高中化学第四章 生物大分子第二节 蛋白质学案

第四章  生物大分子 第二节　蛋白质学案及课堂检测

核心素养发展目标

1.宏观辨识与微观探析： 能根据氨基酸、蛋白质的官能团及官能团的转化，认识不同氨基酸、蛋白质及性质上的差异。

2.科学态度与社会责任：认识蛋白质是生命活动的物质基础，是人体的必需营养物质，但是蛋白质的摄入量过多或过少都不利于人体健康，要合理安排饮食，注意营养搭配。

知识梳理

一、氨基酸的结构和性质

1．氨基酸的分子结构

(1)从结构上看，氨基酸可以看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物。

(2)官能团：分子中既含有—COOH(羧基)又含有—NH2(氨基)。

(3)天然氨基酸主要是α-氨基酸，其结构简式可以表示为。

2．常见的氨基酸

3.氨基酸的性质

(1)物理性质

(2)化学性质

①两性

氨基酸分子中含有酸性基团—COOH，碱性基团—NH2。

甘氨酸与盐酸反应的化学方程式是

＋HCl―→。

甘氨酸与NaOH溶液反应的化学方程式是

＋NaOH―→。

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，该反应属于取代反应。如：

。

氨基酸二肽或多肽蛋白质。

③氨基酸缩合的反应规律

a．两分子间缩合

―→。

b．分子间或分子内缩合成环

―→，

―→。

二、蛋白质

1．蛋白质的组成和结构

(1)组成：蛋白质中主要含有C、H、O、N、S等元素，属于天然有机高分子化合物。其溶液具有胶体的某些性质。

(2)四级结构

2．蛋白质的化学性质

(1)特征反应

①显色反应：分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色。其他一些试剂也可以与蛋白质作用呈现特定的颜色，可用于蛋白质的分析检测。

②蛋白质灼烧，可闻到烧焦羽毛的特殊气味。

(2)两性

形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸缩合形成的，在多肽链的两端必然存在着自由的氨基和羧基，侧链中也有酸性或碱性基团，所以蛋白质与氨基酸一样具有两性，能与酸或碱反应。

(3)水解反应

蛋白质多肽氨基酸

(4)盐析

向蛋白质溶液中加入一定浓度的盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)溶液，会使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的现象称为蛋白质的盐析。盐析是一个可逆过程，可用于分离提纯蛋白质。

(5)变性

蛋白质在某些物理(如加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等)或化学因素(如强酸、强碱、重金属盐、乙醇、福尔马林、丙酮等)的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象称为蛋白质的变性。蛋白质变性后在水中不能重新溶解，是不可逆过程，可用于杀菌消毒。

总结归纳蛋白质溶液与盐溶液的反应

盐溶液的浓度大小、轻金属盐溶液和重金属盐溶液对蛋白质的影响是不同的：

(1)浓的轻金属盐溶液能使蛋白质发生盐析。蛋白质凝结成固体而从溶液中析出，盐析出来的蛋白质仍保持原有的性质和生理活性，盐析是物理过程，也是可逆的。利用盐析，可分离提纯蛋白质。

(2)稀的轻金属盐溶液不会降低蛋白质在水中的溶解度，反而会促进蛋白质的溶解。

(3)重金属盐溶液，不论是浓溶液还是稀溶液，均能使蛋白质变性，变性后的蛋白质不再具有原有的可溶性和生理活性，变性过程是化学过程，变性是不可逆的。加热、紫外线、强酸、强碱、某些有机物也能使蛋白质变性。利用此性质可杀菌、消毒。

三、酶

酶具有生理活性，是对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的反应具有很强的催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。酶的催化作用具有以下特点：

①条件温和，不需加热。

②具有高度的专一性。

③具有高效催化作用。

课堂检测

1．某物质的球棍模型如图所示，下列关于该物质的说法不正确的是(　　)

