（选必3）第4章生物大分子第2节蛋白质（导学案2）

skybamboo · 发表于 5 天前

第二节　蛋白质

发展目标

体系构建

1.认识氨基酸、蛋白质的组成与结构特点，理解二者的主要化学性质，知道氨基酸与蛋白质的关系。培养“宏观辨识与微观探析、科学探究与证据推理”的核心素养。
2.了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。认识人工合成多肽、蛋白质的意义，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。培养“科学态度与社会责任”的核心素养。

一、氨基酸
1．结构特点
(1)定义：羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物。含有的官能团有羧基和氨基。
(2)结构特点
①α氨基酸的结构简式可表示为

，其官能团为氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。
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。
(3)重要的氨基酸

俗名	结构简式	系统命名
甘氨酸		氨基乙酸
丙氨酸		2氨基丙酸
谷氨酸		2氨基戊二酸
苯丙氨酸		2氨基3苯基丙酸
半胱氨酸		2氨基3巯基丙酸

2.氨基酸的性质
(1)物理性质
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。
(2)化学性质
①两性
氨基酸分子中含有酸性基团—COOH和碱性基团—NH2，因此氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐。
a．与盐酸的反应：

。
b．与氢氧化钠反应：

。
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。

②肽链通过盘曲、折叠，相互结合形成蛋白质。
二、蛋白质
1．定义与组成
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，是一般细胞中含量最多的有机分子。主要由C、H、O、N、S等元素组成，有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Cu等元素。
2．四级结构

3．蛋白质的主要性质
(1)两性
蛋白质的多肽由多个氨基酸缩合形成，在多肽链的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。因此，蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。
(2)水解
①水解原理

②水解过程
(3)盐析：①定义：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降低而使其从溶液中析出，这种作用称为盐析。
②特点与应用：蛋白质的盐析是一个可逆过程，可以用于分离提纯蛋白质。
(4)变性

概念	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
影响因素	物理	加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等
	化学因素	强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛、丙酮等
特点	变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去原有的生理活性，在水中不能重新溶解，是不可逆过程

微点拨：在日常生活中有时需要利用蛋白质变性，如食物加热、消毒等，有时防止蛋白质变性，如疫苗等生物制剂需低温保存等。
(5)显色反应——可用于蛋白质的分析检测
①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。
②固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变黄色。
微点拨：烫发原理：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(—S—S—)，使头发的形状得以固定。
三、酶
1．概念
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。
2．催化特点
(1)条件温和、不需加热，一般接近体温和中性条件。
(2)具有高度的专一性，如蛋白酶只能催化蛋白质水解反应。
(3)具有高效催化作用，一般是普通催化剂的107倍。
微点拨：使用酶作催化剂时，反应温度不能过高，原因是高温下蛋白质变性，酶失去催化活性。
3．应用
酶已经得到了广泛的应用，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．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)
(1)糖类、油脂、蛋白质均只含C、H、O三种元素。       (　　)
(2)氨基酸和蛋白质分子中均含—COOH和—NH2。       (　　)
(3)二肽是两分子氨基酸缩合而成的化合物。       (　　)
(4)医疗器械的高温消毒的实质是蛋白质的变性。       (　　)
(5)酶均是蛋白质，是体内反应的催化剂。       (　　)
[答案]  (1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×
2．蛋白质的(　　)与肽键的形成有关。             (　　)
A．一级结构　　　　　　       B．二级结构
C．三级结构       D．四级结构
[答案]　A
3．(1)丙氨酸与盐酸反应的化学方程式为
_______________________________________________________
______________________________________________________。
(2)使用浓硝酸时不慎溅到皮肤上，皮肤发黄的原因是
______________________________________________________。
(3)鉴别蛋白质和食盐溶液的方法是_______________________。
(4)分离提纯蛋白质的方法是______________________和溶解。
[答案]

(2)浓硝酸与蛋白质发生了显色反应
(3)加入饱和(NH4)2SO4溶液，有固体析出的是蛋白质(合理即可)
(4)盐析

氨基酸的两大化学性质

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。

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。

1．蛋白质的两性

2．蛋白质的成肽反应
(1)二肽
氨基酸分子的羧基与另外1个氨基酸分子的氨基脱水形成肽键，根据参与反应的羧基或氨基的不同可形成多种二肽。
(2)成环——分子内或分子间脱水成环

(3)氨基酸分子缩聚成高分子化合物

1．据杂志报道，美国的科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病病毒感染者的免疫力，对控制艾滋病病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为

