高中化学选择性必修三 第四章　第二节　蛋白质

1、第二节蛋白质素养目标1.通过对氨基酸、多肽和蛋白质的官能团、结构特点的微观探析,推测它们的化学性质,形成“结构决定性质”的观念,形成宏观辨识与微观探析的学科素养。2.通过实验探究蛋白质的性质,发现问题并解决问题,并得出蛋白质检验的简单实验方案,形成科学探究与创新意识的学科素养。3.通过对人工合成多肽、蛋白质等在生命科学发展中所起的重要作用,认识化学在生产、生活中的重大贡献,形成科学态度与社会责任的学科素养。知识铺垫必备知识正误判断1.蛋白质含有C、H、O、N、S等元素,属于天然高分子,在一定条件下可以发生水解反应得到氨基酸。2.蛋白质溶液中加入浓的硫酸钠溶液会发生盐析,但若加入硫酸铜溶液会发生

2、变性。3.灼烧蛋白质有类似烧焦羽毛的气味,可用于鉴别蛋白质。知识铺垫必备知识正误判断一、氨基酸1.结构知识铺垫必备知识正误判断2.常见的氨基酸 知识铺垫必备知识正误判断【微思考1】根据常见的-氨基酸的结构分析,所有的-氨基酸都存在对映异构体吗?提示-氨基酸除甘氨酸外,一般分子中含有手性碳原子,具有对映异构体。知识铺垫必备知识正误判断3.性质(1)物理性质知识铺垫必备知识正误判断(2)化学性质书写有关化学方程式(以甘氨酸为例):知识铺垫必备知识正误判断4.肽和成肽反应(1)成肽反应:两个氨基酸分子(可以相同,也可不同)在一定条件下,通过氨基和羧基间缩合脱去水,形成含有肽键的化合物的反应。(2)二

3、肽:由两个氨基酸分子缩合后形成的含有肽键的化合物。(3)多肽:二肽继续与其他氨基酸分子缩合可生成长链的多肽。多肽常成链状,也叫肽链;一般把相对分子质量在10 000以上,并具有一定空间结构的多肽称为蛋白质。知识铺垫必备知识正误判断二、蛋白质1.蛋白质的组成结构(1)组成元素蛋白质中主要含有C、H、O、N、S等元素,有些还含有P、Fe、Zn、Cu等元素。知识铺垫必备知识正误判断(2)四级结构 知识铺垫必备知识正误判断2.蛋白质的主要性质(1)两性形成蛋白质的多肽由多个氨基酸缩合形成,在多肽链的两端存在着自由的氨基和羧基,侧链中也往往存在酸性或碱性基团。因此,蛋白质既能与酸反应,又能与碱反应。知识

4、铺垫必备知识正误判断(2)水解水解原理:知识铺垫必备知识正误判断(3)盐析实验探究:实验操作实验现象试管中出现白色沉淀;试管中白色沉淀消失知识铺垫必备知识正误判断实验结论: 知识铺垫必备知识正误判断(4)变性实验探究:知识铺垫必备知识正误判断知识铺垫必备知识正误判断实验结论: 知识铺垫必备知识正误判断【微思考2】在临床上解救Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子中毒的病人时,为什么要求病人服用大量含蛋白质丰富的蛋清、牛奶或豆浆等?提示蛋清、牛奶、豆浆中含有丰富的蛋白质,重金属离子破坏这些食物中的蛋白质,而减少对病人本身蛋白质的损伤。知识铺垫必备知识正误判断(5)显色反应实验探究:实验结论:显

5、色反应:含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸呈黄色。除了硝酸,其他一些试剂也可以与蛋白质作用,呈现特定的颜色,可用于蛋白质的分析检测。(6)蛋白质灼烧有类似烧焦羽毛的气味。知识铺垫必备知识正误判断3.胰岛素(1)胰岛素是由胰腺分泌的一种激素,具有调节体内糖类、蛋白质和脂肪代谢等功能。(2)结构确定:胰岛素是最先被确定氨基酸序列的蛋白质,其结构由桑格等于1955年测定。(3)人工合成中国科学院生物化学研究所、有机化学研究所和北京大学化学系等单位的多位科学家经过长期不懈努力,在1965年首先合成了结晶牛胰岛素。知识铺垫必备知识正误判断三、酶 知识铺垫必备知识正误判断(1)氨基酸是一种既能与强碱反应又能与强酸

