第4章 第2节 蛋白质（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修第三册（人教版2024）

第二节　蛋白质 [学习目标] 1.通过实验探究蛋白质的性质，并得出蛋白质检验的简单实验方案。（科学探究与创新意识）　 2.从官能团的角度认识氨基酸、蛋白质的性质，形成“结构决定性质”的观念。（宏观辨识与微观探析）　 3.了解人工合成多肽、蛋白质等在生命科学发展中所起的重要作用。（科学态度与社会责任） （见学生用书P88） 知识点1　氨基酸 1.组成和结构 2.常见的氨基酸 俗名 结构简式 系统命名 甘氨酸 H2N—CH2—COOH ③　氨基乙酸　 丙氨酸 ④　　 　⑤2－氨基丙酸　 谷氨酸 　⑥2－氨基戊二酸　 苯丙 氨酸 2－氨基－3－苯基丙酸 半胱 氨酸 2－氨基－3－巯基丙酸 3.物理性质 4.化学性质 知识点2　蛋白质 1.组成 蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子，主要由⑩　C、H、O、N、S　等元素组成，有些蛋白质中还含有P、Fe、Zn、Cu等。 2.结构 蛋白质的结构不仅取决于多肽链氨基酸的种类、数目及排列顺序，还与其特定的空间结构有关。 分级 形成过程 一级结构 蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序 二级结构 肽键中的氧原子与氢原子之间存在⑪　氢键　，使肽链⑫　盘绕或折叠　成特定的空间结构 三级结构 肽键在二级结构基础上进一步⑬　盘曲折叠　形成 四级结构 多个具有特定三级结构的多肽链通过非共价键相互作用排列组装形成 3.化学性质 除与氨基酸性质类似，具有两性外，还具有以下性质： （1）水解 蛋白质多肽氨基酸 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，再重新合成所需要的蛋白质。 （2）盐析 定义 少量的盐[如（NH4）2SO4、Na2SO4、NaCl等]能促进蛋白质溶解，但当盐溶液浓度较大时，则会使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，这种作用称为盐析 实验 探究 实验 现象 试管内溶液⑭　产生沉淀　，加蒸馏水后⑮　沉淀溶解　 实验 结论 蛋白质的盐析是一个⑯　可逆　过程，不影响其活性。采用多次盐析和溶解可分离提纯蛋白质 （3）变性 定义 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 变性 因素 物理因素：⑰　加热　、加压、搅拌、振荡、⑱　紫外线和放射线　、超声波等 化学因素：强酸、强碱、⑲　重金属盐　、三氯乙酸、乙醇、丙酮等有机物 实验 探究 实验 操作 实验 现象 三支试管内蛋白质均⑳　产生沉淀　；加入蒸馏水后沉淀㉑　不溶解　 实验 结论 蛋白质的变性是一个㉒　不可逆　过程，变性后的蛋白质在水中不溶解，同时也会失去原有的生理活性 应用 乙醇、苯酚、碘、紫外线可使蛋白质变性，可用于杀菌消毒 （4）显色反应：向盛有鸡蛋清溶液的试管中加入5滴浓硝酸，产生白色沉淀，加热后沉淀变㉓　黄　色。含有㉔　苯环　的蛋白质均能发生显色反应。该方法可用于蛋白质的分析检测。 知识点3　酶 （1）概念：是一类由㉕　细胞　产生的、对生物体内的化学反应具有㉖　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㉗　高效催化作用　。 酶催化的化学反应速率，一般是普通的催化剂的107倍。 ②催化反应㉘　条件温和　。在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起催化作用。 ③具有㉙　高度的专一性　。例如，蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，淀粉酶只对淀粉和糖原等多糖的水解起催化作用。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （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）氨基酸分子、烃分子中的氢原子数均为偶数。（　×　） （3）氨基酸能发生酯化反应、成肽反应和水解反应。（　×　） （4）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。