蛋白質課件高二下學期化學人教版選擇性必修3

第二節(jié)蛋白質第四章生物大分子素養(yǎng)目標學習要點1.通過對氨基酸、多肽和蛋白質的官能團及結構特點的微觀探析,推測它們的化學性質,形成“結構決定性質”的觀念,形成宏觀辨識與微觀探析的學科核心素養(yǎng)。2.通過實驗探究蛋白質的性質,發(fā)現(xiàn)問題并解決問題,得出蛋白質檢驗的簡單實驗方案,形成科學探究與創(chuàng)新意識的學科核心素養(yǎng)。1.三種官能團:氨基和羧基決定氨基酸具有兩性;肽鍵決定天然蛋白質水解的最終產物是α-氨基酸。2.蛋白質的五性質:水解、鹽析、變性、顯色反應、灼燒有燒焦羽毛的氣味。3.區(qū)別兩種性質:鹽析和變性。知識點一氨基酸基礎落實?必備知識全過關1.定義和結構

氨基

氨基

—COOH2.常見的氨基酸

俗名結構簡式系統(tǒng)命名通常以羧酸為母體,氨基為取代基甘氨酸

丙氨酸

H2N—CH2—COOH氨基乙酸2-氨基丙酸3.性質(1)物理性質。無能難(2)化學性質。

HOOC—CH2NH3Cl

深度思考半胱氨酸()是常見的α-氨基酸。1.氨基酸是否屬于生物大分子?所有的氨基酸都只含有C、H、N、O四種元素嗎?提示

氨基酸相對分子質量較小,不屬于生物大分子;不是所有的氨基酸都只含有C、H、N、O四種元素,如半胱氨酸中還含有S元素。2.兩分子乳酸發(fā)生酯化反應可以形成環(huán)狀結構,那兩分子半胱氨酸能否發(fā)生反應形成環(huán)狀結構的有機化合物呢?提示

能。產物為

。

易錯辨析(1)氨基酸是一種既能與強堿反應又能與強酸反應的有機高分子。(

)(2)組成天然蛋白質的氨基酸幾乎都是α-氨基酸。(

)(3)氨基酸分子、烴分子中的氫原子數(shù)均為偶數(shù)。(

)(4)氨基酸能發(fā)生酯化反應、成肽反應和水解反應。(

)(5)甘氨酸(H2N—CH2—COOH)既有酸性,又有堿性,是最簡單的氨基酸。(

)×提示

氨基酸不是有機高分子。

√×提示

氨基酸分子中氮原子數(shù)為奇數(shù)時氫原子數(shù)為奇數(shù),氮原子數(shù)為偶數(shù)時氫原子數(shù)為偶數(shù)?！撂崾?/p>

氨基酸不能發(fā)生水解反應。

√重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

氨基酸的結構例1分子式為C4H9NO2且屬于氨基酸的同分異構體有(

)A.2種 B.3種C.4種 D.5種D解析

用—NH2取代CH3—CH2—CH2—COOH中烴基上不同類型的H原子可得3種結構;用—NH2取代

中烴基上不同類型的H原子可得2種結構,共5種。特別提醒

氨基酸與硝基化合物的關系分子式相同的氨基酸與硝基化合物為官能團異構,如H2NCH2COOH與CH3CH2NO2互為同分異構體。[對點訓練1]某有機化合物M的結構簡式如圖所示,下列說法錯誤的是(

)A.M的分子式為C6H11NO2B.M能與NaHCO3溶液反應C.M分子含有3種官能團D.M能發(fā)生取代反應MC解析

有機化合物M分子中含羧基和亞氨基2種官能團,C項錯誤。

探究角度2

氨基酸的兩性例2甘氨酸在NaOH溶液中存在的形式是(不考慮水解)(

)D[對點訓練2]某物質的球棍模型如圖所示,下列關于該物質的說法不正確的是(

)A.該物質的結構簡式為B.該物質可以發(fā)生加成反應C.該物質既可以與強酸反應也可以與強堿反應D.該物質可以聚合成多肽A解析

題目中球棍模型所代表的有機化合物中含有苯環(huán),該物質是一種氨基酸,A項錯誤;該氨基酸分子中含有苯環(huán),可與H2發(fā)生加成反應,B項正確;氨基可與酸反應,而羧基可與堿反應,C項正確;分子中含有羧基和氨基,故該氨基酸可以聚合成多肽,D項正確。探究角度3

氨基酸的成肽反應例3兩分子氨基酸縮合失去1分子H2O得“二肽”。甘氨酸(H2N—A.3種 B.9種

C.6種

D.5種

B解析

甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸本身兩兩縮合生成的“二肽”有3種,3種氨基酸兩兩進行縮合得到的“二肽”有6種,因此三種氨基酸混合縮合生成“二肽”的種類最多可有9種。【變式設問】試寫出甘氨酸與丙氨酸可能形成的“二肽”的結構簡式。歸納總結

成肽反應的原理

[對點訓練3]某最簡式為C3H6NO2的二肽,水解可以得到有機化合物X(

)和氨基酸Y,此二肽分子中有2個氮原子,則Y的分子式是(

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

最簡式為C3H6NO2的二肽分子中含有2個氮原子,則其分子式為C6H12N2O4,X的分子式為C3H7NO3。根據(jù)成肽反應的化學方程式C3H7NO3+Y→C6H12N2O4+H2O可知,Y的分子式為C3H7NO2。知識點二蛋白質酶基礎落實?必備知識全過關1.蛋白質的組成和結構(1)組成元素蛋白質主要由

等元素組成,有些還含有

、Fe、Zn、Cu等元素。

C、H、O、N、SP(2)四級結構

排列順序基礎性質功能氫鍵空間非共價鍵氫鍵2.蛋白質的性質與應用(1)兩性:蛋白質的結構中含有

和

,因此既能與酸反應又能與堿反應,是

分子。

(2)水解—NH2

—COOH

兩性多肽氨基酸氨基酸(3)鹽析①本質和特點。某些可溶性鹽溶液降低可逆溶解活性分離提純②實驗4-3實驗操作

實驗現(xiàn)象試管①中出現(xiàn)

;試管②中

白色沉淀白色沉淀消失(4)變性①本質和特點。性質和生理功能加熱強酸強堿不能生理活性②實驗4-4。

實驗操作實驗現(xiàn)象

加熱后產生

,加入蒸餾水后

加入硝酸銀溶液后產生

,加入蒸餾水后

白色沉淀沉淀不溶解白色沉淀沉淀不溶解實驗操作實驗現(xiàn)象

加入乙醇后產生

,加入蒸餾水后

白色沉淀沉淀不溶解(5)顯色反應——實驗4-5

只有含苯環(huán)的蛋白質才能與濃硝酸發(fā)生顯色反應實驗操作實驗現(xiàn)象結論

加入濃硝酸后產生

,加熱后

可用于蛋白質的分析檢測白色沉淀沉淀變黃色3.酶

催化蛋白質專一性催化深度思考1.醫(yī)用酒精、“84”消毒液、紫外線等能殺菌消毒所依據(jù)的原理是什么?在臨床上解救Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金屬鹽中毒的病人時,為什么要求病人服用大量含豐富蛋白質的生雞蛋、牛奶或豆?jié){等?2.在洗衣服時使用加酶洗衣粉,可以在熱水中溶解嗎?為什么?提示

依據(jù)的原理是重金屬離子能使細菌、病毒等生物蛋白質變性。生雞蛋、牛奶、豆?jié){中含有豐富的蛋白質,重金屬離子可破壞這些食物中的蛋白質,從而減少對病人本身蛋白質的損傷。提示

酶是具有高效催化作用的蛋白質,其催化作用條件溫和,不需加熱;若使用熱水溶解,蛋白質會變性而失去其生理活性,影響洗滌效果。教材歸納常見的既能與酸反應又能與堿反應的物質:Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的銨鹽[如(NH4)2CO3]、弱酸的酸式鹽(如NaHCO3)、酯類、氨基酸、蛋白質等。易錯辨析(1)通常用酒精消毒,其原理是酒精使細菌中的蛋白質變性而失去生理活性。(

)(2)鑒別織物成分是蠶絲還是“人造絲”可采用灼燒聞氣味的方法。(

)(3)蛋白質是由氨基酸發(fā)生分子間的脫水反應形成的有機高分子。(

)(4)酶的催化作用是溫度越高越好。(

)(5)向兩份蛋白質溶液中分別加入飽和NaCl溶液和CuSO4溶液,均有固體析出,兩者原理相同。(

)√√√×提示

溫度過高時會使酶失去活性而失去催化作用。

×提示

原理不同,前者是鹽析,后者是變性。

重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

蛋白質的結構例1下面是蛋白質分子結構的一部分,其中標出了分子中不同的鍵,當?shù)鞍踪|發(fā)生水解反應時,斷裂的鍵是(

)A.①

B.②

C.③

D.④

C解析

蛋白質水解最終所得到的水解產物一定是氨基酸,即最終的水解產物分子中既含有氨基,又含有羧基,據(jù)此可知應在③處斷鍵。

規(guī)律總結

蛋白質的水解反應蛋白質的水解: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:[對點訓練1]下列關于蛋白質的敘述錯誤的是(

)A.蛋白質是兩性化合物B.分子中氨基酸的排列順序是蛋白質的二級結構C.天然蛋白質水解的最終產物是α-氨基酸D.蛋白質分子中的重要化學鍵是肽鍵(

)B解析

蛋白質分子中各種氨基酸單體的排列順序是蛋白質的一級結構。

探究角度2

蛋白質的性質與應用例2綠色熒光蛋白是一種天然蛋白質。下列關于這種蛋白質的結構和性質預測錯誤的是(

)A.這種蛋白質可以溶于水,且其水溶液可以通過濾紙B.為了防止這種蛋白質變質,可以培養(yǎng)在福爾馬林溶液中C.這種蛋白質在一定條件下會發(fā)生水解,且水解的最終產物一定只有α-氨基酸D.灼燒這種蛋白質會產生燒焦羽毛的氣味B解析

蛋白質溶于水得到膠體,膠體可以通過濾紙,A正確;福爾馬林溶液的主要成分是甲醛(HCHO),它能使蛋白質變性,B錯誤;天然蛋白質水解的產物是α-氨基酸,C正確;灼燒蛋白質時會產生燒焦羽毛的特殊氣味,D正確?！咀兪皆O問】天然蛋白質是高分子化合物,也是純凈物,對嗎?提示

不對。蛋白質都是高分子化合物,但不是純凈物。

概念辨析

蛋白質的鹽析和變性的比較

名稱鹽析變性定義少量的某些可溶性鹽(如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等)在蛋白質溶液中達到一定濃度時,會使蛋白質的溶解度降低而使其從溶液中析出,這種作用稱為鹽析在某些物理或化學因素的影響下,蛋白質的性質和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為蛋白質的變性特征可逆不可逆實質溶解度降低,物理變化結構、性質改變,化學變化名稱鹽析變性條件堿金屬、鎂、鋁等輕金屬鹽或銨鹽的濃溶液加熱、加壓、攪拌、振蕩、超聲波、放射線、紫外線、強酸、強堿、重金屬鹽、甲醛、乙醇等用途分離、提純蛋白質殺菌、消毒實例硫酸銨、硫酸鈉等鹽的濃溶液使蛋白質發(fā)生鹽析重金屬鹽(例如硫酸銅)溶液使蛋白質變性[對點訓練2]關于蛋白質的敘述不正確的是(

)A.人工合成具有生命活力的蛋白質——結晶牛胰島素是我國科學家1965年首次合成的B.在蛋白質溶液中加入飽和硫酸銨溶液,蛋白質析出,若再加水,也不溶解C.重金屬鹽類能使蛋白質凝結變性,所以誤食重金屬鹽能使人中毒D.濃硝酸濺在皮膚上能使皮膚呈現(xiàn)黃色,是因為濃硝酸和蛋白質發(fā)生了顯色反應B解析

1965年,中國首次人工合成了具有生物活性的蛋白質——結晶牛胰島素,具有與天然牛胰島素相同的生物活性和結晶狀態(tài),故A正確;在蛋白質溶液中加入飽和硫酸銨溶液,蛋白質析出,說明飽和硫酸銨溶液可使蛋白質的溶解性變小,此過程叫做蛋白質的鹽析,屬于物理變化,若再加水,析出的蛋白質還能溶解,故B錯誤;重金屬鹽類能使蛋白質凝結變性,失去原有的生理功能,是化學變化,所以誤食重金屬鹽能使人中毒,故C正確;濃硝酸濺在皮膚上能使皮膚呈現(xiàn)黃色,是化學變化,是因為蛋白質與濃硝酸發(fā)生了顯色反應,故D正確。學以致用隨堂檢測全達標12345題組1氨基酸的結構與性質1.天然蛋白質水解的最終產物大都是α-氨基酸,下列有關α-氨基酸的說法錯誤的是(

)A.α-氨基酸既能與酸反應,又能與堿反應B.α-氨基酸在酸溶液中主要以陽離子形式存在C.α-氨基酸在堿溶液中主要以陰離子形式存在D.α-氨基酸難溶于水D解析

α-氨基酸分子中含—NH2、—COOH,α-氨基酸既能與酸反應,又能與堿反應,故A正確;α-氨基酸在酸溶液中,氨基反應生成陽離子,故B正確;α-氨基酸在堿溶液中,羧基反應生成陰離子,故C正確;α-氨基酸一般能溶于水,故D錯誤。12345123452.[2024江西九江高二期末]甘氨酸常作食品的調味劑,還可預防氧化、延緩衰老等。甘氨酸的結構簡式為

。nmol甘氨酸聚合成多肽,生成mmol水分子。下列敘述正確的是(

)A.甘氨酸屬于酸性化合物B.甘氨酸的官能團有氨基和羰基C.甘氨酸分子有手性異構體D.若m=n則多肽為環(huán)肽D解析

甘氨酸分子中含有酸性基團(羧基)和堿性基團(氨基),因此屬于兩性化合物,A錯誤;甘氨酸分子中含有的官能團為氨基、羧基兩種,B錯誤;手性碳原子是連接四個不同的原子或原子團的碳原子,根據(jù)甘氨酸分子結構可知,該物質分子中不含手性碳原子,因此沒有手性異構體,C錯誤;甘氨酸形成環(huán)肽時,參與反應的甘氨酸分子數(shù)等于生成的水分子數(shù),則m=n時,形成的多肽為環(huán)肽,D正確。12345123453.下列關于有機化合物

的說法不正確的是(

)A.可以脫水生成碳碳雙鍵B.可以脫水生成肽鍵C.可以脫水生成環(huán)酯D.1mol該物質最多可與3molNaOH發(fā)生反應D解析

1234512345題組2蛋白質的結構與性質4.下列有關蛋白質的敘述不正確的是(

)A.向蛋白質溶液中加入硫酸銨溶液,一定會有蛋白質析出B.蛋白質溶液中的蛋白質分子能透過濾紙,但不能透過半透膜C.重金屬鹽能使蛋白質變性,但吞服“鋇餐”(BaSO4)不會引起中毒D.濃硝酸濺在皮膚上,能使皮膚呈黃色是因為蛋白質和濃硝酸發(fā)生顯色反應A解析

向蛋白質溶液中加入的硫酸銨溶液濃度較小時,不一定會有蛋白質析出,故A錯誤;蛋白質溶液是膠體,膠粒能透過濾紙,但不能透過半透膜,故B正確;“鋇餐”的成分是硫酸鋇,硫酸鋇不溶