4.2 蛋白质 课件 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

第四章 生物大分子 第2节 蛋白质 人教版 · 选择性必修三 学习目标 1、通过结构分析认识氨基酸的组成、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。 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，能分析氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。 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。 新课导入 蛋白质是动植物组织中的主要物质。自然界中的蛋白质主要存在于生物体内，肌肉，毛发，皮肤，角蹄，酶，激素，抗体，病毒；在植物中也很丰富，比如大豆，花生，谷物。 蛋白质的生物学功能： 蛋白质的存在： 酶的催化功能；激素的代谢调节功能；血红蛋白和脂蛋白的运输功能；肌球蛋白的驱动功能；机体的免疫功能和胶原蛋白的支架功能等。 氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位，要认识蛋白质，必须先认识氨基酸 没有蛋白质就没有生命 氨基酸就是构成蛋白质这个“万里长城”的基石 一、氨基酸 1、概念： 羧基-COOH和氨基-NH2 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。 自然界中存在的氨基酸 组成生物体内 人体内不能合成 一般只有21种 8种氨基酸 几百种 必需氨基酸 羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物。 官能团： 2、结构特点 ② 手性碳原子：除甘氨酸外，一般α-氨基酸中 含手性碳原子，是手性分子，具有对映异构体。 ① 组成蛋白质的氨基酸主要是-氨基酸(氨基连接在与羧基相邻碳原子上) 其结构简式为： R CH COOH NH2 ɑ CH3CH2CH2 COOH γ β α 3、物理性质 天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，在200~3000C时熔化分解。一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂 4、几种常见的氨基酸 甘氨酸(氨基乙酸) 丙氨酸(2-氨基丙酸) NH2—CH2—COOH CH3—CH—COOH NH2 —CH2—CH—COOH NH2 苯丙氨酸(2-氨基-3-苯基丙酸) HOOC—CH2—CH2—CH—COOH NH2 谷氨酸(2-氨基戊二酸) HS—CH3—CH—COOH NH2 半胱氨酸(2-氨基-3-巯基丙酸) 氨基酸都有羧基和氨基两种官能团。 羧基具有酸性，能与碱发生中和反应生成羧酸盐； 而氨基具有碱性，可与酸发生反应生成盐，因此氨基酸具有两性。 此外，羧基也可以与羟基发生酯化反应。 根据氨基可与羧基反应生成酰胺键，预测氨基酸可以发生分子内或分子间脱水反应生成酰胺。 根据以上氨基酸结构简式中所含有的官能团， 推测氨基酸可能具有哪些化学性质。 5、化学性质 （1）氨基酸的两性 CH2-COOH + NaOH NH2 CH2-COONa + H2O NH2 CH2COOH+HCl CH2COOH NH2 NH3Cl CH2-COOH + OH− NH2 CH2-COO− + H2O NH2 CH2COOH + H＋ NH2 CH2COOH NH3＋ 课堂练习1：以甘氨酸为例书写与HCl、NaOH反应的方程式 两个氨基酸分子（可以相同，也可以不同）在一定条件下，通过氨基和羧基间缩合脱去水形成含有肽键的化合物。 （2）成肽反应 氨基酸 氨基酸 二肽 肽键 断键特点：酸脱羟基，氨脱氢 成肽反应是分子间脱水反应，属于取代反应 课堂练习2：甘氨酸与丙氨酸混合发生缩合反应，生成哪几种二肽？ 写出结构简式。 4种 课堂练习3：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 R O R′ O －HN－CH－C－NH－CH－C－ ＝ ＝ [ ]n 　 R O R′ O H－HN－CH－C－OH + H－NH－CH－C－OH ＝ ＝ H OH 多肽 两个不同的氨基酸共聚： 单体通过分子间的相互缩合而生成成高分子化合物,同时有小分子(如H2O、NH3等)生成的反应叫缩合聚合反应，简称缩聚反应。 小结：缩聚反应 由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为n-1; 由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为2n-1。 n n + (2n-1)H2O 拓展延伸 （2）二个氨基酸分子脱去一个H2O分子形成二肽； 三个氨基酸分子脱去二个H2O分子形成三肽； n个氨基酸分子脱去(n-1)个水分子，形成n肽，含有(n-1)个肽键； 多个氨基酸分子脱去多个水分子而形成多肽。 （3）无论肽链有多长，在链的两端，一端有自由的氨基(—NH2)， 另一端有自由的羧基(—COOH)，因此，多肽也具有“两性”。 多肽的性质： 因肽键的存在， 多肽能进行水解 （4）多种氨基酸分子按不同的排列顺序以肽键相互结合， 可以形成千百万种具有不同的理化性质和生理活性的多肽链。 （1）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 · · · · · · 呈链状 肽链 又称 相互结合形成 盘曲、折叠 蛋白质 Mr>10 000， 具有一定的空间结构的多肽称为蛋白质 蛋白质由C、H、O、N、S等元素组成，有些蛋白质含有P、Fe、 Cu、Zn、Mn等。 1、概念： 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(天然有机高分子化合物)，是一般细胞中含量最多的有机分子，占细胞干重的一半以上。 2、组成元素： 人体内所具有的蛋白质种类达到了10万种以上。 二、蛋白质 3、结构： 种类、数目及排列顺序 特定的空间结构 多肽链的氨基酸 蛋白质的结构 4、化学性质 氨基 羧基 (1) 具有两性： 因为形成蛋白质的多肽两端必然存在着自由的氨基与羧基，同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团，所以也是蛋白质两性分子，既能与酸反应，也能与碱反应。 肽键 拓展：既能与酸又能与碱反应的物质 ①单质，如：Al等 ②两性氧化物，如：Al2O3等 ③两性氢氧化物，如：Al(OH)3等 ④弱酸的铵盐，如：(NH4)2CO3、NH4HCO3等 ⑤多元弱酸的酸式盐；如：NH4HCO3、NaHCO3等 ⑥具有双官能团的某些有机物，如：氨基酸、蛋白质等 常见的既能与酸又能与碱反应的物质： (2) 水解： 蛋白质 多肽 氨基酸 酶或酸或碱水解 酶或酸或碱水解 肽键 HO H ①水解原理: 天然蛋白质水解均生成α-氨基酸。 ②水解过程: ③人体内变化: 食物中蛋白质 多种α-氨基酸 水解 蛋白酶催化 人体所需的蛋白质 肠壁吸收进入 血液，重新合成 +H2O + 实验现象： 有白色絮状物质析出，白色絮状物质放入水中，溶解。 (3) 盐析： 【实验4-3】 【实验4-4】 (4) 变性： 酒精 —鸡蛋清溶液 硝酸银溶液 —鸡蛋清溶液 —鸡蛋清溶液 实验现象： 三支试管内均产生白色沉淀，加入蒸馏水后沉淀不溶解。 水 蛋白质的盐析和变性的比较 名称 盐析 变性 定义 当某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)在蛋白质溶液中达到一定浓度时，会使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出，这种作用称为盐析 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称为蛋白质的变性 特征 可逆 不可逆 实质 溶解度降低,物理变化 结构、性质改变,化学变化 名称 盐析 变性 条件 碱金属、镁、铝等无机轻金属盐或铵盐的浓溶液 物理因素：加热、加压、振荡、超声波、放射线、紫外线。化学因素：强酸、强碱、重金属盐、甲醛、乙醇等 用途 分离、提纯蛋白质 杀菌、消毒 实例 硫酸铵、硫酸钠等盐的浓溶液使蛋白质发生盐析 重金属盐(例如硫酸铜)溶液使蛋白质变性 蛋白质的盐析和变性的比较 你能举出哪些在日常生活中的蛋白质变性的应用？ ①食物加热后，其中的蛋白质发生了变性，有利于人体消化吸收。 ②乙醇、苯酚和碘等作为消毒防腐药可以使微生物的蛋白质变性，导致其死亡，达到消毒的目的。 ③高温、紫外线可用于杀菌消毒。 ④疫苗等生物制剂需要在低温下保存。 ⑤攀登高山时为防止强紫外线引起皮肤和眼睛的蛋白质变性灼伤，需要防晒护目。 ⑥误食重金属离子可用豆浆或牛奶临时急救。 (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？ (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。 紫外线和放射线也可以使蛋白质发生变性，因此可使用紫外线和放射线对环境、物品和医疗器械等进行消毒，使细菌和病毒中的蛋白质发生变性而使其死亡。 【思考与讨论】 (5) 显色反应： 浓硝酸 —鸡蛋清溶液 【实验4-5】 实验现象： 向蛋白质溶液加入浓硝酸会有白色沉淀产生，加热后沉淀变黄色。 含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸呈黄色。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。 实验结论: (6) 蛋白质灼烧有类似烧焦羽毛的气味 用于鉴别人造羊毛或人造棉与纯羊毛或真丝制品 一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物质。烧焦羽毛味。 课堂练习4：下列关于蛋白质的叙述中,不正确的是(　　)。 ①蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液有蛋白质析出,即使再加入水也难溶解　②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　 ③重金属盐能使蛋白质变性,所以误食重金属盐会中毒　 ④浓硝酸溅在皮肤上使皮肤呈黄色,是由于浓硝酸与蛋白质发生了显色反应　⑤蛋白质溶液里的蛋白质分子能透过半透膜　 ⑥灼烧可以用来检验蛋白质　 A.①②③④ B.①④⑤ C.①⑤ D.⑤⑥ C 课堂练习5：下列过程与蛋白质变性无关的是 (　　) A.用煮沸的方法可使医疗器械消毒 B.用福尔马林保存生物标本 C.鸡蛋清溶液里加入饱和硫酸铵溶液,可以观察到有沉淀析出 D.鸡蛋清溶液里加入少量乙酸铅溶液,可以观察到有沉淀生成 C 1965年我国科学家汪猷、邢其毅、钮经义等首次由氨基酸合成了结晶牛胰岛素，这是第一个全人工合成的、与天然产物性质完全相同的、有生物活性的蛋白质。这一举世瞩目的成就博得了国际科学界的高度评价。 人工合成结晶牛胰岛素 【科学史话】 烫发的原理 二硫键(—S—S—) 维持头发弹性和形状的一个重要结构 二硫键(—S—S—) 断裂为游离的巯基(—SH) 使巯基之间发生反应，生成新的二硫键(—S—S—)使头发形状固定 还原剂 用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状 氧化剂  资料卡片 三、酶 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。 在酶的作用下，生物才能进行新陈代谢，完成消化、呼吸、运动、生长、发育、繁殖等生命活动。 3、特点： (1)具有高效性，一般是普通催化剂的107倍 (2)具有温和性，一般在接近体温和中性。超过此温度将失去活性 (3)具有高度专一性，每种酶只催化一种或一类化合物的化学反应 4、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。 1、定义： 2、作用： 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、血迹及人体排出的蛋白质、油渍遇到它，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 课堂小结 Lavf57.25.100 Lavf57.25.100 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $