高中化學(xué)第4章生物大分子第2節(jié)蛋白質(zhì)課件新人教版選修3

第二節(jié)蛋白質(zhì)課前·基礎(chǔ)認(rèn)知課堂·重難突破素養(yǎng)·目標(biāo)定位隨堂訓(xùn)練

素養(yǎng)?目標(biāo)定位目標(biāo)素養(yǎng)1.認(rèn)識氨基酸的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要化學(xué)性質(zhì),知道氨基酸和蛋白質(zhì)的關(guān)系,了解氨基酸、蛋白質(zhì)與人體健康的關(guān)系。2.認(rèn)識人工合成多肽、蛋白質(zhì)等的意義,體會(huì)化學(xué)科學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中所起的重要作用。3.了解生物體內(nèi)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),知道酶參與生物體內(nèi)進(jìn)行的復(fù)雜反應(yīng)且有高效的催化作用。知識概覽課前·基礎(chǔ)認(rèn)知一、氨基酸1.氨基酸的分子結(jié)構(gòu)。2.常見的氨基酸。

微思考1氨基酸只含有碳、氫、氧、氮四種元素嗎?提示:不是。如半胱氨酸中除C、H、O、N元素外,還含有硫元素。3.氨基酸的性質(zhì)。(1)物理性質(zhì)。(2)化學(xué)性質(zhì)。①氨基酸的兩性:氨基酸分子中含有酸性基團(tuán)—COOH,堿性基團(tuán)

—NH2

,因此氨基酸是兩性化合物,能與酸、堿反應(yīng)生成鹽。如甘氨酸分別與HCl、氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為

微訓(xùn)練1天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物是α-氨基酸,結(jié)構(gòu)如圖所示,下列有關(guān)α-氨基酸的說法中錯(cuò)誤的是(

)。A.α-氨基酸既能與酸反應(yīng),又能與堿反應(yīng)B.α-氨基酸在酸溶液中主要以陽離子形式存在C.α-氨基酸在堿溶液中主要以陰離子形式存在D.α-氨基酸難溶于水答案:D②成肽反應(yīng)。兩個(gè)氨基酸分子在一定條件下,通過氨基與羧基間縮合脫去水,縮合形成含有

肽鍵

的化合物,發(fā)生成肽反應(yīng)。反應(yīng)示例如下:

③二肽與多肽。由

兩個(gè)

氨基酸分子縮合后形成的含有肽鍵的化合物稱為二肽,由多個(gè)氨基酸分子縮合生成多肽。多肽常呈鏈狀,因此也叫肽鏈。肽鏈能盤曲、折疊,還可以相互結(jié)合,形成蛋白質(zhì)。

微思考2

是由幾個(gè)氨基酸分子脫水形成的?該化合物屬于幾肽?能發(fā)生水解反應(yīng)嗎?提示:該化合物是由四個(gè)氨基酸分子脫水形成的,屬于四肽。分子中含有肽鍵,能水解生成4種氨基酸。二、蛋白質(zhì)1.蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。(1)組成:蛋白質(zhì)是由多種氨基酸通過肽鍵等相互連接形成的一類生物大分子。主要含有C、H、O、N、S等元素,屬于天然

高分子

。

(2)四級

結(jié)構(gòu)。

2.蛋白質(zhì)的性質(zhì)。

微思考3為什么衣服有汗?jié)n時(shí),一般不能用熱水洗?使用濃硝酸時(shí)不慎濺到皮膚上,為什么皮膚會(huì)發(fā)黃呢?提示:汗?jié)n中含有蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)遇熱水發(fā)生變性,導(dǎo)致后期不易除去。蛋白質(zhì)分子遇濃硝酸會(huì)變黃,所以濃硝酸不慎濺到皮膚上,皮膚會(huì)發(fā)黃。微判斷(1)蛋白質(zhì)遇濃硝酸都會(huì)顯黃色。(

)(2)向蛋白質(zhì)溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液或CuSO4溶液,都會(huì)產(chǎn)生白色沉淀,如再加水,都會(huì)溶解。(

