zhì)或核酸等分子的分離純化技術(shù)。

25.層析：按照在移動(dòng)相（可以是氣體或液體）和固定相（可以是液體或固體）之間的分配比例將混合成分分開的技術(shù)。

26.波爾效應(yīng)（Bohr effect）：增加CO2分壓，提高CO2濃度，能夠提高Hb亞基的協(xié)同效應(yīng)，降低Hb對(duì)O2的親和力。并且發(fā)現(xiàn)增加H+濃度或降低pH，也能增加亞基協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)Hb釋放O2。反之，高濃度O2或增加O2分壓，都將促進(jìn)脫氧Hb分子釋放H+和CO2。這些相互有關(guān)的現(xiàn)象稱為波爾效應(yīng)。波爾效應(yīng)主要描述H+濃度或pH值及CO2分壓的變化對(duì)Hb結(jié)合O2的影響，具有重要的生理意義。

27.寡聚蛋白：由2個(gè)或2個(gè)以上的亞基或單體組成的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為寡聚蛋白。凡具有別構(gòu)作用的蛋白質(zhì)一般都屬于寡聚蛋白。28.別構(gòu)效應(yīng)（作用）：又稱為變構(gòu)效應(yīng)。當(dāng)某些寡聚蛋白與別構(gòu)效應(yīng)劑（或稱為變構(gòu)效應(yīng)劑）發(fā)生作用時(shí)，可以通過蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化來增加或降低減蛋白質(zhì)的活性。這里的變構(gòu)效應(yīng)劑可以是蛋白質(zhì)本身的作用物，也可以是作用物以外的物質(zhì)。

29.同源蛋白：在不同的機(jī)體中實(shí)現(xiàn)同一種功能的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為同源蛋白。如細(xì)胞色素C在不同種屬中的分子形式有所不同，但它們的空間結(jié)構(gòu)非常相似，其生物功能都是傳遞電子。通過同源蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)的比較可以判斷生物的親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。

30.凝膠電泳（gel electrophoresis）：以凝膠為介質(zhì)，在電場(chǎng)作用下分離蛋白質(zhì)或核酸等分子的分離純化技術(shù)。

31.SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrohoresis))：在有去污劑十二烷基硫酸鈉存在下的聚丙烯酰胺凝膠電泳。SDS-PAGE只是按照分子大小分離的，而不是根據(jù)分子所帶的電荷和大小分離的。

32.Edman降解(Edman degradation)：從多肽鏈游離的N末端測(cè)定氨基酸殘基的序列的過程。N末端氨基酸殘基被苯異硫氰酸酯修飾，然后從多肽鏈上切下修飾的殘基，再經(jīng)層析鑒定，余下的多肽鏈（少了一個(gè)殘基）被回收再進(jìn)行下一輪降解循環(huán)。

33.透析（dialysis）：通過小分子經(jīng)半透膜擴(kuò)散到水（或緩沖液）的原理將小分子與生物大分子分開的一種分離純化技術(shù)。

第二篇：蛋白質(zhì)化學(xué)

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蛋白質(zhì)化學(xué)

第一章

蛋白質(zhì)化學(xué) 第一節(jié)

概

述

一、蛋白質(zhì)的定義

蛋白質(zhì)是一切生物體中普遍存在的，由20種左右天然а-氨基酸通過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物；其種類繁多，具有一定的相對(duì)分子量、復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)和特定生物學(xué)功能；是表達(dá)生物遺傳形狀的一類主要物質(zhì)。

二、蛋白質(zhì)在生命中的重要性

早在1878年，思格斯就在《反杜林論》中指出：“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新。” 可以看出，第一，蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)；

第二，生命是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是蛋白體的存在方式； 第三，這種存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代謝?，F(xiàn)代生物化學(xué)的實(shí)踐完全證實(shí)并發(fā)展了恩格斯的論斷。

三、蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能

1.蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必不可少的重要成分，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)

蛋白質(zhì)占干重

人體中（中年人）

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人體

45%

水55%

細(xì)菌

50%～80%

蛋白質(zhì)19%

真菌

14%～52%

脂肪19%

酵母菌

14%～50%

糖類＜1%

白地菌

50%

無機(jī)鹽7%

2.蛋白質(zhì)是一種生物功能的主要體現(xiàn)者，它參與了幾乎所有的生命活動(dòng)過程

1）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用 3）免疫保護(hù)作用 4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ) 5）運(yùn)動(dòng)與支持作用 6）參與細(xì)胞間信息傳遞

3.外源蛋白質(zhì)有營養(yǎng)功能，可作為生產(chǎn)加工的對(duì)象

四、蛋白質(zhì)的元素組成

1.主要有C、H、O、N和S，有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘。

碳

50％

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氫

7％

氧

23％

氮

16%

硫

0-3％

其他

微

量 2.蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)：

（1）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％；

（2）蛋白質(zhì)系數(shù)：任何生物樣品中每1g元N的存在，就表示大約有100/16=6.25蛋白質(zhì)的存在，6.25常稱為蛋白質(zhì)常數(shù)。

100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)

=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×100

五、蛋白質(zhì)的分類

（一）、依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分為球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)。

1.球狀蛋白質(zhì)：外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。

2.纖維狀蛋白質(zhì)：分子類似纖維或細(xì)棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋

白質(zhì)和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。

（二）、依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分為簡(jiǎn)單蛋白和結(jié)合蛋白

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1.簡(jiǎn)單蛋白：又稱為單純蛋白質(zhì)；這類蛋白質(zhì)只含由(-氨基酸組成的 肽鏈，不含其它成分。

（1）清蛋白和球蛋白：廣泛存在于動(dòng)物組織中，易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。

（2）谷蛋白和醇溶谷蛋白：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀堿中，后者可溶于70－80％乙醇中。

（3）精蛋白和組蛋白：堿性蛋白質(zhì)，存在與細(xì)胞核中。

（4）硬蛋白：存在于各種軟骨、腱、毛、發(fā)、絲等組織中，分為角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。

2.結(jié)合蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成

（1）色蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與色素物質(zhì)結(jié)合而成。如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。

（2）糖蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與糖類物質(zhì)組成。如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。（3）脂蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與脂類結(jié)合而成。如血清(-，(-脂蛋白等。（4）核蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與核酸結(jié)合而成。如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。

（5）色蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與色素結(jié)合而成。如血紅素、過氧化氫酶、細(xì)胞色素c等。

（6）磷蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)和磷酸組成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、彈性蛋白、絲心蛋白等。

（三）、蛋白質(zhì)按功能分為活性蛋白和非活性蛋白

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（四）、蛋白質(zhì)按營養(yǎng)價(jià)值分為完全蛋白和不完全蛋白

第 二 節(jié)

氨基酸化學(xué)

--組成蛋白質(zhì)的基本單位

存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬 L-氨基酸（甘氨酸除外）。

一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類

（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)

氨基酸是蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物，是組成蛋白質(zhì)的基本單位。從蛋白質(zhì)水解物中分離出來的氨基酸有二十種，除脯氨酸和羥脯氨酸外，這些天然氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)為：

(1).與羧基相鄰的α-碳原子上都有一個(gè)氨基，因而稱為α-氨基酸。

(2).除甘氨酸外,其它所有氨基酸分子中的α-碳原子都為不對(duì)稱碳原

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子,所以：A.氨基酸都具有旋光性。B.每一種氨基酸都具有D-型和L-型兩種立體異構(gòu)體。目前已知的天然蛋白質(zhì)中氨基酸都為L-型。

（二）氨基酸的分類

中性AA（1）按R基團(tuán)的酸堿性分為：

酸性AA

堿性AA

（2）按R基團(tuán)的電性質(zhì)分為：

疏水性R基團(tuán)AA

不帶電荷極性R基團(tuán)的AA

帶電荷R基團(tuán)的AA（3）按R基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分為：脂肪族A

芳香族AA

雜環(huán)族AA 脂肪族氨基酸：

中性aa：甘、丙、纈、亮、異亮；

側(cè)鏈含-OH和-S的aa：絲、蘇；

酸性aa及其酰胺：谷、谷氨酰胺、天門冬及天門冬酰胺；

堿性aa：精、賴、組； 芳香族aa：苯丙、色、酪 雜環(huán)aa：脯、組。

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非極性R基aa（8個(gè)）：丙、纈、亮、異亮、脯、苯丙、色、蛋； 極性R基但不帶電荷aa（7個(gè)）：甘、絲、蘇、半胱、酪、天門冬酰胺、谷氨酰胺；

極性正電aa（堿性aa3個(gè)）：精、賴、組； 極性負(fù)電aa（酸性aa2個(gè)）：天門冬、谷。

（三）人體所需的八種必需氨基酸

（1）什么是必需氨基酸？半必需氨基酸？非必需氨基酸？ 必需氨基酸： 半必需氨基酸： 非必需氨基酸：

（2）種類：

必需氨基酸：賴氨酸(Lys)

纈氨酸(Val)

蛋氨酸(Met)

色氨酸(Try)

亮氨酸(Leu)

異亮氨酸(Ile)

酪氨酸(Thr)

苯丙氨酸(Phe)

半必需氨基酸：嬰兒時(shí)期所需: 精氨酸(Arg)、組氨酸(His)

早產(chǎn)兒所需：色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys)

（四）、幾種重要的不常見氨基酸

在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱為不常見蛋

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白質(zhì)氨基酸。這些氨基酸都是由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來的。其中重要的有4-羥基脯氨酸、5-羥基賴氨酸、N-甲基賴氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。

二、氨基酸的重要理化性質(zhì) 1.一般物理性質(zhì)

常見氨基酸均為無色結(jié)晶,其形狀因構(gòu)型而異

(1)溶解性：各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。

(2)熔點(diǎn)：氨基酸的熔點(diǎn)極高，一般在200℃以上。

(3)味感：其味隨不同氨基酸有所不同，有的無味、有的為甜、有的味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。

(4)旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋轉(zhuǎn)，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)光吸收：構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(<220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。2.兩性解離及等電點(diǎn)

（1）氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。

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pH

pH=pI

pH>pI

陽離子

氨基酸的兼性離子

陰離子（2）等電點(diǎn)(isoelectric point, pI)：

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。

（3）氨基酸等電點(diǎn)的計(jì)算

側(cè)鏈不含離解基團(tuán)的中性氨基酸：pI =(pK'1 + pK'2)/2

酸性氨基酸：pI =(pK'1 + pK'R-COO-)/2

堿性氨基酸：pI =(pK'2 + pK'R-NH2)/2

（4）與茚三酮的反應(yīng)

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氨基酸與水合茚三酮共熱，發(fā)生氧化脫氨反應(yīng)，生成NH3與酮酸。水合茚三酮變?yōu)檫€原型茚三酮。加熱過程中酮酸裂解，放出CO2，自身變?yōu)樯僖粋€(gè)碳的醛。水合茚三酮變?yōu)檫€原型茚三酮。NH3與水合茚三酮及還原型茚三酮脫水縮合，生成藍(lán)紫色化合物。

*反應(yīng)要點(diǎn)

A.該反應(yīng)由NH2與COOH共同參與 B.茚三酮是強(qiáng)氧化劑

C.該反應(yīng)非常靈敏，可在570nm測(cè)定吸光值 D.測(cè)定范圍：0.5~50μg/ml

E.脯氨酸與茚三酮直接生成黃色物質(zhì)（不釋放NH3）

*應(yīng)用：

A.氨基酸定量分析（先用層析法分離）

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B.氨基酸自動(dòng)分析儀：

用陽離子交換樹脂，將樣品中的氨基酸分離，自動(dòng)定性定量，記錄結(jié)果。

第三節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 引言：

自然界成千上萬的蛋白質(zhì)都具有不同的結(jié)構(gòu)，而組成這類蛋白質(zhì)的aa卻只有20種左右，他們是如何形成蛋白質(zhì)的呢？本節(jié)就是解決這一問題的。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)。隨著對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不斷認(rèn)識(shí)，在二級(jí)與三級(jí)之間引入了一個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的概念，所以說蛋白質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上最顯著的特點(diǎn)是多層次和高度復(fù)雜。

在談及蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)之前，先明確兩個(gè)概念，即構(gòu)象和構(gòu)型，兩者雖一字之差，但卻有本質(zhì)區(qū)別。

構(gòu)想（conformation）：指分子內(nèi)各原子或基團(tuán)之間的相互立體關(guān)系。構(gòu)象的改變是由于單鍵的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。不需要共價(jià)鍵的斷裂或形成，只涉及二級(jí)鍵的改變。

構(gòu)型（configuration）:指在立體異構(gòu)體中，取代基團(tuán)或原子因受某種因素的限制，在空間上取不同的位置所形成的不同立體結(jié)構(gòu)。構(gòu)型的改變必須有共價(jià)鍵的斷裂或新鍵的形成。

一、介紹一些基本概念：

1、肽鍵和肽：一個(gè)aa的氨基和另一個(gè)aa的羧基之間失水形成的酰

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胺鍵，稱為肽鍵。所形成的化合物稱為肽。

肽鍵的特點(diǎn)：

?氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛作用； ? ?組成肽鍵的原子處于同一平面； ? ?肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)； ?

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?在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。

2、二肽、多肽和aa殘基：有兩個(gè)aa組成的肽稱為二肽。由多個(gè)氨基酸組成的肽稱為多肽，組成多肽的aa單元稱為aa殘基。

3、多肽鏈(polypeptide chain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。氨基酸順序是指在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列。N 末端：多肽鏈中有自由氨基的一端，C 末端：多肽鏈中有自由羧基的一端。

4、肽鏈的表示方法：從N端開始到C端

可用aa中文第一個(gè)字或英文連字體或單字母

中間用 “?！被颉?”連

5、環(huán)狀肽：指沒有自由的a-氨基端和自由的a-羧基端的肽。

二、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

1、定義

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序，指蛋白質(zhì)的aa組成、排序、二硫鍵、肽鏈、末端aa種類等。

2、主要的化學(xué)鍵：肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

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*一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。

三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

（一）、基本情況

1、定義：

蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架盤繞折疊，依靠氫鍵維持固定所形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)。它并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。

2、主要的化學(xué)鍵：

氫鍵

3、肽單元：

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4、幾個(gè)基本概念

*肽單位：指多肽鏈上從一個(gè)a-碳原子到相鄰的a-碳原子之間的結(jié)構(gòu)（又一個(gè)羧基和一個(gè)亞氨基組成）它是肽鏈主鏈骨架中的重復(fù)結(jié)構(gòu)。*肽平面：由于肽鏈具有雙鏈性質(zhì)，因而不能自由自由旋轉(zhuǎn)，使得肽鏈所所連接的6個(gè)原子處于同一個(gè)平面上。這個(gè)平面稱為--。*a碳原子的二角：多肽鏈中a-碳N和C-件都是單鍵?？梢宰杂尚D(zhuǎn)，其中can旋轉(zhuǎn)角度由∮表示。aCC間旋轉(zhuǎn)角度由∮表示。他們被稱為--。

*肽單位的四個(gè)顯著特征：肽平面、a碳原子的二角、反式。*一級(jí)結(jié)構(gòu)的最小單位是aa殘基，高級(jí)結(jié)構(gòu)的最小單位是肽單位。

（二）、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式 ?(-螺旋((-helix)?(-折疊((-pleated sheet)?(-轉(zhuǎn)角((-turn)? 無規(guī)卷曲(random coil（1）、什么是a-螺旋結(jié)構(gòu)? 定義：

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鏈主鏈骨架圍繞中心軸盤繞折疊所形成的有規(guī)則的結(jié)構(gòu)，每圈螺旋含3.6個(gè)aa堿基。螺旋的螺距為0.54nm,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是靠鍵內(nèi)的氫鍵。

結(jié)構(gòu)特征：

*多肽鏈中的各個(gè)肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,含3.6個(gè)氨基酸殘基；兩個(gè)氨基酸之間的距離0.15nm.*肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個(gè)氨基酸殘基的酰胺基團(tuán)的-CO基與第四?個(gè)氨基酸殘基酰胺基團(tuán)的-NH基形成氫鍵。*蛋白質(zhì)分子為右手(-螺旋。*有些結(jié)構(gòu)不易形成(-螺旋。（2）?-折疊結(jié)構(gòu)？

定義：

指是由兩條或兩條以上幾乎完全伸展的肽鏈平行排列通過鏈間氫鍵交聯(lián)而成。肽鏈的主鏈成鋸齒狀折疊構(gòu)象。

結(jié)構(gòu)特征：

①在(-折疊中，(-碳原子總是處于折疊的角上，氨基酸的R基團(tuán)處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩個(gè)氨基酸之間的軸心距為0.35nm.②(-折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵

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與鏈的長軸接近垂直。

③(-折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。（3）?-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲

在?-轉(zhuǎn)角部分，由四個(gè)氨基酸殘基組成.四個(gè)形成轉(zhuǎn)角的殘基中，第三個(gè)一般均為甘氨酸殘基．彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的-C=O 和第四個(gè)殘基的-N-H 之間形成氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。

（三）超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（１）超二級(jí)結(jié)構(gòu)

在蛋白質(zhì)分子中，由若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。幾種類型的超二級(jí)結(jié)構(gòu)：α α；ββ；βαβ；βββ．

★超二級(jí)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)層次上高于二級(jí)結(jié)構(gòu)，但沒有聚集成具有功能的結(jié)構(gòu)域．（２）結(jié)構(gòu)域

對(duì)于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個(gè)或兩個(gè)以上相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體締合而成三級(jí)結(jié)構(gòu)。這種相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體就稱結(jié)構(gòu)域。

①結(jié)構(gòu)域通常是幾個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合，對(duì)于較小的蛋白質(zhì)分子，結(jié)

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構(gòu)域與三級(jí)結(jié)構(gòu)等同，即這些蛋白為單結(jié)構(gòu)域。

②結(jié)構(gòu)域一般由100~200 個(gè)氨基酸殘基組成，但大小范圍可達(dá) 40~400 個(gè)殘基。氨基酸可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的。③結(jié)構(gòu)域之間常形成裂隙，比較松散，往往是蛋白質(zhì)優(yōu)先被水解的部位。酶的活性中心往往位于兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的界面上。

④結(jié)構(gòu)域之間由“鉸鏈區(qū)”相連，使分子構(gòu)象有一定的柔性，通過結(jié)構(gòu)域之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使蛋白質(zhì)分子實(shí)現(xiàn)一定的生物功能。

⑤在蛋白質(zhì)分子內(nèi)，結(jié)構(gòu)域可作為結(jié)構(gòu)單位進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，水解出來后仍能維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，甚至保留某些生物活性。

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纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域

（四）、自學(xué)a-角蛋白，膠原蛋白的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單了解。

四、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)（1）定義：

整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。

（2）主要的化學(xué)鍵：疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 Van der Waals力等。

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五、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)

（1）亞基(subunit)：有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基。

（2）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用。

（3）亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。

例如：

血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定由佩魯茨1958年完成，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)為： ?球狀蛋白，寡聚蛋白，含四個(gè)亞基 ?兩條α鏈，兩條β鏈，α2β2 ?α 鏈：141個(gè)殘基； β鏈：146個(gè)殘基 ?分子量65 000 ?含四個(gè)血紅素輔基

