4.2蛋白质 课件 -2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第四章生物大分子 第二节蛋白质 导：生活中常见的蛋白质 银耳 桃胶 阿胶 氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位。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。 学习目标： 1、通过结构认识氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，知道氨基酸、多肽和蛋白质之间的关系。能判断氨基酸的缩合产物和多肽的水解产物，从分子水平上认识氨基酸的组成、结构和性质，进一步深化“结构决定性质”的科学观念。 2、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，能分析蛋白质和人体健康的关系，从微观和宏观相结合的视角认识蛋白质的结构与性质。 3、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，认识人工合成多肽和蛋白质的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 教学重点：氨基酸和蛋白质的结构特点和主要性质。 教学难点：多肽和蛋白质之间的相互转换关系 思考：阅读课本P112-119回答下列问题 1、说出氨基酸的概念、组成、结构特点和主要化学性质。 2、怎样辨识蛋白质结构中的肽键？氨基酸、多肽和蛋白质之间的关系是什么？ 3、说出蛋白质的组成和主要性质特点。 4、什么是酶？酶的性质有哪些？ 氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位。 氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位。 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。 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) 观察常见的氨基酸的结构，思考并总结其结构特点？ 1、氨基酸的分子结构 一、氨基酸 结构特点 官能团 —NH2(氨基) —COOH(羧基) 氨基 氨基酸可看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被_______取代的化合物 R CH NH2 O C OH 例： α-氨基酸 氨基连接在与羧基相邻的 α 位的碳原子上 注：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。 注：自然界中存在的氨基酸有上百种，组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中8种为必需氨基酸。 结构简式 甘氨酸 H2N—CH2COOH (氨基乙酸) CH3 − CH−COOH NH2 (2-氨基丙酸) 丙氨酸 谷氨酸 (2-氨基戊二酸) 苯丙氨酸 （α-氨基苯丙酸） HS − CH2−CH − COOH NH2 半胱氨酸 (2­-氨基­-3­-巯基丙酸) 讨论：判断下面氨基酸是否含有手性碳原子 * * * * 2、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 很长的烃基以及苯基都会使其水溶性降低。 （1）氨基酸的两性 既能跟酸反应，又能跟碱反应 与NaOH： R − CH−COOH NH2 + HCl R − CH−COOH NH3Cl R − CH−COOH NH2 + NaOH R − CH−COONa + H2O NH2 与盐酸： 3、化学性质 （2）成肽反应 两个氨基酸分子一定条件下，通过氨基与羧基间缩合脱去水，形成 含有肽键（ ）的化合物。 实质：酸脱羟基，胺脱氢 氨基酸 氨基酸 二肽 注意：①由于肽中仍含有-NH2和-COOH，肽也有两性。 ②肽键可简写为 -CONH-，不能写成 -CNHO-。 两分子氨基酸 缩合 二肽 三肽 缩合 +氨基酸 缩合 +氨基酸 四肽 缩合 +氨基酸 多肽 · · · · · · 相互结合形成 盘曲、折叠 蛋白质 呈链状 肽链 Mr>10000 具有一定的空间结构 该过程实际是氨基酸分子缩聚成高分子化合物的过程——氨基酸的缩聚反应。由n个同种氨基酸分子发生成肽反应，生成一个肽链时，会生成(n－1)个水分子和(n－1)个肽键。 练习：写出苯丙氨酸与甘氨酸发生成肽反应生成多肽的化学方程式 n 分子内缩合成环 CH2 N O C OH CH2 CH2 H H ＋ H2O CH2 N O C CH2 CH2 H 分子间缩合成环 2R CH NH2 O C OH 大鹿化学 R CH N O C OH H H R CH N O C HO H H ＋ 2H2O R CH NH O C O C R CH NH 二、蛋白质 1、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 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 氨基酸 肽链 脱水 缩合 蛋白质 多条 肽链 盘曲折叠 空间结构 肽链 结构多样性 功能多样性 肽键中的H与O间存在氢键 2、蛋白质的结构 3、蛋白质的性质 1) 两性： 蛋白质是两性分子，既能与酸反应，又能与碱反应 O H H—N—CH2—C— O H —N—CH2—C—… —N—CH2—COOH H 2) 水解： HO H 在酸、碱、或酶等催化剂的作用下水解，最终产物是氨基酸 O H H—N—CH2—C— O H —N—CH2—C—… —N—CH2—COOH H 3) 盐析 蛋白质溶液 +可溶性盐 盐溶液少量： _____蛋白质的_____ 溶解 促进 硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等 盐溶液达到一定浓度： 使蛋白质的溶解度_______而从溶液中析出 降低 【实验4-3】 现象： 加 (NH4)2SO4 加水 试管内产生白色沉淀，加入蒸馏水后沉淀溶解 结论： 蛋白质溶液 蛋白质沉淀 轻金属盐/铵盐 水 多次盐析和溶解，可分离提纯蛋白质。（不同蛋白质在盐溶液中溶解度不同） 应用： 盐析是物理变化， 可逆 变形是化学变化，不可逆 4）变性 定义：蛋白质 性质、生理功能改变 物理/化学因素 蛋白质变性影响因素 物理因素： 化学因素： 加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等 强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛、丙酮等 例：高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散 其特定的空间构象被改变， 内部的结构被破坏 【实验4-4】 加水 现象：均产生白色沉淀，加入蒸馏水后沉淀不 溶解。 结论：加热 、外加硝酸银和乙醇都可以使蛋白 质变性。 【应用】 加热后的蛋白质发生变性，有利于人体消化吸收 乙醇、苯酚和碘等消毒：使微生物蛋白质变性，导致其死亡，达到消毒的目的。 紫外线可用于杀菌消毒 疫苗等生物制剂需要在低温下保存 讨论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？ 讨论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？ 误食重金属盐会导致人体内的蛋白质发生变性而使人中毒。因此，急救时通过口服牛奶、蛋清和豆浆等富含蛋白质的物质进行解毒的原理是使重金属盐与牛奶、蛋清和豆浆中的蛋白质发生变性作用，从而减轻重金属盐对人体的危害。 5）显色反应 加入浓硝酸有白色沉淀，加热后沉淀变黄色 现象： 结论： 含苯环的蛋白质遇到浓硝酸会有白色沉淀产生，加热沉淀变黄色。 特征反应：可用于检验含苯环的蛋白质 【实验4-5】 6） 燃烧： 现象： 有烧焦羽毛的气味 一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物质。 真假羊毛衫、蚕丝被的鉴别 应用： 三、酶 酶是一类由_____产生的、对生物体内的化学反应具有_____作用的有机化合物，其中绝大多数是________。 细胞 催化 蛋白质 特点 高效催化作用： 条件温和： 高度的专一性 一般是普通催化剂的107倍 一般在接近体温和中性的条件，酶的活性最高。超过适宜的温度时，酶将失去活性 蛋白质多肽氨基酸 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$