有机化学学案2：2.4.3氨基酸和蛋白质

第3课时氨基酸和蛋白质学习目标1.了解氨基酸的结构特点和主要性质。2.了解蛋白质的结构特点和主要性质。3.了解酶的催化作用的特点。4.了解我国科学家在生命科学研究领域中的贡献，体会化学科学在生命科学发展中的重要作用。自主学习知识点一氨基酸1.定义氨基酸是氨基取代了羧酸分子中烃基上的氢原子所形成的取代羧酸。2．分子结构氨基酸eq\f(官能团,)氨基(—NH2)eq\f(连在同一个,碳原子上)α­氨基酸羧基(—COOH)3．常见的氨基酸有4．化学性质(1)两性：氨基酸分子中既含有氨基(显碱性)又含有羧基(显酸性)因此氨基酸是两性化合物。(2)缩合：在一定条件下能够缩合成多肽，构成蛋白质。思考交流1．氨基酸与前面学过的羧酸是什么关系？结构上有什么特点？知识点二多肽1.定义一个α­氨基酸分子的羧基与另一个α­氨基酸分子的氨基脱去一分子水所生成的化合物。2．官能团酰胺键，又叫肽键，表示为—CONH—。3．分类(1)二肽：由两个氨基酸分子脱水缩合形成。(2)多肽：由三个或三个以上氨基酸分子脱水缩合形成。如二分子甘氨酸生成的二肽表示为：H2N—CH2—COOH＋H2N—CH2—COOH→H2N—CH2—CO—NH—CH2—COOH＋H2O。思考交流2．多肽是如何生成的？其结构有什么特点？知识点三蛋白质1.概念由α­氨基酸分子按一定的顺序、以肽键连接起来的生物大分子。2．物质基础α­氨基酸。3．核心官能团肽键(—CONH—)。4．分子大小相对分子质量一般在10000以上，含肽键50个以上。5．形成氨基酸脱水缩合形成的。6．生理功能每一种蛋白质都有一定的生理活性，且结构与生理功能是高度统一的。思考交流3．你如何鉴别想要购买的毛线是“纯毛”的还是“腈纶”的？知识点四酶1.概念酶是一种高效的生物催化剂，大多数酶属于蛋白质。2．催化特点温和性37℃和pH≈7时催化作用较好专一性某一种酶仅对某一种物质的给定反应起催化作用生成一定的产物高效性催化效率是普通催化剂的107～1013倍探究学习探究一氨基酸、蛋白质和酶的结构特点及主要化学性质【问题导思】①氨基酸为什么具有两性？【提示】氨基酸分子中既有氨基(显碱性)又有羧基(显酸性)，因此氨基酸具有两性。②蛋白质的结构特点是什么？它具有哪些重要性质？【提示】蛋白质分子结构中存在肽键(CONH)，具有两性、水解、盐析、渗析、变性、颜色反应、灼烧有异味等性质。③酯的作用及催化特点是什么？【提示】酯是生物催化剂，酯的催化作用条件温和，催化效率高，具有专一性。概念结构特点主要化学性质氨基酸羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代后的产物分子里既有氨基(碱性基)又有羧基(酸性基)，其中α­氨基酸通式为①与酸反应②与碱反应③氨基和羧基脱水形成肽键蛋白质蛋白质是由不同氨基酸(天然蛋白质都是由不同α­氨基酸)聚合而成的分子中存在肽键①两性：既可与酸反应又可与碱反应②水解(在酸、碱或酶的作用下)的最终产物为氨基酸③溶于水具有胶体性质④盐析⑤变性⑥颜色反应：含苯环的蛋白质遇浓HNO3呈黄色⑦灼烧时具有烧焦羽毛的气味酶大多数酶是蛋白质具有蛋白质的结构特点，也有自己的特性①变性(与蛋白质相似)②具有自己的特性，是生物催化剂；酶的催化作用条件温和，催化效率高，具有专一性【例1】氨基酸分子中的—NH2和—COOH之间可以缩合脱水，如，将甘氨酸和丙氨酸混合，在一定条件下使其发生两分子间脱去一分子水生成“二肽”的反应，则生成的二肽最多有()A．1种 B．2种C．3种 D．4种变式训练1．能用于鉴别淀粉、肥皂和蛋白质三种溶液的试剂是()A．碘水 B．烧碱溶液C．浓硝酸 D．MgSO4溶液探究二蛋白质的盐析、变性和渗析的比较【问题导思】①蛋白质的盐析和变性用到的盐有什么区别？其作用是什么？【提示】蛋白质的盐析用到轻金属盐或铵盐，作用是使蛋白质溶解度降低而析出，分离和提纯蛋白质；蛋白质的变性用到重金属盐，作用是使蛋白质失去生理活性，用于杀菌、消毒。②蛋白质渗析的原理和用途是什么？【提示】蛋白质渗析是利用蛋白质胶粒不能透过半透膜，而杂质离子可透过半透膜的原理来精制蛋白质的一种操作。蛋白质的盐析蛋白质的变性蛋白质的渗析内涵在蛋白质溶液中加浓的无机盐溶液，会使其溶解度降低而析出蛋白质在某些条件下聚沉，失去原有的生理活性利用半透膜分离蛋白质胶体和溶液条件碱金属、镁、铝等轻金属盐、铵盐的浓溶液加热，紫外线，X射线，强酸，强碱，强氧化剂，重金属盐，甲醛、酒精、苯酚等有机物胶体、水和半透膜特点可逆，蛋白质仍然保持原有的性质不可逆，蛋白质失去原有的生理活性可逆，须多次换水或采用流动的水实质物理变化(溶解度降低)化学变化(结构、性质改变)－用途分离、提纯蛋白质杀菌，消毒，缓解重金属盐中毒等精制蛋白质【例2】鸡蛋中含有丰富的蛋白质，鸡蛋白就是一种蛋白质，它的分子直径在1～100nm之间，具有某些胶体的性质。