资源简介

(共44张PPT)
第二节 蛋白质
第四章　生物大分子
蛋白质
2
氨基酸的结构和性质
1
本节重点
本节难点
酶
2
从最简单的病毒、细菌等微生物直至人类，生物体内的绝大多数生命过程都与蛋白质密切相关，可以说没有蛋白质就没有生命。
氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位，要认识蛋白质，必须首先认识氨基酸。
大鹿化学
自然界中存在的氨基酸有上百种，组成人体内蛋白质的氨基酸有 21 种。
记忆口诀:"笨蛋来宿舍，晾一晾鞋" 笨(苯丙氨酸)蛋(蛋氨酸)来(赖氨酸)宿(苏氨酸)舍(色氨酸)，晾(亮氨酸)一凉(异亮氨酸)鞋(缬氨酸)
其中有8种氨基酸在人体内不能合成，必须通过食物供给，这些氨基酸称为必需氨基酸
《哈尔的移动城堡》
《悬崖上的金鱼姬》
《龙猫》
《千与千寻》
《天空之城》
《虞美人盛开的山坡》
H
CH
NH2
O
C
OH
甘氨酸(氨基乙酸)
CH3
CH
NH2
O
C
OH
丙氨酸(2-氨基丙酸)
CH2
CH
NH2
O
C
OH
苯丙氨酸(2-氨基-3-苯基丙酸)
谷氨酸(2-氨基戊二酸)
O
O
CH2
CH
NH2
C
OH
CH2
C
HO
O
CH2
CH
NH2
C
OH
HS
半胱氨酸(2-氨基-3-硫基丙酸)
观察常见的氨基酸的结构，思考并总结其结构特点？
结构特点
官能团
氨基酸的结构和性质
氨基酸的分子结构
—NH2(氨基)
—COOH(羧基)
氨基
从结构上看，氨基酸可看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被_______取代的化合物
R
CH
NH2
O
C
OH
分子中既含有_______________又含有________________
NH2
氨基酸的结构和性质
氨基酸的分子结构
α-氨基酸
R
C
O
C
OH
H
α
氨基连接在与羧基相邻的 α 位的碳原子上
α- 氨基酸除甘氨酸外，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
天然氨基酸主
要是α-氨基酸
H
CH
NH2
O
C
OH
甘氨酸(氨基乙酸)
亲水性
基团
氨基酸的性质
物理性质
天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，多在 200~300 ℃ 熔化时分解。一般能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
NH2
R
C
O
C
OH
H
这些基团能够与水分子形成氢键，从而增加氨基酸的水溶性
疏水性
基团
亲油
基团
亲脂
基团
很长的烃基以及苯基都会使其水溶性降低的
根据以上氨基酸结构简式中所含有的官能团，试推测氨基酸可能具有哪些化学性质
R
CH
NH2
O
C
OH
结构分析
R
CH
NH2
O
C
OH
酸性
基团
碱性
基团
氨基酸的性质
化学性质
R
CH
＋NH3
O
C
OH
酸性条件
碱性条件
R
CH
NH2
O
C
O－
内盐
R
CH
+NH3
O
C
O－
两性
化合物
中性条件
写出下列反应的化学方程式
甘氨酸与盐酸反应的化学方程式是
甘氨酸与NaOH溶液反应的化学方程式是
H
CH
NH2
O
C
OH
＋HCl
H
CH
NH2
O
C
OH
＋NaOH
H
CH
NH3Cl
O
C
OH
H
CH
NH2
O
C
ONa
＋H2O
R
CH
H2N
O
C
OH
＋
R
CH
N
O
C
OH
H
H
肽键
氨基酸的性质
化学性质
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
R
CH
H2N
O
C
R
CH
N
O
C
OH
H
＋H2O
由两个氨基酸分子缩合后形成的含有肽键的化合物称为二肽
取代反应
二肽中只有一个肽键
如何判断多肽分子中肽键的个数呢？
由n个氨基酸分子发生成肽反应，生成一个肽链时，会生成(n-1)个水分子和(n-1)个肽键
氨基酸的性质
化学性质
成肽反应
二肽还可以继续与其他氨基酸分子缩合生成三肽、四肽、五肽，以至生成长链的多肽
R
CH
H2N
O
C
R1
CH
N
O
C
H
R2
CH
N
O
C
H
Rn
CH
N
O
C
H
OH
多肽常呈链状，因此也叫肽链。肽链能盘曲、折叠，还可以相互结合，形成蛋白质。一般把相对分子质量在10 000 以上，并具有一定空间结构的多肽称为蛋白质
写出下列反应的化学方程式
CH3
CH
H2N
O
C
OH
＋
CH3
CH
N
O
C
OH
H
H
丙氨酸(2-氨基丙酸)
催化剂
加热
CH3
CH
H2N
O
C
CH3
CH
N
O
C
OH
H
＋
H2O
规律一：两分子间缩合
氨基酸缩合的反应规律
H
CH