?親水性側(cè)鏈基團(tuán)在分子表面，疏水性基團(tuán)在分子內(nèi)部

*蛋白質(zhì)分子中的結(jié)構(gòu)層次

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到此為止，已基本介紹完蛋白質(zhì)由低到高的結(jié)構(gòu)層次，總結(jié)如下：

一級(jí)結(jié)構(gòu)→二級(jí)結(jié)構(gòu)→超二級(jí)結(jié)構(gòu)→結(jié)構(gòu)域→三級(jí)結(jié)構(gòu)→亞基→四級(jí)結(jié)構(gòu)

肽鏈、二硫鍵 ←--一級(jí)結(jié)構(gòu)（肽鏈結(jié)構(gòu)指多肽鏈的aa排列順序）

↓

氫鍵 ←--二級(jí)結(jié)構(gòu)（多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊形成有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)）

←--超二級(jí)結(jié)構(gòu)（相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)的聚集體）

←--結(jié)構(gòu)域（在空間上可明確區(qū)分，相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域性結(jié)構(gòu)）相互作用，氫鍵

范德華力，鹽鍵←--三級(jí)結(jié)構(gòu)（球狀蛋白質(zhì)中所有原子在空間上相對(duì)位置）

范德華力、鹽堿←--四級(jí)結(jié)構(gòu)（亞基聚合體）

?維系蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵

?維系蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)：氫鍵

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?維系蛋白質(zhì)分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵

?維系蛋白質(zhì)分子的四級(jí)結(jié)構(gòu)：范德華力、鹽鍵

第四節(jié)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

引言：

介紹完蛋白質(zhì)的各層次結(jié)構(gòu)后，到底各層次結(jié)構(gòu)在與功能上的關(guān)系如何，每個(gè)層次又如何決定著蛋白質(zhì)的功能，如何從立體水平上去認(rèn)識(shí)這些問題，本節(jié)就解決這一問題。

一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其高級(jí)結(jié)構(gòu)：

1、如何舉例證明？ Anfinsen的實(shí)驗(yàn)：

有活性球狀分子核糖核酸酶（氫鍵、二硫鍵）--8M尿素、羥基乙醇-→變性為伸展的分子，生物活性消失--透析除去變性劑和還原劑-→酶的活性大部分恢復(fù)，伸展的多肽鏈重新折疊，二硫鍵正確配對(duì)；還原后的核糖核酸酶--8M尿素重新氧化-→無活性錯(cuò)亂的核糖核酸酶--微量羥基乙醇-→有活性核糖核酸酶（二硫鍵正確配對(duì)）。

2、說明什么問題？

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A：蛋白質(zhì)的變性是可逆的，變性蛋白質(zhì)在一定條件下是可以恢復(fù)活性的；

B：恢復(fù)的原因是在一定條件下可以自身折疊成天然構(gòu)象； C：前兩項(xiàng)根源是蛋白質(zhì)之所以能形成復(fù)雜的三級(jí)結(jié)構(gòu)，所需要的全部信息都包含在一級(jí)結(jié)構(gòu)中； D：一級(jí)結(jié)構(gòu)決定它的高級(jí)結(jié)構(gòu)。

二、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1、同源蛋白質(zhì)的研究：也叫同功能蛋白質(zhì)，有助于研究生物進(jìn)化。A、同源蛋白質(zhì)的概念：

是指在不同生物體中實(shí)現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì)。它的一級(jí)結(jié)構(gòu)中有許多位置的aa對(duì)所有種屬來說都是相同的，稱為不變殘基。其他位置的aa差異較大，稱為可變殘基。這種aa順序中的相似性稱為順序同源現(xiàn)象。

B、舉例：如細(xì)胞色素c，120個(gè)物種，28個(gè)aa位置不變，是維持構(gòu)象上發(fā)揮功能的必要部位?？勺儦埢S進(jìn)化而變異，親緣關(guān)系越近，aa差異越小（繪出進(jìn)化樹）。

2、一級(jí)結(jié)構(gòu)相同，功能相同，一級(jí)結(jié)構(gòu)的細(xì)小變化導(dǎo)致功能完全不同。

A、分子病的概念：由于遺傳基因的突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的改變或某種蛋白質(zhì)缺乏引起的疾病。

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B、例如：鐮刀性貧血病

三、蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

蛋白質(zhì)具有特有的空間構(gòu)象，因而就有相應(yīng)的生物學(xué)功能。

（一）舉例說明：不同的aa順序可以產(chǎn)生相同的空間構(gòu)象，因而執(zhí)行相同的生物學(xué)功能。

例1：血紅蛋白與肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1、肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)為一條肽鏈。一個(gè)血紅素輔基，75%為?-螺旋，內(nèi)部為非極性aa，血紅素在表面，通過His93和His64與內(nèi)部相連，His64存在于第六位配位鍵上，可避免Fe2+氧化。血紅蛋白的結(jié)構(gòu)為四條肽鏈。2條?鏈，2條?鏈，4個(gè)血紅素輔基，每條1個(gè)，由4個(gè)原卟啉和1個(gè)鐵原子組成，形成6個(gè)配位鍵，4個(gè)與原卟啉的N原子結(jié)合，1個(gè)與His93結(jié)合，另1個(gè)可與O2或水結(jié)合，當(dāng)未與O2結(jié)合時(shí)。Fe2+處于高自旋狀態(tài)，使這種6位結(jié)合形成一個(gè)“圓屋頂”，F(xiàn)e2+高出屋頂，不穩(wěn)；當(dāng)與O2結(jié)合后，F(xiàn)e2+變?yōu)榈妥孕隣顟B(tài)，F(xiàn)e2+落入環(huán)中而不穩(wěn)。構(gòu)象改變也影響其它亞基結(jié)合O2。

2、結(jié)合曲線不同，血紅蛋白的結(jié)合O2曲線為S型，肌紅蛋白為雙曲線，也就是血紅蛋白與O2結(jié)合具有協(xié)同性，為什么？

血紅蛋白由四個(gè)亞基組成，脫氧時(shí)，四條鏈的C端均參與鹽橋的形成，多個(gè)鹽橋的存在使它處于高度約束狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)氧分子沖破某種阻力與血紅蛋白的一個(gè)亞基結(jié)合后，這些鹽橋打斷，使亞基構(gòu)象發(fā)生改變，而引起鄰近亞基的構(gòu)象發(fā)生改變，這種變化易于和O2的結(jié)

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合，并繼續(xù)影響第三個(gè)和第四個(gè)亞基與O2的結(jié)合。由此Monod提出了蛋白質(zhì)的變構(gòu)作用。

3、提出兩個(gè)問題用于自學(xué)：

A：為什么2，3-二磷酸甘油的存在可以降低血紅蛋白與O2的親和力，有何生理意義？

B：什么是波爾（Bohr）效應(yīng)？生理意義？

（1）什么是波爾（Bohr）效應(yīng)？

它主要描述pH值或H+濃度和CO2分壓的變化對(duì)血紅蛋白結(jié)合氧能力的影響，在pH值一定的情況下，CO2分壓升高，血紅蛋白對(duì)氧的結(jié)合能力降低；降低pH值（H+濃度升高），促進(jìn)血紅蛋白釋放氧，此現(xiàn)象由丹麥科學(xué)家C.Bohr發(fā)現(xiàn)，因此稱為Bohr效應(yīng)。（2）Bohr效應(yīng)的生理意義：

A：當(dāng)血液流經(jīng)組織，特別是代謝旺盛的組織如肌肉時(shí)，這里的pH較低，CO2濃度較高，氧合血紅蛋白釋放O2，使組織獲得更多O2，供其需要，而O2的釋放，又促使血紅蛋白與H+與CO2結(jié)合，以緩解pH降低引起的問題。

B：當(dāng)血液流經(jīng)肺時(shí)，肺O2升高，因此有利于血紅蛋白與O2結(jié)合，促進(jìn)H+與CO2釋放，CO2的呼出又有利于氧合血紅蛋白的生成。

（3）2，3-二磷酸甘油酸（BPG）對(duì)血紅蛋白結(jié)合O2能力的影響 A：BPG是紅細(xì)胞在無氧或缺氧情況下的代謝產(chǎn)物。Hb與BPG結(jié)合后，精心收集

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氧曲線向右移，降低了血紅蛋白與O2的結(jié)合能力，釋放O2供組織需要。它在血液中與血紅蛋白等摩爾存在。

B：BPG只影響Hb與O2的結(jié)合，不影響Hb O2與O2的親和力。C：為什么？

*血紅蛋白四個(gè)亞基中央有一個(gè)孔穴，BPG就結(jié)合在這個(gè)孔穴中，在生理?xiàng)l件下，BPG帶負(fù)電荷，可與血紅蛋白兩條?鏈上帶正電荷的堿性aa形成鹽鍵，加上原來的八個(gè)鹽鍵，使血紅蛋白結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，不易結(jié)合O2(脫氧情況下)。

*氧合情況下，O2的結(jié)合已經(jīng)打斷了鹽鍵，使?鏈相互接近，中央孔穴變小，無法再容納BPG分子，同時(shí)構(gòu)象變化使BPG無法與?鏈上堿性aa形成鹽鍵，因此BPG無法結(jié)合進(jìn)入Hb O2分子內(nèi)。*為什么胎兒Hb與O2結(jié)合能力高于成人？