取新鲜鸡蛋的鸡蛋白溶于水制成水溶液，分装于试管中，分别进行如下实验，回答下列问题：(1)向试管里缓慢地加入饱和的硫酸铵溶液，观察到的现象是________________；再向试管里加入足量的蒸馏水，观察到的现象是____________。(2)向试管里缓慢地加入硫酸铜溶液，观察到的现象是________________；再向试管里加入足量的蒸馏水，观察到的现象是____________。(3)已知鸡蛋白遇到浓硝酸会产生黄色沉淀，这个反应可以用来鉴别某些带有苯环的蛋白质。把10mL鸡蛋白溶液和5mLNaCl溶液的混合液体，加入用半透膜制成的袋内，将此袋浸入盛蒸馏水的烧杯中(如图)。2min后，取烧杯中的液体分别进行实验。①加入AgNO3溶液，产生的现象是_____________________________________________。②加入浓硝酸，产生的现象是______________________________________。变式训练2．能使蛋白质变性的物质有()①硫酸铵②甲醛③氯化钾④硝酸汞⑤硫酸镁⑥氢氧化钠A．②④⑥ B．①③⑤C．①②③ D．①⑤⑥随堂训练1．氨基酸不能发生的反应是()A．酯化反应 B．与碱的中和反应C．成肽反应 D．水解反应2．误食重金属盐会使人中毒，可以解毒的急救措施是()A．服用鸡蛋清或牛奶 B．服用葡萄糖C．服用适量的泻药 D．服用大量食盐水3．下列关于酶的叙述中，不正确的是()A．酶是一种糖类物质B．酶是一种蛋白质C．酶是生物体内产生的催化剂D．酶受到高温或重金属盐作用时会变性4．下列关于蛋白质的叙述中不正确的是()A．蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质会析出，若再加入水也不溶解B．蛋白质的分子不能透过半透膜C．重金属盐使蛋白质变性，但吞服“钡餐”不会引起中毒D．浓硝酸溅到皮肤上能使皮肤呈黄色，这是由于蛋白质和浓硝酸发生了颜色反应5．(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有__________和________。(2)鉴定一种物质的成分是真丝还是人造丝，可取一小块进行________，这是因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)蛋白质溶液中含杂质Cl－，有人用滴加AgNO3溶液的方法除Cl－，他这样做的错误是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)现有淀粉和蛋白质胶体的混合液，要检验其中蛋白质的存在，可取混合液少许，向其中加入1mL______，加热至沸，溶液中生成________，说明蛋白质存在。要把蛋白质和淀粉分离开，可进行的操作是_____________________________。参考答案思考交流1．【答案】氨基酸是氨基取代了羧酸分子中烃基上氢原子所形成的取代羧酸；分子结构既有酸性基团羧基，也有碱性基团氨基。2．【答案】多肽是α­氨基酸分子间的羧基与氨基脱去水分子形成。其分子中存在着(n－1)个肽键(n为形成多肽的氨基酸数目)。3．【答案】可以用灼烧的方法，“纯毛”毛线灼烧后有烧焦羽毛的气味。【例1】【解析】两分子甘氨酸缩合可以得到二肽【答案】D【例2】【解析】(1)硫酸铵能够使蛋白质发生盐析，降低蛋白质的溶解度，使其以沉淀形式析出，该过程发生了物理变化，所得沉淀和原蛋白质的性质相同，所以加入足量的蒸馏水，沉淀又会溶解，是一个可逆过程。(2)硫酸铜属于重金属盐，它能够使蛋白质发生变性，从而析出沉淀，该过程发生了化学变化，所得沉淀和原蛋白质的性质不同，所以加入足量的蒸馏水，沉淀不会溶解，是一个不可逆过程。(3)胶体微粒不能透过半透膜，而溶液中的分子或离子能够透过半透膜，所以烧杯中含有NaCl溶液而不含鸡蛋白溶液，加入AgNO3溶液会产生AgCl白色沉淀，加入浓硝酸不能产生黄色沉淀。【答案】(1)有白色沉淀析出沉淀溶解(2)有白色沉淀析出沉淀不溶解(3)①有白色沉淀析出②无明显现象变式训练1．【解析】蛋白质与浓硝酸作用变黄色；肥皂液与浓硝酸作用会产生难溶于水的高级脂肪酸沉淀；而淀粉与浓硝酸不反应。【答案】C2．【解析】在紫外线照射、加热，或加入有机化合物、酸、碱、重金属盐(如铜盐、铅盐、汞盐等)的情况下，蛋白质会发生性质上的改变而聚沉。【答案】A随堂训练1．【解析】氨基酸分子中含有羧基和氨基，可以发生酯化、中和、成肽反应。【答案】D2．【解析】鸡蛋清或牛奶中含有大量蛋白质，能代替人体中的蛋白质与重金属盐作用而解毒。【答案】A3．【解析】酶是一种蛋白质，而不是糖类物质。酶具有蛋白质的性质，当受到高温或重金属盐作用时会变性；酶还是生物体内产生的高效催化剂，其催化作用具有条件温和、高度专一、催化效率高的特点。【答案】A4．【解析】硫酸铵加入到蛋白质溶液中会使蛋白质盐析而不是变性；“钡餐”是BaSO4，它是难溶性物质，不会产生大量的Ba2＋，不会使蛋白质变性，所以吞服“钡餐”不会引起中毒；但要注意“钡餐”不能用BaCO3，因为BaCO3会