4.2 蛋白质-【化学优课PPT】高中化学选择性必修3同步PPT课件（人教版2019）

nullnullnullnull蛋白质 化学优课PPT 人教版选择性必修三 学习目标 03 认识蛋白质空间结构的复杂性和种类的多样性，了解酶催化反应的 特点。 01 通过结构分析认识氨基酸的组成结构和主要化学性质，知道氨基酸 多肽和蛋白质之间的关系。 02 认识蛋白质的组成和性质特点，能辨识蛋白质结构中的肽键，能说 明蛋白质的基本结构特点。 新课导入 新课导入 蛋白质是生物体内一类极为重要的生物大分子，是生命活动的主要物质基础。它不仅是细胞的重要成分，而且具有多种生物学功能从最简单的病毒、细菌等微生物直至人类，生物体内的绝大多数生命过程都与蛋白质密切相关，可以说没有蛋白质就没有生命 氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位。 蛋白质 多肽 氨基酸 酸、碱、酶 进一步水解 新课讲解 氨基酸 氨 基 酸 食物中的 蛋白质 消化吸收 必须的 组织 蛋白质 分解 氨基 转换 生成非 必须的 合成 脱氨基 作用 转氨基 作用 组织蛋白质、酶 新氨基酸 含N部分 不含N部分 尿素 合成糖类、脂肪 分解CO2、H2O 来源 去路 自然界中存在的氨基酸有上百种，组成人体内蛋白质的氨基酸有 21 种。 氨基酸 氨基酸 其中有8种氨基酸在人体内不能合成，必须通过食物供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。 因此，为了 人体的健康，应注意合理膳食、科学营养，保证人体必需氨基酸的摄取。 氨基酸 氨基酸的组成与通式 组成蛋白质的氨基酸主要是α-氨基酸 α-氨基酸结构简式 R CH NH2 O C OH 羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物称为氨基酸。 分子中既含有COOH(羧基)又含有NH2(氨基) 氨基酸 H CH NH2 O C OH 甘氨酸(氨基乙酸) CH3 CH NH2 O C OH 丙氨酸(2-氨基丙酸) CH2 CH NH2 O C OH 苯丙氨酸(2-氨基-3-苯基丙酸) 谷氨酸(2-氨基戊二酸) O O CH2 CH NH2 C OH CH2 C HO O CH2 CH NH2 C OH HS 半胱氨酸(2-氨基-3-硫基丙酸) 几种常见的氨基酸的结构 氨基酸的组成与通式 氨基酸 氨基酸的组成与通式 α-氨基酸结构简式 具有手性碳原子（甘氨酸除外） α- 氨基酸除甘氨酸外，一般均含有连接4个不同原子或原子团的手性碳原子，具有对映异构体 氨基酸 物理性质 亲水性 基团 天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，多在 200~300 ℃ 熔化时分解。一般能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 NH2 R C O C OH H 这些基团能够与水分子形成氢键，从而增加氨基酸的水溶性 疏水性 基团 亲油 基团 亲脂 基团 很长的烃基以及苯基都会使其水溶性降低的 氨基酸 化学性质 ①氨基酸的两性 R CH NH2 O C OH 酸性 基团 碱性 基团 R CH ＋NH3 O C OH 酸性条件 碱性条件 R CH NH2 O C O－ 内盐 R CH +NH3 O C O－ 中性条件 氨基(-NH2) — 碱性基团 羧基(-COOH) — 酸性基团 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 H CH NH2 O C OH ＋HCl H CH NH2 O C OH ＋NaOH H CH NH3Cl O C OH H CH NH2 O C ONa ＋H2O 氨基酸 化学性质 ①氨基酸的两性 氨基酸 化学性质 ②氨基酸的成肽反应 两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定条件下，通过氨基与羧基间缩合脱去水，形成含有肽键的化合物，发生成肽反应。 R CH H2N O C OH ＋ R CH N O C OH H H 肽键 R CH H2N O C R CH N O C OH H ＋H2O 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。 二肽中只有一个肽键 氨基酸 化学性质 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。 