蛋白质课件高二下学期化学人教版选择性必修3

第二节蛋白质第四章生物大分子素养目标学习要点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。1.三种官能团:氨基和羧基决定氨基酸具有两性;肽键决定天然蛋白质水解的最终产物是α-氨基酸。2.蛋白质的五性质:水解、盐析、变性、显色反应、灼烧有烧焦羽毛的气味。3.区别两种性质:盐析和变性。知识点一氨基酸基础落实•必备知识全过关1.定义和结构

氨基

氨基

—COOH2.常见的氨基酸

俗名结构简式系统命名通常以羧酸为母体,氨基为取代基甘氨酸

丙氨酸

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

深度思考半胱氨酸()是常见的α-氨基酸。1.氨基酸是否属于生物大分子?所有的氨基酸都只含有C、H、N、O四种元素吗?提示

氨基酸相对分子质量较小,不属于生物大分子;不是所有的氨基酸都只含有C、H、N、O四种元素,如半胱氨酸中还含有S元素。2.两分子乳酸发生酯化反应可以形成环状结构,那两分子半胱氨酸能否发生反应形成环状结构的有机化合物呢?提示

能。产物为

。

易错辨析(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

氨基酸不是有机高分子。

√×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。

√重难突破•能力素养全提升探究角度1

氨基酸的结构例1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。特别提醒

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。[对点训练1]某有机化合物M的结构简式如图所示,下列说法错误的是(

)A.M的分子式为C6H11NO2B.M能与NaHCO3溶液反应C.M分子含有3种官能团D.M能发生取代反应MC解析

有机化合物M分子中含羧基和亚氨基2种官能团,C项错误。

探究角度2

氨基酸的两性例2甘氨酸在NaOH溶液中存在的形式是(不考虑水解)(

)D[对点训练2]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.该物质可以聚合成多肽A解析

题目中球棍模型所代表的有机化合物中含有苯环,该物质是一种氨基酸,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;氨基可与酸反应,而羧基可与碱反应,C项正确;分子中含有羧基和氨基,故该氨基酸可以聚合成多肽,D项正确。探究角度3

氨基酸的成肽反应例3两分子氨基酸缩合失去1分子H2O得“二肽”。甘氨酸(H2N—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种氨基酸两两进行缩合得到的“二肽”有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】试写出甘氨酸与丙氨酸可能形成的“二肽”的结构简式。归纳总结

成肽反应的原理

[对点训练3]某最简式为C3H6NO2的二肽,水解可以得到有机化合物X(

)和氨基酸Y,此二肽分子中有2个氮原子,则Y的分子式是(

)A.C3H7NO2 B.C3H5NOC.C2H5NO2 D.C4H7NOA解析

最简式为C3H6NO2的二肽分子中含有2个氮原子,则其分子式为C6H12N2O4,X的分子式为C3H7NO3。根据成肽反应的化学方程式C3H7NO3+Y→C6H12N2O4+H2O可知,Y的分子式为C3H7NO2。知识点二蛋白质酶基础落实•必备知识全过关1.蛋白质的组成和结构(1)组成元素蛋白质主要由

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(1)两性:蛋白质的结构中含有

和

,因此既能与酸反应又能与碱反应,是

分子。

(2)水解—NH2

—COOH

两性多肽氨基酸氨基酸(3)盐析①本质和特点。某些可溶性盐溶液降低可逆溶解活性分离提纯②实验4-3实验操作

实验现象试管①中出现

;试管②中

白色沉淀白色沉淀消失(4)变性①本质和特点。性质和生理功能加热强酸强碱不能生理活性②实验4-4。

实验操作实验现象

加热后产生

,加入蒸馏水后

加入硝酸银溶液后产生

,加入蒸馏水后

白色沉淀沉淀不溶解白色沉淀沉淀不溶解实验操作实验现象

加入乙醇后产生

,加入蒸馏水后

白色沉淀沉淀不溶解(5)显色反应——实验4-5

只有含苯环的蛋白质才能与浓硝酸发生显色反应实验操作实验现象结论

加入浓硝酸后产生

,加热后

可用于蛋白质的分析检测白色沉淀沉淀变黄色3.酶

催化蛋白质专一性催化深度思考1.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?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

依据的原理是重金属离子能使细菌、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,重金属离子可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。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。教材归纳常见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。易错辨析(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

