1、第二节第二节 蛋白质蛋白质 学业水平目标 核心素养对接 1.能辨识蛋白质结构中的肽键，能说明 蛋白质的基本结构特点。 2 能判断氨基酸的缩合产物、 多肽的水 解产物。 3 能分析说明氨基酸、 蛋白质与人体健 康的关系。 微观探析：蛋白质和氨基酸的组成和结 构。 模型认知： 蛋白质和氨基酸的典型性质。 科学探究：蛋白质性质实验。 知识梳理 知识点一、氨基酸 1组成和结构 (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。 (2)结构 氨基酸的结构简式可表示为，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，其官能团为氨 基(NH2)和羧基(COOH)。
2、(3)常见的氨基酸 俗名 结构简式 系统命名 甘氨酸 H2NCH2COOH 氨基乙酸 丙氨酸 2氨基丙酸 苯丙 氨酸 2氨基3苯 基丙酸 谷氨酸 2氨基戊二酸 半胱 氨酸 2氨基3巯 基丙酸 2.物理性质 溶剂 水 强酸或强碱 乙醇、乙醚 溶解性 大多数能溶 能溶 大多数难溶 3.化学性质 (1)两性 氨基酸分子中含有的羧基是酸性官能团，含有的氨基是碱性官能团，因此氨基酸 是两性化合物，能与碱、酸反应生成盐。 与盐酸的反应： HCl； 与 氢 氧 化 钠 的 反 应 ： NaOH 。 (2)成肽反应 两个氨基酸分子， 在一定条件下， 通过一分子的氨基和另一分子的羧基间脱去水， 生成含有肽键()
3、的化合物。 例如： 氨基酸 脱水 二肽或多肽 脱水 蛋白质。 微自测 1关于氨基酸的下列叙述中，错误的有_(填序号)。 (1)氨基酸都不能发生水解反应 (2)氨基酸能发生中和、酯化、成肽反应 (3)组成蛋白质的氨基酸是 氨基酸、氨基酸等多种氨基酸 (4)n 肽是由 n 个氨基酸分子脱去 n1 个水分子形成的，其中含有(n1)个肽键 答案 (3)(4) 知识点二、蛋白质 1组成和结构 (1)组成 蛋白质中含有 C、H、O、N、S 等元素，有些蛋白质还含有 P、Fe、Zn、Cu 等 元素，属于生物大分子。 (2)结构 蛋白质分子中的四级结构 一 级 结 构 卷曲、盘旋、折叠 二 级 结 构 盘曲、
4、折叠 三 级 结 构 ( 三 维) 非共价键的相互作用(如氢键)四级结构 2性质 蛋白质的结构中含有NH2和COOH，因此既能与酸反应又能与碱反应。 (1)水解：蛋白质在酸、碱或酶的作用下，水解生成相对分子质量较小的多肽， 最终水解得到氨基酸。 水解过程：蛋白质 水解 多肽 水解 氨基酸。 (2)盐析 定义：向蛋白质溶液中加入大量的浓无机盐溶液(如(NH4)2SO4、Na2SO4溶液、 氯化钠溶液等)，使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出。 特点：盐析是一个可逆过程，盐析出的蛋白质稀释后仍能溶解，并不影响其活 性。 应用：多次盐析和溶解可以分离提纯蛋白质。 (3)变性 定义：在某些物理因素或化学
5、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： 物理因素：加热、加压、搅拌、振荡、超声波、紫外线和放射线等； 化学因素：强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛等。 特点：变性后的蛋白质在水中不能再溶解，失去了原有的生理活性，发生了不 可逆的变化。 应用：加热食物、消毒、防晒等。 (4)显色反应 分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸有白色沉淀产生，加热后沉淀变黄色。 微自测 2下列关于蛋白质的叙述正确的有_(填序号)。 (1)蛋白质是由多种 氨基酸加聚而成的天然高分子化合物 (2)医用酒精、84 消毒液、紫外线能杀菌消毒，所依据的原理是使细菌中的蛋白 质变性而失去生理活性 (3)在临床上
6、解救 Cu2 、Pb2、Hg2等重金属盐中毒的病人时，要求病人服用大 量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆等 (4)鸡蛋白溶液中，加入浓的硫酸铵溶液有沉淀析出，加水后沉淀不溶解 (5)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，但 失去生理活性 答案 (2)(3) 知识点三、酶 (1)定义：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 物，其中绝大多数是蛋白质。 (2)催化特点 具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率，一般是普通的催化剂的 107倍。 催化反应条件温和。在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起催化作用。 具有高度的专一性。例如，蛋白酶只
7、能催化蛋白质的水解，淀粉酶只对淀粉和 糖原等多糖的水解起催化作用。 探究一 从氨基酸的结构认识其化学性质 探究素材 (1)两分子间缩合 (2)分子间或分子内缩合成环 (3)缩聚成多肽或蛋白质 (n1)H2O 探究题目 1已知 氨基酸在一定条件下能与亚硝酸(HNO2)反应得到羟基酸。 根据如图所示关系回答下列有关问题： (1)A、B 的结构简式：A_； B_。 (2)CD 的化学方程式为_。 (3)CE 的化学方程式为_。 解析 的分子式为 C3H7NO2，分子组成与 B(C6H10N2O2)分子组成的关系：2C3H7NO2B(C6H10N2O2)2H2O，据此可知 B 为环状结构。结合题给信息
8、，C 应是与亚硝酸(HNO2) 反应得到的。C 能发生脱水反应，比较 D、E 的 摩尔质量可知，D 在分子组成上比 E 多一个“H2O”，D 是两分子 C 脱去一分子水 的产物，E 是两分子 C 脱去两分子水的产物。 答案 (1) (2) (3) 2 A、 B、 C、 D 四种含氮的化合物分子式分别为 C2H7O2N、 C2H5O2N、 C3H7O2N、 C2H5O2N，A、B、C 都能与强酸、强碱反应，D 则不能。又知 C 为天然蛋白质 水解的产物。 请回答下列问题。 (1)写出下列物质的结构简式： A_、B_、C_、D_。 (2)B 和 C 混合， 在一定条件下发生反应， 生成的只含一个“
9、CONH”键的链 状有机物共有_种。 解析 (1)能和强酸、强碱反应的含氮化合物有铵盐、氨基酸，A 分子中含氢多， 推知 A 是铵盐，即 CH3COONH4；B 为 H2NCH2COOH；C 为 氨基酸，则 C 的结构简式为。D 符合氨基酸的通式，但不与强酸、强 碱反应，应该为硝基化合物，即 CH3CH2NO2。 (2)H2NCH2COOH 和形成的二肽有 4 种，其结构如下： 、 、。 答案 (1)CH3COONH4 H2NCH2COOH CH3CH2NO2 (2)4 探究二 蛋白质的性质 从蛋白质结构变化认识蛋白质的水解反应 探究素材 在酸、碱或酶的作用下，肽键断裂，碳原子连接羟基，氮原子
10、连接氢原子。 n 个肽键完全水解生成(n1)个氨基酸分子。 肽键水解原理示意图如下： 探究题目 3 瑞典皇家科学院宣布， 包括美籍华裔科学家钱永健在内的 3名科学家获得 2008 年度诺贝尔化学奖。帮助他们获奖的是能发出鲜艳绿色的绿色荧光蛋白 GFP(Green Fluoreseent Protein 的英文名称的缩写)，下列对 GFP 的结构和性质预 测错误的是( ) AGFP 可以溶于水，且其水溶液可以通过滤纸 B为了防止 GFP 变质，可以培养在福尔马林溶液中 CGFP 在一定条件下会发生水解，且水解产物一定只有 氨基酸 D灼烧 GFP 会产生烧焦羽毛的气味 解析 GFP 是一种天然蛋白
11、质，天然蛋白质水解产物是 氨基酸，C 正确；蛋 白质是天然高分子化合物，其水溶液是胶体，可以通过滤纸，A 正确；灼烧蛋白 质时会产生烧焦羽毛的特殊气味，D 正确；福尔马林溶液的主要成分是甲醛 (HCHO)，它能使 GFP 变性，B 错误。 答案 B 4当含下列结构片段的蛋白质在胃液中水解时，不可能产生的氨基酸是( ) 解析 氨基酸水解，断键部分是，如图所示： 得到四种氨基酸： 答案 D 用比较的方法认识盐析、 变性和渗 析的区别 探究素材 盐析 变性 渗析 原理 加入无机盐溶液使蛋白 质从溶液中析出 一定条件下， 使蛋白质 失去原有的生理活性 利用半透膜分离蛋 白质与普通分子、 离 子 条件
12、浓的轻金属盐或铵盐， 如 (NH4)2SO4、 Na2SO4、NaCl 溶液等 加热、 紫外线、 X 射线、 重金属盐、 强酸、 强碱、 乙醇、丙酮等 蛋白质溶液、半透 膜、水等 特点 可逆，蛋白质仍保持原 有活性 不可逆， 蛋白质失去原 有活性 需多次换水 实例 蛋白质溶胶中加浓消毒、灭菌、给果树使除去蛋白质溶液中 Na2SO4溶液使蛋白质析 出 用波尔多液 的 NaNO3杂质 探究题目 5(双选)关于蛋白质性质的说法中，不正确的是( ) A蛋白质溶液中加入任何盐溶液，都会使蛋白质发生变性 B蛋白质水解的最终产物是多种氨基酸 C微热条件下，任何蛋白质遇到浓硝酸时都会显黄色 D蛋白质既能与强酸
13、反应又能与强碱反应 解析 蛋白质溶液中加入浓的(NH4)2SO4、 Na2SO4等溶液时， 蛋白质会发生盐析， 加入可溶性重金属盐溶液时会发生蛋白质的变性； 含有苯环的蛋白质遇浓硝酸才 会显黄色。 答案 AC 6(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有_和_。 (2)鸡蛋变质时，常闻到有刺激性气味的气体，该气体主要是_，说明蛋 白质中含有_元素。 (3)蛋白质溶液中含杂质 Cl ，有人用滴加 AgNO 3溶液的方法除 Cl ，这样操作错 误的原因是_ _。 除去 Cl 的方法是_。 (4)浓 HNO3溅到皮肤上，使皮肤呈_色，这是由于浓 HNO3和蛋白质发生 了_反应的缘故。 (5)鉴定一种物
14、质的成分是真丝还是人造丝，可取一小块进行_，这是因 为_。 (6)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，可取混合液体少许，向其中加 入 1 mL_，加热，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)蛋白质变质分解放出 H2S 气体， H2S 有臭鸡蛋气味。 (3)Ag 能使蛋白质变性凝结， 且 Ag与 Cl结合成 AgCl 沉淀，二者无法分离。蛋白质溶液是胶体，其中的 Cl 可用渗析的方法除去。(4) 蛋白质与浓 HNO3发生显色反应。 (5)人造丝属于人造纤维， 采用灼烧法区别真丝 和人
15、造丝。(6)利用显色反应鉴别蛋白质，利用盐析法分离蛋白质和淀粉溶液。 答案 (1)盐析 渗析 (2)H2S 硫 (3)Ag 能使蛋白质变性凝结，无法与 AgCl 沉淀分离 渗析 (4)黄 显色 (5)灼烧 真丝的主要成分是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味 (6)向溶液中加入适量(NH4)2SO4或 Na2SO4浓溶液，使蛋白质盐析变成沉淀，过 滤，分离出蛋白质 浓硝酸 黄色沉淀 探究三 认识酶的特殊性质 探究素材 1大多数酶是蛋白质，除具有它的特性外，也具有蛋白质的性质。 2高温可使蛋白质变性，故高温时可使酶失去催化活性。 3酶属于高分子化合物。 探究题目 7为保证加酶洗衣粉的效果，应注意( )
16、 A用沸水冲泡洗衣粉 B用含氯较高的自来水 C室温时，用软水溶解洗衣粉 D和其他洗涤剂混合使用 解析 大多数酶是具有催化作用的蛋白质，具有蛋白质的性质。高温易使蛋白质 变性，含氯(Cl2)较高的自来水也会使蛋白质变性。 答案 C 1氨基酸不能发生的反应是( ) A酯化反应 B成肽反应 C水解反应 D与强碱溶液的中和反应 解析 氨基酸分子中含有COOH，可发生酯化反应和中和反应；含有NH2和 COOH，可发生成肽反应；氨基酸是构成蛋白质的基础物质，不能发生水解反 应。 答案 C 2关于生物体内氨基酸的叙述错误的是( ) A构成蛋白质的 氨基酸的结构通式是 B人体内所有氨基酸均可以互相转化 C两个
17、氨基酸通过脱水缩合形成二肽 D人体内氨基酸分解代谢的最终产物是二氧化碳、水和尿素 解析 氨基酸的通式为； 人体内氨基酸分解代谢的 最终产物是水、二氧化碳和尿素；两个氨基酸脱水缩合可形成二肽；在人体内能 够通过转氨基作用形成的只有 12 种非必需氨基酸，还有 8 种必需氨基酸必须从 食物中摄取，因此“人体内所有氨基酸均可以相互转化”的说法是错误的。 答案 B 3(双选)下列有机物水解断键处(用虚线表示)不正确的是( ) 解析 选项 B是酯的水解， 其断键位置是“”； 选 项C的 水 解 相 当 于 肽 键 的 水 解 ， 其 断 键 位 置 应 是 “”。 答案 BC 4有机物 X 是天然蛋白质
18、的水解产物，由 C、H、O、N 四种元素组成。其相对 分子质量为 165，分子中 N 与 C 的原子个数比为 19，回答下列问题。 (1)X 的化学式为_。 (2)X 中所含官能团名称为_。 (3)X 分子中苯环上仅有一个侧链，且含有一个CH2，一个，则 X 的 结构简式为_，X 可以发生的反应类型是_(填字母)。 A酯化反应 B加成反应 C消去反应 D水解反应 (4)有机反应常发生在官能团处，写出 X 在一定条件下生成六元环状化合物(化学 式 为C18H18O2N2) 的 化 学 方 程 式 ( 有 机 物 写 结 构 简 式 ， 下 同 ) ： _ _。 (5)X 在肝脏中经一种酶作用可转
19、化为酪氨酸(为 氨基酸)，即：X酪氨酸 (C9H11NO3)，酪氨酸遇 FeCl3溶液显紫色，且苯环上的一溴代物有两种。则酪氨 酸的结构简式为_，写出酪氨酸与 NaOH 溶液反应的化学方程式： _。 解析 由题意 X 是 氨基酸，分子中 N 与 C 的原子个数比为 19，且相对分 子质量为 165，则 1 个 X 分子中含 9 个碳原子，1 个氮原子，从而确定 X 的分子 式为 C9H11NO2或 C9H11O2N； (3)X 是 氨基酸，NH2与COOH 连在一个碳原子上，有一个侧链，且含有 一 个 CH2 ， 一 个， 则X的 结 构 简 式 为 ，X 分子结构中含有一个苯环能发 生加成反应，含有羧基，能发生酯化反应。 答案 (1)C9H11O2N(或 C9H11NO2) (2)羧基、氨基 (3) AB (4) 一定条件 2H2O (5)