，则下列说法错误的是(　　)
A．半胱氨酸属于α氨基酸
B．半胱氨酸既能跟强酸反应又能跟强碱反应
C．半胱氨酸不能与NaOH溶液反应放出碱性气体
D．两分子半胱氨酸脱水形成的二肽结构简式为

D　[A项，半胱氨酸可以看作是HSCH2CH2COOH中α碳原子上的氢原子被氨基取代的产物，是α氨基酸；B项，半胱氨酸既含有羧基又含有氨基，既能跟强碱反应又能跟强酸反应；C项，半胱氨酸与NaOH溶液反应只能生成半胱氨酸钠，不能生成氨气；D项，两分子半胱氨酸脱水形成的二肽结构简式应为

。]
2．某人工合成的多肽具有如下结构：

试回答下列问题：
(1)若n＝3，则该化合物为________肽(填汉字)。
(2)若n＝200，则该化合物的一个分子水解时所需水分子的数目为________。
(3)该化合物水解可以得到的单体有________、________、__________(写结构简式)。
[解析](1)多肽的个数与氨基酸的个数相同。
(2)水解所需的H2O数目为3×200－1＝599。
(3)将肽键断开形成氨基酸

＋—NH2。
[答案] (1)九　(2)599　(3)H2N—CH2—COOH　

蛋白质的主要性质及其应用

1．在试管中加入2 mL饱和(NH4)2SO4溶液，向其中加入几滴鸡蛋清溶液，振荡，有什么现象？再继续加入蒸馏水，振荡又有什么现象？可以得出什么结论？
[提示]　先变浑浊或有沉淀生成，加入蒸馏水振荡，溶液又变澄清或沉淀溶解。蛋白质的盐析是一个可逆过程，析出后蛋白质仍有活性，可用于分离提纯蛋白质。
2．在三支试管中各加入2 mL鸡蛋清溶液，将一支试管加热，向另两支试管中分别加入硝酸银溶液和乙醇，分别有什么现象？再向试管中加入蒸馏水，又有什么现象？可以得出什么结论？
[提示]　三支试管均有沉淀生成，加入蒸馏水后沉淀均不溶解。蛋白质在加热、加重金属盐或乙醇，蛋白质变性，变性的蛋白质失去活性，变性为不可逆过程。
3．向盛有2 mL鸡蛋清溶液的试管中加入5滴浓硝酸，加热，有什么现象？体现了蛋白质的什么性质？
[提示]　先生成白色沉淀，加热后白色沉淀又变黄色；蛋白质的显色反应。
4．如何鉴别制作衣服的人造丝与真丝？
[提示]　灼烧法。灼烧时有烧焦羽毛气味的是真丝。

1．蛋白质的六大性质
两性—水解—盐析—变性—显色—灼烧时烧焦羽毛气味
2．蛋白质的水解
在酸、碱或酶的作用下，肽键断裂，碳原子连接羟基，氮原子连接氢原子。
肽键水解原理示意图如下：

3．蛋白质的盐析与变性

	盐析	变性
概念	蛋白质在某些盐的浓溶液中溶解度降低而析出	蛋白质在加热、强酸、强碱等条件下性质发生改变而凝结起来
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	钠、镁、铝等轻金属盐或铵盐的浓溶液	加热、强酸、强碱、强氧化剂、紫外线、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等
用途	分离提纯蛋白质	杀菌、消毒
实例	硫酸铵或硫酸钠等盐溶液使蛋白质盐析	重金属盐(例如硫酸铜)溶液能使蛋白质变性

1．下列关于蛋白质的叙述中不正确的是 (　　)
A．人工合成具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是由我国科学家在1965年首次合成的
B．在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质析出，加水，不溶解
C．重金属盐能使蛋白质凝结，所以误食重金属盐能使人中毒
D．浓硝酸溅在皮肤上能使皮肤变黄，这是由于浓硝酸和蛋白质发生了显色反应
B　[1965年我国科学家首次合成了结晶牛胰岛素，A项正确。在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，发生盐析使蛋白质析出，但是盐析是物理变化，再加水后，析出的蛋白质还会溶解，B项错误。重金属盐是有毒的，其原因是重金属的离子能引起蛋白质变性，C项正确。某些蛋白质能与浓硝酸发生显色反应，D项正确。]
2．由下列结构片段组成的蛋白质在胃液中水解，能够产生的氨基酸是(　　)

