人教版化学选修1 第1章 第3节 生命的基础蛋白质.docx

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人教版化学选修1第1章第3节生命的基础蛋白质

第三节　生命的基础——蛋白质

学习目标：

1.掌握蛋白质、氨基酸的结构和性质特点，明白肽键的形成和水解，能够用化学方程式表示其过程。

（重难点）2.了解盐析和变性的区别。

（难点）3.了解蛋白质在生命活动中的重要作用和人体必需的氨基酸。

（重点）

[自主预习·探新知]

一、蛋白质的组成和结构

1．蛋白质的组成

蛋白质是一类非常复杂的化合物，由C、H、O、N、S等多种元素组成，有的还含有微量的P、Fe、Zn、Mo等元素。

2．氨基酸组成了蛋白质

（1）结构特点与实例

（2）化学性质

①两性

氨基酸含有—NH2和—COOH两种官能团，前者使氨基酸具有碱性，后者使氨基酸具有酸性，因此其既能和酸反应，又能和碱反应。

②缩合反应——肽键的形成

氨基酸分子发生缩合反应可生成二肽、三肽、多肽等，如两分子甘氨酸缩合成二肽的化学方程式为

3．多肽

（1）蛋白质的结构

①氨基酸是蛋白质的基本结构单元。

②多个氨基酸以肽键结合形成肽链。

③一个蛋白质分子可以含有一条或多条肽链。

④肽链中有很多肽键，一个肽键中的氧原子与另一个肽键中氨基的氢原子通过氢键连接，形成具有三维空间结构的蛋白质分子。

（2）多肽与蛋白质的关系

微点拨：

从分子结构看，多肽和蛋白质之间没有严格的界限，一般来说，相对分子质量小于10000的叫做多肽，而相对分子质量更大的为蛋白质。

二、蛋白质的性质

1．两性

蛋白质是由氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，其中存在氨基和羧基，具有两性。

2．水解

蛋白质水解最终生成氨基酸。

3．盐析和变性

盐析

变性

变化条件

浓的无机盐

加热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属盐以及部分有机化合物如甲醛等

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

分离和提纯蛋白质

杀菌、消毒

4.颜色反应

某些蛋白质遇浓硝酸显黄色，可用于鉴别蛋白质。

三、人体必需的氨基酸

1．蛋白质在人体内的消化过程

2．蛋白质的生理功能

（1）构成机体和修复组织。

（2）参与生物氧化反应释放热量等。

3．必需氨基酸

（1）定义：

人体自身不能合成，必须由食物获得的氨基酸。

（2）八种必需氨基酸

缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸。

微点拨：

酶作为催化剂的特征：

（1）条件温和，不需加热。

在30℃～50℃之间，酶的活性最强。

（2）具有高度的专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应。

（3）具有高效催化作用，比普通催化剂高107～1013倍。

[基础自测]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）氨基酸、纤维素都属于高分子化合物。

（　　）

（2）蛋白质水解的最终产物是多肽。

（　　）

（3）盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性。

（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）√

2．L多巴是一种有机物，它可用于帕金森综合征的治疗，其结构简式如下：

下列关于L多巴的叙述正确的是（　　）

A．既没有酸性，又没有碱性　B．既具有酸性，又具有碱性

C．只有酸性，没有碱性D．只有碱性，没有酸性

B　[分子中既有氨基又有羧基，因此该物质具有两性。

]

3．下列说法中错误的是（　　）

A．在豆浆中加少量石膏，能使豆浆凝结为豆腐

B．误服可溶性重金属盐，可立即服用牛奶或鸡蛋清

C．用灼烧的方法可鉴别毛织物和棉织物

D．温度越高，酶对某些化学反应的催化性能越高

D　[石膏可使豆浆（蛋白质）发生凝聚；误服重金属盐，立即服用大量蛋白质可解毒；毛织物为蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味；酶在高温下变性，会失去催化活性。

]

[合作探究·攻重难]

氨基酸的结构与性质

概念

至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）的化合物

通式

（—R表示烃基或氢原子）

化学性质

与碱反应

与酸反应

成肽反应

[对点训练]