6、反应的有机高分子。 ()提示。氨基酸是有机小分子。(2)酶的催化作用是温度越高越好。()提示。温度过高,会使酶失去活性而失去催化作用。(3)蛋白质遇浓硝酸都会显黄色。()提示。含有苯环的蛋白质遇浓硝酸才会显黄色。(4)硫酸铵溶液会使蛋白质发生变性。()提示。硫酸铵浓溶液会使蛋白质发生盐析。知识铺垫必备知识正误判断(5)氨基酸分子、烃分子中的氢原子数均为偶数。()提示。氨基酸分子中的氢原子数通常为奇数。(6)氨基酸能发生酯化反应、成肽反应和水解反应。()提示。氨基酸不能发生水解反应。(7)向两份蛋白质溶液中分别加入饱和NaCl溶液和CuSO4溶液,均有固体析出,两者原理相同。()提示。原理不同,

7、前者是盐析,后者是变性。任务一任务二素养脉络随堂检测氨基酸的两大性质问题探究1.氨基酸脱水形成二肽的反应,属于取代反应吗?提示属于。因为从反应过程看,氨基酸缩聚可以看成氨基上的H被取代,也可以看成羧基上的羟基被取代。2.3个甘氨酸分子发生缩合反应最多可以生成几个水分子?提示3个。氨基酸分子缩合既可形成链状结构也可以形成环状结构,其中形成环状结构时可以产生3个水分子。任务一任务二素养脉络随堂检测3.甘氨酸和丙氨酸的混合物在一定条件下能形成几种二肽?写出可能形成的二肽的结构简式。提示4种。结构简式为 任务一任务二素养脉络随堂检测深化拓展1.两性任务一任务二素养脉络随堂检测2.成肽反应(1)肽键氨基

8、酸分子的羧基与氨基酸分子的氨基可脱水形成肽键(与酯化反应类似)。(2)成环分子内或分子间脱水成环任务一任务二素养脉络随堂检测(3)氨基酸分子缩聚成高分子 任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用典例1(2020河北邯郸高二检测)科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病病毒感染者的免疫力,对控制艾滋病病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为 ,则下列说法错误的是()A.半胱氨酸属于-氨基酸B.半胱氨酸既能跟强酸反应,又能跟强碱反应C.半胱氨酸不能与NaOH溶液反应放出碱性气体D.两分子半胱氨酸脱水形成的二肽结构简式为任务一任务二素养脉络随堂检测答案D解析A项,半胱氨酸可以看作是HSCH2CH2COOH中-碳

9、原子上的氢原子被氨基取代的产物,是-氨基酸;B项,半胱氨酸既含有羧基又含有氨基,既能跟强碱反应又能跟强酸反应;C项,半胱氨酸与NaOH溶液反应只能生成半胱氨酸钠,不能生成氨气;D项,两分子半胱氨酸脱水形成的二肽结构简式应为任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练1下列关于氨基酸的叙述中,不正确的是()A.天然氨基酸都是晶体,一般能溶于水B.氨基酸都不能发生水解反应C.氨基酸是两性化合物,能与酸、碱反应生成盐D.氨基酸的官能团有氨基和羟基答案D解析天然氨基酸熔点较高,室温下均为晶体,一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚;氨基酸含有氨基和羧基,是两性化合物,能与酸、碱反应生成盐;氨基酸分子间能发生成肽反应,

10、但氨基酸都不能发生水解反应。任务一任务二素养脉络随堂检测蛋白质的性质问题探究1.可以采用什么方法检验蛋白质?提示显色反应。向溶液中加入浓硝酸会有白色沉淀产生,加热后沉淀变黄色。灼烧法。灼烧,可闻到类似烧焦羽毛气味。2.如何分离提纯蛋白质?提示常用盐析法来分离提纯蛋白质,因为盐析过程是可逆的。对于蛋白质溶液(属于胶体),可用渗析法除去其中的杂质离子。任务一任务二素养脉络随堂检测深化拓展1.蛋白质的水解反应蛋白质的水解:在酸、碱或酶的作用下,肽键断裂,碳原子连接羟基,氮原子连接氢原子。肽键水解原理示意图如下:任务一任务二素养脉络随堂检测2.蛋白质的盐析和变性的比较 名称盐析变性定义当某些可溶性盐(

