2024-2025學年高中化學第4章第3節(jié)蛋白質和核酸教案新人教版選修5

PAGE9-第三節(jié)蛋白質和核酸目標與素養(yǎng)：1.知道氨基酸的組成、結構特點和主要化學性質，了解氨基酸、蛋白質與人體健康的關系，學會運用比較、分類、歸納、概括等方法對所得信息進行加工。(宏觀辨識與微觀探析)2.了解蛋白質的組成、結構和性質，相識人工合成多肽、蛋白質、核酸等的意義，體會化學學科在生命科學發(fā)展中所起的重要作用，發(fā)展學生學習化學的愛好，感受化學世界的奇異與和諧。(科學精神與社會責任)一、氨基酸的結構與性質1．組成和結構(1)組成氨基酸可看作是羧酸分子中烴基上的H被氨基取代的化合物。(2)結構α-氨基酸的結構簡式可表示為，其官能團為氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。(3)常見的氨基酸俗名結構簡式系統(tǒng)命名甘氨酸H2N—CH2—COOH氨基乙酸丙氨酸α-氨基丙酸谷氨酸2-氨基-1，5-戊二酸苯丙氨酸α-氨基苯丙酸2.氨基酸的性質(1)物理性質自然氨基酸均為無色晶體，熔點較高，在200～300℃熔化時分解，能溶于強酸或強堿溶液中，除少數(shù)外一般都能溶于水，而難溶于乙醇、乙醚。(2)化學性質①兩性氨基酸分子中含有酸性官能團—COOH和堿性官能團—NH2，因此具有兩性，可與酸、堿反應生成鹽。a．與鹽酸的反應：。b．與氫氧化鈉反應：。②成肽反應兩個氨基酸分子，在酸或堿的存在下加熱，通過一分子的—NH2和另一分子的—COOH間脫去一分子水，縮合成含有肽鍵()的化合物，稱為成肽反應。例如：微點撥：兩分子氨基酸→二肽→三肽→……→多肽→蛋白質。二、蛋白質的結構與性質1．蛋白質的組成結構(1)組成元素：蛋白質中主要含有C、H、N、O、S等元素，屬于自然有機高分子化合物。(2)四級結構2．蛋白質的主要性質(1)兩性蛋白質的多肽由氨基酸脫水形成，在多肽鏈的兩端存在著自由的氨基和羧基，側鏈中也有酸性或堿性基團，因此，蛋白質既能與酸反應，又能與堿反應。(2)水解①水解原理②水解過程蛋白質eq\o(→,\s\up16(水解),\s\do12(酸、堿或酶))多肽eq\o(→,\s\up16(水解))氨基酸。(3)鹽析向蛋白質溶液中加入肯定濃度的某些鹽[如Na2SO4、(NH4)2SO4、NaCl等]溶液，使蛋白質的溶解度降低而從溶液中析出的現(xiàn)象。鹽析是一個可逆過程。(4)變性概念在某些物理因素或化學因素的影響下，蛋白質的理化性質和生理功能發(fā)生變更的現(xiàn)象影響因素物理因素加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線照耀、超聲波等化學因素強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、福爾馬林、丙酮等特點變性會使蛋白質的結構發(fā)生變更，使其失去生理活性，在水中不能重新溶解，是不行逆過程(5)顏色反應：分子中含有苯環(huán)的蛋白質遇濃硝酸呈黃色。(6)蛋白質灼燒有燒焦羽毛的氣味。三、酶1．概念是一類由細胞產(chǎn)生的、對生物體內(nèi)的化學反應具有催化作用的有機物，其中大多數(shù)是蛋白質。2．催化特點(1)條件溫柔、不需加熱。(2)具有高度的專一性。(3)具有高效催化作用。微點撥：運用酶作催化劑時，反應溫度不能過高，緣由是高溫下蛋白質變性，酶失去催化活性。四、核酸1．概念核酸是一類含磷的生物高分子化合物。2．分類1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)糖類、油脂、蛋白質均只含C、H、O三種元素。 ()(2)氨基酸和蛋白質分子中均含—COOH和—NH2。 ()(3)二肽是兩分子氨基酸縮合而成的化合物。 ()(4)醫(yī)療器械的高溫消毒的實質是蛋白質的變性。 ()(5)核酸分為DNA和RNA，是一類含磷的高分子化合物。 ()[答案](1)×(2)√(3)√(4)√(5)√2．下列關于蛋白質的敘述中，不正確的是()A．蠶絲、羊毛的成分都是蛋白質B．蛋白質溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液，蛋白質析出，雖再加水，也不溶解C．重金屬鹽能使蛋白質凝聚D．濃硝酸使皮膚呈黃色是由于濃硝酸與蛋白質發(fā)生了顏色反應[答案]B3．某人工合成的多肽具有如下結構：試回答下列問題：(1)若n＝3，則該化合物為________肽(填漢字)。(2)若n＝200，則該化合物的一個分子水解時所需水分子的數(shù)目為________。(3)該化合物水解可以得到的單體有________、____________、________(寫結構簡式)。[答案](1)九(2)599(3)H2N—CH2—COOH氨基酸的兩大性質1.兩性2．成肽反應(1)二肽氨基酸分子的羧基與另外1個氨基酸分子的氨基脫水形成肽鍵(與酯化反應類似)，依據(jù)參加反應的羧基或氨基的不同可形成多種二肽。