1．营养品和药品都是保证人类健康不可缺少的物质，其性质和制法是化学研究的主要内容。

已知酪氨酸是一种生命活动不可缺少的氨基酸，它的结构简式是

（1）酪氨酸能发生的化学反应类型有________。

A．取代反应　　　B．加成反应

C．酯化反应D．中和反应

（2）在酪氨酸的同分异构体中，同时满足以下三个条件的，除酪氨酸外还有________种。

①属于氨基酸且“碳骨架”与酪氨酸相同；

②羟基直接连在苯环上；

③氨基（—NH2）不与苯环直接相连。

（3）已知氨基酸能与碱溶液反应，写出酪氨酸与足量的NaOH溶液反应的化学方程式：

__________________________________________________________

______________________________________________________________。

【解析】　解答本题应首先明确酪氨酸的结构，根据酪氨酸分子所含官能团推断其性质。

—COOH能发生酯化反应、中和反应，含有苯环可发生取代反应和加成反应。

符合条件的同分异构体包括：

、

、

、

5种。

【答案】　

（1）ABCD　

（2）5

蛋白质的结构及应用

性质

解释

应用

物理性质

溶解性

有的蛋白质难溶于水，如丝、毛等。

有的蛋白质能溶于水，如鸡蛋清等

—

盐析

大量轻金属盐的浓溶液能使蛋白质溶解度降低，使蛋白质凝聚而从溶液中析出

采用多次盐析来分离和提纯蛋白质

化学性质

两性

蛋白质中含有—COOH、

—NH2，既能与强酸反应，又能与强碱反应

—

变性

蛋白质受热或在其他条件下会发生不可逆的凝固，凝固后不能在水中溶解，这种变化叫做变性

①利用高温或有机物等杀菌消毒

②误服重金属离子后服用鲜牛奶或鸡蛋清缓解毒性

水解

反应

蛋白质在酸、碱或酶的作用下发生水解，最终生成氨基酸，天然蛋白质水解的最终产物都是α氨基酸

①人摄取的蛋白质在人体内发生水解反应，生成的α氨基酸又重新缩合成人体所需蛋白质

②食品工业中制取氨基酸

颜色

反应

某些含苯环的蛋白质遇到浓HNO3显黄色

鉴别蛋白质

灼烧

灼烧时有烧焦羽毛的气味

鉴别毛料与棉料、化纤

[对点训练]

2．某种蛋白质的结构片段如下：

（1）上述蛋白质结构片段完全水解所生成的氨基酸是

______________________________________________________________。

（2）水解所生成的氨基酸中，碳、氢原子数比值最大的那一种与NaOH溶液反应的化学方程式为________________________________________________

______________________________________________________________，

形成二肽的化学方程式为_______________________________________

______________________________________________________________。

【解析】　

（1）题给蛋白质结构片段中肽键上的C—N键断裂，依次得到四种氨基酸。

（2）在所得4种氨基酸中，碳、氢原子数比值最大的是

。

【答案】　

（1）

、

、

蛋白质水解的规律

蛋白质水解反应的实质是“形成的是哪个键，断开的就是哪个键”，故

中的C—N键断裂，

加羟基形成

，—NH—加氢形成—NH2。

[当堂达标·固双基]

1．小亮同学处于生长发育期，需要补充蛋白质，你建议他平时应多食用下列哪种食物？

（　　）

A．西红柿　　　　B．馒头

C．瘦肉D．油脂

C　[瘦肉能提供蛋白质。

]

2．关于氨基酸的下列叙述中，不正确的是（　　）

A．天然氨基酸都是晶体，一般能溶于水

B．氨基酸都不能发生水解反应

C．氨基酸具有两性，能与酸、碱反应生成盐

D．天然蛋白质水解最终可以得到α氨基酸、β氨基酸等多种氨基酸

D　[天然氨基酸室温下均为无色晶体，除少数外一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚；氨基酸能与酸、碱反应生成盐，氨基酸分子间能发生成肽反应，但氨基酸都不能发生水解反应；天然蛋白质水解的最终产物是多种α氨基酸。

]

3．下列关于蛋白质的叙述正确的是（　　）

A．加热会使蛋白质变性，因此生吃鸡蛋比熟吃好

B．一束光线照射蛋白质溶液，产生丁达尔效应

C．鸡蛋清中加入食盐，会使蛋白质变性

D．天然蛋白质中仅含C、H、O、N四种元素

B　[生鸡蛋中含有抗酶蛋白和抗生物蛋白，前者阻碍人体肠胃中的蛋白酶与蛋白质接触，影响蛋白质的消化、吸收；后者能与食物中的生物素结合，形成人体无法吸收的物质，但此两种物质一旦蒸煮被破坏，就不再影响人体对营养素的吸收；蛋白质溶液是胶体，可以产生丁达尔效应；食盐不是重金属盐，不能使蛋白质变性；鸡蛋中含有蛋白质，它变坏后会产生臭鸡蛋气味的H2S气体，说明此蛋白质中肯定含有S元素。

]

4．α丙氨酸是组成人体蛋白质的氨基酸之一，如图是α丙氨酸的分子结构模型图，下列对α丙氨酸的叙述不正确的是（　　）

A．α丙氨酸由碳、氢、氧、氮四种原子构成

B．α丙氨酸中碳元素的质量分数最大

C．α丙氨酸的化学式为C3H7O2N

D．α丙氨酸属于氧化物

D　[可由结构模型写出其分子式为C3H7O2N，可看出碳元素质量分数最大，由C、H、O、N四种原子构成。

由于含有四种元素，不属于氧化物。

]

5．

（1）蛋白质分子中含有______、______、______、______四种元素，有的还含有________等元素。

（2）蛋白质的基本组成单位是氨基酸，其通式为________。

（3）在盛有鸡蛋清溶液的试管中，加入（NH4）2SO4浓溶液，可使蛋白质的溶解度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。

（4）在盛有鸡蛋清溶液的试管中，加入CuSO4溶液，蛋白质会发生性质的改变而凝结起来，这种作用叫作________，继续加水时，________恢复为原蛋白质。

【解析】　本题考查了蛋白质的组成、结构与性质。

【答案】　

（1）C　H　O　N　S、P

（2）

（3）盐析　溶解

（4）变性　不能