第三節(jié)生命的基礎(chǔ)——蛋白質(zhì)

1、第三節(jié) 生命的基礎(chǔ)蛋白質(zhì) 學(xué)習(xí) 目標(biāo) 1.1.了解蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和主要性質(zhì)特點。 2.2.了解氨基酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 3.3.能列舉人體必需的氨基酸，感受化學(xué)對生命 活動的影響。 4.4.了解食物合理搭配的方法。 一、蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu) 1.蛋白質(zhì)中的元素和類別： (1)元素：蛋白質(zhì)中含有_及少量的_，有的 含有微量的磷、鐵、鋅、鉬等元素。 (2)類別：蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量很大，屬于天然_ 化合物。 碳、氫、氧、氮硫 有機(jī)高分子 2.基本結(jié)構(gòu)單元氨基酸： (1)常見的氨基酸。 (2)概念：一種至少含有一個_和一個_的化合物。 名稱甘氨酸丙氨酸谷氨酸 結(jié)構(gòu) 簡式_ 氨基羧基 (3)氨基酸的結(jié)構(gòu)

2、。 通式：_。 官能團(tuán)：_和_。 (4)氨基酸的化學(xué)性質(zhì)。 兩性。 氨基酸中含有_和_兩種官能團(tuán)，前者使氨基酸顯 _，后者使氨基酸顯_，因此其既能和酸反應(yīng)，又能 和堿反應(yīng)，具有兩性。 羧基(COOH) 氨基(NH2) NH2 COOH 堿性酸性 縮合反應(yīng)肽鍵的形成。 a.反應(yīng)機(jī)理：一個氨基酸分子中的_與另一分子中的_ 之間消去水分子，發(fā)生縮合反應(yīng)生成_。 b.反應(yīng)方程式(以甘氨酸和丙氨酸反應(yīng)為例)： 氨基羧基 肽 3.多肽： (1)結(jié)構(gòu)和組成。 氨基酸分子之間發(fā)生縮合反應(yīng)，生成肽，其中的酰胺基結(jié)構(gòu) (CONH或 )稱為_。含有多個_的化 合物是多肽，多肽常呈鏈狀，稱為_。 (2)性質(zhì)：水解得到

3、_。 肽鍵肽鍵 肽鏈 氨基酸 (3)多肽與蛋白質(zhì)的關(guān)系。 多肽與蛋白質(zhì)之間沒有嚴(yán)格的界限。 一般常把相對分子質(zhì)量_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_。 上述過程可用下式表示： 小于 氨基酸 4.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性的原因： (1)組成蛋白質(zhì)的氨基酸_的不同。 (2)組成蛋白質(zhì)的氨基酸_的不同。 (3)氨基酸的_不同。 (4)分子的空間構(gòu)型不同。 種類 數(shù)量 排列順序 二、蛋白質(zhì)的性質(zhì) 在蛋白質(zhì)多肽鏈的兩端存在著自由的_和_，因此蛋白 質(zhì)與氨基酸一樣具有_，既能與_反應(yīng)又能與_反應(yīng)， 除此之外，蛋白質(zhì)還具有如下性質(zhì)。 1.鹽析：向蛋白質(zhì)溶液中加入某些濃

4、的無機(jī)鹽如(NH4)2SO4， Na2SO4等溶液后，可以使蛋白質(zhì)凝聚而從溶液中析出。 (1)析出的蛋白質(zhì)可以溶解在水中，不影響原來蛋白質(zhì)的性 質(zhì)，鹽析是一個_的過程。 (2)利用這個性質(zhì)，可以用來_和_蛋白質(zhì)。 氨基羧基 兩性酸堿 可逆 分離提純 2.變性：蛋白質(zhì)在一定條件下發(fā)生不可逆的凝固，凝固后不能 在水中溶解。 (1)變性是_的過程。蛋白質(zhì)變性后，不僅失去了原有的 _性，同時失去了_。 (2)能使蛋白質(zhì)變性的因素。 物理因素：加熱、紫外線、X射線等； 化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、甲醛、酒精、苯甲酸等。 3.顏色反應(yīng)：某些蛋白質(zhì)遇濃硝酸顏色變_?？捎脕龛b別蛋白 質(zhì)。 不可逆 可溶生理

