新教材2023-2024学年高中化学第4章生物大分子第2节蛋白质课件新人教版选择性必修3

第四章第二节蛋白质基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

素养目标1.通过对氨基酸、多肽和蛋白质的官能团及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核心素养。2.通过实验探究蛋白质的性质,发现问题并解决问题,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核心素养。基础落实·必备知识全过关一、氨基酸1.概念和结构氨基

氨基

—COOH2.常见的氨基酸

H2N—CH2—COOH氨基乙酸

2-氨基丙酸

3.性质(1)物理性质。无

能难(2)化学性质。

HOOC—CH2NH3Cl二、蛋白质

酶1.蛋白质的组成结构(1)组成元素。蛋白质中主要由

等元素组成,有些还含有

、Fe、Zn、Cu等元素。

C、H、O、N、SP(2)四级结构。

排列顺序基础性质功能氢键空间非共价键氢键2.蛋白质的性质与应用

氨基酸氨基羧基降低物理可逆分离提纯性质和生理功能加热强酸强碱化学不可逆不能生理活性黄烧焦羽毛3.酶

催化蛋白质专一性催化深度思考1根据常见的α-氨基酸的结构分析,所有的α-氨基酸都存在对映异构吗?提示

α-氨基酸除甘氨酸外分子中一般含有手性碳原子,具有对映异构。

教材拓展11.氨基酸与硝基化合物的关系分子式相同的氨基酸与硝基化合物为官能团异构,如H2NCH2COOH与CH3CH2NO2互为同分异构体。2.必需氨基酸定义及种类定义:人体内不能合成,必须从食物中摄取的一类氨基酸。共有8种,分别是甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸。易错辨析1(1)氨基酸是一种既能与强碱反应又能与强酸反应的有机高分子。(

)(2)组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸。(

)(3)氨基酸分子、烃分子中的氢原子数均为偶数。(

)(4)氨基酸能发生酯化反应、成肽反应和水解反应。(

)(5)甘氨酸(H2N—CH2—COOH)既有酸性,又有碱性,是最简单的氨基酸。(

)×提示

氨基酸是有机小分子。

√×提示

氨基酸分子中氮原子数为奇数时氢原子数为奇数,氮原子数为偶数时氢原子数为偶数。×提示

氨基酸不能发生水解反应。

√深度思考21.医用酒精、“84”消毒液、紫外线等能杀菌消毒所依据的原理是什么?在临床上解救Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金属盐中毒的病人时,为什么要求病人服用大量含丰富蛋白质的生鸡蛋、牛奶或豆浆等?提示

依据的原理是它们能使细菌、病毒等生物蛋白质变性。生鸡蛋、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,从而减少对病人本身蛋白质的损伤。2.在洗衣服时使用加酶洗衣粉,可以在热水中溶解吗?为什么?提示

酶是具有高效催化作用的蛋白质,其催化作用条件温和,不需加热;若使用热水溶解,蛋白质会变性而失去其生理活性,影响洗涤效果。教材拓展2多肽和蛋白质的区别(1)除相对分子质量比蛋白质小外,多肽一般没有严密且相对稳定的空间结构,而蛋白质分子则具有相对严密、比较稳定的空间结构,这也是蛋白质发挥生理功能的基础。(2)多肽和蛋白质都是氨基酸的多聚化合物,而多肽又是蛋白质不完全水解的产物。教材归纳(1)所学过的既能与酸反应又能与碱反应的物质:Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的铵盐[如(NH4)2CO3]、弱酸的酸式盐(如NaHCO3)、酯类、氨基酸、蛋白质等。(2)氨基酸分子可内部中和,生成内盐:易错辨析2(1)通常用酒精消毒,其原理是酒精使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性。(