A．该物质的结构简式为

B．该物质可以发生加成反应

C．该物质为两性化合物

D．该物质的分子之间可以发生脱水反应

答案　A

解析　该物质中的六元环为苯环，能发生加成反应，分子中存在氨基和羧基，具有两性，也能发生分子间的脱水反应。

2．甘氨酸和丙氨酸混合，在一定条件下发生缩合反应生成二肽的化合物共有(　　)

A．4种  B．3种  C．2种  D．1种

答案　A

解析　同种氨基酸缩合反应生成二肽的化合物各有一种，甘氨酸和丙氨酸发生缩合反应生成二肽的化合物有两种。

3．(2020·宁波市北仑中学高二期中)含有下列结构片段的蛋白质在胃液中水解，不可能产生的氨基酸是(　　)

A．

B．

C．NH2—CH2—COOH

D．

答案　D

解析　两个氨基酸分子，在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基和另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键的化合物，称为成肽反应，蛋白质水解断裂的是肽键，断碳氧双键和碳氮单键之间的化学键，生成相应的氨基酸，用线标注断裂的化学键示意图为，故该化合物生成的氨基酸的结构简式为(A选项符合)；(B选项符合)；NH2CH2COOH(C选项符合)；NH2CH2CH2COOH，与选项D物质结构不符合。答案选D。

4．(2020·河北省盐山中学高二月考)青霉素是一种良效广谱抗生素，经酸性水解后得到青霉素氨基酸分子的结构简式如图所示，下列关于该物质的叙述不正确的是(　　)

A．属于α-氨基酸

B．能发生加聚反应生成多肽

C．核磁共振氢谱上共有5个峰

D．青霉素过敏严重者会导致死亡，用药前一定要进行皮肤敏感试验

答案　B

解析　青霉素氨基酸中氨基在羧基的α-碳上，属于α-氨基酸，A选项正确；青霉素氨基酸分子中含有羧基、氨基，能够发生缩聚反应生成多肽，不是加聚反应，B选项错误；分子中含有5种不同化学环境的氢原子，核磁共振氢谱共有5个峰，C选项正确；使用青霉素前要进行皮肤敏感试验，否则有些患者会因为对青霉素过敏严重导致死亡，D选项正确。

5．(2020·云南曲靖市马龙区第二中学高二期末)人体内蛋白质约占体重的16%，人体丢失体内20%以上的蛋白质，生命活动有可能会被迫停止，蛋白质的生理功能与它的化学性质密切相关，人体摄入的蛋白质，在酶的催化作用下发生水解，最终生成氨基酸，这些氨基酸部分重新合成人体所需的蛋白质、糖或脂类物质，另一部分则发生氧化反应，释放能量，以满足各种生命活动的需要。

(1)蛋白质属于天然          化合物，是由氨基酸通过        键构成的。

(2)天然蛋白质水解得到的都是α-氨基酸，与酸或碱反应都生成盐，所以具有        。

(3)蛋白质溶液遇到浓的硫酸铵等无机盐溶液，会析出沉淀，这个过程称为        。

(4)蛋白质遇到酸、碱、重金属盐，失去原来的活性，这个变化称为        。

(5)食物中的蛋白质来源分为两种：植物性蛋白质和动物性蛋白质，下列食物含有植物性蛋白质的是        (填字母)。

A．鱼肉   B．黄豆

C．羊肉   D．大米

答案　(1)有机高分子　肽

(2)两性

(3)盐析

(4)变性

(5)B

解析　(2)α-氨基酸既能与酸反应也能与碱反应，属于两性化合物。

(3)滴加浓(NH4)2SO4溶液，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，该过程称为蛋白质的盐析。

(4)加热、酸、碱、重金属盐等可使蛋白质发生变性，使蛋白质失去生理活性。

(5)黄豆富含植物性蛋白质，鱼肉和羊肉中富含动物性蛋白质，大米中富含淀粉，故答案为B。