(2)成環(huán)——分子內(nèi)或分子間脫水成環(huán)(3)氨基酸分子縮聚成高分子化合物1．據(jù)雜志報道，美國的科學家發(fā)覺半胱氨酸能增加艾滋病病毒感染者的免疫力，對限制艾滋病病毒的擴散有奇效。已知半胱氨酸的結構簡式為，則下列說法錯誤的是()A．半胱氨酸屬于α-氨基酸B．半胱氨酸既能跟強酸反應又能跟強堿反應C．半胱氨酸不能與NaOH溶液反應放出堿性氣體D．兩分子半胱氨酸脫水形成的二肽結構簡式為D[A項，半胱氨酸可以看作是HSCH2CH2COOH中α-碳原子上的氫原子被氨基取代的產(chǎn)物，是α-氨基酸；B項，半胱氨酸既含有羧基又含有氨基，既能跟強堿反應又能跟強酸反應；C項，半胱氨酸與NaOH溶液反應只能生成半胱氨酸鈉，不能生成氨氣；D項，兩分子半胱氨酸脫水形成的二肽結構簡式應為。]2．α-氨基酸能與HNO2反應得到α-羥基酸。如：(1)試寫出如圖所示變更中A、B、C、D四種有機物的結構簡式：A___________________________________________________，B___________________________________________________，C___________________________________________________，D___________________________________________________。(2)聚合反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________。[解析]生成A的反應明顯是中和反應；生成B的反應是題給信息的應用，只要把—NH2改寫成—OH即可；生成C的反應是氨基酸分子間成環(huán)的脫水縮合反應；從B的結構簡單推誕生成D的反應是酯化反應。蛋白質的主要性質及其應用1.蛋白質的水解在酸、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．蛋白質的鹽析與變性鹽析變性概念蛋白質在某些鹽的濃溶液中溶解度降低而析出蛋白質在加熱、強酸、強堿等條件下性質發(fā)生變更而凝聚起來特征可逆不行逆實質溶解度降低，物理變更結構、性質變更，化學變更條件鈉、鎂、鋁等輕金屬鹽或銨鹽的濃溶液加熱、強酸、強堿、強氧化劑、紫外線、重金屬鹽、苯酚、甲醛、乙醇等用途分別、提純蛋白質殺菌、消毒實例硫酸銨或硫酸鈉等鹽溶液使蛋白質鹽析重金屬鹽(例如硫酸銅)溶液能使蛋白質變性3.顏色反應、焰色反應和顯色反應的比較顏色反應焰色反應顯色反應含義含苯環(huán)的蛋白質遇某些試劑后顯示某種特別的顏色。如雞蛋清、人的皮膚等遇濃硝酸顯黃色鈉、鉀等多種金屬元素被灼燒時，火焰會呈現(xiàn)某種特別的顏色。鈉元素的焰色為黃色，鉀元素的焰色為紫色(透過藍色鈷玻璃)苯酚遇FeCl3溶液顯紫色；淀粉溶液遇碘顯藍色等實質化學變更物理變更化學變更應用鑒別含苯環(huán)的蛋白質鑒別鈉、鉀等金屬元素鑒別苯酚、淀粉等3．由下列結構片段組成的蛋白質在胃液中水解，能夠產(chǎn)生的氨基酸是()D[該結構片段產(chǎn)生的氨基酸有CH3CH(NH2)COOH、H2NCH2COOH、HSCH2CH(NH2)COOH，故D符合。]1．下列關于氨基酸的敘述中，不正確的是()A．自然的氨基酸都是晶體，一般能溶于水B．氨基酸都不能發(fā)生水解反應C．氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應生成鹽D．自然蛋白質水解最終可以得到α-氨基酸、β-氨基酸等多種氨基酸D[自然的氨基酸均為晶體，一般能溶于水而難溶于乙醇、乙醚；氨基酸分子間能發(fā)生成肽反應，但氨基酸都不能發(fā)生水解反應；氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應生成鹽；自然蛋白質水解的最終產(chǎn)物是多種α-氨基酸。]2．下列物質中與甘氨酸互為同分異構體的是()B[相同碳原子數(shù)的氨基酸與硝基化合物可能互為同分異構體。甘氨酸的結構簡式為，與其互為同分異構體的是CH3CH2—NO2，故選B。]3．有一分子式為C8H14N2O5的二肽，經(jīng)水解得丙氨酸和另一種氨基酸X，則X的分子式可能是()A．C3H7NO3 B．C5H9NO4C．C5H11NO5 D．C5H7NO4B[水解方程式為C8H14N2O5＋H2O→＋X，依據(jù)質量守恒可得X的分子式。]4．(1)高溫殺菌的原理是利用____________________________________________________________。(2)運用濃硝酸時不慎濺到皮膚上，皮膚發(fā)黃的緣由是____________________________________________________。(3)鑒別蛋白質和食鹽溶液的方法是__________________________________________________________________________。(4)分別和提純蛋白質的方法是________