人教版高中化學【選修1-1】教學課件：13生命的基礎-蛋白質(zhì)

第三節(jié)生命的基礎——蛋白質(zhì)學習目標1.了解蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和主要性質(zhì)特點。2.了解氨基酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。3.能列舉人體必需的氨基酸，感受化學對生命活動的影響。4.了解食物合理搭配的方法。一、蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)1.蛋白質(zhì)中的元素和類別：(1)元素：蛋白質(zhì)中含有_______________及少量的___，有的含有微量的磷、鐵、鋅、鉬等元素。(2)類別：蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量很大，屬于天然___________化合物。碳、氫、氧、氮硫有機高分子2.基本結(jié)構(gòu)單元——氨基酸：(1)常見的氨基酸。(2)概念：一種至少含有一個_____和一個_____的化合物。名稱甘氨酸丙氨酸谷氨酸結(jié)構(gòu)簡式_________________________________________氨基羧基(3)氨基酸的結(jié)構(gòu)。①通式：__________。②官能團：_____________和___________。(4)氨基酸的化學性質(zhì)。①兩性。氨基酸中含有_____和_______兩種官能團，前者使氨基酸顯_____，后者使氨基酸顯_____，因此其既能和酸反應，又能和堿反應，具有兩性。羧基(—COOH)氨基(—NH2)—NH2—COOH堿性酸性②縮合反應——肽鍵的形成。a.反應機理：一個氨基酸分子中的_____與另一分子中的_____之間消去水分子，發(fā)生縮合反應生成___。b.反應方程式(以甘氨酸和丙氨酸反應為例)：氨基羧基肽3.多肽：(1)結(jié)構(gòu)和組成。氨基酸分子之間發(fā)生縮合反應，生成肽，其中的酰胺基結(jié)構(gòu)(—CO—NH—或)稱為_____。含有多個_____的化合物是多肽，多肽常呈鏈狀，稱為_____。(2)性質(zhì)：水解得到_______。肽鍵肽鍵肽鏈氨基酸(3)多肽與蛋白質(zhì)的關系。①多肽與蛋白質(zhì)之間沒有嚴格的界限。②一般常把相對分子質(zhì)量_____10000的叫做多肽。③蛋白質(zhì)水解得到多肽，多肽進一步水解，最后得到_______。上述過程可用下式表示：小于氨基酸4.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性和復雜性的原因：(1)組成蛋白質(zhì)的氨基酸_____的不同。(2)組成蛋白質(zhì)的氨基酸_____的不同。(3)氨基酸的_________不同。(4)分子的空間構(gòu)型不同。種類數(shù)量排列順序二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)在蛋白質(zhì)多肽鏈的兩端存在著自由的_____和_____，因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有_____，既能與___反應又能與___反應，除此之外，蛋白質(zhì)還具有如下性質(zhì)。1.鹽析：向蛋白質(zhì)溶液中加入某些濃的無機鹽[如(NH4)2SO4，Na2SO4等]溶液后，可以使蛋白質(zhì)凝聚而從溶液中析出。(1)析出的蛋白質(zhì)可以溶解在水中，不影響原來蛋白質(zhì)的性質(zhì)，鹽析是一個_____的過程。(2)利用這個性質(zhì)，可以用來_____和_____蛋白質(zhì)。氨基羧基兩性酸堿可逆分離提純2.變性：蛋白質(zhì)在一定條件下發(fā)生不可逆的凝固，凝固后不能在水中溶解。(1)變性是_______的過程。蛋白質(zhì)變性后，不僅失去了原有的_____性，同時失去了_________。(2)能使蛋白質(zhì)變性的因素。①物理因素：加熱、紫外線、X射線等；②化學因素：強酸、強堿、重金屬鹽、甲醛、酒精、苯甲酸等。3.顏色反應：某些蛋白質(zhì)遇濃硝酸顏色變___?？捎脕龛b別蛋白質(zhì)。不可逆可溶生理活性黃4.水解：(1)水解原理：(2)水解過程：蛋白質(zhì)____________。5.灼燒：蛋白質(zhì)灼燒時會有燒焦羽毛的氣味，可用于鑒別蛋白質(zhì)。多肽氨基酸三、人體必需的氨基酸1.蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的消化：尿素能量2.蛋白質(zhì)的來源與互補：(1)蛋白質(zhì)的來源。①_______蛋白質(zhì)，如雞、鴨、魚、肉等；②_______蛋白質(zhì)，如谷類、豆類、蔬菜、水果、菌類等。(2)蛋白質(zhì)的互補。①食物_____越多越好。②___________________要搭配。③食物的_____越遠越好，如雞、魚、肉搭配比雞、鴨搭配好。④搭配食物要同時食用。動物性植物性品種植物蛋白與動物蛋白種屬3.人體必需氨基酸：人體自身不能合成的、必需由_________的氨基酸就是人體必需氨基酸。必需氨基酸有_______、________、_______、_________、_______、_______、_________、_______共八種。食物獲得賴氨酸蛋氨酸亮氨酸異亮氨酸纈氨酸蘇氨酸苯丙氨酸色氨酸四、酶1.酶的本質(zhì)：一類特殊的_______。2.酶的催化作用的特征：(1)條件溫和、不需要加熱。接近中性的條件下，在_________之間，酶的活性最強，超過適宜溫度時，酶會失去活性。(2)具有高度的專一性。例如，蛋白酶只催化蛋白質(zhì)的水解反應，_______只催化淀粉的水解。(3)具有高效催化作用。酶對化學反應的催化效率遠遠高于普通催化劑。蛋白質(zhì)30～50℃淀粉酶1.鹽析與變性的區(qū)別：鹽析變性概念蛋白質(zhì)在某些鹽的濃溶液中溶解度降低而析出蛋白質(zhì)在加熱、強酸、強堿等條件下性質(zhì)發(fā)生改變而凝結(jié)起來特征可逆不可逆實質(zhì)溶解度降低，物理變化結(jié)構(gòu)、性質(zhì)改變，化學變化鹽析變性條件堿金屬、鎂、鋁等輕金屬鹽和銨鹽的濃溶液加熱、強酸、強堿、強氧化劑、紫外線、重金屬鹽、苯酚、甲醛、乙醇等用途分離、提純蛋白質(zhì)殺菌消毒實例硫酸銨或硫酸鈉等鹽溶液使蛋白質(zhì)鹽析重金屬鹽(例如硫酸銅)溶液能使蛋白質(zhì)變性2.鹽析與滲析的區(qū)別：項目鹽析滲析含義一般指溶液中加入無機鹽類而使溶解的物質(zhì)析出的過程利用半透膜使離子或分子從膠體溶液里分離出的操作原理無機鹽可以降低分散系中分散質(zhì)的溶解度而使分散質(zhì)析出膠體微粒直徑大于溶液中各離子或分子的直徑而不能透過半透膜實例在乙酸的酯化反應中加入飽和碳酸鈉溶液，降低乙酸乙酯溶解度，使其分層現(xiàn)象更明顯的過程淀粉溶液中混有NaCl，可以用半透膜除去雜質(zhì)NaCl3.肌肉注射前用酒精棉球擦拭皮膚的原因：因為病菌病毒的主要成分是蛋白質(zhì)，酒精可使細菌的蛋白質(zhì)變性，從而殺死細菌，起到殺菌消毒的作用。4.在生活中不能用福爾馬林(乙醛的水溶液)來保鮮食物的原因：因為福爾馬林可以使蛋白質(zhì)變性，所以在生活中不能用來保鮮食品，否則會對人體健康造成一定傷害。5.利用性質(zhì)的差異來鑒別淀粉和蛋白質(zhì)這兩種無色溶液的方法：方法一：各取少量試劑加入試管中，分別加入碘水，變藍色的為淀粉溶液；方法二：各取少量試劑加入試管中，分別加入稀硝酸，變黃色的為蛋白質(zhì)溶液。類型一氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【示范題1】美國科學家已發(fā)現(xiàn)半胱氨酸對控制艾滋病病毒的蔓延有效。已知半胱氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為。下列關于半胱氨酸的說法中不正確的是()A.半胱氨酸能與Mg作用放出H2B.半胱氨酸可以形成鹽C.半胱氨酸還可以與HCl反應D.半胱氨酸在一定條件下形成的二肽的結(jié)構(gòu)是【解題指南】解答本題時要注意以下兩點：(1)半胱氨酸中至少有氨基和羧基兩種官能團。(2)氨基具有堿性，能與酸反應；羧基具有酸性，能與活潑金屬反應?！窘馕觥窟xD。半胱氨酸中的“—COOH”可與金屬鎂反應放出H2，也可與NH3·H2O生成相應的銨鹽；由于分子中還含有氨基，可以與鹽酸反應；D項中不含肽鍵，不是二肽，D錯。【示范題2】(2014·南京高二檢測)苯丙氨酸是一種生命活動不可缺少的氨基酸，必須從食物和其他營養(yǎng)品中獲取。苯丙氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為。(1)苯丙氨酸分子中的堿性基團是______________(填結(jié)構(gòu)簡式)。(2)該分子中的酸性基團是__________________(寫名稱)，苯丙氨酸與NaOH溶液反應的化學方程式為_________________。(3)兩分子苯丙氨酸縮合成二肽的化學方程式為__________?！窘馕觥堪被嶂械膲A性基團是—NH2，可以與酸反應；酸性基團是—COOH，其名稱是羧基，可與NaOH溶液反應，一個分子中的—NH2和另一分子中的—COOH脫去一分子H2O形成(肽鍵)。答案：(1)—NH2(2)羧基【方法規(guī)律】與氨基酸相關性質(zhì)和結(jié)構(gòu)題目的解題思路【變式訓練1】某小孩偏食，喜歡吃一些豆類作物制成的食品，不喜歡吃動物性食品。該豆類作物中含有的天然蛋白質(zhì)在酶的作用下水解生成A、B兩種有機物，其中，A的分子式是C4H7O4N，B的分子式是C6H14O2N2，分子碳鏈一端為羧基，一端連有氨基，屬于α-氨基酸。已知A、B的分子結(jié)構(gòu)中均不含甲基。