D　[该结构片段产生的氨基酸有CH3CH(NH2)COOH、H2NCH2COOH、HSCH2CH(NH2)COOH，故D符合。]
3．下列关于蛋白质的说法中不正确的是 (　　)
A．蛋白质是由多种α氨基酸加聚而成的天然高分子化合物
B．通常用酒精消毒，其原理是酒精使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性
C．浓的Na2SO4溶液能使溶液中的蛋白质析出，加水后析出的蛋白质又溶解
D．蛋白质的盐析是可逆的过程，而变性是不可逆的过程
A　[氨基酸形成蛋白质的过程发生缩聚反应，不是加聚反应，A项错误；无论何种形式的消毒，其原理都是使细菌中的蛋白质变性而失去原有的生理活性，B项正确；蛋白质遇到浓Na2SO4溶液发生盐析，再加水后析出的蛋白质又能重新溶解，C项正确；蛋白质的盐析不能改变蛋白质的生理活性，是可逆过程，而变性能使其理化性质和生理功能发生改变，属于不可逆过程，D项正确。]

1．关于生物体内氨基酸的叙述错误的是 (　　)
A．构成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可表示为

B．人体内氨基酸的分解代谢最终产物是水、二氧化碳和尿素
C．人体内所有氨基酸均可以互相转化
D．两分子氨基酸通过脱水缩合可以形成二肽
C　[部分氨基酸可以在人体内相互转化，但是有几种氨基酸在人体内不能合成，必须从食物中获得，称为必需氨基酸。]
2．甘氨酸(

)和苯丙氨酸(

)缩合最多可形成二肽的种类数为(　　)
A．1　　　　B．2　　　　C．4　　　　D．3
C　[氨基酸形成二肽，就是两个氨基酸分子脱去一个水分子形成肽键的过程。两种不同的氨基酸发生脱水缩合最多可形成4种二肽(可以是相同分子之间，也可以是不同分子之间)。]
3．下列物质中可以使蛋白质变性的是(　　)
①福尔马林　②酒精　③高锰酸钾溶液　④硫酸铵溶液　⑤硫酸铜溶液　⑥双氧水　⑦硝酸
A．除④⑦外       B．除③⑥外
C．①②⑤       D．除④外
D　[①福尔马林是甲醛的水溶液，可以使蛋白质变性，正确；②酒精可以使蛋白质失去生理活性而变性，正确；③高锰酸钾溶液有强氧化性，有杀菌、消毒能力，可以使蛋白质变性，正确；④硫酸铵溶液不能使蛋白质变性，错误；⑤硫酸铜溶液是重金属盐溶液，能使蛋白质失去生理活性而变性，正确；⑥双氧水有强氧化性，有杀菌、消毒能力，可以使蛋白质变性，正确；⑦硝酸有强腐蚀性和强氧化性，可以使蛋白质变性，正确，故符合题意的是①②③⑤⑥⑦。]
4．误食重金属盐会引起中毒，下列措施一般不能用于解毒的是 (　　)
A．服用大量鸡蛋清       B．服用豆浆
C．喝大量牛奶          D．喝食盐水
D　[重金属盐中毒是破坏人体的蛋白质结构，鸡蛋清、豆浆和牛奶中均含有蛋白质，服用鸡蛋清、豆浆和牛奶可防止人体本身蛋白质被破坏，可用于解毒，而食盐水不能用于解毒。]
5．(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有________和________。
(2)鸡蛋腐败时，常闻到刺激性气味，该有刺激性气味的气体主要是________，说明鸡蛋中的蛋白质含有________元素。
(3)浓硝酸溅到皮肤上，使皮肤呈________色，这是由于浓硝酸和蛋白质发生了 ________反应。
(4)现有淀粉和蛋白质胶体的混合液，要把蛋白质和淀粉分离开，可进行的操作是_________________________________________
______________________________________________________，
要检验其中蛋白质的存在，可取混合液少许，向其中加入1 mL________，加热至沸腾，溶液中生成____________，说明有蛋白质存在。
[解析](1)提取蛋白质的方法有两种：盐析和渗析。
(2)鸡蛋腐败时，鸡蛋中的蛋白质分解会放出硫化氢，H2S具有臭鸡蛋气味。
(3)某些蛋白质可以与浓硝酸发生显色反应。
(4)利用盐析法可从蛋白质和淀粉混合液中分离出蛋白质，利用显色反应可鉴别蛋白质。
[答案]  (1)盐析　渗析
(2)H2S　硫
(3)黄　显色

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[人教版] （选必3）第4章生物大分子第2节蛋白质（导学案2）