R CH H2N O C R1 CH N O C H R2 CH N O C H Rn CH N O C H OH 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10 000 以上，并具有一定空间结构的多肽称为蛋白质。 ②氨基酸的成肽反应 两分子氨基酸 二肽 三肽 四肽 缩合 +氨基酸 缩合 +氨基酸 缩合 ...... 多肽 肽链 +氨基酸 呈链状 蛋白质 盘曲、折叠 相互结合形成 Mr>10 000 具有一定的空间结构 缩合 蛋白质 蛋白质的组成 蛋白质中主要含有C、H、O、N、S等元素，有些蛋白质还含有 P、Fe、Zn、Cu 等元素。人体含有的蛋白质种类超过 10 万种 属于天然有机高分子化合物 其溶液具有胶体的某些性质 蛋白质 生物体内，如肌肉、毛发、皮肤、角、酶、抗体、病毒等； 植物中也很丰富，如大豆、花生、谷物。 蛋白质的存在 蛋白质 蛋白质的结构 取决于多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序，还与其特定的空间结构有关。 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 蛋白质 蛋白质的结构 蛋白质的结构 二级结构 三级结构 一二级结构 四级结构 蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序对蛋白质的性质和功能起着决定性作用 肽键中的氧原子与氢原子之间存在氢键，会使肽链盘绕或折叠成特定的空间结构 肽链在二级结构基础上还会进一步盘曲折叠，形成更复杂的三级结构 多个具有特定三级结构的多肽链通过非共价键相互作用(如氢键等)排列组装，形成蛋白质的四级结构 蛋白质 蛋白质的主要性质 （1）两性 蛋白质与氨基酸类似，也是两性分子，既能与酸反应，又能与碱反应。 蛋白质 蛋白质的主要性质 蛋白质在酸、碱或酶的作用下,逐步水解成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到氨基酸。食物中的蛋白质在人体内各种蛋白酶的作用下水解成氨基酸，氨基酸被肠壁吸收进入血液，再在体内重新合成人体所需要的蛋白质。 蛋白质 酶、酸或碱水解 多肽 酶、酸或碱逐步水解 氨基酸 （2）水解 蛋白质的主要性质 （2）水解 原理：断肽键的C-N，酸拿羟基，胺拿H R CH H2N O C R CH N O C OH H 蛋白质 HO—H 蛋白质 蛋白质的主要性质 （3）盐析 【实验4-3】 在试管中加入2mL饱和(NH4)2SO4溶液，向其中加入几滴鸡蛋清溶液，振荡，观察现象。再继续加入蒸馏水振荡，观察现象。 向蛋白质溶液中加入一定浓度的盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)溶液，会使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的现象称为蛋白质的盐析 蛋白质 蛋白质的主要性质 大鹿 化学 +水 浑浊消失 +盐 出现浑浊 [注意] ①盐析是一个可逆的过程，属于物理变化过程。不影响蛋白质的活性。 ②利用多次盐析的方法分离、提纯蛋白质。 （3）盐析 蛋白质 蛋白质的主要性质 （4）变性 在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象，称为蛋白质的变性。 物理因素包括：加热、加压、搅拌、振荡、超声波、紫外线和放射线等； 化学因素包括：强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醇等。 高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散 蛋白质 蛋白质的主要性质 【实验4-4】 在三支试管中各加入2 mL鸡蛋清溶液，将一支试管加热，向另两支试管中分别加入硝酸银溶液和乙醇，观察现象。再向试管中加入蒸馏水，观察产生的沉淀能否溶解。 （4）变性 蛋白质 蛋白质的主要性质 【实验现象】 试管内出现白色沉淀，加水后，沉淀不溶解。 【实验结论】 以上实验中，变性后的蛋白质在水中不能重新溶解，同时也会失去原有的生理活性，发生了不可逆的变化。 （4）变性 蛋白质 蛋白质的主要性质 （4）变性 使蛋白质的变性 防止蛋白质的变性 （1）因误服铅、汞等重金属盐中毒的患者在急救时，为什么可口服牛奶、蛋清或豆浆？ 误服重金属盐，可口服牛奶、蛋清或豆浆，其目的是吸收重金属盐解毒，减少人体蛋白质变性。 （2）为什么紫外线可用于环境和物品消毒，放射线可用于医疗器械灭菌？ 紫外线用于环境和物品消毒，放射线用于医疗器械消毒，都是利用紫外线或放射线使蛋白质凝固，从而使细菌死亡。 蛋白质 【思考与讨论】 蛋白质 蛋白质的主要性质 （5）显色反应 【实验4-5】 向盛有2mL鸡蛋清溶液的试管中加入5滴浓硝酸，加热。