胎兒Hb由兩條a鏈與r鏈組成，因?yàn)?鏈上與BPG形成鹽鍵的第143位點(diǎn)His在r鏈上變?yōu)镾er（不帶電荷）。因而BPG與r鏈形成鹽鍵的能力喪失，結(jié)合力減弱，而與O2結(jié)合能力增強(qiáng)（因?yàn)锽PG干擾）以利于連續(xù)獲得更多的O2。

第五節(jié) 蛋白質(zhì)的性質(zhì)

一、具有膠體的性質(zhì)

由于表面親水基團(tuán)形成親化層，和表面帶電基團(tuán)和周圍環(huán)境中相反電荷形成雙電層使蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì)--丁達(dá)爾現(xiàn)象，布朗運(yùn)動(dòng)、不能

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通過半透膜（只讓小分子通過，不讓蛋白質(zhì)通過），這可用于純化蛋白質(zhì)（透析法）等。

二、兩性性質(zhì)（電解離）

1、由于表面帶有許多可解離的基團(tuán)，有正電荷存在、也有負(fù)電荷存在，因此是兩性電解質(zhì)，既可與酸性反應(yīng)又可與堿性反應(yīng)；

2、蛋白質(zhì)等電點(diǎn)：在某一溶液pH值時(shí)，蛋白質(zhì)分子中所帶的正電荷數(shù)目與負(fù)電荷數(shù)目相等，即靜電荷為0，在電場(chǎng)中不移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，處于等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)的溶解度最低。

3、三、變性作用與復(fù)性作用

1、變性作用的定義：由于受某些物理或化學(xué)作用的影響，分子空間構(gòu)象破壞，導(dǎo)致其理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)改變的現(xiàn)象，叫變性作用。是二級(jí)結(jié)構(gòu)上的變化，一級(jí)結(jié)構(gòu)沒有變化。

2、變形后蛋白質(zhì)的特征：處于伸展?fàn)顟B(tài)，溶解度降低，易酶解，分子的不對(duì)稱性增加。

3、復(fù)性作用的定義：變形后蛋白質(zhì)可在一定的實(shí)驗(yàn)條件下恢復(fù)原來的空間構(gòu)象和生物學(xué)活性稱為復(fù)性作用。

4、變性因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、劇烈攪拌、重金屬、有機(jī)溶劑、脲類、胍類、超聲波等。

四、蛋白質(zhì)的沉淀作用

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1、定義：

由于水化層和雙電層的存在，蛋白質(zhì)溶液是一種穩(wěn)定的膠體溶液，如果向蛋白質(zhì)溶液中加入某一種電解質(zhì)，以破壞其顆粒表面的雙電層或調(diào)節(jié)溶液的pH值，使其達(dá)到等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)顆粒因失去電荷變得不穩(wěn)定而沉淀出來，這一作用稱為蛋白質(zhì)的沉淀作用。*沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性失活。

2、種類分為：

可逆性沉淀作用：蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀后，用透析等方法除去沉淀劑，可使蛋白質(zhì)重新溶于原來的溶液中。

不可逆性沉淀作用：蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀后，不能用透析等方法除去沉淀劑使蛋白質(zhì)重新溶于原來的溶液中。

4、主要沉淀因素及機(jī)理：

a：無機(jī)鹽類，如硫酸銨，破壞其雙電層，使蛋白質(zhì)失去電荷而析出。

B：重金屬鹽類--在堿性條件下，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷，可以重金屬離子結(jié)合，形成不溶性重金屬蛋白鹽沉淀，如醋酸鉛、硫酸銅等。

有機(jī)溶劑--破壞水化層，使蛋白質(zhì)分子間靜電作用增加而聚焦沉淀，如乙醇、丙酮等。

生物堿試劑--在酸性條件下，蛋白質(zhì)帶正電荷，與生物堿試劑結(jié)合形成溶解度極小的鹽類，如三氯乙酸、單寧酸等。

五、蛋白質(zhì)的沉降作用

1、與蛋白質(zhì)的分子量、形狀、溶劑的密度、摩擦系數(shù)等都有關(guān)系；

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2、沉降系數(shù)是溶質(zhì)顆粒在單位離心場(chǎng)中的沉降速度，用s表示。3、1s(sverdberg)=1?10-13s，蛋白質(zhì)沉降系數(shù)的范圍是1~200s。

第六節(jié) 蛋白質(zhì)的分離純化和測(cè)定一、一般步驟

1、材料的預(yù)處理

2、破碎細(xì)胞

3、蛋白質(zhì)的粗提（與雜質(zhì)分開）

4、將蛋白質(zhì)沉淀出來（等電點(diǎn)、鹽析法、有機(jī)溶劑法）

5、粗制品的純化（凝膠過濾法、纖維素柱色譜法、親和層系法）

二、純化的主要方法

1、凝膠過濾法：又稱分子篩法、分子排阻法等。

原理：像葡聚糖凝膠具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其上有大小不同的網(wǎng)孔，把這些凝膠裝入玻璃管中，當(dāng)某一蛋白質(zhì)溶液通過時(shí)，比網(wǎng)孔大的分子被排在網(wǎng)孔外面，比網(wǎng)孔小的分子進(jìn)入網(wǎng)孔中，當(dāng)用緩沖液洗脫時(shí)，排在外的分子先洗脫下來，網(wǎng)孔內(nèi)的分子后洗脫下來，從而達(dá)到分離的目的。（根據(jù)分子量的大小進(jìn)行分離）

2、纖維素柱色譜法

原理：利用蛋白質(zhì)的酸堿性質(zhì)進(jìn)行分離。纖維素表面可解離基團(tuán)。陽離子交換素可解離帶負(fù)電荷的基團(tuán)，因而帶正電的蛋白質(zhì)分子可由于靜電吸引而相互結(jié)合，不結(jié)合的則被洗脫下來，而后再選用一定pH

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值和離子強(qiáng)度的緩沖液進(jìn)行洗脫。分為CM和DEAE。

3、親和色譜法：

原理：是根據(jù)許多蛋白質(zhì)對(duì)特定的化學(xué)基團(tuán)具有專一性結(jié)合的原理，將配基顆粒裝入一定規(guī)格的玻璃管中制成親和柱，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液經(jīng)過時(shí)，與之特異結(jié)合到柱上，不能結(jié)合者就洗脫下來，然后采用一定的pH和離子強(qiáng)度的洗脫條件，將與配基結(jié)合的特異性蛋白質(zhì)洗脫下來達(dá)到純化的目的。

三、蛋白質(zhì)分子量測(cè)定方法：

1、凝膠過濾法：分子量對(duì)數(shù)對(duì)洗脫體積作圖，并用標(biāo)準(zhǔn)分子量蛋白質(zhì)作對(duì)照，從圖中就可以查得未知蛋白質(zhì)的分子量。

2、SDS-PAGE電泳法：

電泳：帶電顆粒在電場(chǎng)中向著與之所帶電荷相反的電極方向移動(dòng)的現(xiàn)象。在電場(chǎng)中移動(dòng)的速度與其所帶電荷、大小、形狀等均有關(guān)系。電泳載體--丙烯酰胺（Acrylamide，簡(jiǎn)稱ACE）為單體，以N，N-亞甲基雙丙烯酰胺（Bis）為交連劑，有柱狀和垂直狀兩種。

*為什么可用SDS-PAGE電泳來測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量？

SDS的加入→使蛋白質(zhì)變性→兩者結(jié)合（1g蛋白質(zhì)結(jié)合1.4g SDS）→使之復(fù)合物帶大量負(fù)電荷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)掩蓋了蛋白質(zhì)本身所帶電荷量和種類，因此在電荷中由于與SDS結(jié)合全部帶負(fù)電荷，因此遷移速率只與分子量有關(guān)，以分子量對(duì)遷移率作圖成線性關(guān)系，以標(biāo)準(zhǔn)分子量蛋白

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質(zhì)作對(duì)照，通過遷移率查得分子量。

3、最低分子量法：

若某一蛋白質(zhì)中某一特定成分含量為x%，且該組分只有一份，則

原子量（分子量）? 100

最低分子量=-------------

x

4、蛋白質(zhì)或多肽鏈中aa殘基的平均分子量為110，用蛋白質(zhì)分子量除以110，可粗略估計(jì)出其aa殘基數(shù)，在解題時(shí)常常遇到這一常數(shù)。

四、如何鑒定蛋白質(zhì)是否純化？ 幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

1、不同pH下電泳，都為一條帶；

2、等電聚集電泳也為一條帶；

3、保存完整的生物活性；

4、沉降速度一致。

五、蛋白質(zhì)含量的測(cè)定方法

1、紫外吸收法：A280nm（不準(zhǔn)確，要純）；

2、Folin法（福林酚法）--堿性下，蛋白質(zhì)與酒石酸鉀鈉銅鹽生成紫紅色復(fù)合物，然后與Folin試劑反應(yīng)生成藍(lán)色化合物，藍(lán)色但在一定

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濃度范圍內(nèi)與含量成正比。

3、凱氏定氮法--蛋白氮量?6.25

4、考馬斯培蘭G250法--→蛋白質(zhì)+G250--→藍(lán)色化合物，在595nm有最大吸收，在一定濃度范圍內(nèi)有線性關(guān)系。

六、蛋白質(zhì)的其他顏色反應(yīng)（來源于其中含有什么氨基酸）

1、雙縮脲反應(yīng)：兩個(gè)尿素分子加熱產(chǎn)生雙縮脲，兩個(gè)雙縮脲與堿性硫酸銅反應(yīng)，產(chǎn)生粉紅色物質(zhì)。必須是含有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵才行，因此二肽沒有雙縮脲反應(yīng)。