H2N
O
C
OH
＋
H
CH
N
O
C
OH
H
H
催化剂
加热
甘氨酸(氨基乙酸)
H
CH
H2N
O
C
H
CH
N
O
C
OH
H
＋
H2O
氨基酸的性质
规律二：分子间缩合成环
氨基酸缩合的反应规律
2R
CH
NH2
O
C
OH
大鹿化学
R
CH
N
O
C
OH
H
H
R
CH
N
O
C
HO
H
H
＋
2H2O
R
CH
NH
O
C
O
C
R
CH
NH
氨基酸的性质
规律三：分子内缩合成环
氨基酸缩合的反应规律
氨基酸的性质
CH2
N
O
C
OH
CH2
CH2
H
H
＋
H2O
CH2
N
O
C
CH2
CH2
H
(1)该分子的酸性基团是：_________，苯丙氨酸与NaOH溶液反应的化学
方程式：
_______________________________________________________________
(2)该分子的碱性基团是： ，苯丙氨酸与盐酸反应的化学方程式：
。
＋NaOH→ ＋H2O
CH2
CH
NH2
O
C
OH
【例1】苯丙氨酸的结构简式为
—COOH
—NH2
＋HCl→
＋NaOH
＋H2O
(3)两分子苯丙氨酸反应的化学方程式：
形成六元环状
CH2
CH
NH2
O
C
OH
2
CH2
CH
NH2
O
C
CH2
CH
NH
O
C
OH
＋H2O
＋2H2O
CH
NH
O
C
O
C
CH
HN
CH2
CH2
形成二肽
氨基酸的缩合机理
归纳总结：氨基酸缩合的反应规律
氨基酸的性质
O
C
OH
N
H
H
－H2O
O
C
N
H
肽键可简写为“—CONH—”，不能写成“—CNHO—”，两者的连接方式不同
蛋白质是细胞的重要组成部分，具有多种生物学功能。人体内起催化作用的大多数酶、一些调节代谢的激素和发生免疫反应的抗体等均为蛋白质。
组成
蛋白质中主要含有C、H、O、N、S等元素，有些蛋白质还含有 P、Fe、Zn、Cu 等元素。人体含有的蛋白质种类超过 10 万种
蛋白质的组成和结构
蛋白质
属于天然有机高分子化合物
其溶液具有胶体的某些性质
结构
蛋白质的组成和结构
蛋白质
蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序对蛋白质的性质和功能起着决定性作用
一级结构
肽键中的氧原子与氢原子之间存在氢键，会使肽链盘绕或折叠成特定的空间结构
二级结构
蛋白质的组成和结构
蛋白质
肽链在二级结构基础上还会进一步盘曲折叠，形成更复杂的三级结构
三级
结构
四级
结构
多个具有特定三级结构的多肽链通过非共价键相互作用(如氢键等)排列组装，形成蛋白质的四级结构
结构
水解反应
蛋白质的化学性质
蛋白质
蛋白质
二氧化碳、水和尿素等
氧化
多肽
氨基酸
重新组合
肌肉、皮肤、毛发、血液和激素等
酶、酸或碱
水解
酶、酸或碱
逐步水解
O
C
N
H
O
C
OH
N
H
H
-OH
-H
【例1】写出含有下列结构片段的蛋白质水解产生的氨基酸的结构简式:
CH2
CH
O
C
OH
HN
H
CH
CH
O
C
OH
HN
H
CH3
HO
CH2
CH
O
C
OH
HN
H
OH
大鹿
化学
盐析
蛋白质的化学性质
蛋白质
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
+水
浑浊消失
+盐
出现浑浊
注意：盐析是一个可逆过程，可用于分离提纯蛋白质
轻金属
变性
蛋白质的化学性质
蛋白质
在某些物理或化学因素的影响下，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。物理因素包括：加热、加压、搅拌、振荡、超声波、紫外线和放射线等；化学因素包括：强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛等
甲醛水溶液(福尔马林)浸泡动物标本
酒精消毒
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
特征反应
蛋白质的化学性质
蛋白质
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
用于蛋白质的分析检测
【例2】(1) 蛋白质的基本组成为氨基酸，其分子中一定含有的官能团是_____和_____，人体中共有20多种氨基酸，其中有8种是人体_____(填“能”或“不能”)合成的氨基酸，称为必需氨基酸。
氨基
羧基
不能
(2)在盛有鸡蛋白溶液的试管中，加入浓的硫酸铵溶液，可使蛋白质的________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。
溶解
溶解度
盐析
(3)在盛有鸡蛋白溶液的试管中，加入硫酸铜溶液，蛋白质凝结起来，这种作用是______。继续加水时，______恢复为原来的蛋白质。
变性
不能
(4)蛋白质溶液中含有杂质Cl－，有人用滴加AgNO3溶液的方法除Cl－，他这样做的错误之处是 ，正确除去Cl－的方法是 。
AgNO3是重金属盐，能使蛋白质变性
渗析
酶的简介
酶
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化合物，其中绝大多数是蛋白质(少数酶是由RNA分子构成)，酶的催化作用具有以下特点
注意温度：高温条件下，酶失去了生理活性
②具有高度的专一性
①条件温和，一般在接近体温和中性的条件下进行
③具有高效催化作用，一般是普通催化剂的107倍
能力拓展：蛋白质溶液与盐溶液的反应
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
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
重金属盐溶液(如CuSO4 BaCl2等)，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
1．氨基酸是构成蛋白质的基石，丙氨酸又称α-氨基丙酸，其分子中不含元素
A．氢 B．氮 C．氧 D．磷
【答案】D
【详解】氨基酸的结构为 ，含氢、氮、氧元素，不含磷元素，故选：D。
2．网红食“姜撞奶”中含有丰富蛋白质，下列关于蛋白质的叙述中不正确的是
A．蚕丝、病毒、酶的主要成分都是蛋白质
B．人工合成的具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰岛素是我国最先合成的
C．重金属盐能使蛋白质变性，所以吞服“钡餐”会使人中毒
D．浓硝酸使皮肤呈黄色，这是由于蛋白质与浓硝酸发生了颜色显色反应
【答案】C
【详解】A．熟蚕结茧时所分泌丝液凝固而成的连续长纤维，主要成分是蛋白质；酶是具有催化能力的特殊蛋白质；病毒由蛋白质和核酸组成，A正确；
B．结晶牛胰岛素是我国科学家1965年首次合成的，B正确；
C．可溶性重金属盐会使蛋白质变性，而“钡餐”的主要成分BaSO4既不溶于水也不溶于酸，吞服时不会使人中毒，C错误；
D．浓硝酸能使蛋白质发生颜色反应，人的皮肤主要是由蛋白质构成，所以将浓硝酸沾到了皮肤上，会产生黄色斑点，D正确；
3．酶在化学反应过程中的主要作用是
A．酶与反应物分子暂时性结合以降低反应的活化能
B．酶消耗反应中的副产物来促使反应进行完全
C．酶自身分解生成主产物，从而加快反应速率
D．酶分解会释放能量，以增加主产物分子的有效碰撞次数
【答案】A
【详解】A． 酶是生物催化剂，酶与反应物分子暂时性结合以降低反应的活化能，A正确；
B．酶是生物催化剂，能大幅增大反应速率、但不影响反应程度，B错误；
C． 结合选项A可知酶通过降低反应活化能从而加快反应速率，C错误；
D．结合选项A可知酶通过降低反应活化能、增大了活化分子百分数、增加了反应的有效碰撞次数，D错误；
4．丝氨酸的工业化生产难度很大，其生产工艺的开发倍受关注。选择以亚甲氨基乙腈和甲醛为原料的合成过程如图所示。下列说法正确的是

A．亚甲氨基乙腈存在顺反异构体
B．HCHO过量可能会生成分子式为C5H8N2O2的副产物
C．2-亚甲氨基-3-羟基丙腈中分子中含有2个手性碳原子
D．丝氨酸能发生加聚反应
【答案】B
【分析】缩聚反应为生成高分子化合物和小分子化合物的反应；
【详解】A．亚甲氨基乙腈中碳氮双键一端有2个相同的基团、一端只有1个基团，不存在顺反异构体，A错误；
B．由流程可知，HCHO过量可能会生成副产物，其分子式为C5H8N2O2，B正确；
C．手性碳原子是连有四个不同基团的碳原子；中只有1个手性碳原子，C错误；
D．丝氨酸含有氨基、羧基、羟基，能发生缩聚反应，D错误；
5．我们在进行体育锻炼、享受户外时光时，大脑会产生5-羟色胺，有益于防止焦虑、抑郁。5-羟色氨酸在一定条件下可生成5-羟色胺，下列说法错误的是
A．5-羟色胺分子式为C10H12ON2
B．5-羟色氨酸分子中含3种官能团
C．5-羟色胺既能与盐酸又能与氢氧化钠溶液反应
D．5-羟色氨酸可以发生缩聚反应
【答案】B
【详解】A．由图中所给5-羟色胺的结构简式可知，其分子式为C10H12ON2，故A正确；
B．5-羟色氨酸分子中含4种官能团，分别为羟基、氨基、碳碳双键和羧基，故B错误；
C．5-羟色胺分子中既含氨基又含酚羟基，氨基能与盐酸反应，酚羟基能与氢氧化钠溶液反应，故C正确；
D．5-羟色氨酸分子中既含氨基又含羧基，氨基和羧基间可脱去小分子H2O，生成高聚物，即可以发生缩聚反
第二节 蛋白质
氨基酸
蛋白质
氨基酸的分子结构
常见氨基酸
蛋白质的组成和结构
蛋白质的化学性质
氨基酸的性质
酶
THANKS

展开更多......

收起↑