)(2)鉴别织物成分是蚕丝还是“人造丝”可采用灼烧闻气味的方法。(

)(3)蛋白质是由多种氨基酸发生分子间的脱水反应形成的有机高分子。(

)(4)酶的催化作用是温度越高越好。(

)(5)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

温度过高,会使酶失去活性而失去催化作用。

×提示

原理不同,前者是盐析,后者是变性。

重难探究·能力素养全提升情境探究探究一氨基酸的性质根据防晒霜的防晒原理,可将其分为物理防晒霜和化学防晒霜。半胱氨酸()不仅在化妆品方面有广泛应用,还被用于天然果汁中,以防止维生素C氧化和果汁变成褐色。(1)两分子半胱氨酸,脱水形成的二肽结构简式是什么?(2)写出半胱氨酸分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式。

(3)两分子乳酸发生酯化反应可以形成环状结构,两分子半胱氨酸能否发生反应形成环状结构?方法突破氨基酸的性质1.两性2.成肽反应

应用体验视角1氨基酸的结构1.脯氨酸的结构简式如图所示,下列说法错误的是(

)A.脯氨酸的分子式为C6H11NO2B.脯氨酸能与NaHCO3溶液反应C.脯氨酸分子含有3种官能团D.脯氨酸能发生取代反应C解析

脯氨酸分子中含羧基和亚氨基2种官能团,C项错误。

2.分子式为C4H9NO2且属于氨基酸的同分异构体有(

)A.2种 B.3种C.4种 D.5种D解析

用—NH2取代CH3—CH2—CH2—COOH中烃基上不同类型的H原子可得3种结构;用—NH2取代

中烃基上不同类型的H原子可得2种结构,共5种。视角2氨基酸的两性3.甘氨酸在NaOH溶液中存在的形式是(

)D4.某物质的球棍模型如图所示,下列关于该物质的说法不正确的是(

)A.该物质的结构简式为B.该物质可以发生加成反应C.该物质既可以与强酸反应也可以与强碱反应D.该物质可以聚合成高分子物质A解析

题给结构简式中应将六元环改为苯环,A项错误;该氨基酸分子中含有苯环,可与H2发生加成反应,B项正确;氨基可与强酸反应,而羧基可与强碱反应,C项正确;分子中含有羧基和氨基,故该氨基酸可以聚合成有机高分子,D项正确。视角3氨基酸的成肽反应

A.3种

B.9种

C.6种

D.5种

B解析

甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸本身两两缩合生成的“二肽”有3种,3种氨基酸各2种两两缩合得到的“二肽”有2种,计6种,因此三种氨基酸混合缩合生成“二肽”的种类最多可有9种。【变式设问】(1)甘氨酸和苯丙氨酸组成的混合物,发生反应生成的“二肽”有几种?提示

