4.2 蛋白质（教学课件）化学人教版选择性必修3

第四章 生物大分子 第二节 蛋白质 人教版选择性必修3 蛋白质 2 氨基酸的结构和性质 1 酶 3 知识导航 1.知道氨基酸是蛋白质的基本组成单位，了解必需氨基酸的概念，掌握氨基酸的结构特点，明确天然蛋白质水解得到的氨基酸主要是α−氨基酸，能正确书写常见氨基酸的结构简式。 3.了解蛋白质的组成和空间结构，掌握蛋白质水解、盐析、变性、显色反应等化学性质，能区分盐析与变性的异同，认识蛋白质的重要生物学功能。 2.掌握氨基酸的两性和成肽反应规律，能正确书写氨基酸与酸、碱反应及成肽反应的化学方程式，掌握n个氨基酸形成单链多肽时肽键数为(n−1)的判断规律。 4. 了解酶的本质，掌握酶催化作用的三大特点。 明·学习目标 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，要认识蛋白质，必须首先认识氨基酸。 大鹿化学 引·新课导入 01 氨基酸的结构和性质 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。 探·知识奥秘 记忆口诀:"笨蛋来宿舍，晾一晾鞋" 笨(苯丙氨酸)蛋(蛋氨酸)来(赖氨酸)宿(苏氨酸)舍(色氨酸)，晾(亮氨酸)一凉(异亮氨酸)鞋(缬氨酸) 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。 《哈尔的移动城堡》 《悬崖上的金鱼姬》 《龙猫》 《千与千寻》 《天空之城》 《虞美人盛开的山坡》 探·知识奥秘 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? 探·知识奥秘 结构特点 官能团 —NH2(氨基) —COOH(羧基) 氨基 从结构上看，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 分子中既含有_______________又含有________________ 氨基酸的结构和性质 氨基酸的分子结构 探·知识奥秘 NH2 α-氨基酸 R C O C OH H α 氨基连接在与羧基相邻的 α 位的碳原子上 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。 天然氨基酸主 要是α-氨基酸 H CH NH2 O C OH 甘氨酸(氨基乙酸) 氨基酸的结构和性质 氨基酸的分子结构 探·知识奥秘 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 氨基酸的性质 物理性质 探·知识奥秘 根据以上氨基酸结构简式中所含有的官能团，试推测氨基酸可能具有哪些化学性质 R CH NH2 O C OH 探·知识奥秘 结构分析 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－ 两性 化合物 中性条件 氨基酸的性质 化学性质 探·知识奥秘 写出下列反应的化学方程式 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 析·典型范例 R CH H2N O C OH ＋ R CH N O C OH H H 肽键 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 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 取代反应 二肽中只有一个肽键 氨基酸的性质 化学性质 探·知识奥秘 由n个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。 如何判断多肽分子中肽键的个数呢？ 探·知识奥秘 成肽反应 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 氨基酸的性质 化学性质 探·知识奥秘 写出下列反应的化学方程式 CH3 CH H2N O C OH ＋ CH3 CH N O C OH H H 丙氨酸(2-氨基丙酸) 催化剂 加热 CH3 CH H2N O C CH3 CH N O C OH H ＋ H2O 析·典型范例 规律一：两分子间缩合 H CH H2N O C OH ＋ H CH N O C OH H H 催化剂 加热 甘氨酸(氨基乙酸) H CH H2N O C H CH N O C OH H ＋ H2O 氨基酸的性质 氨基酸缩合的反应规律 探·知识奥秘 规律二：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 氨基酸的性质 氨基酸缩合的反应规律 探·知识奥秘 规律三：分子内缩合成环 CH2 N O C OH CH2 CH2 H H ＋ H2O CH2 N O C CH2 CH2 H 氨基酸的性质 氨基酸缩合的反应规律 探·知识奥秘 (1)该分子的酸性基团是：_________，苯丙氨酸与NaOH溶液反应的化学 方程式： _______________________________________________________________ (2)该分子的碱性基团是： ，苯丙氨酸与盐酸反应的化学方程式： 。 CH2 CH NH2 O C OH 【例1】苯丙氨酸的结构简式为 —COOH —NH2 ＋HCl→ ＋NaOH ＋H2O 析·典型范例 (3)两分子苯丙氨酸反应的化学方程式： 形成六元环状 CH2 CH NH2 O C OH 2 CH2 CH NH2 O C CH2 CH NH O C OH ＋H2O ＋2H2O CH NH O C O C CH HN CH2 CH2 形成二肽 析·典型范例 归纳总结：氨基酸的缩合机理 O C OH N H H －H2O O C N H 肽键可简写为“—CONH—”，不能写成“—CNHO—”，两者的连接方式不同 氨基酸的性质 氨基酸缩合的反应规律 探·知识奥秘 蛋白质是细胞的重要组成部分，具有多种生物学功能。人体内起催化作用的大多数酶、一些调节代谢的激素和发生免疫反应的抗体等均为蛋白质。 