)(3)醫(yī)療器械的高溫消毒的實(shí)質(zhì)是蛋白質(zhì)的變性。(

)××√三、酶微思考4使用加酶洗衣粉洗滌衣服時(shí),為何不能使用熱水溶解洗衣粉?提示:加酶洗衣粉中的酶具有催化去污的作用,溫度太高,將會(huì)失去催化作用,所以一般不用熱水溶解。微訓(xùn)練2大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),因而具有蛋白質(zhì)的特性,酶又是生物制造出來的催化劑,因而能在許多有機(jī)反應(yīng)中發(fā)揮作用。在下圖表示溫度t與反應(yīng)速度v的關(guān)系曲線中,有酶參加的是(

)。答案:D課堂·重難突破一

氨基酸的縮合反應(yīng)重難歸納1.氨基酸成肽反應(yīng)原理。2.氨基酸的縮合反應(yīng)。(1)兩分子間縮合。(2)分子間或分子內(nèi)縮合成環(huán)。

(3)縮聚成多肽或蛋白質(zhì)。

規(guī)律方法(1)成肽反應(yīng)是分子間脫水反應(yīng),屬于取代反應(yīng)。(2)肽鍵容易水解,生成羧基與氨基。(3)組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)目和排列順序各不相同,所以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類多。(4)二肽是由2個(gè)氨基酸分子形成的,n個(gè)氨基酸分子脫去(n-1)個(gè)水分子,形成n肽,含有(n-1)個(gè)肽鍵。(5)無論肽鏈有多長,在鏈的兩端,一端有自由的氨基(—NH2),稱為N端;另一端有自由的羧基(—COOH),稱為C端,因此,多肽也具有“兩性”。有兩種氨基酸,分別是甘氨酸和丙氨酸,兩分子氨基酸之間脫水能形成幾種二肽?試寫出它們的結(jié)構(gòu)簡式。典例剖析A、B兩種有機(jī)化合物,分子式都是C9H11O2N。(1)芳香化合物A是天然蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物,光譜測定顯示分子結(jié)構(gòu)中不存在甲基。化合物A的結(jié)構(gòu)簡式是

。

(2)化合物B是某種分子式為C9H12的芳香烴一硝化后的唯一產(chǎn)物(硝基連在苯環(huán)上)?；衔顱的結(jié)構(gòu)簡式是

。(3)兩分子A可形成具有六元環(huán)的物質(zhì)C,則C的結(jié)構(gòu)簡式是

。

(2)題目中提示B是芳香烴C9H12一硝化的唯一產(chǎn)物,硝基連在苯環(huán)上,則原芳香烴只能是1,3,5-三甲苯,這樣硝基無論連在哪個(gè)位置上都是一種產(chǎn)物。學(xué)以致用1.已知半胱氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為,則下列說法不正確的是(

)。A.半胱氨酸屬于α-氨基酸B.半胱氨酸是一種兩性化合物C.兩分子半胱氨酸脫水形成的二肽的結(jié)構(gòu)簡式為

答案:C解析:根據(jù)半胱氨酸的結(jié)構(gòu)簡式,氨基和羧基連在同一個(gè)碳原子上,半胱氨酸屬于α-氨基酸,故A項(xiàng)正確;半胱氨酸中含有羧基和氨基,因此半胱氨酸具有兩性,故B項(xiàng)正確;形成二肽物質(zhì)應(yīng)是氨基和羧基脫水縮合形成,因此該化合物不屬于二肽物質(zhì),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;該化合物屬于銨鹽,能與NaOH在加熱條件下產(chǎn)生NH3,NH3屬于堿性氣體,故D項(xiàng)正確。2.在下列四種化合物①NaHCO3、②Al(OH)3、③(NH4)2S、④H2N—CH2—COOH中,與鹽酸和燒堿溶液都能發(fā)生反應(yīng)的是(

)。A.①②

B.③④C.①②③ D.①②③④答案:D解析:弱酸的酸式鹽、兩性氫氧化物、弱酸弱堿鹽、氨基酸都既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿反應(yīng)。二

蛋白質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)重難歸納1.蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)。蛋白質(zhì)的水解:在酸、堿或酶的作用下,肽鍵斷裂,碳原子連接羥基,氮原子連接氫原子。肽鍵水解原理示意圖如下:2.蛋白質(zhì)的鹽析和變性的比較。