2、米論反應(yīng)（tyr特異反應(yīng)）：與亞硝酸、硝酸鹽反應(yīng)-→加熱紅色

3、反應(yīng)（trp特異反應(yīng)）：與乙醛酸溶液反應(yīng)-→紫色

4、版口反應(yīng)（Arg特異反應(yīng)）：與a-奈酸+次氯酸鈉反應(yīng)-→紅色

5、福林反應(yīng)（tyr、trp）：前面已講

6、茚三酮反應(yīng)：pro、Gln、Asn特例

7、黃蛋白反應(yīng)（tyr、trp）：與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生黃色。

七、多肽鏈中氨基酸序列分析

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1、測(cè)定N末端AA的方法 *DNFB法

*PITC法

*DNS-氯法

(1)與2,4-二硝基氟苯（DNFB）反應(yīng)

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?反應(yīng)特點(diǎn):

A.為α-NH2的反應(yīng)

B.氨基酸α-NH2的一個(gè)H原子可被烴基取代(鹵代烴)

C.在弱堿性條件下，與DNFB發(fā)生芳環(huán)取代，生成二硝基苯氨基酸

*應(yīng)用：

鑒定多肽或蛋白質(zhì)的N-末端氨基酸，首先由Sanger應(yīng)用，確定了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)，肽分子與DNFB反應(yīng)，得DNP-肽，水解DNP-肽，得DNP-N端氨基酸及其他游離氨基酸，分離DNP-氨基酸

(2)與異硫氰酸苯酯（PITC）的反應(yīng)

*Edman（苯異硫氰酸酯法）氨基酸順序分析法實(shí)際上也是一種N-

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端分析法。此法的特點(diǎn)是能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進(jìn)行標(biāo)記和解離。

*肽鏈（N端氨基酸）與PITC偶聯(lián)，生成PTH-氨基酸，分離PTH-氨基酸

(3)DNS-氯法

*Edman降解法的改進(jìn)方法---用DNS(二甲基萘磺酰氯)測(cè)定N端氨基酸

*原理同DNFB法，但水解后的DNS-氨基酸不需分離，可直接用電泳或?qū)游龇ㄨb定，由于DNS有強(qiáng)烈熒光，靈敏度比DNFB法高100倍，比Edman法高幾到十幾倍，可用于微量氨基酸的定量

2、C-末端測(cè)定法 *肼解法 *羧肽酶法

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第三篇：化學(xué)工藝學(xué)作業(yè)答案

第二章

1.煤、石油和天然氣在開采、運(yùn)輸、加工和應(yīng)用諸方面有哪些不同？

答：先說開采方面：煤儲(chǔ)存于地下幾十米至幾百米不等，靠機(jī)械或者人工在地下煤層作業(yè)面開采；石油和天然氣都是可以流動(dòng)的液體或者氣體，埋藏在地下幾百米直至六七千米的地下，一般都是先打油氣井，建立流動(dòng)井筒，依靠地層壓力或者人工舉升等方式將油氣開采出來；

再說運(yùn)輸方面：煤主要是依靠鐵路、公路以及大型貨輪運(yùn)輸；石油、天然氣主要依靠管道運(yùn)輸，短程的也用油罐車運(yùn)輸；

加工和應(yīng)用方面：三者都是能源，應(yīng)用都非常廣泛；煤主要用于發(fā)電，此外煤制油工業(yè)也日趨成熟；石油和天然氣相對(duì)而言屬于清潔能源，尤其是天然氣，主要用途還是作為燃料，畢竟是能源嘛。同時(shí)，煤、石油、天然氣他們的衍生品都很多，應(yīng)用也非常廣泛，比如塑料、衣服、各種用油（食用油除外）、化肥等等，都離不開他們，可以說他們與我們的生活息息相關(guān)。

2.試敘述煤化程度與煤性質(zhì)及應(yīng)用的關(guān)系。

答：根據(jù)煤化程度分為：泥炭，褐煤，煙煤，無煙煤。

泥炭性質(zhì)：煤最原始的狀態(tài)，無菌、無毒、無污染，通氣性能好，質(zhì)輕、持水、保肥、有利微 生物活動(dòng)，增強(qiáng)生物性能，營養(yǎng)豐富，即是栽培基質(zhì)，又是良好的土壤調(diào)解劑，并含有很高的有機(jī)質(zhì)，腐殖酸及營養(yǎng)成份。

應(yīng)用：燃料，花卉用土，有機(jī)肥料等。

褐煤性質(zhì)：是煤化程度最低的礦產(chǎn)煤。一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級(jí)煤?；瘜W(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，在空氣中容易風(fēng)化，不易儲(chǔ)存和遠(yuǎn)運(yùn)。

應(yīng)用：發(fā)電廠的燃料，也可作化工原料、催化劑載體、吸附劑、凈化污水和回收金屬等。煙煤性質(zhì)：煤化程度較大的煤。外觀呈灰黑色至黑色，粉末從棕色到黑色。由有光澤的和無光澤的部分互相集合合成層狀。

應(yīng)用：煙煤除可用于作燃料、燃料電池、催化劑或載體、土壤改良劑、過濾劑、建筑材料、吸附劑處理廢水等。

無煙煤性質(zhì)：是煤化程度最大的煤。無煙煤固定碳含量高，揮發(fā)分產(chǎn)率低，密度大，硬度大，燃點(diǎn)高，燃燒時(shí)不冒煙。黑色堅(jiān)硬，有金屬光澤。

應(yīng)用：無煙煤塊煤主要應(yīng)用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造鍛造等行業(yè)；無煙粉煤主要應(yīng)用在冶金行業(yè)用于高爐噴吹。

第三章

1.氧化反應(yīng)有哪些特點(diǎn)？這些特點(diǎn)與工藝流程的組織有什么具體的聯(lián)系？

答：氧化反應(yīng)的共同特點(diǎn)有：1屬強(qiáng)放熱反應(yīng)；2反映途徑多樣化，副產(chǎn)品品種多；3生成CO2和水的傾向性（即深度氧化）大。在工藝流程中須考慮熱量的回收和合理利用，在設(shè)備的選用時(shí)，須考慮反應(yīng)熱的及時(shí)攜出問題。由于生成的主、副產(chǎn)物品種多，含量不高（或集中度差），在工藝流程中須考慮產(chǎn)物的分離次序。分離設(shè)備的選用或設(shè)計(jì)時(shí)要考慮是否能達(dá)到分離要求的問題。為減少CO2和水的生成，選擇氧化劑和氧化催化劑相當(dāng)重要，并在工藝流程組織重要考慮氧化劑和氧化催化劑的循環(huán)及回收利用問題，為減少深度氧化反應(yīng)的發(fā)生，適時(shí)中止氧化反應(yīng)相當(dāng)重要，為此，在工藝流程中須設(shè)置中止氧化反應(yīng)的設(shè)備，如急冷器等。

2.二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，為什么要在不同溫度條件下分段進(jìn)行？

答:在二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反應(yīng)中，反應(yīng)熱力學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)之間存在矛盾，即為達(dá)到高轉(zhuǎn)化率，希望反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行。為加快反應(yīng)速率，希望反應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行，在實(shí)際生產(chǎn)中，為兼顧資源利用、環(huán)境保護(hù)及企業(yè)生產(chǎn)能力，常將反應(yīng)分段進(jìn)行。首先利用SO2初始濃度高，傳質(zhì)推動(dòng)力大的優(yōu)勢(shì)。在較低溫度下快速將反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提升至70%-75%，然后快速升溫至較高反應(yīng)溫度，在此利用反應(yīng)動(dòng) 1

力學(xué)優(yōu)勢(shì)，快速將反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提升至85%-90%。進(jìn)入第三階段后，反應(yīng)又在較低溫度下進(jìn)行，利用反應(yīng)熱力學(xué)優(yōu)勢(shì)，將轉(zhuǎn)化率再次提升至97%-98%。由于提升幅度不大，花費(fèi)的時(shí)間也不會(huì)很多。這種反應(yīng)順序的安排，既照顧了反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，又兼顧了反應(yīng)速率。但若追求高轉(zhuǎn)化率（如達(dá)到99.5%），反應(yīng)需在更低的溫度下進(jìn)行，花費(fèi)時(shí)間長，將嚴(yán)重影響到企業(yè)的生產(chǎn)能力，此時(shí)需采用本教科書上介紹的“二轉(zhuǎn)二吸”工藝才行。

3.簡(jiǎn)述環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中車間的安全問題。

答：環(huán)氧乙烷生產(chǎn)車間采用的原料（以西）和產(chǎn)品（EO）都是易燃易爆物料，運(yùn)輸和儲(chǔ)存中，管路、容器和反應(yīng)器都不準(zhǔn)有溢流現(xiàn)象發(fā)生；車間動(dòng)力線路采用暗線埋設(shè)，設(shè)備采用防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)備之間排列順序和間距要符合國家安全要求，不能用鐵器擊打設(shè)備和管道，不穿有鐵釘?shù)男?。各工段之間的間距也符合國家安全要求。乙烯-氧氣混和器，氧化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和制造要規(guī)范，嚴(yán)格符合工藝和安全要求，以避免混合器爆炸、氧化器“飛溫”和“尾燒”等事故發(fā)生。車間設(shè)置安全通道，配置滅火等消防設(shè)施。

4.丙烯腈反應(yīng)器改進(jìn)的方向以及目前遇到的困難？

答：目前廣泛采用的Sohio細(xì)粒子湍流床反應(yīng)器比固定床反應(yīng)器優(yōu)越，但實(shí)際操作與反應(yīng)原理之間存在不小的矛盾。從氧化-還原機(jī)理及丙烯氨氧化的特性來看，要求床層下部處于低氧烯比狀態(tài)，在獲得一定轉(zhuǎn)化率（如80%）的同時(shí)，提高反應(yīng)的選擇性；在床層上部處于高氧烯比狀態(tài)，讓剩余丙烯繼續(xù)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%以上，而實(shí)際操作情況則與之相反，選擇性和轉(zhuǎn)化率不高，大有改進(jìn)余地，Sohio公司近年來開發(fā)的新型反應(yīng)器（如本教科書圖3-1-42所示），以及國內(nèi)開發(fā)的UL反應(yīng)器（如圖3-1-43所示），都采用分段式（或兩個(gè)反應(yīng)區(qū)域）布局。首先在低氧烯比條件下反應(yīng)，然后分段（區(qū)域）補(bǔ)充氧氣繼續(xù)反應(yīng)，以獲取較高的選擇性和轉(zhuǎn)化率。這類反應(yīng)器歲發(fā)表了專利，但存在氣-固分離器負(fù)荷大，分離器內(nèi)固體粒子濃度高，易發(fā)生深度氧化反應(yīng)，以及催化劑跑損嚴(yán)重的缺點(diǎn)，反映器結(jié)構(gòu)也頗為復(fù)雜，至今還沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

5.氨合成有多種工藝流程，試說說它們的主要特點(diǎn)。

答：（1）中國中型合成氨系統(tǒng)工藝流程，屬中壓法采用中國自主開發(fā)的軸徑向氨合成塔，工藝流程簡(jiǎn)單，投資省，適宜與非尿素類氨企業(yè)配套，缺點(diǎn)是氨凈值低，能量回收和利用差，生產(chǎn)成本高。

（2）布朗三塔三廢鍋氨合成圈工藝流程。屬低壓法，能量回收利用好，氨凈值高，采用天然氣為原料，新鮮補(bǔ)充原料氣經(jīng)生冷法已除去惰性氣體，H2、N2也得到調(diào)整，對(duì)反應(yīng)有利，且弛放氣無排放，原料利用率高，但工藝流程復(fù)雜，投資大，適用于大型合成氨廠采用，生產(chǎn)成本低，環(huán)境污染小。

（3）伍德兩塔兩廢鍋氨合成圈工藝流程，屬低壓法，能量回收和利用好，氨凈值高，采用石油渣油為原料，弛放氣經(jīng)回收H2后排放，原料利用率高，但工藝流程復(fù)雜，投資大，適用于大型合成氨廠采用，生產(chǎn)成本低，環(huán)境污染小。

（4）托普索S-250型氨合成圈工藝流程，屬低壓法，因采用徑向反應(yīng)塔，小顆粒催化劑，反應(yīng)壓降小，催化劑活性高，能量回收利用好，氨凈值高，以天然氣為原料，適用于大型合成氨廠采用。

（5）卡薩里軸徑向氨合成工藝流程，屬低壓法，能量回收利用好，氨凈值較高，只需一個(gè)反應(yīng)器，故能方便的應(yīng)用于中國中型合成氨廠的擴(kuò)能技改中，但因氨凈值比上述的（2）~（4）稍低，在新建大型氨廠采用還不十分適宜。

6.簡(jiǎn)述離子膜法電解原理。

答：利用離子交換膜代替隔膜。離子交換膜微孔中，掛有磺酸基團(tuán)（-SO）其上有可交換的Na能與陽極電解液（鹽水）中的Na進(jìn)行交換，客觀上看到的是Na經(jīng)微孔進(jìn)入陰極室，而陽極電解液中的Cl或陰極室中的OH因受-SO的排斥，不能經(jīng)微孔流入陰極室或陽極室。因此，經(jīng)過放電，在陽極室可得到Cl2及低濃度食鹽水，在陰極室得到H2和低濃度純NaOH溶液。若陽極電解液（鹽水）中含有多價(jià)陽離子（如Ca、Mg、Al和Fe等）按上述原理也會(huì)與-SO的Na交換，從而占據(jù)了部分交換位置，是離子交換膜的交換Na的能力下降，故原料鹽水的脫多價(jià)陽離子相當(dāng)重要，只有將他們脫除至某一指標(biāo)后，才能用作電解液。3+3+

3-+

+2+

2+-3-+

+

-3-+第四章

1.焙燒和煅燒有哪些相同和不同之處？試寫出焙燒和鍛燒化學(xué)反應(yīng)式各一條。

答： 焙燒是將化學(xué)礦石在空氣、氫氣、氯氣、一氧化碳、二氧化碳等氣流中不加或配加一定的物料，加熱至低于爐料熔點(diǎn)，發(fā)生氧化、還原或其他化學(xué)變化的單元過程。

煅燒是在低于熔點(diǎn)的適當(dāng)溫度下，加熱物料，使其分解，并除去所含結(jié)晶水、二氧化碳或二氧化硫等揮發(fā)性物質(zhì)的過程。

兩者相同之處是：均在低于爐料的熔點(diǎn)的高溫下進(jìn)行。

兩者的不同之處是：焙燒是原料與空氣、氯氣等氣體及添加劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煅燒是物料發(fā)生分解反應(yīng)，失去結(jié)晶水或揮發(fā)組分。

焙燒的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例：硫鐵礦焙燒制備二氧化硫。

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2↑ 3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2↑

煅燒的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例：石灰石煅燒制備生石灰。

CaCO3→CaO+CO2↑

2.采用哪些措施可提高礦物的浸取速度？書中介紹的各類浸取器的共同點(diǎn)和特點(diǎn)是什么？

答：提高礦物浸取速率的措施有：

——選取合適的浸取劑；

——對(duì)礦物進(jìn)行切片、粉碎、研磨等予處理；

——選取合適的浸取條件，包括溫度、浸取劑濃度、礦石粒徑、液固

比、攪拌措施等； ——選取合適的浸取設(shè)備。

浸取器有間歇式、半連續(xù)式、連續(xù)式；按固體原料處理方式，分為固定床、移動(dòng)床、分散接觸式等；按液固接觸方式，可分為多級(jí)接觸、單級(jí)接觸等。

浸取器有滲濾器、機(jī)械攪拌槽式浸取器、空氣鼓泡槽式浸取器、回轉(zhuǎn)式浸取器、板式浸取塔、增稠浸取器、螺旋浸取器等。

3.在濕法磷酸生產(chǎn)中，可采用哪些措施來提高磷的總收率？在諸多生產(chǎn)方法中，你認(rèn)為哪種比較好？為什么？

答：在濕法磷酸生產(chǎn)中，提高磷收率的措施有：

在磷礦浸取工序要盡可能提高磷礦分解率，盡可能減少由于磷礦粉被包裹或同晶取代造成的P2O5損失。在分離工序要求CaSO4結(jié)晶粗大、均勻、穩(wěn)定，過濾強(qiáng)度和洗滌效率高，減少P2O5損失。

要選取合適的浸取條件，包括：①液相SO3濃度；②反應(yīng)溫度；③料漿中P2O5濃度；④料漿中固含量；⑤料漿返回量；⑥物料在反應(yīng)槽中停留時(shí)間；⑦攪拌強(qiáng)度。

第五章

1.裂解氣深冷分離中，采用哪些措施來回收冷量？

答：冷量的回收表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)方面是低溫度級(jí)別的冷量在不同溫度下的重復(fù)使用，例如塔頂冷凝器用的低溫冷劑，用作溫度稍高的精餾塔頂冷劑，或中間冷凝器的冷劑，依此類推直至這種冷劑全部汽化，溫度升至接近常溫為止，另一種是現(xiàn)有冷劑通過節(jié)流膨脹或熱泵系統(tǒng)維持一定的低溫度級(jí)別冷劑，以減少低溫度級(jí)別的冷劑的制造量，從而節(jié)約能量。冷箱是回流冷量的經(jīng)典設(shè)備，利用這一設(shè)備可制造出更低溫度級(jí)別的冷量，用作脫甲烷塔的冷劑等。這一過程，可看做潛在冷量被釋放出來，變成更低溫度級(jí)別的冷量，使之得到回收和利用。

2.采用催化蒸餾法有哪些好處？

答:首先，催化蒸餾法將反應(yīng)器和蒸餾塔組合在一起，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)和蒸餾在同一設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，因而節(jié)約了設(shè)備投資費(fèi)。

其次，可將反應(yīng)熱供給蒸餾和提餾段。節(jié)能效果明顯，也省去加熱設(shè)備和相應(yīng)管路。

最后是因反應(yīng)產(chǎn)物能通過蒸餾和提餾快速離開反應(yīng)區(qū)，有利于平衡向生成目的產(chǎn)物方向移動(dòng)，從而提 3

高了反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。

3.解釋氣相乙烯水合法生產(chǎn)乙醇，乙烯轉(zhuǎn)化率為4.5-5.0%的原因

答：這可由平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓力的關(guān)系來確定（見本教材書圖5-4-04）。由該圖可見，即使壓力升至14.7MPa。在300℃時(shí)，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率僅為22%，在此條件下，乙烯已發(fā)生猛烈的聚合反應(yīng)。另一方面，工業(yè)上應(yīng)用的磷酸/硅藻土催化劑，只能在250~300℃時(shí)才能發(fā)揮正常活性。為防止聚合，工業(yè)上采用的壓力在7.0MPa左右。250~300℃下相應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為10%~20%?？紤]到動(dòng)力學(xué)因素（希望在稍高溫度下進(jìn)行），實(shí)際的轉(zhuǎn)化率很低，僅為5%左右

