第二节 蛋白质第四章2022\n内容索引010203自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结\n课标定位素养阐释1.能根据氨基酸、蛋白质的官能团及官能团的转化,认识不同氨基酸、蛋白质及性质上的差异。2.能说出人工合成多肽、蛋白质、核酸等的意义,体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。\n自主预习·新知导学\n一、氨基酸的结构和性质1.氨基酸的分子结构。(1)从结构上看,氨基酸可以看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物。分子中既含有羧基又含有氨基,属于取代羧酸。(2)组成蛋白质的氨基酸主要是α-氨基酸,其结构简式可以表示为______________。\n2.常见的氨基酸。\n3.氨基酸的性质。(1)物理性质。天然氨基酸均为无色晶体,熔点较高,一般能溶于水,而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。\n(2)化学性质。a.两性。氨基酸分子中含有酸性基团—COOH,碱性基团—NH2。甘氨酸与盐酸反应的化学方程式是甘氨酸与NaOH溶液反应的化学方程式是\n\n4.肽链。由两个氨基酸分子缩合后形成的含有肽键的化合物称为二肽。二肽还可以继续与其他氨基酸分子缩合生成三肽、四肽、五肽,以至生成长链的多肽。多肽常呈链状,因此也叫肽链。肽链能盘曲、折叠,还可以相互结合,形成蛋白质。一般把相对分子质量在10000以上,并具有一定空间结构的多肽称为蛋白质。\n二、蛋白质的结构和性质1.蛋白质的组成。蛋白质中含有C、H、O、N、S等元素,有些含有P、Fe、Cu、Zn等元素,是由氨基酸通过肽键相互连接形成的一类生物大分子。2.蛋白质的结构。蛋白质分子中的四级结构:\n3.性质。水解—在酸、碱或酶的作用下最终生成氨基酸两性—含有—NH2显碱性和含有—COOH显酸性盐析—某些浓的无机盐可降低蛋白质的溶解度而使蛋白质从水溶液中析出,为可逆过程。可用于分离提纯蛋白质变性—加热、加压、搅拌、振荡、超声波、紫外线、放射线、强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛等条件下,会使蛋白质变性,属于不可逆过程,是杀菌、消毒的原理显色反应—含苯环的蛋白质遇浓硝酸,加热显黄色——蛋白质的检验方法燃烧—有烧焦羽毛的气味——检验毛、丝纺织品\n4.烫发的原理。头发主要由角蛋白组成,其中的含硫氨基酸形成的二硫键(—S—S—)是维持头发弹性和形状的一个重要结构。一般烫发时使用的还原剂可以使头发中的二硫键断裂,产生游离的巯基(—SH)。再用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状。然后用氧化剂使巯基之间发生反应,生成新的二硫键,使头发的形状得以固定。频繁烫发会对头发造成一定程度的损害。\n三、酶1.定义。酶是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机化合物,其中绝大多数是蛋白质。2.催化特点。(1)具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率,是普通催化剂的107倍。(2)反应条件温和。一般在接近体温和接近中性的条件下,酶的活性最强。(3)具有高度的专一性。例如,蛋白酶只能催化蛋白质的水解,淀粉酶只对淀粉和糖原等多糖的水解起催化作用。3.应用。目前,酶已经得到了广泛的应用,如蛋白酶用于医药、制革等工业,淀粉酶用于食品、发酵、纺织等工业,有的酶还可用于疾病的诊断。\n【自主思考】1.二肽是由几个氨基酸分子形成的?多肽分子和其所含的肽键数目有什么关系?提示:二肽是由两个氨基酸分子形成的。n个氨基酸分子脱去(n-1)个水分子,形成n肽,其中含有(n-1)个肽键。2.如何鉴别棉麻织品与丝织品的布料?提示:棉麻织品的成分是纤维素,丝织品成分是蛋白质。分别取样品灼烧,有烧焦羽毛气味的布料为丝织品。3.为什么医院一般使用酒精、蒸煮、高压和紫外线等方法进行消毒杀菌?提示: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。\n4.酶的催化作用是温度越高越好吗?提示:不是;绝大多数酶是蛋白质,高温会使蛋白质变性而失去催化作用。\n【效果自测】1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)向蛋白质溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液或CuSO4溶液,都会产生白色沉淀,如再加水,都会溶解。( )(2)在一定条件下,氨基酸之间能发生反应,合成更加复杂的化合物。()(3)人工合成的具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是我国科学家在1965年首次合成的。( )(4)淀粉酶能催化蛋白质的水解。( )(5)酶是一种高效催化剂,对各类化学反应都有良好的催化作用,温度越高,催化效果越好。( )×√√××\n2.关于氨基酸的下列叙述中,错误的有__________。(1)大多数的氨基酸都不能发生水解反应(2)氨基酸能发生中和、酯化、成肽反应(3)天然蛋白质水解最终可以是α-氨基酸、β-氨基酸等多种氨基酸(4)n肽是由n个氨基酸分子脱去n个水分子形成的,其中含有(n-1)个肽键(5)分子式相同的氨基酸与硝基化合物互为同分异构体(6)蛋白质水解的最终产物是氨基酸答案:(3)(4)\n3.