由上述分析可知,2种氨基酸发生分子间脱水生成的“二肽”有4种。

(2)试写出甘氨酸与丙氨酸可能形成的“二肽”的结构简式。

6.下列关于

的说法不正确的是(

)A.可以脱水生成碳碳双键B.可以脱水生成肽键C.可以脱水生成环酯D.1mol该物质最多可与3molNaOH发生反应D解析

情境探究探究二蛋白质的性质实验序号实验步骤实验现象实验结论1(1)在试管中加入2

mL饱和(NH4)2SO4溶液,向其中加入几滴鸡蛋清溶液,振荡,观察现象(2)再继续加入蒸馏水,振荡,观察现象有乳白色的沉淀析出,加入蒸馏水后,沉淀逐渐溶解

实验序号实验步骤实验现象实验结论2(1)取一支试管加入2

mL鸡蛋清溶液,把试管放在酒精灯上加热(2)再向试管中加入蒸馏水,观察现象试管中的蛋白质凝结。加入蒸馏水后,凝结的蛋白质不溶解

实验序号实验步骤实验现象实验结论3(1)取一支试管加入2

mL鸡蛋清溶液,用滴管滴入硝酸银溶液(2)再向试管中加入蒸馏水,观察现象试管中的蛋白质凝结。加入蒸馏水后,凝结的蛋白质不溶解

4取一支试管加入2

mL的鸡蛋清溶液,用滴管滴入5滴浓硝酸,振荡,用酒精灯微热后,观察实验现象蛋白质凝结,变黄

请思考并回答以下问题:1.依据上述实验现象,你得出的实验结论是什么?提示

实验1:蛋白质遇盐溶液发生盐析;盐析是个可逆过程。实验2:蛋白质受热后会发生变性;受热作用下蛋白质的变性是不可逆的。实验3:蛋白质在重金属盐的作用下发生变性;重金属盐作用下蛋白质的变性是不可逆的。实验4:浓硝酸能使蛋白质变性,且硝酸能使蛋白质变黄。2.如何鉴别蛋白质?如何分离提纯蛋白质?提示

(1)鉴别蛋白质的主要依据有①有些蛋白质分子中有苯环存在,这样的蛋白质与浓硝酸反应时呈黄色。②蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味(常以此来区别毛纺物和棉纺物、合成纤维等)。(2)常用盐析来分离提纯蛋白质。因为盐析是可逆的,在蛋白质溶液中加入浓的轻金属盐溶液,蛋白质的溶解度降低从而从溶液中析出,析出的蛋白质又能溶于水中,并不影响它原来的性质。3.为什么医院一般使用酒精、蒸煮、高压或紫外线等方法进行消毒杀菌?为什么用福尔马林(35%的甲醛溶液)保存尸体?为什么农业上用波尔多液(由CuSO4、CaO和H2O制成)来消灭病虫害?提示

(1)酒精、蒸煮、高压和紫外线等方法可以使细菌、病毒中的蛋白质变性死亡,起到消毒、杀菌作用。(2)用福尔马林(35%的甲醛溶液)保存尸体,也是利用甲醛可以使蛋白质变性从而杀灭细菌的原理防止尸体腐烂变质。波尔多液中的重金属盐(CuSO4)可使蛋白质凝结而达到消灭病虫害的目的。4.下面是蛋白质分子结构的一部分,其中标出了分子中不同的键,当蛋白质发生水解反应时,断裂的是下列哪些标号中的化学键?提示

蛋白质水解断键后所得到的水解产物一定是氨基酸,即水解产物分子中既含有氨基,又含有羧基,由此可知应在③处断键。方法突破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:2.蛋白质的盐析和变性的比较

名称盐析变性概念少量的某些可溶性盐(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、搅拌、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)溶液使蛋白质变性微点拨

淀粉、蛋白质分子直径较大,在1~100

nm之间,它们溶于水形成的淀粉溶液、蛋白质溶液都属于胶体。应用体验视角1蛋白质的结构1.下列关于蛋白质的叙述错误的是(

)A.蛋白质是两性化合物B.与肽键的形成有关是蛋白质的二级结构C.天然蛋白质水解的最终产物是α-氨基酸D.蛋白质分子中的重要化学键是肽键()B解析

蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式形成肽键和排列顺序是蛋白质的一级结构。视角2蛋白质的水解反应2.某蛋白质的结构片段如下:(1)上述蛋白质的结构片段的水解产物中不属于α-氨基酸的结构简式是

。

(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。①该氨基酸与NaOH反应的化学方程式为

。

②两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

。

C16H14N2O2436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:(2)分子中碳、氢原子数比值最大,其分子式为C8H9O2N,两分子缩合形成环状物质时应脱去两分子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。视角3蛋白质的性质与应用3.关于蛋白质的叙述不正确的是(

)A.人工合成具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是我国科学家1965年首次合成的B.在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液,蛋白质析出,若再加水,也不溶解C.重金属盐类能使蛋白质凝结变性,所以误食重金属盐能使人中毒D.浓硝酸溅在皮肤上能使皮肤呈现黄色,是因为浓硝酸和蛋白质发生了显色反应B解析

1965年,中国首次人工合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素,具有与天然牛胰岛素相同的生物活性和结晶状态,故A正确;在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液,蛋白质析出,说明饱和硫酸铵溶液可使蛋白质的溶解性变小,此过程叫做蛋白质的盐析,属于物理变化,若再加水,析出的蛋白质还