观察实验现象。 蛋白质 蛋白质的主要性质 （5）显色反应 【实验结论】 含有苯环的蛋白质均能发生这个反应。皮肤、指甲不慎沾上浓硝酸会出现黄色就是由此造成的。除了硝酸，其他一些试剂也可以与蛋白质作用，呈现特定的颜色，可用于蛋白质的分析检测。 蛋白质 （6）蛋白质的燃烧 蛋白质灼烧有烧焦羽毛味 可以鉴别真丝、人造丝，真假羊毛衫 蛋白质的主要性质 灼烧头发 灼烧纺织品 酶 注意温度：高温条件下，酶失去了生理活性 ①条件温和，一般在接近体温和中性的条件下进行 ③具有高效催化作用，一般是普通催化剂的107倍 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。 酶的定义和特点 ②具有高度的专一性 酶 酶的定义和特点 酶催化的专一性和高效性 酶 酶的定义和特点 酶催化高效性的原因 酶 用途 淀粉酶：用于食品、发酵、纺织、制药等工业； 蛋白酶：用于医药、制革等工业。 脂肪酶：用于脂肪水解、羊毛脱脂等； 课堂练习 (1)氨基酸分子中的—COOH能电离出H＋显酸性，—NH2能结合H＋显碱性 (　　) (2)成肽反应的规律为—COOH脱—OH，—NH2脱—H，是分子间脱水反应，属于取代反应(　　) (3)将甘氨酸( )与丙氨酸( )混合，可以生成 4种二肽(　　) (4)氨基酸能发生酯化反应、成肽反应和水解反应(　　) (5)两个氨基酸分子脱水后形成的二肽中含有两个肽键(　　) √ √ √ × × 1.正误判断 课堂练习 (6)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，且两者的原理相同(　　) (7)蛋白质遇浓硝酸都会显黄色(　　) (8)蛋白质水解的最终产物主要是α-氨基酸(　　) (9)通常用酒精消毒，其原理是酒精使细菌中的蛋白质盐析而失去生理活性 (　　) (10)浓的硫酸钠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 (　　) × × √ √ × 1.正误判断 课堂练习 2.生命中无时无刻不进行着许许多多的化学反应，这些反应要根据环境的变化和身体的需要而灵活控制、自动调节，以维持生命活动，所有这一切都离不开酶。下列有关酶的叙述错误的是( ) A.酶是具有催化功能的有机化合物，绝大多数是蛋白质 B.酶的催化作用具有高效性和专一性 C.高温或紫外线的照射会使酶失去生理活性 D.酶通常在强酸或强碱的条件下发挥作用 D 课堂练习 3.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.该物质为两性化合物 D.该物质的分子之间可以发生脱水反应 解析 该物质中的六元环为苯环，能发生加成反应，分子中存在氨基和羧基，具有两性，也能发生分子间的脱水反应。 A 课堂练习 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饱和(NH4)2SO4溶液，蛋白质析出，再加水也不溶解 B.1965年我国科学家首先合成结晶牛胰岛素 C.重金属盐能使蛋白质变性，所以误食重金属盐会中毒 D.浓硝酸溅在皮肤上，皮肤呈黄色，是由于浓硝酸和蛋白质发生显色反应 A 解析 向蛋白质溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，蛋白质发生盐析，盐析是可逆的，再加水后蛋白质可以溶解，A项错误。 课堂练习 5.利用蛋白质的变性可以为我们的日常生活、医疗卫生服务。下列叙述利用了蛋白质变性的是( ) ①利用过氧乙酸对环境、物品进行消毒 ②利用高温、紫外线对医疗器械进行消毒 ③蒸煮鸡蛋食用 ④用蛋白质灌服重金属盐中毒的病人 A.全部 B.①②④ C.①②③ D.②③④ A 课堂练习 6.市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣服上的汗渍、油渍、血迹及人体排出的蛋白质遇到它，皆能水解而除去。下列衣料不能用加酶洗衣粉洗涤的是( ) ①棉织品　 ②羊毛织品　③腈纶织品 ④蚕丝织品　⑤涤纶织品　⑥锦纶织品 A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤⑥ B 解析 碱性蛋白酶能使蛋白质水解，而羊毛织品和蚕丝织品的主要成分均属于蛋白质，因此不能用加酶洗衣粉洗涤。 课堂练习 7.α-丙氨酸是组成人体蛋白的氨基酸之一，如图是α-丙氨酸的分子结构模型图，下列对α-丙氨酸的叙述不正确的是( ) A.α-丙氨酸分子由碳、氢、氧、氮四种元素构成 B.α-丙氨酸中氧元素的质量分数最大 C.α-丙氨酸的分子式为C3H7O2N D.α-丙氨酸与CH3CH2CH2NO2以及 互为同分异构体 B 课堂练习 8.