(1)寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡式：A________________，B________________。(2)該小孩長期偏食，如不加以糾正，將出現(xiàn)什么后果？___________________________________________________________________________________________________。(3)題中酶的作用是________，影響其作用的主要因素有___________________________________________________。【解析】天然蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物都是α-氨基酸，故A、B的分子結(jié)構(gòu)中均有結(jié)構(gòu)。除此結(jié)構(gòu)以外，A分子中剩下C2H3O2—。根據(jù)已知條件可推知，C2H3O2—只能為—CH2—COOH，則A的結(jié)構(gòu)簡式為，B分子中剩下部分為C4H10N—，碳鏈一端連有—NH2，且鏈上無甲基，即為H2N—CH2—CH2—CH2—CH2—，則B的結(jié)構(gòu)簡式為答案：(1)(2)長期偏食，食物種類過于單一，體內(nèi)形成的氨基酸種類少，導致蛋白質(zhì)合成受阻，造成營養(yǎng)不良(3)催化劑溫度和酸堿性【變式訓練2】(2014·安慶高二檢測)甘氨酸與丙氨酸混合，在一定條件下發(fā)生縮合反應生成的二肽共有()A.1種B.2種C.3種D.4種【解析】選D。甘氨酸與丙氨酸是兩種不同的氨基酸，在一定條件下縮合時發(fā)生同分子之間的縮合和不同的兩分子之間的縮合，其中不同的兩分子之間的縮合方式有兩種。由以上分析可知甘氨酸與丙氨酸混合后在一定條件下發(fā)生縮合反應生成的二肽共有四種。即：類型二蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)【示范題3】(2014·惠州高二檢測)不法分子利用了目前食品工業(yè)中蛋白質(zhì)含量的測定方法——凱氏定氮法(其核心內(nèi)容是“先檢測食品中氮元素的含量，然后再換算出蛋白質(zhì)含量”)的缺陷，向奶粉中添加一種很穩(wěn)定的物質(zhì)三聚氰胺(分子式C3H6N6)以提高蛋白質(zhì)的檢測值。下列有關蛋白質(zhì)及凱氏定氮法的敘述正確的是()A.三聚氰胺可以將其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)B.用雞蛋殼膜和蒸餾水及必要儀器不能除去蛋白質(zhì)膠體中的食鹽C.一切重要的生命現(xiàn)象和生理機能，都與蛋白質(zhì)有著密切關系D.向食品中添加尿素[CO(NH2)2]比添加三聚氰胺更能提高蛋白質(zhì)的檢測值【解題指南】解答此題要注意以下兩點：(1)蛋白質(zhì)溶液屬于膠體，不能透過半透膜。(2)三聚氰胺是小分子物質(zhì)不是蛋白質(zhì)?！窘馕觥窟xC。本題為信息題。三聚氰胺不能增加蛋白質(zhì)的含量，也不能將其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，A項錯誤；B為滲析實驗，可以除去蛋白質(zhì)膠體中的食鹽，B項錯誤；經(jīng)過計算可知，尿素中氮元素含量為46.67%，三聚氰胺中氮元素含量為66.67%，D項錯誤?！臼痉额}4】(2014·武漢高二檢測)下列關于蛋白質(zhì)的敘述中，正確的是()①蛋白質(zhì)溶液里加(NH4)2SO4溶液可提純蛋白質(zhì)②在豆?jié){中加少量石膏，能使豆?jié){凝結(jié)為豆腐③溫度越高，酶對某些化學反應的催化效率越高④任何結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸都會變成黃色A.①②B.②③C.①④D.②④【解析】選A。加入(NH4)2SO4溶液，蛋白質(zhì)會產(chǎn)生鹽析現(xiàn)象，從而與雜質(zhì)分離，而不改變蛋白質(zhì)的性質(zhì)，①正確；豆?jié){是一種膠體，加入電解質(zhì)石膏可使其聚沉成為豆腐，②正確；酶是蛋白質(zhì)，高溫下變性，不再有催化作用，③錯誤；一般情況下，只有含苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸，才會發(fā)生顏色反應，④錯誤?！菊`區(qū)警示】理解蛋白質(zhì)性質(zhì)的注意事項(1)蛋白質(zhì)的鹽析和變性并不都是可逆過程。①鹽析是可逆過程鹽析是由于加入的無機鹽濃溶液使蛋白質(zhì)溶解度降低，使蛋白質(zhì)分子之間聚集而沉淀析出的過程，其不改變蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理活性，是一個物理變化；蛋白質(zhì)可復原，常用鹽析來分離提純蛋白質(zhì)；②變性是不可逆過程變性是指蛋白質(zhì)在某些物理和化學因素(如重金屬鹽溶液)作用下其特定的空間構(gòu)象被改變