人教版選修1 第一章第三節(jié) 生命的基礎(chǔ)——蛋白質(zhì) 學(xué)案.doc

第三節(jié) 生命的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和用途，掌握蛋白質(zhì)的性質(zhì)；2、介紹幾種氨基酸的結(jié)構(gòu)和名稱，了解氨基酸由于羧基和氨基的存在而具有兩性的性質(zhì)；3、了解肽鍵及多肽的初步知識(shí)?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)1蛋白質(zhì)的組成元素蛋白質(zhì)是一類結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的化合物，含碳、氫、氧、氮及少量的硫，有的還含有微量磷、鐵、鋅、鉬等元素。2蛋白質(zhì)的物質(zhì)屬類蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量很大，通常從幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)，屬于天然有機(jī)高分子化合物。3氨基酸組成了蛋白質(zhì)要點(diǎn)詮釋：（1）羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代后的生成物叫氨基酸。-nh2叫氨基，可以看成nh3失一個(gè)h原子后得到的，是個(gè)堿性基。氨基的電子式：（2）氨基酸至少包含一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，其通式為：（-r表示烴基或氫原子）。由于氨基具有堿性，羧基具有酸性，因此，氨基酸與酸或堿都能發(fā)生反應(yīng)生成鹽，具有兩性。（3）離羧基最近的碳原子上的氫原子叫-氫原子，次近的碳原子上的氫原子叫-氫原子。羧酸分子里的-氫原子被氨基取代的生成物叫-氨基酸。（4）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，它在酶或酸、堿的作用下能發(fā)生水解反應(yīng)，最終生成氨基酸。所以說(shuō)氨基酸是蛋白質(zhì)的基石。天然蛋白質(zhì)大都是由-氨基酸組成。常見(jiàn)的氨基酸及其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下表：名稱俗稱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式氨基乙酸甘氨酸-氨基丙酸丙氨酸-氨基戊二酸谷氨酸4多肽（1）肽和肽鍵一個(gè)分子中的氨基跟另一個(gè)分子中的羧基之間消去水分子，經(jīng)縮合反應(yīng)而生成的產(chǎn)物叫做肽，其中的酰胺基結(jié)構(gòu)（-co-nh-）叫做肽鍵。肽鍵的形成：（2）二肽、多肽和肽鏈由兩個(gè)氨基酸分子消去水分子而形成含有一個(gè)肽鍵的化合物是二肽。由多個(gè)氨基酸分子消去水分子形成的含有多個(gè)肽鍵的化合物是多肽。多肽常呈鏈狀，因此也叫肽鏈。（3）多肽與蛋白質(zhì)的關(guān)系多肽與蛋白質(zhì)之間沒(méi)有嚴(yán)格的界限，一般常把相對(duì)分子質(zhì)量小于10 000的叫做多肽。蛋白質(zhì)水解得到多肽，多肽進(jìn)一步水解，最后得到氨基酸。上述過(guò)程可用下式表示：5蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元，種類很多，組成蛋白質(zhì)時(shí)種類、數(shù)量不同，排列的次序差異很大，所以，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。一個(gè)蛋白質(zhì)分子可以含有一條或多條肽鏈，肽鏈中有很多肽鍵，一個(gè)肽鍵中的氧原子與另一個(gè)肽鍵中氨基的氫原子通過(guò)氫鍵連接，形成類似于螺旋狀的結(jié)構(gòu)，最后形成具有三維空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。要點(diǎn)詮釋：氫鍵是一種特殊的靜電吸引作用。f、o、n等非金屬原子的半徑比較小，原子吸引電子的能力很強(qiáng)，能把與它結(jié)合的h原子的電子吸引，使h原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個(gè)半徑很小，帶正電的h核，允許帶負(fù)電的f、o、n等原子充分接近它，形成氫鍵。氫鍵通常用x-hy表示，其中x、y分別代表f、o、n等原子。6蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命。肌肉、血清、蛋白質(zhì)、毛發(fā)、指甲、角、蹄、蠶絲、蛋白激素、酶等都是由不同的蛋白質(zhì)組成的，一切重要的生命現(xiàn)象和生理機(jī)能都與蛋白質(zhì)密切相關(guān)。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性，決定了蛋白質(zhì)分子具有多種重要功能。如胰島素調(diào)節(jié)功能、酶的催化功能、肌肉的運(yùn)動(dòng)功能等。要點(diǎn)二、蛋白質(zhì)的性質(zhì) 1溶解性：蛋白質(zhì)在水中的溶解性不同，有的能溶于水，如雞蛋白；有的難溶于水，如絲、毛等。 2兩性：蛋白質(zhì)是由氨基酸通過(guò)肽鍵構(gòu)成的高分子化合物，其中存在氨基和羧基，因此，它也有兩性。3鹽析：向蛋白質(zhì)溶液中加入輕金屬鹽的濃溶液，可以使蛋白質(zhì)的溶解度變小而從溶液中析出，這種作用叫做鹽析。要點(diǎn)詮釋：（1）析出的蛋白質(zhì)仍然具有原來(lái)的生理活性，所以說(shuō)這是一個(gè)物理變化。（2）鹽析是可逆的，當(dāng)加水時(shí)，析出的蛋白質(zhì)又會(huì)溶解。因此，可以采用多次鹽析的方法來(lái)分離和提純蛋白質(zhì)。（3）使蛋白質(zhì)鹽析成功的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是鹽的類型為輕金屬鹽或銨鹽，切不可用重金屬鹽（重金屬鹽能使蛋白質(zhì)變性）；二是鹽溶液為飽和溶液，且用量要較大。（4）鹽析是物理變化，這一性質(zhì)體現(xiàn)了蛋白質(zhì)溶液是膠體。4變性：當(dāng)向蛋白質(zhì)溶液中加入重金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)物溶液（如甲醛、酒精、苯甲酸等），或者紫外線照射、x射線照射均能使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆的凝固，凝固后不能在水中溶解，這種變化叫做變性。要點(diǎn)詮釋：（1）蛋白質(zhì)變性后，不僅喪失了原有的可溶性，同時(shí)也失去了生理活性。（2）高溫殺菌消毒就是利用加熱使蛋白質(zhì)凝固從而使細(xì)菌死亡。重金屬鹽（如銅鹽、鉛鹽、汞鹽等）能使蛋白質(zhì)凝固，所以使人中毒。萬(wàn)一誤食了重金屬離子，應(yīng)立即喝大量牛奶等來(lái)緩解毒性，以減小人體蛋白質(zhì)中毒的程度。（3）前生命科學(xué)工作者積極展開(kāi)如何防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白質(zhì)變性過(guò)程的研究。（4）蛋白質(zhì)的變性屬于化學(xué)變化。 5水解反應(yīng)：蛋白質(zhì)在酸、堿或酶等的作用下最終水解生成氨基酸。天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物為-氨基酸。6顏色反應(yīng)：蛋白質(zhì)可以跟許多試劑發(fā)生特殊的顏色反應(yīng)，如某些蛋白質(zhì)跟濃硝酸作用會(huì)變成黃色。要點(diǎn)詮釋：（1）在使用濃硝酸時(shí)，如不慎濺到皮膚上，皮膚會(huì)顯黃色，就是蛋白質(zhì)發(fā)生顏色反應(yīng)的緣故。但并不是所有的蛋白質(zhì)都能與濃硝酸發(fā)生顏色反應(yīng)。（2）可利用蛋白質(zhì)的反應(yīng)來(lái)鑒別蛋白質(zhì)。7灼燒：蛋白質(zhì)易燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味。要點(diǎn)三、人體必需的氨基酸1蛋白質(zhì)在人體內(nèi)消化的過(guò)程進(jìn)入人體的蛋白質(zhì)在胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用下，水解生成氨基酸。一部分氨基酸被人體吸收后，重新結(jié)合成人體所需的各種蛋白質(zhì)，構(gòu)成和修補(bǔ)人體的各種組織；另一部分氨基酸則發(fā)生氧化反應(yīng)放出熱量，供給人體活動(dòng)的需要。人體內(nèi)各種組織的蛋白質(zhì)也在不斷地分解，最后生成尿素，排出體外。2食物中蛋白質(zhì)的來(lái)源食物中的蛋白質(zhì)來(lái)源可分為兩種：一種是動(dòng)物性蛋白質(zhì)，如雞、鴨、魚(yú)、肉等；另一種是植物性蛋白質(zhì)，如谷類、豆類、蔬菜、水果、菌類等。谷類中的蛋白質(zhì)雖然含量較少，但對(duì)于以谷類為主食的家庭，仍然是人體所需蛋白質(zhì)的主要來(lái)源。3人體必需氨基酸人體中共有二十多種氨基酸，其中有幾種是人體自身不能合成的，必須由食物獲得，稱為必需氨基酸。賴氨酸纈氨酸蛋氨酸蘇氨酸亮氨酸苯丙氨酸異亮氨酸色氨酸人體必需氨基酸的種類與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式4合理搭配食物的意義不同的食物中含有的蛋白質(zhì)的數(shù)量及成分不同，即營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不同。合理搭配各種食物，可以使氨基酸相互補(bǔ)充，提高膳食中蛋白質(zhì)的吸收與利用。要點(diǎn)詮釋：（1）食物種類越多越好；（2）植物蛋白與動(dòng)物蛋白搭配；（3）食物的種屬越遠(yuǎn)越好。如雞、魚(yú)、肉搭配比雞、鴨搭配好；（4）搭配食物要同時(shí)食用。要點(diǎn)四、蛋白質(zhì)的用途蛋白質(zhì)不僅是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在工業(yè)上也有廣泛的用途，用于紡織工業(yè)、制革等。白明膠用于照相業(yè)，阿膠是一種藥材。酪素是從牛奶中凝結(jié)出來(lái)的蛋白質(zhì)，除用作食品外，還能跟甲醛合成酪素塑料，制生活用品。由蛋白質(zhì)組成的酶也有廣泛的用途。蛋白質(zhì)的用途【典型例題】類型一：蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)例1、下列說(shuō)法正確的是（ ）a蛋白質(zhì)燃燒的產(chǎn)物只有co2和h2ob蛋白質(zhì)屬于天然高分子化合物，故沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)c天然蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物只有一種-氨基酸d毛發(fā)和棉花的主要成分都是蛋白質(zhì)【思路點(diǎn)撥】a項(xiàng)考查的是蛋白質(zhì)的組成元素；b項(xiàng)考查天然高分子化合物都是混合物這一屬性；c項(xiàng)是對(duì)蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的考查；d項(xiàng)考查常見(jiàn)物質(zhì)的主要成分。對(duì)以上要點(diǎn)有所了解后，就能做對(duì)該題?！敬鸢浮縝【解析】a項(xiàng)，蛋白質(zhì)的組成元素除c、o、h外還有n、s等，故燃燒產(chǎn)物不可能只有co2和h2o；天然高分子化合物都是混合物，混合物都沒(méi)有固定熔、沸點(diǎn)，b項(xiàng)正確；c項(xiàng)，蛋白質(zhì)是由多種氨基酸組成的，故水解產(chǎn)物不可能只有一種；d項(xiàng)中棉花的主要成分是纖維素。【總結(jié)升華】高分子化合物都是混合物，混合物沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)。天然蛋白質(zhì)屬于高分子化合物，其水解產(chǎn)物為-氨基酸，-氨基酸的通式為（-r表示烴基或氫原子）。舉一反三：【變式1】生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)千差萬(wàn)別，其原因不可能是（ ）a組成肽鍵的化學(xué)元素不同b組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類和數(shù)量不同c氨基酸排列順序不同d蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同【答案】a【解析】氨基酸在組成蛋白質(zhì)時(shí)，由于種類、數(shù)量、排列次序不同以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同，而使生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)千差萬(wàn)別。組成肽鍵的化學(xué)元素均為c、h、o、n。類型二：蛋白質(zhì)的性質(zhì)例2、要使蛋白質(zhì)從水溶液中析出而又不改變蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)，最好加入（ ）a飽和(nh4)2so4溶液b稀naoh溶液c飽和cuso4溶液d稀氯化鋇溶液 【思路點(diǎn)撥】根據(jù)題目要求，使蛋白質(zhì)從水溶液中析出而又不改變蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)，這一變化應(yīng)該是物理變化。鹽析是物理變化，使蛋白質(zhì)鹽析的是輕金屬鹽或銨鹽?！敬鸢浮縜 【解析】稀naoh溶液、cuso4溶液、氯化鋇溶液均會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，失去其生理活性?！究偨Y(jié)升華】鹽析是一個(gè)可逆的過(guò)程，可以采用多次鹽析的方法來(lái)分離、提純蛋白質(zhì)。舉一反三：【變式1】下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述中不正確的是（ ）。 a蛋白質(zhì)溶液中加入飽和硫酸銨溶液，蛋白質(zhì)析出，若再加水析出的蛋白質(zhì)又溶解了 b蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)分子能透過(guò)濾紙，但不能透過(guò)半透膜 c重金屬鹽使蛋白質(zhì)變性，所以吞服“鋇餐”會(huì)引起中毒 d濃硝酸濺在皮膚上，能使皮膚呈黃色是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)和濃硝酸發(fā)生了顏色反應(yīng)【答案】c【解析】往蛋白質(zhì)溶液中加入飽和硫酸銨溶液，使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析，鹽析是一個(gè)可逆的過(guò)程，所以蛋白質(zhì)析出后，加水會(huì)再溶解，則a項(xiàng)正確；蛋白質(zhì)溶液是膠體，膠體能透過(guò)濾紙而不能透過(guò)半透膜，則b項(xiàng)正確；蛋白質(zhì)遇可溶性的重金屬鹽會(huì)變性，而鋇餐中的baso4是不溶于胃酸的，故不會(huì)引起中毒，即c項(xiàng)錯(cuò)誤；某些蛋白質(zhì)遇濃硝酸會(huì)發(fā)生顏色反應(yīng)而呈黃色，則d項(xiàng)正確。例3、為了鑒別某白色紡織品的成分是蠶絲還是“人造絲”，通常選用的方法是（ ）a滴加濃硝酸 b滴加濃硫酸 c滴加酒精 d抽絲在火焰上灼燒【思路點(diǎn)撥】蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì)，人造絲的主要成分是纖維素。利用蛋白質(zhì)的特性就可以鑒別二者，比如滴加濃硝酸、灼燒等?！敬鸢浮縟【解析】該題要求選擇各方法中相比較更為常用的方法，其實(shí)就是要求大家選擇操作步驟少、操作簡(jiǎn)單、條件易于實(shí)現(xiàn)、現(xiàn)象更為明顯的方法。因此，灼燒更容易實(shí)現(xiàn)，故選d?！究偨Y(jié)升華】做此題時(shí)一定要留意題中的要求，要求選擇通常選用的方法，有些題目也以要求選擇最好的方法的說(shuō)法出現(xiàn)。舉一反三：【變式1】區(qū)別棉花和羊毛的最簡(jiǎn)單的方法是（ ）a加入稀硫酸后加熱使之水解，檢驗(yàn)水解產(chǎn)物能否發(fā)生銀鏡反應(yīng) b浸入濃硝酸中，觀察其顏色是否變?yōu)辄S色 c在火中灼燒，聞其是否有燒焦羽毛的氣味d通過(guò)化學(xué)方法測(cè)其組成中是否含有硫、氮等元素【答案】c【解析】棉花是纖維素，羊毛是蛋白質(zhì)，區(qū)別二者的最簡(jiǎn)單的方法是灼燒法。類型三：人體必需的氨基酸例4、下列哪種氨基酸不屬于必需氨基酸（ ）a蛋氨酸 b谷氨酸 c亮氨酸 d賴氨酸【思路點(diǎn)撥】本題屬于識(shí)記類題目，記住