（　×　） （5）蛋白质遇浓硝酸都会显黄色。（　×　） （6）医疗器械的高温消毒的实质是蛋白质的变性。（　√　） （7）酶的催化作用是温度越高越好。（　×　） 1.氨基酸成肽反应的规律为—COOH中的碳氧键断裂，—NH2中的氮氢键断裂。 2.常见的既能与酸反应又能与碱反应的物质除氨基酸外，还有以下几类：铝、氧化铝、氢氧化铝、弱酸的酸式盐、弱酸的铵盐。 3.蛋白质遇浓硝酸并不一定都显黄色，只有含苯环的蛋白质遇浓硝酸才有此现象。 （见学生用书P90） 探究点1　氨基酸的结构与性质 1.苯丙氨酸（）是一种常用的食品添加剂，可添加于焙烤食品中，强化苯丙氨酸的营养作用，还可与糖类发生氨基－羧化反应以改善食品香味，并补充人体所需功能性食品使氨基酸平衡。 （1）分析该分子中的碱性基团和酸性基团，并写出与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式。 （2）苯丙氨酸自身脱水缩合可生成二肽、环肽、蛋白质。你能写出它们的结构简式吗？ （1）苯丙氨酸分子中，碱性基团是氨基（—NH2），酸性基团是羧基（—COOH）。 ＋HCl ＋NaOH （2） 、、 2.根据下面所示化合物的结构分析，该化合物中表示氨基、羧基、肽键的分别是哪些序号代表的基团？该化合物是由几个氨基酸分子失去几个水分子而形成的几肽？ 表示氨基、羧基、肽键的分别是①⑨、⑦⑧、③⑤⑥，该化合物是由4个氨基酸分子失去3个水分子而形成的四肽。 1.氨基酸的缩合反应（以氨基乙酸为例） （1）两分子间缩合 H2NCH2COOH＋H2NCH2COOH （2）分子间或分子内缩合成环 （3）缩聚成多肽或蛋白质 nH2N—CH2COOHH＋（n－1）H2O 2.有关蛋白质结构的计算规律 假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽： 形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 蛋白质相对分子质量 1 n－1 n－1 na－18（n－1） m n－m n－m na－18（n－m） 【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。 N2↑＋H2O 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）CD的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 （3）CE的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 思维导引：解答本题的关键有以下三点： （1）准确理解并利用信息； （2）灵活利用质量守恒进行推导； （3）善于使用逆推思维进行分析判断。 解析　的分子式为C3H7NO2，分子组成与B（C6H10N2O2）分子组成的关系：2C3H7NO2B（C6H10N2O2）＋2H2O，据此可知B为环状结构。结合题给信息，与亚硝酸（HNO2）反应得到的C能发生脱水反应，C应是，比较D、E的摩尔质量可知，D在分子组成上比E多一个“H2O”，D是两分子C脱去一分子水的产物，E是两分子C脱去两分子水的产物。 答案　（1）　 （2） （3） 【变式1】有一分子式为C8H14N2O5的二肽，经水解得丙氨酸和另一种氨基酸X，则X分子组成可能是（　　） A.C3H7NO3 B.C5H9NO4 C.C5H11NO5 D.C5H7NO4 答案　B 解析　水解方程式为C8H14N2O5＋H2O，根据原子个数守恒可得X的分子式。 探究点2　蛋白质的性质 1.蛋白质的性质 2.蛋白质盐析和变性的不同点 盐析 变性 变化条件 浓的轻金属盐 受热、紫外线、强酸、强碱、重金属盐、某些有机物 变化实质 物理变化（溶解度降低） 化学变化（蛋白质性质改变） 变化过程 可逆 不可逆 用途 分离、提纯蛋白质 杀菌、消毒 3.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： 【例题2】下列关于蛋白质的说法不正确的是（　　） A.蛋白质是由多种α－氨基酸加聚而生成的天然高分子化合物 B.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 C.