11、如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)在蛋白质溶液中达到一定浓度时,会使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出,这种作用称为盐析在某些物理或化学因素的影响下,蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象称为蛋白质的变性特征可逆不可逆实质溶解度降低,物理变化结构、性质改变,化学变化任务一任务二素养脉络随堂检测名称盐析变性条件碱金属、镁、铝等轻金属盐或铵盐的浓溶液加热、加压、振荡、超声波、放射线、紫外线、强酸、强碱、重金属盐、甲醛、乙醇等用途分离、提纯蛋白质杀菌、消毒实例硫酸铵、硫酸钠等盐的浓溶液使蛋白质发生盐析重金属盐(例如硫酸铜)溶液使蛋白质变性任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用典例2某蛋白质的结构片段如下:(

12、1)上述蛋白质的结构片段的水解产物中不属于-氨基酸的结构简式是。任务一任务二素养脉络随堂检测(2)上述蛋白质的结构片段水解后的氨基酸中,某氨基酸分子中碳、氢原子数比值最大。该氨基酸与NaOH反应的化学方程式为。两分子该氨基酸缩合形成环状物质的分子式为。(3)已知上述蛋白质结构片段的相对分子质量为364,则水解生成的各种氨基酸的相对分子质量之和为。任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测解析(1)根据蛋白质的水解规律,可得该蛋白质的结构片段水解生成的氨基酸如下:任务一任务二素养脉络随堂检测(2) 分子中碳、氢原子数比值最大,其分子式为C8H9NO2,两分子缩合形成环状物质时应脱去

13、两分子H2O,根据原子守恒可知所得缩合物的分子式为C16H14N2O2。(3)水解生成了4种氨基酸,相应地增加了4个H2O分子的相对分子质量,即水解生成的各种氨基酸的相对分子质量之和为364+72=436。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练2下列关于乙肝病毒的主要成分的说法不正确的是()A.属于高分子B.水解的最终产物能与酸或碱反应C.遇浓硝酸会变性D.水解时碳氧键断裂答案D解析蛋白质是高分子,A正确;蛋白质水解的最终产物是氨基酸,能与酸或碱反应,B正确;C正确;水解时肽键断裂( 中的CN),D错误。任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.某有机化合物含有C、H、O、N等

14、元素,该有机化合物在水中形成的分散系无丁达尔效应,则该有机化合物可能是()A.脂肪B.淀粉C.蛋白质D.氨基酸答案D解析物质中含有N元素,则可能为氨基酸或蛋白质。蛋白质溶于水形成胶体,有丁达尔效应,该有机化合物可能是氨基酸。任务一任务二素养脉络随堂检测2.绝大多数的酶是蛋白质,能催化多种化学反应。下列表示温度与化学反应速率的关系曲线中,以酶作催化剂的是()答案C解析酶的催化作用需要适宜的温度,在合适温度下催化效率最高,当温度超过一定范围会失去催化作用。任务一任务二素养脉络随堂检测3.(2020安徽芜湖高二检测)天然蛋白质水解得到的-氨基酸的结构如图所示,下列有关-氨基酸的说法中错误的是()A.

15、-氨基酸既能与酸反应,又能与碱反应B.-氨基酸在酸溶液中主要以阳离子形式存在C.-氨基酸在碱溶液中主要以阴离子形式存在D.-氨基酸难溶于水答案D解析氨基酸中官能团有羧基和氨基,既有酸性又有碱性,故能与酸、碱发生反应。氨基和羧基是亲水官能团,故可以溶于水,D错误。任务一任务二素养脉络随堂检测4.下列现象不属于蛋白质变性的是()A.利用紫外线对医疗器械进行消毒B.用稀的福尔马林浸泡种子C.用波尔多液防治作物虫害D.蛋白质溶液加入食盐变浑浊答案D解析紫外线能使细菌蛋白质变性,可以消毒,故A错误;稀的福尔马林即甲醛稀溶液,能使蛋白质变性,从而达到驱虫杀菌的效果,故B错误;波尔多液中含有Cu2+,能使蛋白