項(xiàng)目鹽析變性條件堿金屬、鎂、鋁等輕金屬鹽或銨鹽的濃溶液物理因素:加熱、加壓、攪拌、振蕩、超聲波、紫外線、放射線等;化學(xué)因素:強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛等用途分離、提純蛋白質(zhì)殺菌、消毒實(shí)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3.蛋白質(zhì)的檢驗(yàn)方法——灼燒法。灼燒蛋白質(zhì),可聞到燒焦羽毛氣味。這一現(xiàn)象可用于絲綢、羊毛等動(dòng)物性纖維(蛋白質(zhì))與其他類纖維的區(qū)分。4.蛋白質(zhì)的分離和提純方法。(1)常用鹽析法來分離和提純蛋白質(zhì),因?yàn)辂}析是可逆的。在蛋白質(zhì)溶液中加入某些一定濃度的鹽溶液,蛋白質(zhì)的溶解度降低而從溶液中析出,析出的蛋白質(zhì)又能溶于水中,并不影響它的活性。(2)對于蛋白質(zhì)溶液(屬于膠體),可用滲析法除去其中的雜質(zhì)離子,因?yàn)榈鞍踪|(zhì)屬于高分子,不能通過半透膜,而離子可以通過。將蛋白質(zhì)溶液裝入半透膜袋內(nèi),置于流動(dòng)的蒸餾水中即可。1.當(dāng)發(fā)生重金屬鹽中毒時(shí),為什么要求中毒者服用生雞蛋、牛奶或豆?jié){?提示:重金屬鹽可使人體器官組織中的蛋白質(zhì)變性,當(dāng)服用富含蛋白質(zhì)的生雞蛋、牛奶或豆?jié){時(shí),可以緩解人體中毒的狀況。2.請根據(jù)蛋白質(zhì)的性質(zhì)討論,醫(yī)用酒精、“84”消毒液、過氧乙酸等能殺菌消毒所依據(jù)的原理是什么?提示:依據(jù)的是它們使細(xì)菌、病毒等生物蛋白質(zhì)變性的原理。典例剖析(1)下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述中錯(cuò)誤的是

。

A.蛋白質(zhì)是兩性化合物B.少量的NaCl能促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解,濃的NaCl溶液能使蛋白質(zhì)溶解度降低而從水溶液中析出C.天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物大多數(shù)是α-氨基酸D.肽鍵是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中的主鍵(2)有下列蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)片段:在胃液中能發(fā)生水解反應(yīng)。上述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)片段水解時(shí)不可能生成的氨基酸是下列中的

(填字母)。

答案:(1)D

(2)CD解析:(1)蛋白質(zhì)的兩端有氨基和羧基,所以蛋白質(zhì)有兩性,A項(xiàng)正確;少量食鹽能促進(jìn)蛋白質(zhì)溶解,濃的氯化鈉溶液會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析,從溶液中析出,所以B項(xiàng)正確;天然的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物大多數(shù)是α-氨基酸,所以C項(xiàng)正確;肽鍵是蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中的主鍵,所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)將所給蛋白質(zhì)片段按肽鍵

中C—N的斷裂方式分割為α-氨基酸,根據(jù)其結(jié)構(gòu)與選項(xiàng)對照,不可能水解得到C、D兩項(xiàng)的氨基酸。易錯(cuò)提醒(1)物理因素使蛋白質(zhì)變性,發(fā)生的是化學(xué)變化。(2)蛋白質(zhì)溶液是膠體,與鹽溶液作用發(fā)生聚沉。(3)酶是蛋白質(zhì),溫度高,蛋白質(zhì)發(fā)生變性,因此,并不是溫度越高,酶的催化效果越好。學(xué)以致用下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述中,不正確的是(

)。①蛋白質(zhì)溶液里加入飽和硫酸銨溶液有蛋白質(zhì)析出,即使再加入水也難溶解②人工合成的具有生命活力的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素是我國科學(xué)家在1965年首次合成的③重金屬鹽能使蛋白質(zhì)變性,所以誤食重金屬鹽會(huì)中毒④濃硝酸濺在皮膚上使皮膚呈黃色,是由于濃硝酸與蛋白質(zhì)發(fā)生了顯色反應(yīng)⑤蛋白質(zhì)溶液里的蛋白質(zhì)分子能透過半透膜⑥灼燒可以用來檢驗(yàn)蛋白質(zhì)⑦酶是一種重要的蛋白質(zhì),在高溫下有很強(qiáng)的活性,幾乎能催化人體中的各類反應(yīng)A.①②③④