探·知识奥秘 02 蛋白质 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 蛋白质的组成和结构 探·知识奥秘 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 一级结构 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 二级结构 蛋白质 蛋白质的组成和结构 探·知识奥秘 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 三级 结构 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(如氢键等)排列组装，形成蛋白质的四级结构 结构 蛋白质 蛋白质的组成和结构 探·知识奥秘 水解反应 蛋白质 二氧化碳、水和尿素等 氧化 多肽 氨基酸 重新组合 肌肉、皮肤、毛发、血液和激素等 酶、酸或碱 水解 酶、酸或碱 逐步水解 O C N H O C OH N H H -OH -H 蛋白质 蛋白质的化学性质 探·知识奥秘 【例1】写出含有下列结构片段的蛋白质水解产生的氨基酸的结构简式: CH2 CH O C OH HN H CH CH O C OH HN H CH3 HO CH2 CH O C OH HN H OH 析·典型范例 探·知识奥秘 大鹿 化学 盐析 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 +水 浑浊消失 +盐 出现浑浊 注意：盐析是一个可逆过程，可用于分离提纯蛋白质 轻金属 蛋白质 蛋白质的化学性质 探·知识奥秘 探·知识奥秘 变性 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。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、甲醛等 甲醛水溶液(福尔马林)浸泡动物标本 酒精消毒 蛋白质变性后在水中不能重新溶解，是不可逆过程，可用于杀菌消毒 蛋白质 蛋白质的化学性质 探·知识奥秘 探·知识奥秘 特征反应 显色反应：分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色。其他一些试剂也可以与蛋白质作用呈现特定的颜色。 用于蛋白质的分析检测 蛋白质 蛋白质的化学性质 探·知识奥秘 【例2】(1) 蛋白质的基本组成为氨基酸，其分子中一定含有的官能团是_____和_____，人体中共有20多种氨基酸，其中有8种是人体_____(填“能”或“不能”)合成的氨基酸，称为必需氨基酸。 氨基 羧基 不能 (2)在盛有鸡蛋白溶液的试管中，加入浓的硫酸铵溶液，可使蛋白质的________降低，而从溶液中析出，这种作用叫做 。继续加水时，沉淀会 ，并不影响原来蛋白质的性质。 溶解 溶解度 盐析 (3)在盛有鸡蛋白溶液的试管中，加入硫酸铜溶液，蛋白质凝结起来，这种作用是______。继续加水时，______恢复为原来的蛋白质。 变性 不能 (4)蛋白质溶液中含有杂质Cl－，有人用滴加AgNO3溶液的方法除Cl－，他这样做的错误之处是 ，正确除去Cl－的方法是 。 AgNO3是重金属盐，能使蛋白质变性 渗析 析·典型范例 03 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(少数酶是由RNA分子构成)，酶的催化作用具有以下特点。 注意温度：高温条件下，酶失去了生理活性 ②具有高度的专一性 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 酶的简介 探·知识奥秘 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 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 重金属盐溶液(如CuSO4 BaCl2等)，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、某些有机物也能使蛋白质变性。利用此性质可杀菌、消毒 能力拓展：蛋白质溶液与盐溶液的反应 迁·拓展延伸 1．酶在化学反应过程中的主要作用是 A．酶与反应物分子暂时性结合以降低反应的活化能 B．酶消耗反应中的副产物来促使反应进行完全 C．酶自身分解生成主产物，从而加快反应速率 D．酶分解会释放能量，以增加主产物分子的有效碰撞次数 【答案】A 练·技能实战 2．下列关于蛋白质的叙述中错误的是 A．蛋白质是两性化合物 B．蛋白质溶液中分别加入浓NaCl溶液、CuSO4溶液，其过程是不可逆的 C．天然蛋白质水解的最终产物是α-氨基酸 D．蛋白质分子中的重要化学键是肽键( ) 【答案】B 练·技能实战 3．多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。多巴胺的一种合成路线如图所示： 【答案】B 下列说法正确的是 A．原料甲与苯酚互为同系物 B．中间产物乙、丙和多巴胺都具有两性 C．多巴胺不可能存在氨基酸类的同分异构体 D．1 mol 甲最多可以和2 mol Br2发生取代反应 练·技能实战 4．曾经轰动一时的三聚氰胺事件，为国产奶粉安全敲响了警钟。它的结构简式如图，下列有关它的说法正确的是 【答案】D A．分子式为C6N6H6 B．不能与酸反应 C．属于氨基酸 D．奶粉添加三聚氰胺的原因是它的N元素含量高 练·技能实战 5．某治疗炎症性肠病的药物，其有效成分结构如下图所示。下列关于该有机物的说法错误的是 【答案】B A．分子式为C7H7O3N B．能发生加聚反应 C．分子中不含手性碳原子 D．既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应 练·技能实战 第二节 蛋白质 氨基酸 蛋白质 氨基酸的分子结构 常见氨基酸 蛋白质的组成和结构 蛋白质的化学性质 氨基酸的性质 酶 理·核心要点 感谢 您的聆听 THANKS 人教版选择性必修3 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $