高中化学第1章第3节生命的基础蛋白质教师用书新人教版选修6.docx
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高中化学第1章第3节生命的基础蛋白质教师用书新人教版选修6
学习资料专题
第三节 生命的基础——蛋白质
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,人体必需的氨基酸。
(重点)
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
H2N—CH2—COOH+H2N—CH2—COOH―→
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以氢键结合,形成蛋白质的三维空间结构。
(2)多肽与蛋白质的关系
氨基酸
二肽
多肽
蛋白质
1.多肽就是蛋白质吗?
【提示】 不是。
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
蛋白质由氨基酸通过肽键构成的,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。
2.在临床上解救Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金属盐中毒的病人时,要求病人立即服用大量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆等。
为什么?
【提示】 使服用的蛋白质变性,减轻重金属盐对人体蛋白质的伤害。
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。
3.酶作为一种催化剂有什么特点?
【提示】
(1)条件温和,不需加热。
在30℃~50℃时酶的活性最强。
(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。
氨基酸的组成、结构与性质
第1步导思——问题引入,自主探究
1.既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些?
【提示】 a.某些金属单质(如Al);
b.两性氧化物(如Al2O3);
c.两性氢氧化物[如Al(OH)3];
d.弱酸的酸式盐(如NaHCO3、NaHS等);
e.弱酸弱碱盐[如(NH4)2CO3等];
f.氨基酸和蛋白质等。
2.氨基酸为什么具有两性,既能与酸反应又能与碱反应?
【提示】 氨基酸中既含有碱性基团(—NH2)能够与酸反应,又含有酸性基团(—COOH)能够与碱反应,因此氨基酸具有两性。
3.甘氨酸与丙氨酸分子之间脱水能生成几种二肽?
【提示】 甘氨酸与甘氨酸之间生成1种,丙氨酸与丙氨酸之间生成1种,甘氨酸与丙氨酸之间反应生成2种,共4种。
第2步阐述——要点归纳,深化知识
概念
至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)的化合物
通式
化学性质
与碱
反应
与酸
反应
成肽
反应
氨基酸缩合反应的化学方程式为
第3步例证——典例印证,思维深化
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:
【答案】
(1)ABCD
(2)5
有机物的性质是由官能团决定的,判断有机物发生反应的类型首先要找出官能团,看官能团有哪些性质,能发生何种反应。
第4步运用——精选习题,落实强化
1.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
【解析】 分子中既有氨基又有羧基,因此该物质具有两性。
【答案】 B
蛋白质的性质及应用
第1步导思——问题引入,自主探究
1.在医院打针时要用酒精棉球擦拭皮肤,为什么?
【提示】 酒精使皮肤上的细菌变性,杀菌消毒。
2.某蛋白质的结构片段如下:
它水解后产生几种氨基酸?
分别写出它们的结构简式。
【提示】 三种。
第2步阐述——要点归纳,深化知识
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
化学性质
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
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。
第3步例证——典例印证,思维深化
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】
第4步运用——精选习题,落实强化
2.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
【解析】 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。
【答案】 D
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
【解析】 瘦肉能提供蛋白质。
【答案】 C
2.关于氨基酸的下列叙述中,不正确的是( )
A.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
【解析】 氨基酸熔点较高,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。
【答案】 D
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
【解析】 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。
【答案】 B
4.下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是( )
A.蛋白质水解的最终产物是氨基酸
B.氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性
C.α氨基丙酸与α氨基苯丙酸混合物脱水成肽,只生成2种二肽
D.氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子,在电场作用下向负极移动
【解析】 蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的高分子化合物,其水解最终可得氨基酸,A项正确;遇重金属离子变性是蛋白质特有的性质,氨基酸无变性的性质,B项错误;α氨基丙酸与α氨基苯丙酸可以形成的二肽有:
α氨基丙酸自身脱水形成的二肽、α氨基苯丙酸自身脱水形成的二肽、α氨基丙酸脱羧基中的—OH和α氨基苯丙酸脱氨基中的H形成的二肽、α氨基丙酸脱氨基中的H和α氨基苯丙酸脱羧基中的—OH形成的二肽,共4种二肽,C项错误;氨基酸与NaOH溶液反应形成的阴离子,在电场作用下向正极移动,D项错误。
【答案】 A
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
(3)盐析 溶解
(4)变性 不能
学业分层测评(四)
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30分钟)
[学业达标]
1.渤海特有的黄花鱼、鲈鱼、比目鱼、鱿鱼等能给人们带来的主要营养素是( )A.维生素 B.蛋白质
C.淀粉D.葡萄糖
【解析】 鱼类含有蛋白质、矿物质等,主要营养素是蛋白质。
【答案】 B
2.蛋白质在胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用下变成氨基酸的反应属于( )
A.消去反应B.水解反应
C.聚合反应D.酯化反应
【答案】 B
3.α丙氨酸是组成人体蛋白的氨基酸之一,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( )【导学号:
72062104】
A.α丙氨酸分子由碳、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
【解析】 可由球棍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。
【答案】 D
4.在四种化合物:
①NaHCO3 ②Al(OH)3
③(NH4)2CO3 ④
中跟盐酸和氢氧化钠溶液都能发生反应的是
( )
A.只有②④ B.只有①②
C.只有①②③D.①②③④
【解析】
【答案】 D
5.要使蛋白质从溶液中析出而又不改变蛋白质的性质,应加入的试剂是
( )
A.乙醇B.福尔马林
C.乙酸铅浓溶液D.(NH4)2SO4浓溶液
【解析】 轻金属盐可以使蛋白质发生盐析,乙醇、福尔马林、乙酸铅均使蛋白质变性。
【答案】 D
6.生活中处处有化学,请你根据所学知识,判断下列说法错误的是( )
A.为防止流感传染,可将教室门窗关闭后,用食醋熏蒸,进行消毒
B.医疗上常用高温煮蒸的方法对医疗器械进行消毒
C.生活中常用在豆浆中加入少量石膏的方法来使豆浆凝固制作豆腐
D.对环境进行消毒的原理是使细菌变性,可以用浓HNO3代替“84”消毒液
【解析】 浓HNO3虽然能使蛋白质变性,但其有挥发性和强腐蚀性,不能用作环境消毒剂。
【答案】 D
7.如图表示蛋白质分子的一部分,图中A、B、C、D标出分子中不同的键,当蛋白质发生水解反应时断裂的键是( )
【解析】 蛋白质水解时,肽键发生断裂。
【答案】 C
8.将淀粉浆和淀粉酶的混合物放入玻璃纸(半透膜)袋中,扎好,浸入流动的温水中,相当长一段时间后,取出袋中液体分别与碘水、新制Cu(OH)2悬浊液(加热)和浓HNO3(微热)作用,其现象为( )
A.显蓝色、无现象、显黄色
B.显蓝色、红色沉淀,无现象
C.无现象、无现象、显黄色
D.无现象、红色沉淀、显黄色
【解析】 溶液中的淀粉和淀粉酶均属于胶体,不能透过半透膜,但淀粉在淀粉酶催化下会水解生成麦芽糖,而麦芽糖不能透过半透膜。
【答案】 D
[能力提升]
9.蛋白质是生命的基础,没有蛋白质就没有生命。
(1)蛋白质分子中主要含有________四种元素。
(2)蛋白质是人体必需的营养物质之一,下列各类食物中,蛋白质含量最丰富的是________(填字母)。
(3)蛋白质在一定条件下能发生变性,从而失去生理活性。
万一误服硫酸铜溶液,此时应立即做怎样的处理?
________________________________________________________________。
(4)一种二肽的结构简式如图:
合成这种二肽的氨基酸的结构简式是________、________。
【解析】
(1)蛋白质的主要构成元素有碳、氢、氧、氮,除此之外还有硫、磷、铁、锌等元素;
(2)蛋白质的来源有两种:
一种是动物性蛋白质,如鸡、鸭、鱼、肉、蛋等;另一种是植物性蛋白质,如水果、蔬菜、豆类等,其中以动物性蛋白质含量最为丰富;(3)硫酸铜是重金属盐,误服硫酸铜溶液,应立即喝大量的牛奶来缓解毒性,以减轻人体蛋白质中毒的程度;(4)该物质是由两种氨基酸通过缩合反应生成的,其单体是
【答案】
(1)碳、氢、氧、氮
(2)C (3)喝大量牛奶或鸡蛋清
10.某同学偏食,喜欢吃一些豆类作物制成的食品,不喜欢吃动物性食品。
该豆类作物中含有的天然蛋白质在酶的作用下水解生成A、B两种有机物,其中,A的分子式是C4H7O4N,B的分子式是C6H14O2N2,分子碳链一端为羧基,一端连有氨基,属于α氨基酸。
已知A、B的分子结构中均不含甲基。
(1)写出A、B的结构简式:
A_____________________________________________________________,
B_____________________________________________________________。
(2)该小孩长期偏食,如不加以纠正,将出现什么后果?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
(3)题中酶的作用是________________________________________________
_______________________________________________________________,
影响其作用的主要因素有__________________________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 天然蛋白质的水解产物都是α氨基酸,故A、B的分子结构中均有结构
。
除此结构以外,A分子中剩下C2H3O2—。
根据已知条件可推知,C2H3O2—只能为—CH2—COOH,则A的结构简式为
,B分子中剩下部分为C4H10N—,碳链一端连有—NH2,且链上无甲基,即为H2N—CH2—CH2—CH2—CH2—,则B的结构简式为
【答案】
(2)长期偏食,食物种类过于单一,体内形成的氨基酸种类少,导致蛋白质合成受阻,造成营养不良
(3)催化剂 温度和酸碱性
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