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

该高中化学课件聚焦蛋白质，从生命活动与蛋白质的关联导入，以氨基酸为基础，讲解其结构（α-氨基酸、手性碳）与性质（两性、成肽反应），再过渡到蛋白质的结构层次及性质（水解、盐析、变性等），最后介绍酶的特性，构建完整知识支架。 其亮点在于融合科学思维（如结构决定性质的分析）与科学探究与实践（实验4-3用AgNO₃、乙醇等观察蛋白质变性），结合生活实例（烫发原理、消毒应用）。通过任务驱动和随堂检测，帮助学生形成化学观念，提升探究能力，也为教师提供丰富教学素材和检测工具。

第二节 蛋白质 第四章 生物大分子 1 新课导入 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。 大鹿化学 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。 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 例如，动植物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。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 任务一、氨基酸的结构与性质 氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位。 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。 羧酸分子烃基上的_______被_______取代得到的化合物称为氨基酸。 氢原子 氨基 氨基酸分子中含有______和_______，属于_________。 氨基 羧基 取代羧酸 自然界中存在的氨基酸 人体内 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 1、概念 羧基-COOH和氨基-NH2 官能团： 任务一、氨基酸的结构与性质 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，氨基，羧基能够与水分子形成氢键，从而增加氨基酸的溶解性。 俗名 结构简式 命名 甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸 苯丙氨酸 半胱氨酸 NH2－CH2－COOH 氨基乙酸 2-氨基丙酸 2-氨基戊二酸 2-氨基-3-苯基丙酸 2-氨基-3-巯基丙酸 CH3－CH－COOH NH2 HOOC－(CH2)2－CH－COOH NH2 氨基酸与硝基化合物是同分异构体(类别异构)，如分子式为C2H5NO2 的氨基乙酸（H2N－CH2－COOH）与硝基乙烷（CH3CH2－NO2）。 HS－CH2－CH－COOH NH2 任务一、氨基酸的结构与性质 4、几种常见的氨基酸及其命名 （1）氨基酸的两性 氨基酸分子中既含有羧基，又含有氨基 酸性基团 碱性基团 氨基酸是两性化合物 氨基酸一定含有的官能团有哪些？从而思考氨基酸可能有的性质 任务一、氨基酸的结构与性质 5、化学性质 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＋ 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（成肽反应）。 氨基酸分子中的氨基和羧基相互作用，使氨基酸成为带有正电荷和负电荷的两性离子： R–CH–COO－ NH3 ＋ 内盐 固态氨基酸主要以内盐的形式存在，熔点较高，不易挥发，难溶于有机溶剂。 任务一、氨基酸的结构与性质 随着水溶液中的pH不同，氨基酸在溶液中存在的形态也不同。 阴离子 阳离子 (强碱中) (强酸中) 两性离子(内盐) 当溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在时(等电点)，氨基酸在水中的溶解度最小，可以形成晶体析出。 不同的氨基酸出现这种情况的pH值各不相同 利用这一差异，可以通过控制溶液pH的值分离氨基酸及多肽或蛋白质。 7 （2）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，通过氨基和羧基间缩合脱去水形成含有肽键的化合物。 注意：肽键是一种酰胺基 肽键 任务一、氨基酸的结构与性质 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 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 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>10000 具有一定的空间结构 课本P114页 任务一、氨基酸的结构与性质 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10000 以上，并具有一定空间结构的多肽称为蛋白质。 任务一、氨基酸的结构与性质 （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- 知识拓展——氨基酸缩合的反应规律 规律一：甘氨酸(氨基乙酸)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 H CH H2N O C H CH N O C OH H ＋ H2O 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 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 氨基酸的成肽反应不一定成“肽链”，还可能形成“肽环” 随堂检测 课堂练习1：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2：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 课堂练习3：将甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸混合，在一定条件下生成的链状三肽共有多少种？ 27种 NH2－CH2－COOH CH3－CH－COOH NH2 若氨基酸数量充足3*3*3=27；每种只有1个，3*2*1=6 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 任务二、蛋白质的结构与性质 1.