下列关于蛋白质的叙述正确的有。(1)蛋白质是由多种α-氨基酸加聚而成的天然高分子化合物(2)医用酒精、“84”消毒液、紫外线能杀菌消毒所依据的原理是使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性(3)在临床上解救Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金属盐中毒的病人时,要求病人服用大量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆等(4)鸡蛋白溶液中,加入浓的硫酸铵溶液有沉淀析出,加水后沉淀不溶解(5)浓的Na2SO4溶液能使溶液中的蛋白质析出,加水后析出的蛋白质又溶解,但失去生理活性(6)蛋白质的分子能透过半透膜(7)鉴别织物成分是真丝,还是人造丝,可采用灼烧闻气味的方法(8)右图表示蛋白质分子结构的一部分,当蛋白质发生水解反应时,断裂的键只有①②答案:(2)(3)(7)\n合作探究·释疑解惑\n探究任务1氨基酸的化学性质【问题引领】1.氨基酸为什么具有两性?提示:氨基酸分子中含—COOH和—NH2两种官能团。2.氨基酸的成肽反应有什么断键规律?提示:羧基脱去羟基,氨基脱去氢原子。\n【归纳提升】1.氨基酸的两性。氨基酸分子中的—COOH能电离出H+,显酸性;氨基能结合H+,能与酸反应。2.氨基酸缩合。(1)两分子间缩合。\n\n\n\n【典型例题】【例题1】已知α-氨基酸在一定条件下能与亚硝酸(HNO2)反应得到α-羟基酸。\n根据如图所示关系回答下列有关问题:(1)A、B的结构简式:A;B。(2)C→D的化学方程式为。(3)C→E的化学方程式为。\n\n\n(1)天然蛋白质水解的最终产物是α-氨基酸,氨基酸分子中共有的官能团是—NH2和—COOH。(2)由n个氨基酸分子发生成肽反应,生成多肽时,会生成(n-1)个水分子和(n-1)个肽键。\n【变式训练1】A、B、C、D四种含氮的化合物的化学式分别为C2H7O2N、C2H5O2N、C3H7O2N、C2H5O2N,A、B、C都能与强酸、强碱反应,D则不能。又知C为天然蛋白质水解的产物。请回答下列问题。(1)写出下列物质的结构简式:A、B、C、D。(2)B和C混合,在一定条件下发生反应,生成的只含一个“—CONH—”的链状有机化合物共有种。答案:(1)CH3COONH4H2NCH2COOHCH3CH2NO2(2)4\n\n\n【问题引领】探究任务2蛋白质的性质1.一般说来用热水溶解洗衣粉后去污效果较好,但是用热水溶解的加酶洗衣粉去污效果反而很差,为什么?提示:加酶洗衣粉主要是利用酶的催化作用去污,由于加热可以使蛋白质变性,使酶失去催化作用,因此用热水溶解加酶洗衣粉去污效果较差。2.医院里常用高温、高压的方法对医疗器械进行消毒,给病人注射时常用酒精棉球擦拭皮肤消毒。它们的原理是什么?提示:高温、高压消毒和酒精消毒等都能使微生物的蛋白质变性,导致其死亡,达到消毒的目的。3.解救误服重金属盐中毒的病人时,应服用什么物质进行解毒?提示:蛋清、牛奶、豆浆等富含蛋白质的物质。\n【归纳提升】1.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。如:n肽完全水解生成(n+1)个氨基酸分子。\n肽键水解原理示意图如下:\n2.蛋白质溶液与盐溶液的反应。盐溶液的浓度大小、轻金属盐溶液和重金属盐溶液对蛋白质的影响是不同的:(1)浓的轻金属盐溶液能使蛋白质发生盐析。蛋白质凝结成固体而从溶液中析出,盐析出来的蛋白质仍保持原有的性质和生理活性,盐析是物理过程,也是可逆的。利用盐析,可分离提纯蛋白质。(2)稀的轻金属盐溶液,不会降低蛋白质在水中的溶解度,反而会促进蛋白质的溶解。(3)重金属盐溶液,不论是浓溶液还是稀溶液,均能使蛋白质变性,变性后的蛋白质不再具有原有的可溶性和生理活性,变性过程是化学过程,变性是不可逆的。加热、紫外线、强酸、强碱、某些有机化合物也能使蛋白质变性。利用此性质可杀菌、消毒。\n【典型例题】【例题2】当含有下列结构片段的蛋白质水解时,产生的氨基酸的种类有()。A.2种B.3种C.4种D.5种答案:B\n\n【变式训练2】(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有和。(2)鸡蛋变质时,常闻到有刺激性气味的气体,该气体主要是,说明蛋白质中含有元素。(3)蛋白质溶液中含杂质Cl-,有人用滴加AgNO3溶液的方法除Cl-,这样操作错误的原因是。除去Cl-的方法应是。(4)浓硝酸溅到皮肤上,使皮肤呈色,这是由于浓硝酸与蛋白质发生了反应的缘故。(5)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。(6)现有淀粉和蛋白质胶体的混合液,要把蛋白质和淀粉分离开,可进行的操作是。\n答案:(1)盐析 渗析(2)H2S硫(3)Ag+能使蛋白质变性凝结,无法与AgCl沉淀分离 渗析(4)黄 颜色(5)灼烧 真丝的主要成分是蛋白质,灼烧时有烧焦羽毛的气味(6)向溶液中加入适量(NH4)2SO4或Na2SO4溶液,使蛋白质盐析变成沉淀,过滤,分离出蛋白质解析:(1)提取蛋白质的方法有两种:盐析和渗析。(2)蛋白质变质分解放出H2S气体,H2S有臭鸡蛋气味。(3)Ag+能使蛋白质变性凝结,且Ag+与Cl-结合成AgCl沉淀,两者无法分离。蛋白质溶液是胶体,其中的Cl-可用渗析的方法除去。(4)蛋白质与浓硝酸发生颜色反应。(5)人造丝属于人造纤维,采用灼烧法区别真丝和人造丝。(6)利用盐析法分离蛋白质和淀粉溶液。\n课堂小结\n