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 D.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 思维导引：解答本题要注意以下两点： （1）明确蛋白质是由氨基酸分子间发生缩聚反应而生成的； （2）清楚蚕丝和“人造丝”的化学成分。 A 解析　氨基酸生成蛋白质发生的是脱去水分子的缩聚反应而不是加聚反应，A项错误；无论何种形式的消毒，其原理都是使细菌中的蛋白质变性而失去原有生理活性（死亡），B项正确；盐析不能使蛋白质变性，C项正确；“人造丝”的成分是纤维素，灼烧时没有烧焦羽毛的气味，D项正确。 【变式2】下列关于蛋白质的叙述中不正确的是（　　） A.天然蛋白质水解的最终产物是α－氨基酸 B.蛋白质溶于水后，若加入饱和Na2SO4溶液，会使蛋白质溶解度降低而析出 C.在蛋白质溶液中，加入1％醋酸铅溶液，产生白色沉淀，过滤后，向白色沉淀中加入蒸馏水，沉淀溶解 D.蛋白质分子中含有肽键（） 答案　C 解析　A项，天然蛋白质都是α－氨基酸脱水缩合形成的高分子化合物，所以水解的最终产物是α－氨基酸，正确；B项，会产生盐析现象，正确；C项，蛋白质已发生变性，再加水沉淀不会溶解，错误；D项，蛋白质分子中含有羧基与氨基形成的肽键，正确。 （见学生用书P92） 1.（蛋白质）蛋白质是人体必需的重要营养成分之一，下列食物中，富含蛋白质的是（　　） A.豆油 B.馒头 C.西红柿 D.豆腐 答案　D 解析　A项，豆油的主要成分是油脂；B项，馒头的主要成分是淀粉；C项，西红柿富含维生素；D项，豆腐的主要成分是蛋白质。 2.（蛋白质的组成与结构）能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的顺序是（　　） ①氨基酸　②C、H、O、N等元素　③氨基酸分子相互缩合　④多肽　⑤形成一定的空间结构 A.①②③④⑤ B.②①③④⑤ C.②①③⑤④ D.②①④③⑤ 答案　B 解析　蛋白质分子由简到繁的结构层次的顺序：②C、H、O、N等元素→①氨基酸→③氨基酸分子相互缩合→④多肽→⑤形成一定的空间结构，故选B项。 3.（氨基酸的性质）对于的说法错误的是（　　） A.分子中含两种官能团 B.能与NaOH发生反应 C.能与盐酸发生反应 D.难溶于水 答案　D 解析　分子中含羧基和氨基，含两种官能团，A项正确；分子中含羧基（能与NaOH溶液反应），B项正确；分子中含有氨基（能与盐酸反应），C项正确；能溶于水，D项错误。 4.（盐析与变性）使蛋白质从水中析出并保持其生理活性，可以加入下列溶液中的（　　） A.硫酸铜溶液 B.浓硫酸 C.福尔马林 D.饱和硫酸钠溶液 答案　D 解析　硫酸铜溶液是重金属盐，会导致蛋白质变性而失去生理活性，A项不符合题意；浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性，浓硫酸先使蛋白质失去水分而失去生理活性，继而浓硫酸将蛋白质脱水碳化并将其氧化，因而会导致蛋白质失去生理活性，B项不符合题意；福尔马林是甲醛的水溶液，甲醛会使蛋白质分子结构发生改变发生变性而失去生理活性，C项不符合题意；硫酸钠是轻金属盐，饱和硫酸钠溶液会降低蛋白质在水中的溶解度而结晶析出，析出的蛋白质加蒸馏水还能够重新溶解，因而饱和硫酸钠溶液不会使蛋白质失去生理活性，D项符合题意。 5.（综合应用）某期刊封面上有一个分子X的球棍模型图，图中“棍”代表单键或双键或三键，标不同颜色的球代表不同元素的原子。 （1）X是　　　　。 A.卤代羧酸 B.酯 C.氨基酸 D.醇钠 （2）现有下列物质 A.CH3COOH B.CH3CH2NO2 C.CH3CH2CH2ONO2 D. ①X与上述物质中的　　　　是同分异构体。 ②X与上述物质中的Y是同系物，则Y的同分异构体中与X是同系物的共有　　　　种。 解析　（1）左边绿球结合4个原子，故可推出绿球为碳原子，继而推出白球为氢原子。思考右边绿球：根据碳的四价理论，右下方红球必是2个单键、右上方红球必是1个双键，因此推出红球为氧原子。同理推出左上方的蓝球形成了三个单键，应为氮原子。故X为H2NCH2COOH。（2）①X（H2NCH2COOH）与B分子式相同，结构不同，互为同分异构体。②与X是同系物的只有D，它的同分异构体中属于氨基酸的数目推导思路是先碳链异构，再插入—NH2：、。 答案　（1）C　（2）①B　②4 学科网（北京）股份有限公司 $$