蛋白质的概念与组成元素 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。 3）存在： 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。 其溶液具有胶体的某些性质 由于生物组织中绝大部分氮元素都来自蛋白质，而且各种来源不同的蛋白质的含氮量都比较接近，平均为16%。因此生物样品中的1 g氮元素大致相当于6.25 g蛋白质，由此可以通过测定样品中氮元素的百分率计算出其中蛋白质的含量。 2. 蛋白质的结构 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 各种蛋白质都有其特殊功能和活性 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 任务二、蛋白质的结构与性质 氢键 3. 蛋白质的性质 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 任务二、蛋白质的结构与性质 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： 3. 蛋白质的性质 (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 + 任务二、蛋白质的结构与性质 （3）盐析 3. 蛋白质的性质 【实验4-3】 ①概念：少量的某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能促进蛋白质的溶解。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定浓度时，反而使蛋白质的溶解度 而使其从溶液中析出，这种作用称为 。 轻金属 降低 盐析 任务二、蛋白质的结构与性质 实验现象 加入饱和(NH4)2SO4溶液，产生 ，加入H2O之后， 。 结论 蛋白质的盐析是一个 过程，盐析出的蛋白质在水中仍能溶解，并不影响其 。 用途 采用多次 和 ，可以分离提纯蛋白质 白色沉淀 沉淀溶解 可逆 活性 盐析 溶解 （4）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 【实验4-3】 水 任务二、蛋白质的结构与性质 实验现象 三支试管内均产生 ，加水后 。 结论 变性后的蛋白质在水中 ， 原有的生理活性，发生了 的变化。 白色沉淀 沉淀不溶解 不能重新溶解 失去 不可逆 任务二、蛋白质的结构与性质 在日常生活中有时需要利用蛋白质变性。 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。 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 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 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 （5）显色反应 向蛋白质溶液加入浓硝酸会有___色沉淀产生，加热后沉淀变_____色。 可用于蛋白质的分析检测 固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变______色。 白 含有苯环 黄 黄 氨基酸或蛋白质溶液与茚三酮溶液作用，显蓝紫色。 在过量的氢氧化钠溶液中加入硫酸铜溶液，可制得 双缩脲试剂，蛋白质遇该试剂时会呈现紫玫瑰色， 含有两个及两个以上肽键的化合物均能发生该反应。 任务二、蛋白质的结构与性质 （6）燃烧反应 可用于蛋白质的鉴别 一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物质。 有烧焦羽毛味。 用于鉴别人造羊毛或人造棉与纯羊毛或真丝制品 任务二、蛋白质的结构与性质 常见纤维灼烧的气味： 动物纤维： 植物纤维： 化学纤维： 烧塑料的气味 烧焦羽毛的气味 烧纸的气味 科学史话 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 资料卡片：烫发的原理 头发主要由角蛋白组成，其中的含硫氨基酸形成的二硫键（—S—S—）是维持头发弹性和形状的一个重要结构。一般烫发时使用的还原剂可以使头发中的二硫键断裂，产生游离的巯基（—SH）。再用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状。然后用氧化剂使巯基之间发生反应，生成新的二硫键，使头发的形状得以固定。频繁烫发会对头发造成一定程度的损害。 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 任务三、酶的结构与性质 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)。 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。高温条件下，酶失去生理活性 (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： 拓展延伸 能力拓展：蛋白质溶液与盐溶液的反应 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 课堂小结 随堂检测 1.下列过程中，不可逆的是（ ） A.蛋白质的盐析 B.酯的水解 C.蛋白质的变性 D.氯化铁的水解 2.欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性质应加入（ ） A.甲醛溶液 B.CuSO4溶液 C.饱和Na2SO4溶液 D.浓硫酸 C C 3．关于蛋白质的叙述错误的是( ) A.浓HNO3溅在皮肤上，使皮肤呈黄色，是由于浓HNO3和蛋白质发生了颜色反应 B.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 C.蛋白质水解的最终产物是氨基酸 D.高温灭菌的原理是加热后使蛋白质变性，从而使细菌死亡 B 4、下列关于氨基酸的叙述不正确的是（     ） A．天然氨基酸都是晶体，一般都能溶于水 B．氨基酸不能发生水解反应 C．氨基酸是能与酸、碱反应生成盐 D．两个氨基酸分子脱水后形成的二肽中含有两个肽键 D 随堂检测 5、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 $