走進蛋白質(zhì)世界——上海有機所“魅力有機化學(xué)”科普拓展課程（八）
12月10日，“魅力有機化學(xué)”科普拓展課程第八講在上海市零陵中學(xué)進行。此次課程的主題是“走進蛋白質(zhì)世界”。來自生命有機化學(xué)國家重點實驗室的周強、張媚和吳龍飛帶領(lǐng)同學(xué)們一起領(lǐng)略了蛋白質(zhì)世界的紛繁美麗，并通過簡單而又生動的實驗讓同學(xué)們對蛋白質(zhì)這類生物大分子的本質(zhì)有了初步的認(rèn)識。
周強首先從生活中蛋白質(zhì)的來源講解，讓同學(xué)們覺得蛋白質(zhì)這類物質(zhì)在生活中隨處可見，并不陌生。繼而用大量精美的圖片向同學(xué)們展示了蛋白質(zhì)在構(gòu)成生物體和參與眾多生命活動中的作用。來回擺動的肌動蛋白和像水輪發(fā)電機一樣轉(zhuǎn)動的ATP合酶讓同學(xué)們直觀地認(rèn)識到蛋白質(zhì)多種多樣的功能，令大家驚嘆不已。
雖然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多種多樣，功能千變?nèi)f化，但是它們的基本組成卻相當(dāng)?shù)暮唵危憾际怯?/font>20種氨基酸通過肽鍵連接形成。蛋白質(zhì)中相鄰的肽鍵形成與雙縮脲相似的結(jié)構(gòu)，因此，可以跟雙縮脲一樣在堿性條件下與硫酸銅形成紫紅色的絡(luò)合物；蛋白質(zhì)中帶正電的堿性側(cè)鏈和非極性的芳香側(cè)鏈能夠與紅棕色的染料考馬斯亮藍G250結(jié)合，形成亮藍色的復(fù)合物。這兩個實驗的原理都很簡單，但是對于不具備有機化學(xué)知識背景的同學(xué)們來說，瞬間形成的顏色美麗的溶液讓他們在激動之余也加深了對蛋白質(zhì)包含肽鍵和各種氨基酸側(cè)鏈這一基本事實的理解。
接下來，在同學(xué)們了解到蛋白質(zhì)只有通過氨基酸側(cè)鏈之間的各種相互作用折疊成一定的高級結(jié)構(gòu)才能變成一個有活性的分子之后，吳龍飛和張媚帶領(lǐng)同學(xué)們做了兩個關(guān)于蛋白變性的實驗：向蛋白溶液中加入無水乙醇，頓時出現(xiàn)了大量白色沉淀；向蛋白溶液中加入飽和硫酸銨溶液，同樣有白色沉淀析出，但是在逐滴加入蒸餾水之后，沉淀的蛋白重又溶解。經(jīng)過三位老師的解釋，同學(xué)們明白了這看似簡單的實驗現(xiàn)象實際上反映了蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性，即蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的破壞和重新形成的過程。
在講到二硫鍵在維持蛋白結(jié)構(gòu)中的重要作用時，三位老師指導(dǎo)同學(xué)們做了一個有趣的模擬燙發(fā)實驗：先用包含巰基試劑的還原液將頭發(fā)中的二硫鍵打開，再將頭發(fā)卷曲后置于氧化液中重新形成二硫鍵，則頭發(fā)會形成固定的彎曲形狀。這個簡單而又貼近生活的實驗激發(fā)了很多同學(xué)的興趣，有的同學(xué)甚至踴躍地拔下自己的頭發(fā)來做嘗試。一些喜歡思考的同學(xué)感悟到，原來燙發(fā)不僅僅是一個物理變化的過程。雖然此時下課鈴聲已經(jīng)響起，但是仍然有許多同學(xué)堅持把實驗做完并回答了老師提出的一些思考題。
本次拓展課程由淺入深，用豐富的內(nèi)容和有趣的實驗讓同學(xué)們對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能和基本性質(zhì)有了初步的了解，受到了學(xué)生的歡迎；貼近生活的實驗給了同學(xué)們要善于觀察、勤于思考的啟示。相信通過魅力有機化學(xué)拓展課程的點滴積累，同學(xué)們會形成熱愛科學(xué)、投身科學(xué)的信念和激情！
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