5、活性 黃 4.水解： (1)水解原理： (2)水解過程：蛋白質(zhì) _ _。 5.灼燒：蛋白質(zhì)灼燒時會有燒焦羽毛的氣味，可用于鑒別蛋白質(zhì)。 水解 多肽 水解 氨基酸 三、人體必需的氨基酸 1.蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的消化： 尿素 能量 2.蛋白質(zhì)的來源與互補(bǔ)： (1)蛋白質(zhì)的來源。 _蛋白質(zhì)，如雞、鴨、魚、肉等； _蛋白質(zhì)，如谷類、豆類、蔬菜、水果、菌類等。 (2)蛋白質(zhì)的互補(bǔ)。 食物_越多越好。 _要搭配。 食物的_越遠(yuǎn)越好，如雞、魚、肉搭配比雞、鴨搭配好。 搭配食物要同時食用。 動物性 植物性 品種 植物蛋白與動物蛋白 種屬 3.人體必需氨基酸：人體自身不能合成的、必需由_ 的氨基酸就是人體必需氨基酸

6、。必需氨基酸有_、_ _、_、_、_、_、_、 _共八種。 食物獲得 賴氨酸蛋氨 酸亮氨酸異亮氨酸纈氨酸蘇氨酸苯丙氨酸 色氨酸 四、酶 1.酶的本質(zhì)：一類特殊的_。 2.酶的催化作用的特征： (1)條件溫和、不需要加熱。接近中性的條件下，在_ 之間，酶的活性最強(qiáng)，超過適宜溫度時，酶會失去活性。 (2)具有高度的專一性。例如，蛋白酶只催化蛋白質(zhì)的水解反 應(yīng)，_只催化淀粉的水解。 (3)具有高效催化作用。酶對化學(xué)反應(yīng)的催化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普 通催化劑。 蛋白質(zhì) 3050 淀粉酶 1.鹽析與變性的區(qū)別： 鹽析變性 概念 蛋白質(zhì)在某些鹽的濃溶 液中溶解度降低而析出 蛋白質(zhì)在加熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿 等條件下性質(zhì)發(fā)

7、生改變而凝 結(jié)起來 特征 可逆不可逆 實質(zhì) 溶解度降低，物理變化結(jié)構(gòu)、性質(zhì)改變，化學(xué)變化 鹽析變性 條件 堿金屬、鎂、鋁等輕金 屬鹽和銨鹽的濃溶液 加熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化 劑、紫外線、重金屬鹽、苯 酚、甲醛、乙醇等 用途 分離、提純蛋白質(zhì)殺菌消毒 實例 硫酸銨或硫酸鈉等鹽溶 液使蛋白質(zhì)鹽析 重金屬鹽( (例如硫酸銅) )溶液 能使蛋白質(zhì)變性 2.鹽析與滲析的區(qū)別： 項目鹽析滲析 含義 一般指溶液中加入無機(jī)鹽 類而使溶解的物質(zhì)析出的 過程 利用半透膜使離子或分子 從膠體溶液里分離出的操 作 原理 無機(jī)鹽可以降低分散系中 分散質(zhì)的溶解度而使分散 質(zhì)析出 膠體微粒直徑大于溶液中 各離子或分子的直徑

8、而不 能透過半透膜 實例 在乙酸的酯化反應(yīng)中加入 飽和碳酸鈉溶液，降低乙 酸乙酯溶解度，使其分層 現(xiàn)象更明顯的過程 淀粉溶液中混有NaClNaCl，可 以用半透膜除去雜質(zhì)NaClNaCl 3.肌肉注射前用酒精棉球擦拭皮膚的原因：因為病菌病毒的主要成分是蛋白 質(zhì)，酒精可使細(xì)菌的蛋白質(zhì)變性，從而殺死細(xì)菌，起到殺菌消毒的作用。 4.在生活中不能用福爾馬林(乙醛的水溶液)來保鮮食物的原因：因為福爾馬 林可以使蛋白質(zhì)變性，所以在生活中不能用來保鮮食品，否則會對人體健康 造成一定傷害。 5.利用性質(zhì)的差異來鑒別淀粉和蛋白質(zhì)這兩種無色溶液的方法：方法一：各 取少量試劑加入試管中，分別加入碘水，變藍(lán)色的為淀粉

9、溶液； 方法二：各取少量試劑加入試管中，分別加入稀硝酸，變黃色的為蛋白質(zhì)溶 液。 類型一 氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 【示范題1】美國科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)半胱氨酸對控制艾滋病病毒的蔓延有效。已 知半胱氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為 。下列關(guān)于半胱氨酸的說法中不正確的是( ) A.半胱氨酸能與Mg作用放出H2 B.半胱氨酸可以形成鹽 C.半胱氨酸還可以與HCl反應(yīng) D.半胱氨酸在一定條件下形成的二肽的結(jié)構(gòu)是 【解題指南】解答本題時要注意以下兩點： (1)半胱氨酸中至少有氨基和羧基兩種官能團(tuán)。 (2)氨基具有堿性，能與酸反應(yīng)；羧基具有酸性，能與活潑金屬反應(yīng)。 【解析】選D。半胱氨酸中的“COOH”可與金屬鎂反應(yīng)放出H2，也可與

10、 NH3H2O生成相應(yīng)的銨鹽；由于分子中還含有氨基，可以與鹽酸反應(yīng)；D項中 不含肽鍵，不是二肽，D錯。 【示范題2】(2014南京高二檢測)苯丙氨酸是一種生命活動不可缺少的氨基 酸，必須從食物和其他營養(yǎng)品中獲取。苯丙氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為 。 (1)苯丙氨酸分子中的堿性基團(tuán)是_(填結(jié)構(gòu)簡式)。 (2)該分子中的酸性基團(tuán)是_(寫名稱)，苯丙氨酸與 NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。 (3)兩分子苯丙氨酸縮合成二肽的化學(xué)方程式為_。 【解析】氨基酸中的堿性基團(tuán)是NH2，可以與酸反應(yīng)；酸性基團(tuán)是COOH ，其名稱是羧基，可與NaOH溶液反應(yīng)，一個分子中的NH2和另一分子中的 COOH脫去一分子H2O形成

11、(肽鍵)。 答案：(1)NH2 (2)羧基 【方法規(guī)律】與氨基酸相關(guān)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)題目的解題思路 【變式訓(xùn)練1】某小孩偏食，喜歡吃一些豆類作物制成的食品，不喜歡吃動 物性食品。該豆類作物中含有的天然蛋白質(zhì)在酶的作用下水解生成A、B兩 種有機(jī)物，其中，A的分子式是C4H7O4N，B的分子式是C6H14O2N2，分子碳 鏈一端為羧基，一端連有氨基，屬于-氨基酸。已知A、B的分子結(jié)構(gòu)中均 不含甲基。 (1)寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡式： A_，B_。 (2)該小孩長期偏食，如不加以糾正，將出現(xiàn)什么后果？ _ _。 (3)題中酶的作用是_，影響其作用的主要因素有_ _。 【解析】天然蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物都是-氨基酸，

12、故A、B的分 子結(jié)構(gòu)中均有結(jié)構(gòu) 。除此結(jié)構(gòu)以外，A分子中剩 下C2H3O2。根據(jù)已知條件可推知，C2H3O2只能為 CH2COOH，則A的結(jié)構(gòu)簡式為 ， B分子中剩下部分為C4H10N，碳鏈一端連有NH2，且鏈上無 甲基，即為H2NCH2CH2CH2CH2，則B的結(jié)構(gòu)簡式為 答案：(1) (2)長期偏食，食物種類過于單一，體內(nèi)形成的氨基酸種類少，導(dǎo)致蛋白質(zhì) 合成受阻，造成營養(yǎng)不良 (3)催化劑溫度和酸堿性 【變式訓(xùn)練2】(2014安慶高二檢測)甘氨酸與丙氨酸混合，在一定條件下發(fā) 生縮合反應(yīng)生成的二肽共有() A.1種B.2種C.3種D.4種 【解析】選D。甘氨酸與丙氨酸是兩種不同的氨基酸，在一

13、定條件下縮合時 發(fā)生同分子之間的縮合和不同的兩分子之間的縮合，其中不同的兩分子之間 的縮合方式有兩種。由以上分析可知甘氨酸與丙氨酸混合后在一定條件下發(fā) 生縮合反應(yīng)生成的二肽共有四種。即： 類型二 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 【示范題3】(2014惠州高二檢測)不法分子利用了目前食品工業(yè)中蛋白質(zhì)含 量的測定方法凱氏定氮法(其核心內(nèi)容是“先檢測食品中氮元素的含量 ，然后再換算出蛋白質(zhì)含量”)的缺陷，向奶粉中添加一種很穩(wěn)定的物質(zhì)三 聚氰胺(分子式C3H6N6)以提高蛋白質(zhì)的檢測值。下列有關(guān)蛋白質(zhì)及凱氏定氮 法的敘述正確的是() A.三聚氰胺可以將其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì) B.用雞蛋殼膜和蒸餾水及必要儀器不能除去

14、蛋白質(zhì)膠體中的食鹽 C.一切重要的生命現(xiàn)象和生理機(jī)能，都與蛋白質(zhì)有著密切關(guān)系 D.向食品中添加尿素CO(NH2)2比添加三聚氰胺更能提高蛋白質(zhì)的檢測值 【解題指南】解答此題要注意以下兩點： (1)蛋白質(zhì)溶液屬于膠體，不能透過半透膜。 (2)三聚氰胺是小分子物質(zhì)不是蛋白質(zhì)。 【解析】選C。本題為信息題。三聚氰胺不能增加蛋白質(zhì)的含量，也不能將 其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，A項錯誤；B為滲析實驗，可以除去蛋白質(zhì)膠體中的 食鹽，B項錯誤；經(jīng)過計算可知，尿素中氮元素含量為46.67%，三聚氰胺中 氮元素含量為66.67%，D項錯誤。 【示范題4】(2014武漢高二檢測)下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述中，正確的是( )

15、蛋白質(zhì)溶液里加(NH4)2SO4溶液可提純蛋白質(zhì) 在豆?jié){中加少量石膏，能使豆?jié){凝結(jié)為豆腐 溫度越高，酶對某些化學(xué)反應(yīng)的催化效率越高 任何結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸都會變成黃色 A.B.C.D. 【解析】選A。加入(NH4)2SO4溶液，蛋白質(zhì)會產(chǎn)生鹽析現(xiàn)象，從而與雜質(zhì)分 離，而不改變蛋白質(zhì)的性質(zhì)，正確；豆?jié){是一種膠體，加入電解質(zhì)石膏可 使其聚沉成為豆腐，正確；酶是蛋白質(zhì)，高溫下變性，不再有催化作用， 錯誤；一般情況下，只有含苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸，才會發(fā)生顏色反應(yīng) ，錯誤。 【誤區(qū)警示】理解蛋白質(zhì)性質(zhì)的注意事項 (1)蛋白質(zhì)的鹽析和變性并不都是可逆過程。 鹽析是可逆過程 鹽析是由于加入的無機(jī)鹽濃溶

16、液使蛋白質(zhì)溶解度降低，使蛋白質(zhì)分子之間聚 集而沉淀析出的過程，其不改變蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理活性，是一個物理變化 ；蛋白質(zhì)可復(fù)原，常用鹽析來分離提純蛋白質(zhì)； 變性是不可逆過程 變性是指蛋白質(zhì)在某些物理和化學(xué)因素(如重金屬鹽溶液)作用下其特定的空 間構(gòu)象被改變，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的過程，是一個 化學(xué)變化；蛋白質(zhì)無法復(fù)原。 (2)并不是所有的蛋白質(zhì)都有顏色反應(yīng)。 只有含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的氨基酸和蛋白質(zhì)遇到濃硝酸才會顯黃色，其原理是通過 化學(xué)變化改變了化學(xué)物質(zhì)的顏色，常用來鑒別部分蛋白質(zhì)，是蛋白質(zhì)的特征 反應(yīng)之一。 【變式訓(xùn)練3】蛋白質(zhì)的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)多樣。下列關(guān)于蛋白質(zhì) 的敘述，正確的是() A.蛋白質(zhì)溶液中加入CuSO4溶液產(chǎn)生鹽析現(xiàn)象 B.蘑菇等菌類是植物性蛋白質(zhì)的來源之一 C.天然蛋白質(zhì)都可以水解，水解的最終產(chǎn)物都是多肽化合物 D.酶屬于蛋白質(zhì)，常用作催化劑。一般來說，溫度越高，酶的催化效果越好 【解析】選B。CuSO4等重金屬鹽使蛋白質(zhì)變性，A錯；菌類是植物性蛋白質(zhì) 的來源之一，B對；多肽化合物可以繼續(xù)水