第六章

1.煤的熱分解過程條件的變化對(duì)煤的干餾和氣化有什么影響？

答:溫度：隨最終溫度的升高，煤干餾時(shí)，焦炭和焦油產(chǎn)率下降，煤氣產(chǎn)率增加而煤氣熱值降低，焦油中芳烴與瀝青含量增加，酚類和脂肪烴含量降低，煤氣中氫氣成分增加而多碳烴類減少。氣化時(shí)，煤焦的氣化速率增加，氣化過程由化學(xué)控制向擴(kuò)散控制過渡，高溫氣化的煤氣中焦油和烴類物質(zhì)很少，接近平衡組成。

升溫速率：隨加熱速率的增加，煤干餾時(shí)熱解的液體量增加、膠質(zhì)體溫度范圍擴(kuò)大，煤膨脹度增加，焦炭裂紋增加，塊度下降。快速升溫有利于揮發(fā)分析出，半焦氣孔率增加，可促進(jìn)氣化過程。

壓力： 在壓力下進(jìn)行熱解時(shí)，煤的粘結(jié)性得到改善，此時(shí)，裂解產(chǎn)生的液體產(chǎn)物數(shù)量以及液體產(chǎn)物的停留時(shí)間隨壓力增加而增加，從而有利于對(duì)固相的潤濕作用的緣故。壓力增加同樣加速氣化反應(yīng)速率。但煤干餾時(shí)，壓力增加干餾煤氣產(chǎn)率下降。

氣氛：在氫氣氛中進(jìn)行熱裂解和在惰性氣氛中顯著不同，在加氫氣氛中裂解僅需幾秒鐘就能生成更多的揮發(fā)產(chǎn)物，加氫熱解后甲烷和輕質(zhì)油產(chǎn)率明顯增加，而干餾殘?zhí)慨a(chǎn)率明顯下降。同樣煤在二氧化碳?xì)夥蘸退魵鈿夥障碌臍饣俾室彩遣煌?，一般煤焦與水蒸氣的氣化速率大于煤焦與二氧化碳的氣化速率。

2.實(shí)行配煤煉焦有哪些積極意義？

答: 煉焦煤資源：國內(nèi)外都存在優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源不足，中國更是如此。

焦炭質(zhì)量本身：?jiǎn)我幻悍N煉焦只有焦煤合適，但隨著高爐大型化，單一煤種的焦炭不能滿足現(xiàn)代高爐要求。調(diào)整煉焦企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：在保證焦炭質(zhì)量前提下，盡量增加焦化產(chǎn)品收率，有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益。

3.實(shí)現(xiàn)煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝有哪些好處？

答：傳統(tǒng)煤化工主要是焦化、氣化、液化和電石乙炔。

粗放式加工：以焦炭、煤氣為主要產(chǎn)品，為冶金和化工（化肥，芳烴，乙炔）提供原料；本質(zhì)是熱加工：基本不用催化劑和反應(yīng)器，采用高溫加熱的焦?fàn)t和煤氣爐。雖稱煤化工，但缺少化工特色；工藝技術(shù)發(fā)展程度低，勞動(dòng)條件較差；規(guī)模小，增值少，環(huán)境污染嚴(yán)重。

煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的好處： 以煤氣化為龍頭，采用資源/能源/環(huán)境一體化的多聯(lián)產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)煤炭大規(guī)模、高效、清潔轉(zhuǎn)化和多聯(lián)產(chǎn)。

①它是一個(gè)多元集成技術(shù)體系，并能根據(jù)市場(chǎng)需求把多種先進(jìn)技術(shù)組合成不同能源體系；

②考慮工業(yè)生態(tài)學(xué)，可實(shí)現(xiàn)顆粒物、SO2、NO2和固體廢物等污染物的近零排放，通過提高效率和碳封存實(shí)現(xiàn)CO2零排放；

③原料和產(chǎn)品的多元化，原料包括煤、天然氣、渣油、石油焦、生物質(zhì)、城市垃圾等，產(chǎn)品有發(fā)電聯(lián)產(chǎn)蒸汽、液體燃料、合成氣、化學(xué)品、氫等；

④先進(jìn)的系統(tǒng)集成及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

第七章

1.寫出芳烴磺化反應(yīng)的主要副反應(yīng)以及克服這些副反應(yīng)的方法

答:芳烴的磺化最主要的副反應(yīng)是形成砜,特別是再芳環(huán)過剩和磺化劑活性強(qiáng)的時(shí)候，如：

用三氧化硫磺化時(shí)，極易形成砜，可以用鹵代烷烴為溶劑，也可以用三氧化硫和二氧六環(huán)、吡啶等的復(fù) 4

合物來調(diào)節(jié)三氧化硫的活性。發(fā)煙硫酸磺化時(shí)，可通過加入無水硫酸鈉，抑制砜的形成。

2．有機(jī)溶劑用三氧化硫進(jìn)行磺化時(shí)，由于生成的磺酸一般都不溶于有機(jī)溶劑，反應(yīng)物常變得很粘，你認(rèn)為反應(yīng)后的磺酸應(yīng)如何分離，寫出產(chǎn)品的后處理方案。

3.談?wù)劚江h(huán)反應(yīng)氨解時(shí)，苯環(huán)上原有取代基對(duì)氨解反應(yīng)的影響。

答：由于苯環(huán)上引入氨基通常先引入吸電子基團(tuán)，降低苯環(huán)的堿性，再進(jìn)行親核取代引入氨基，因此苯環(huán)的直接反應(yīng)氨解，可以大大簡(jiǎn)化工藝過程。當(dāng)苯環(huán)上由吸電子基團(tuán)存在時(shí)，苯環(huán)的堿性降低，發(fā)生氨解反應(yīng)容易進(jìn)行；相反，當(dāng)苯環(huán)上存在供電子基團(tuán)時(shí)，氨解反應(yīng)難以進(jìn)行。

4.談?wù)効s合反應(yīng)的共同規(guī)律。

第八章

1.舉例說明和區(qū)別線型和體型結(jié)構(gòu)，熱塑性和熱固性聚合物，無定型和結(jié)晶聚合物。

答: 線形和支鏈大分子依靠分子間力聚集成聚合物，聚合物受熱時(shí)，克服了分子間力，塑化或熔融；冷卻后，又凝聚成固態(tài)聚合物。受熱塑化和冷卻固化可以反復(fù)可逆進(jìn)行，這種熱行為特稱做熱塑性。但大分子間力過大（強(qiáng)氫鍵）的線形聚合物，如纖維素，在熱分解溫度以下，不能塑化，也就不具備熱塑性。帶有潛在官能團(tuán)的線形或支鏈大分子受熱后，在塑化的同時(shí)，交聯(lián)成體形聚合物，冷卻后固化。以后受熱不能再塑化變形，這一熱行為特稱做熱固性。但已經(jīng)交聯(lián)的聚合物不能在稱做熱固性。

聚氯乙烯，生橡膠，硝化纖維：線形，熱塑性

維素：線形，不能塑化，熱分解

酚醛塑料模制品，硬橡皮：交聯(lián)，已經(jīng)固化，不再塑化

2.舉例說明橡膠、纖維、塑料間結(jié)構(gòu)-性能的差別和聯(lián)系。

答: 現(xiàn)舉纖維、橡膠、塑料幾例及其聚合度、熱轉(zhuǎn)變溫度、分子特性、集態(tài)、機(jī)械性能等主要特征列于下表。

纖維需要有較高的拉伸強(qiáng)度和高模量，并希望有較高的熱轉(zhuǎn)變溫度，因此多選用帶有極性基團(tuán)（尤其是能夠形成氫鍵）而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的高分子，使聚集成晶態(tài)，有足夠高的熔點(diǎn)，便于燙熨。強(qiáng)極性或氫鍵可以造成較大的分子間力，因此，較低的聚合度或分子量就足以產(chǎn)生較大的強(qiáng)度和模量。

橡膠的性能要求是高彈性，多選用非極性高分子，分子鏈柔順，呈非晶型高彈態(tài)，特征是分子量或聚合度很高，玻璃化溫度很低。

塑料性能要求介于纖維和橡膠之間，種類繁多，從接近纖維的硬塑料（如聚氯乙烯，也可拉成纖維）到接近橡膠的軟塑料（如聚乙烯，玻璃化溫度極低，類似橡膠）都有。低密度聚乙烯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)晶度高，才有較高的熔點(diǎn)（130℃）；較高的聚合度或分子量才能保證聚乙烯的強(qiáng)度。等規(guī)聚丙烯結(jié)晶度高，熔點(diǎn)高（175℃），強(qiáng)度也高，已經(jīng)進(jìn)入工程塑料的范圍。聚氯乙烯含有極性的氯原子，強(qiáng)度中等；但屬于非晶型的玻璃態(tài)，玻璃化溫度較低。使用范圍受到限制。

3.什么叫鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)？有幾種形式？對(duì)聚合物速率和相對(duì)分子質(zhì)量有何影響？什么叫鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)？與鏈轉(zhuǎn)移速率常數(shù)的關(guān)系？

答：鏈轉(zhuǎn)移(Chain Transfer)：在自由基聚合過程中，鏈自由基可能從單體(M)、溶劑(S)、引發(fā)劑(I)等低分子或大分子上奪取原子而終止，使失去原子的分子成為自由基，繼續(xù)新鏈的增長，這一反應(yīng)叫鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。鏈轉(zhuǎn)移結(jié)果，自由基數(shù)目不變，如新自由基與原自由基活性相同，則再引發(fā)增長速率不變，如新自由基活性減弱，則再引發(fā)相應(yīng)減慢，會(huì)出現(xiàn)緩聚現(xiàn)象。極端情況是新自由基穩(wěn)定，難以繼續(xù)再引發(fā)增長，成為阻聚作用。