B.①④⑤

C.①⑤⑦

D.⑤⑥⑦答案:C解析:蛋白質(zhì)溶液里加入飽和硫酸銨溶液有蛋白質(zhì)析出,此過程為蛋白質(zhì)的鹽析,蛋白質(zhì)沒有失去生理活性,加水后可以繼續(xù)溶解,①錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)溶液里的蛋白質(zhì)分子屬于高分子,不能透過半透膜,⑤錯(cuò)誤;酶是一種生物催化劑,具有高度的專一性,一種酶只能催化一類化學(xué)反應(yīng),不能催化人體中的各類反應(yīng),且在高溫下可能失活,⑦錯(cuò)誤。隨堂訓(xùn)練1.下列關(guān)于蛋白質(zhì)的說法不正確的是(

)。A.蛋白質(zhì)是由多種α-氨基酸加聚而生成的高分子B.通常用酒精殺菌消毒,其原理是酒精使蛋白質(zhì)變性而失去生理活性C.濃的Na2SO4溶液能使溶液中的蛋白質(zhì)析出,加水后析出的蛋白質(zhì)又溶解D.波爾多液用作農(nóng)藥是因?yàn)殂~鹽能使蛋白質(zhì)變性答案:A解析:蛋白質(zhì)是由多個(gè)氨基酸縮合形成的,不是通過加聚反應(yīng)形成的,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;酒精殺菌消毒,其原理是使蛋白質(zhì)變性而失去原有生理活性,故B項(xiàng)正確;鹽析屬于物理變化,是可逆過程,只改變蛋白質(zhì)的溶解度,不改變蛋白質(zhì)的活性,故C項(xiàng)正確;銅鹽屬于重金屬鹽,能使蛋白質(zhì)變性,則波爾多液用作農(nóng)藥是因?yàn)殂~鹽能使蛋白質(zhì)變性,以起到殺蟲的作用,故D項(xiàng)正確。2.某有機(jī)物M的結(jié)構(gòu)簡式如下:下列有關(guān)M的敘述中正確的是(

)。A.有機(jī)物M能與酸反應(yīng)但不能與堿反應(yīng)B.M可以發(fā)生水解反應(yīng)、中和反應(yīng)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)C.M的水解產(chǎn)物中一定含有醇類D.1molM最多可以與1L4mol·L-1的NaOH溶液完全反應(yīng)答案:D解析:有機(jī)物M中含有—COOH能與堿發(fā)生反應(yīng),—NH2能與酸發(fā)生反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;該分子中含有酯基和肽鍵,可以發(fā)生水解反應(yīng),含有羧基,可以發(fā)生中和反應(yīng),含有苯環(huán),可以發(fā)生加成反應(yīng),但不能發(fā)生消去反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;水解產(chǎn)物有酚,無醇,C項(xiàng)錯(cuò)誤;與NaOH溶液反應(yīng)時(shí),每摩爾羧基、肽鍵和酯基各需要1

mol

NaOH,酯水解生成的酚還要繼續(xù)消耗1

mol

NaOH,D項(xiàng)正確。3.甘氨酸在NaOH溶液中存在的形式是(

)。

答案:D4.下列有關(guān)說法正確的是(

)。A.蛋白質(zhì)在紫外線的照射下會(huì)失去生理活性B.蛋白質(zhì)溶液不能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)C.蛋白質(zhì)溶液中加入硫酸銅可產(chǎn)生鹽析現(xiàn)象D.蠶絲、羊毛、棉花的主要成分都是蛋白質(zhì)答案:A解析:蛋白質(zhì)在紫外線照射下發(fā)生變性,蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變,故A項(xiàng)正確;蛋白質(zhì)溶液為膠體,具有丁達(dá)爾效應(yīng),故B項(xiàng)錯(cuò)誤;Cu2+屬于重金屬離子,使蛋白質(zhì)發(fā)生變性,失去生理活性,加水不再溶解,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;蠶絲、羊毛主要成分是蛋白質(zhì),棉花的主要成分是纖維素,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.當(dāng)我們