温度过高时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。

重难突破•能力素养全提升探究角度1

蛋白质的结构例1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,断裂的键是(

)A.①

B.②

C.③

D.④

C解析

蛋白质水解最终所得到的水解产物一定是氨基酸,即最终的水解产物分子中既含有氨基,又含有羧基,据此可知应在③处断键。

规律总结

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:[对点训练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.分子中氨基酸的排列顺序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单体的排列顺序是蛋白质的一级结构。

探究角度2

蛋白质的性质与应用例2绿色荧光蛋白是一种天然蛋白质。下列关于这种蛋白质的结构和性质预测错误的是(

)A.这种蛋白质可以溶于水,且其水溶液可以通过滤纸B.为了防止这种蛋白质变质,可以培养在福尔马林溶液中C.这种蛋白质在一定条件下会发生水解,且水解的最终产物一定只有α-氨基酸D.灼烧这种蛋白质会产生烧焦羽毛的气味B解析

蛋白质溶于水得到胶体,胶体可以通过滤纸,A正确;福尔马林溶液的主要成分是甲醛(HCHO),它能使蛋白质变性,B错误;天然蛋白质水解的产物是α-氨基酸,C正确;灼烧蛋白质时会产生烧焦羽毛的特殊气味,D正确。【变式设问】天然蛋白质是高分子化合物,也是纯净物,对吗?提示

不对。蛋白质都是高分子化合物,但不是纯净物。

概念辨析

蛋白质的盐析和变性的比较

名称盐析变性定义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[对点训练2]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,析出的蛋白质还能溶解,故B错误;重金属盐类能使蛋白质凝结变性,失去原有的生理功能,是化学变化,所以误食重金属盐能使人中毒,故C正确;浓硝酸溅在皮肤上能使皮肤呈现黄色,是化学变化,是因为蛋白质与浓硝酸发生了显色反应,故D正确。学以致用随堂检测全达标12345题组1氨基酸的结构与性质1.天然蛋白质水解的最终产物大都是α-氨基酸,下列有关α-氨基酸的说法错误的是(

)A.α-氨基酸既能与酸反应,又能与碱反应B.α-氨基酸在酸溶液中主要以阳离子形式存在C.α-氨基酸在碱溶液中主要以阴离子形式存在D.α-氨基酸难溶于水D解析

α-氨基酸分子中含—NH2、—COOH,α-氨基酸既能与酸反应,又能与碱反应,故A正确;α-氨基酸在酸溶液中,氨基反应生成阳离子,故B正确;α-氨基酸在碱溶液中,羧基反应生成阴离子,故C正确;α-氨基酸一般能溶于水,故D错误。12345123452.[2024江西九江高二期末]甘氨酸常作食品的调味剂,还可预防氧化、延缓衰老等。甘氨酸的结构简式为

。nmol甘氨酸聚合成多肽,生成mmol水分子。下列叙述正确的是(

)A.甘氨酸属于酸性化合物B.甘氨酸的官能团有氨基和羰基C.甘氨酸分子有手性异构体D.若m=n则多肽为环肽D解析

甘氨酸分子中含有酸性基团(羧基)和碱性基团(氨基),因此属于两性化合物,A错误;甘氨酸分子中含有的官能团为氨基、羧基两种,B错误;手性碳原子是连接四个不同的原子或原子团的碳原子,根据甘氨酸分子结构可知,该物质分子中不含手性碳原子,因此没有手性异构体,C错误;甘氨酸形成环肽时,参与反应的甘氨酸分子数等于生成的水分子数,则m=n时,形成的多肽为环肽,D正确。12345123453.下列关于有机化合物

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

1234512345题组2蛋白质的结构与性质4.下列有关蛋白质的叙述不正确的是(

)A.向蛋白质溶液中加入硫酸铵溶液,一定会有蛋白质析出B.蛋白质溶液中的蛋白质分子能透过滤纸,但不能透过半透膜C.重金属盐能使蛋白质变性,但吞服“钡餐”(BaSO4)不会引起中毒D.浓硝酸溅在皮肤上,能使皮肤呈黄色是因为蛋白质和浓硝酸发生显色反应A解析

向蛋白质溶液中加入的硫酸铵溶液浓度较小时,不一定会有蛋白质析出,故A错误;蛋白质溶液是胶体,胶粒能透过滤纸,但不能透过半透膜,故B正确;“钡餐”的成分是硫酸钡,硫酸钡不溶