平均聚合度是增長速率與形成大分子的所有終止速率（包括鏈轉(zhuǎn)移終止）之比。

其中CM、CI、CS分別是向單體、引發(fā)劑、溶劑轉(zhuǎn)移的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)。

4.無規(guī)、交替、嵌段、接枝共聚物的結(jié)構(gòu)有何差異？在這些共聚物名稱中，對(duì)前后單體的位置有何規(guī)定？

答：對(duì)于二元共聚物，無規(guī)共聚物是指兩單元M1、M2無規(guī)排列，M1、M2 連續(xù)的單元數(shù)不多，自1至數(shù)十不等，按一定幾率分布。交替共聚物：共聚物中M1、M2兩單元嚴(yán)格相間。

嵌段共聚物：由較長的M1鏈段和另一較長的M2鏈段構(gòu)成大分子。每鏈 段由幾百至幾千個(gè)結(jié)構(gòu)單元組成。

接枝共聚物：主鏈由單元M1組成，而支鏈則由另一單元M2組成。無規(guī)共聚物命名中，前一單體為主單體，后為第二單體。嵌段共聚物名稱中前后單體代表單體聚合的次序。接枝共聚物中前單體M1為主鏈，后單體M2則為支鏈。

5.比較本體、懸浮、溶液和乳液聚合的配方、基本組分和優(yōu)缺點(diǎn)。乳液聚合和均相聚合各有什么特點(diǎn)？與沉淀聚合有何相似之處？

答：乳液聚合是單體在微小的膠束或乳膠粒中進(jìn)行的聚合，從宏觀上看似是均相的乳液，但微宏觀上看是以水為介質(zhì)的非均相聚合，如聚合物和單體能溶解，即在聚合過程中始終只有一相，反之即兩相。而沉淀聚合是指在聚合過程中，聚合物以固體形式析出的聚合。

第四篇：蛋白質(zhì)、核酸答案

第二節(jié)：生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者

（二）思考與討論1:

1.每個(gè)氨基酸都有氨基和羧基，并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。

2.“氨基酸”代表了氨基酸分子結(jié)構(gòu)中主要的部分──氨基和羧基。

（三）思考與討論2:

1.提示：氨基酸→二肽→三肽→??→多肽，一條多肽鏈盤曲折疊形成蛋白質(zhì)，或幾條多肽鏈折疊形成蛋白質(zhì)。

2.提示：食物中的蛋白質(zhì)要經(jīng)過胃蛋白酶、胰蛋白酶、腸蛋白酶、腸肽酶等多種水解酶的作用，才能分解為氨基酸。這些氨基酸進(jìn)入細(xì)胞后，要形成二肽、三肽到多肽，由多肽構(gòu)成人體的蛋白質(zhì)。人體的蛋白質(zhì)與食物中的蛋白質(zhì)不一樣，具有完成人體生命活動(dòng)的結(jié)構(gòu)和功能。

3.提示：10個(gè)氨基酸能夠組成2010條互不相同的長鏈。氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序以及蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的不同是蛋白質(zhì)多種多樣的原因。

（四）旁欄思考題:

n個(gè)氨基酸形成一條肽鏈時(shí)，脫掉n-1個(gè)水分子，形成n-1個(gè)肽鍵。同理，n個(gè)氨基酸形成m條肽鏈時(shí)，脫掉n-m個(gè)水分子，形成n-m個(gè)肽鍵。

（五）練習(xí)

基礎(chǔ)題1.（1）√；（2）√。2.A。3.B。

拓展題提示：

紅細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和心肌細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，其氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序以及蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)都不同，它們的功能也不相同。

第三節(jié)：遺傳信息的攜帶者

（一）問題探討

1.提示：脫氧核糖核酸。DNA是主要的遺傳物質(zhì)，而每個(gè)人的遺傳物質(zhì)都有所區(qū)別，因此DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息。

2.提示：DNA鑒定技術(shù)還可以運(yùn)用在親子鑒定上。在研究人類起源、不同類群生物的親緣關(guān)系等方面，也可以利用DNA鑒定技術(shù)。

3.提示：需要。因?yàn)镈NA鑒定只是提供了犯罪嫌疑人的遺傳物質(zhì)方面的信息，還需要有嫌疑人是否有作案動(dòng)機(jī)、時(shí)間，是否在犯罪現(xiàn)場(chǎng)，是否有證人等其他證據(jù)。如果有人蓄意陷害某人，也完全有可能將他的頭發(fā)、血液等含有DNA的物質(zhì)放在現(xiàn)場(chǎng)。因此案件偵察工作應(yīng)在DNA鑒定的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他證據(jù)確定罪犯。

（二）旁欄思考題:原核細(xì)胞的DNA位于擬核區(qū)域。

（三）練習(xí)

基礎(chǔ)題1.（1）√；（2）√；（3）√。2.C。3.C。

第五篇：高二化學(xué)蛋白質(zhì)教案1

課題： 第四節(jié)

蛋白質(zhì)

教學(xué)過程： 復(fù)習(xí)提問：

1、糖的化學(xué)組成有什么特點(diǎn)？如何區(qū)別葡萄糖和果糖？

2、糖有哪些重要的用途？舉例說明

新課引入：蛋白質(zhì)是人體內(nèi)重要的化學(xué)成分，機(jī)體的各種生理機(jī)能，如氧氣的運(yùn)輸、肌肉的收縮、疾病的預(yù)防、遺傳信息的傳遞都是蛋白質(zhì)執(zhí)行的

新課內(nèi)容：

一、氨基酸的組成

1、通式： 第四節(jié)

蛋白質(zhì)

組織學(xué)生閱讀教材90—91頁

提問：氨基酸中有哪些官能團(tuán)？各種氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是什么？

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氨基（—NH2）和羧基（—COOH）

3、與蛋白質(zhì)的關(guān)系——蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位 舉例：如同磚和大樓的關(guān)系

4、肽鍵——氨基酸分子之間的化學(xué)鍵

即：—CO-NH—

5、肽——氨基酸通過肽鍵而形成的化合物

6、多肽——相對(duì)分子質(zhì)量小于10000的肽，由蛋白質(zhì)水解得到。討論：氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有什么關(guān)系，組成蛋白質(zhì)的氨基酸有什么特點(diǎn)？

練習(xí)：寫出下列氨基酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： 甘氨酸

丙氨酸

亮氨酸

二、蛋白質(zhì)的組成和性質(zhì)

1、自然界的蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi)，組織學(xué)生討論：

動(dòng)物的肌肉、皮膚、血液、乳汁以及各種器官都是由蛋白質(zhì)組成。

2、蛋白質(zhì)的組成

（1）元素——C、H、O、N、S、P等（2）結(jié)構(gòu)單位——a-氨基酸（3）特點(diǎn)：——高分子有機(jī)化合物 如：牛奶里的蛋白質(zhì)分子量為75000~375000

3、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

組織學(xué)生看書92頁圖5-4，歸納：（1）一級(jí)結(jié)構(gòu)（初級(jí)結(jié)構(gòu)）

肽鏈中氨基酸的排列順序和連接方式，決定蛋白質(zhì)的生物功能。舉例：鐮刀型貧血（一種先天疾?。┯捎谝患?jí)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)差錯(cuò)（2）二級(jí)結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)

（3）三級(jí)結(jié)構(gòu)——在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤旋、折疊。（4）四級(jí)結(jié)構(gòu)——在三級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成 討論：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 如：肌紅蛋白具有三級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物活性 血紅蛋白具有四級(jí)結(jié)構(gòu)才能完成運(yùn)輸氧的任務(wù)

4、蛋白質(zhì)的分類

（1）單純蛋白質(zhì)——只由氨基酸組成的蛋白質(zhì)。如：雞蛋中的卵清蛋白

（2）結(jié)合蛋白質(zhì)——由蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)部分（輔基）組成 如；血紅蛋白有珠蛋白和血紅素（輔基）結(jié)合而成。

5、蛋白質(zhì)的性質(zhì)（1）鹽析（可逆凝聚）

實(shí)驗(yàn)：在雞蛋清中加入飽和硫酸銨或硫酸鈉 現(xiàn)象：蛋白質(zhì)發(fā)生凝聚

提問：鹽析這一性質(zhì)有什么應(yīng)用？（2）變性（不可逆凝聚）

實(shí)驗(yàn)：在蛋白質(zhì)溶液中加入乙酸鉛溶液 現(xiàn)象：有沉淀產(chǎn)生，加水不溶解

定義：蛋白質(zhì)在熱、酸、堿、重金屬鹽、紫外線等作用下，分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生可某些改變，而凝結(jié)起來，這種變化叫變性》 討論：

a、什么用煮沸的方法可以消毒？

b、果誤服了重金屬鹽，為什么會(huì)使人中毒？又為什么可以用服用大量的牛乳或豆?jié){來解毒？（3）顏色反應(yīng)（用于蛋白質(zhì)的鑒別）

實(shí)驗(yàn)：在雞蛋清中加入少量硫酸銅，再加入等量的氫氧化鈉 現(xiàn)象：溶液呈現(xiàn)紫紅色

（4）灼燒具有燒焦羽毛氣味——鑒別蛋白質(zhì)

三、血紅蛋白簡(jiǎn)介

1、組成2、生理功能（1）運(yùn)輸氧氣（2）調(diào)節(jié)體內(nèi)酸堿平衡

3、與運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)自己的血紅蛋白數(shù)值，分析運(yùn)動(dòng)能力?？偨Y(jié)：蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是細(xì)胞的重要成分，運(yùn)動(dòng)員要增加蛋白質(zhì)的攝入量，以適應(yīng)運(yùn)動(dòng)的需要。作業(yè)：95頁——96頁1、2、4、5