诺贝尔化学奖授予将“化学生物学提升为现代最大科学”的三位化学家，利用三人的研究成果，可以迅速地辨识蛋白质，制造出溶液中蛋白质分子的三维空间影像。下列关于蛋白质的说法不正确的是( ) A.蛋白质在酶的作用下最终水解成氨基酸 B.蚕丝的主要成分是纤维素 C.向蛋白质溶液中加入饱和硫酸钠溶液，析出蛋白质固体，此过程发生了物理变化 D.浓硝酸溅到皮肤上，使皮肤呈现黄色，是由于浓硝酸与皮肤发生了显色反应 B 解析 蛋白质在酶的作用下水解的最终产物是氨基酸，A项正确； 蚕丝的主要成分是蛋白质，B项错误； 向蛋白质溶液中加入饱和Na2SO4溶液，蛋白质发生盐析，但蛋白质的活性并没有改变，此过程发生了物理变化，C项正确； 皮肤不慎沾上浓硝酸会出现黄色，是蛋白质发生显色反应的结果，D项正确。 课堂练习 9.下列有关新型冠状病毒的说法错误的是( ) A.新型冠状病毒中含有C、H、O、N等元素 B.用质量分数为0.5%过氧乙酸溶液或1 000 mg·L－1含氯消毒液可以杀死该病毒 C.新型冠状病毒在65 ℃以上可以逐渐失去活性 D.喝高度白酒可以有效抑制该病毒的感染 D 解析 病毒是由核酸(DNA或RNA)与蛋白质等构成的，含有C、H、O、N等元素，A项正确； 过氧乙酸、含氯消毒液具有强氧化性，可以使蛋白质变性而杀死该病毒，B项正确； 温度达到65 ℃以上可以使蛋白质变性而失去活性，C项正确； 高度白酒中乙醇的体积分数达不到75%，且使用体积分数为75%的医用酒精消毒时需要通过擦拭的方式使酒精直接作用在病毒上，D项错误。 10.丝氨酸的工业化生产难度很大，其生产工艺的开发倍受关注。选择以亚甲氨基乙腈和甲醛为原料的合成过程如图所示。下列说法正确的是( )   A．亚甲氨基乙腈存在顺反异构体 B．HCHO过量可能会生成分子式为C5H8N2O2的副产物 C．2-亚甲氨基-3-羟基丙腈中分子中含有2个手性碳原子 D．丝氨酸能发生加聚反应 B 课堂练习 解析 A．亚甲氨基乙腈中碳氮双键一端有2个相同的基团、一端只有1个基团，不存在顺反异构体，A错误； B．由流程可知，HCHO过量可能会生成副产物，其分子式为C5H8N2O2，B正确； C．手性碳原子是连有四个不同基团的碳原子；中只有1个手性碳原子，C错误； D．丝氨酸含有氨基、羧基、羟基，能发生缩聚反应，D错误； 课堂练习 11.酶是蛋白质，因而具有蛋白质的特性，酶又是生物制造出来的催化剂，因而能在许多有机反应中发挥作用。在下图表示反应速率v与温度t的关系曲线中，有酶参加的是( ) D 解析 酶作为生物催化剂，在适宜的温度下其催化性能很高，但如果温度过高就会失去生理活性，其催化性能降低甚至丧失。 课堂练习 12.尿黑酸症是一种酪氨酸在人体内非正常代谢引起的遗传病，酪氨酸在人体内会发生如图所示转化： 下列说法错误的是( ) A.酪氨酸既能与盐酸反应，又能 与NaOH溶液反应 B.1 mol尿黑酸与足量饱和溴水反 应，最多消耗3 mol Br2 C.对羟基苯丙酮酸能发生取代反应 D.酪氨酸分子的核磁共振氢谱图中有6组峰，有1个不对称碳原子 D 解析 酪氨酸分子中含氨基和羧基，既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应，A项正确； 尿黑酸分子中含有(酚)羟基，(酚)羟基的邻、对位上的氢原子较易被取代，则1 mol尿黑酸最多消耗3 mol Br2，B项正确； 对羟基苯丙酮酸分子中含有(酚)羟基、羧基，能发生取代反应，C项正确； 课堂练习 13.已知氨基酸可发生如下反应： ＋HNO2―→ ＋N2↑＋H2O 且已知：D、E的相对分子质量分别为162和144，可发生如下物质转化关系： (1)写出B、D的结构简式： B： ，D： 。 (2)写出C→E的化学方程式： 。 (3)写出C→D的化学方程式：________________________ 。 课堂总结 氨基酸 氨基酸的结构 氨基酸的化学性质 氨基酸与蛋白质的关系 蛋白质 蛋白质的四级结构 蛋白质的化学性质 蛋白质的生理功能 酶 酶的化学本质 酶作用的特点 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.73 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.6 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.7 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf57.71.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$nullnullnullnullnullnullnull