4.2 蛋白质-【优质讲义】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修3）（原卷版）

第四章生物大分子第二节蛋白质学习目标核心素养宏观辨识与微观探析认识氨基酸、蛋白质的组成与结构特点，理解二者的主要化学性质，知道氨基酸与蛋白质的关系。科学态度与社会责任了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。认识人工合成多肽、蛋白质的意义，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。预习导学一、氨基酸1．结构特点(1)定义：羧酸分子烃基上的氢原子被取代得到的化合物。含有的官能团有和。(2)结构特点①α氨基酸的结构简式可表示为______________________，其官能团为氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。②手性碳原子：除甘氨酸外，一般α氨基酸中含手性碳原子，是分子，具有对映异构体。(3)重要的氨基酸俗名结构简式系统命名甘氨酸______________________氨基乙酸丙氨酸______________________2氨基丙酸谷氨酸______________________2氨基戊二酸苯丙氨酸______________________2氨基3苯基丙酸半胱氨酸______________________2氨基3巯基丙酸2.氨基酸的性质(1)物理性质天然氨基酸均为无色晶体，熔点，多在200～300℃熔化时分解。一般能于水，而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。(2)化学性质 ①两性氨基酸分子中含有酸性基团和碱性基团，因此氨基酸是化合物，能与酸、碱反应生成盐。a．与盐酸的反应：b．与氢氧化钠反应：。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，通过与间缩合脱去水，形成含有肽键________的化合物，发生成肽反应。二、蛋白质1．定义与组成蛋白质是由多种氨基酸通过等相互连接形成的一类生物大分子，是一般细胞中含量最多的有机分子。主要由等元素组成，有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Cu等元素。2．四级结构3．蛋白质的主要性质(1)两性蛋白质的多肽由多个氨基酸缩合形成，在多肽链的两端必然存在着自由的与，同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团。因此，蛋白质既能与反应，又能与反应。 (2)水解①水解原理②水解过程蛋白质多肽。(3)盐析：①定义：少量的某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能蛋白质的溶解。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定浓度时，反而使蛋白质的溶解度而使其从溶液中析出，这种作用称为盐析。②特点与应用：蛋白质的盐析是一个过程，可以用于分离提纯蛋白质。(4)变性概念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影响因素物理、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等化学因素、、、乙醇、甲醛、丙酮等特点变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去原有的，在水中不能重新溶解，是过程(5)显色反应——可用于蛋白质的分析检测①向蛋白质溶液加入浓硝酸会有色沉淀产生，加热后沉淀变色。②固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变色。三、酶1．概念是一类由产生的、对生物体内的化学反应具有作用的有机化合物，其中绝大多数是蛋白质。2．催化特点(1)，一般接近体温和中性条件。(2)具有高度的，如蛋白酶只能催化蛋白质水解反应。(3)具有作用，一般是普通催化剂的107倍。3．应用酶已经得到了广泛的应用，如蛋白酶用于医药、制革等工业，淀粉酶用于食品、发酵、纺织等工业，有的酶还可用于疾病的诊断。 重难突破重点1蛋白质的性质两性—水解—盐析—变性—显色—灼烧时烧焦羽毛气味例1、（2021吉林省白城市通榆县第一中学月考）下列关于蛋白质的叙述中，错误的是()A.天然蛋白质经水解，最终生成α-氨基酸。B.蛋白质溶液中加入大量Na2SO4时则会使蛋白质因溶解度降低而析出。C.蛋白质溶液中加入乙醇可以使蛋白质从溶液中析出，加水又能溶解。D.蛋白质灼烧时有烧焦羽毛味，可以用来检验毛织品和棉织品。重点2蛋白质的盐析与变性盐析变性概念蛋白质在某些盐的浓溶液中溶解度降低而析出蛋白质在加热、强酸、强碱等条件下性质发生改变而凝结起来特征可逆不可逆实质溶解度降低，物理变化结构、性质改变，化学变化条件钠、镁、铝等轻金属盐或铵盐的浓溶液加热、强酸、强碱、强氧化剂、紫外线、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等用途分离提纯蛋白质杀菌、消毒实例硫酸铵或硫酸钠等盐溶液使蛋白质盐析重金属盐(例如硫酸铜)溶液能使蛋白质变性例2、下列关于蛋白质的说法中不正确的是(　　)A．蛋白质是由多种α氨基酸加聚而成的天然高分子化合物B．通常用酒精消毒，其原理是酒精使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性C．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D．蛋白质的盐析是可逆的过程，而变性是不可逆的过程重点3酶的催化作用例3、酶是生物制造出来的催化剂，能在许多有机反应中发挥作用。如下图所示的是温度t与反应速率v的关系曲线，其中表示有酶参加的反应的是(　　)课堂演练 1、蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式和排列顺序称为蛋白质的(　　)A．一级结构B．二级结构C．三级结构D．四级结构2、下列说法正确的是(　　)A.乙烯、氯乙烯、聚乙烯均可使酸性高锰酸钾溶液褪色B.棉、丝、羽毛、塑料及合成橡胶完全燃烧后都只生成CO2和H2OC.室温下，在水中的溶解度：丙三醇>苯酚>1－氯丁烷D.为增强加酶洗衣粉对血渍、奶渍等蛋白质污物的去污能力，可在清洗同时加入甲醛溶液3、误食铜、铅或汞中毒后，应采取的急救措施是（）A.服用大量的葡萄糖水B.服用大量的牛奶C.服用大量的食盐水D.用服适量的食醋4、下列说法正确的是A.变质的油脂有难闻的特殊气味，是由于油脂发生了水解反应B.天然纤维、人造纤维的主要成分都是纤维素C.蛋白质和氨基酸都是两性分子，既能与酸反应又能与碱反应D.若两种二肽互为同分异构体，则二者的水解产物一定相同5、在澄清的蛋白质溶液中加入以下几种物质：(1)加入大量饱和食盐水，现象为____________，此过程叫做__________。(2)加入甲醛溶液，现象为______________，此过程称为蛋白质的__________。(3)加入浓硝酸并微热，现象为______________，这是由于浓硝酸与蛋白质发生了________反应的缘故。(4)加热煮沸，现象为__________________________________，此过程称为蛋白质的__________。课后学习评价1、下列关于蛋白质的叙述中不正确的是(　　)A．人工合成具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是由我国科学家在1965年首次合成的B．在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质析出，加水，不溶解C．重金属盐能使蛋白质凝结，所以误食重金属盐能使人中毒 D．浓硝酸溅在皮肤上能使皮肤变黄，这是由于浓硝酸和蛋白质发生了显色反应2、下列有机物水解时，键的断裂处标示不正确的是(　　)3、下列说法不正确的是A.相同质量的乙炔与苯分别在足量的氧气中完全燃烧，消耗氧气的物质的量相同B.相同质量的脂肪在人体内氧化所产生的热量比糖类或蛋白质都少C.农业废弃物和动物粪便等物质中蕴藏着丰富的生物质能D.许多蛋白质在水中有一定的溶解性，溶于水形成胶体4、“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”常用来比喻老师的奉献精神，古代蜡炬的主要成分为高级脂肪酸甘油酯，现代蜡炬主要成分为烷烃。下列说法不正确的是A.蚕丝的主要成分是纤维素B.“蜡炬成灰”属于化学变化C.适当的条件下古代蜡炬可以制成肥皂D.现代蜡炬主要成分可以通过石油的分馏得到5、在蛋白质溶液中分别进行下列操作或加入下列物质，其中一种与其它三种现象有本质不同的是（）A.加热B.加浓硝酸C.加硫酸铵的浓溶液D.加硫酸铜溶液6、今有一化合物，其分子式为C55H70O19N10，已知将它完全水解后只得到下列四种氨基酸：甘氨酸为C2H5O2N，丙氨酸为C3H7O2N，苯丙氨酸为C9H11O2N，谷氨酸为C5H9O4N,问该化合物彻底水解后能得到几个谷氨酸(　　)A.4B.5C.6D.77、人类肝脏蛋白质两谱三图三库将于2010年全面破译完成，它将为肝脏疾病的预警、预防、诊断和治疗提供科学依据。下列关于乙肝病毒的主要成分的说法不正确的是(　　) A．属于高分子化合物B．水解的最终产物能与酸或碱反应C．遇浓硝酸会变性D．水解时碳氧键断裂8、在抗击新冠肺炎的过程中，科研人员研究了法匹拉韦、利巴韦林、氯硝柳胺等药物的疗效，三种药物主要成分的结构简式如下。下列说法不正确的是A.X的分子式为C5H4O2N3FB.Z中含有6种官能团C.Y和Z都有羟基，但性质不完全相同D.X和Z都能发生加成反应和水解反应9、头孢拉定又名先锋霉素，是常用的一种抗生素，其结构简式如下：下列说法不正确的是(　　)A.头孢拉定的分子式是C16H19N3O4S，分子中有多种官能团B.头孢拉定与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液都可以反应C.头孢拉定既可与盐酸反应，也可与NaOH溶液反应D.1mol头孢拉定最多可与5molH2和3molBr2发生加成反应10、药物多巴是仅含有C、H、O、N4种元素的有机化合物，其相对分子质量195<Mr<200，其中O的质量分数为32.49%，N的质量分数为7.11%。经测定，药物多巴具有如下性质和结构特征：Ⅰ.遇FeCl3溶液显紫色；Ⅱ.1mol多巴和含1molHCl的盐酸溶液或者和含3molNaOH的NaOH溶液均能恰好完全反应；Ⅲ.多巴分子中含有1个苯环，苯环上有2个处于邻位的相同取代基A和另1个不与A处于邻位的取代基； Ⅳ.2分子多巴缩去2分子水，能形成含有3个6元环的有机物。回答下列问题：(1)多巴的摩尔质量为________。(2)多巴的结构简式为________________。(3)2分子多巴缩去2分子水后能形成的含有3个6元环的有机物的结构简式为________________________________________________________________________。提升演练11、据杂志报道，美国的科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病病毒感染者的免疫力，对控制艾滋病病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为，则下列说法错误的是()A．半胱氨酸属于α氨基酸B．半胱氨酸既能跟强酸反应又能跟强碱反应C．半胱氨酸不能与NaOH溶液反应放出碱性气体D．两分子半胱氨酸脱水形成的二肽结构简式为。12、用如下合成线路可合成阿莫西林：已知：① ②6-APA的结构简式为请回答：(1)反应①的反应类型为______，B的结构简式为______。(2)下列说法正确的是_____。A.化合物B含有醛基官能团B.反应①的目的是为了保护酚羟基C.化合物D能发生消去反应D.阿莫西林的分子式是C16H19N3O5S(3)写出第⑨步反应的化学反应方程式______。(4)设计以为原料制备水杨酸()的合成路线(用流程图表示，合理选择其它试剂)_______。(5)写出同时符合下列条件的F的所有同分异构体的结构简式______。①分子中有苯环且是苯环的对位二取代物②分子中含有硝基且不与苯环直接相连③分子不与金属钠反应放出氢气