4.2 蛋白质 课件(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.2 蛋白质 课件(共24张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 18.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-01 13:51:35 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第二节 蛋 白 质
第四章 生物大分子
调节功能，如胰岛素调节糖的代谢
催化功能，如淀粉酶、胃蛋白酶的催化作用
运输功能，如血红蛋白输送氧
运动功能，如肌肉的运动
免疫功能，如免疫球蛋白、抗体
保护功能，如指甲、头发等
供能功能，如蛋白质氧化为机体提供能量
致病作用，如病毒蛋白可以致病
毒害作用，如毒蛋白等
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，必须先认识氨基酸
一、氨基酸
1. 概念
羧基-COOH和氨基-NH2。
为了人体的健康，应注意合理膳食、科学营养，保证人体必需氨基酸的摄取。
自然界中存在的氨基酸
组成生物体内
人体内不能合成
一般只有20种
8种氨基酸
几百种
必需氨基酸
羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物。
官能团
2. 几种常见的氨基酸
甘氨酸(α-氨基乙酸)
丙氨酸(α-氨基丙酸)
谷氨酸(α-氨基戊二酸)
苯丙氨酸(α-氨基-β-苯基丙酸)
CH2—COOH
NH2
CH3—CH—COOH
NH2
HOOC—(CH2)2—CH—COOH
NH2
—CH2—CH—COOH
NH2
HS—CH3—CH—COOH
NH2
半胱氨酸(2-氨基－3－巯基丙酸)
3. 结构特点
②手性碳原子：除甘氨酸外，一般α 氨基酸中含手性碳原子，是手性分子，具有对映异构体。
①组成蛋白质的氨基酸主要是-氨基酸(氨基连接在与羧基相邻碳原子上) 其结构简式为
R CH COOH
NH2
ɑ
CH3CH2CH2 COOH
γ β α
4. 物理性质
天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，在200~3000C时熔化分解。一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
氨基酸都有羧基和氨基两种官能团。羧基具有酸性，能与碱发生中和反应生成羧酸盐；而氨基具有碱性，可与酸发生反应生成盐，因此氨基酸具有两性。此外，羧基也可以与羟基发生酯化反应。根据氨基可与羧基反应生成酰胺键，预测氨基酸可以发生分子内或分子间脱水反应生成酰胺。
【思考与讨论】根据以上氨基酸结构简式中所含有的官能团，推测氨基酸可能具有哪些化学性质。
5. 化学性质
（1）氨基酸的两性
CH2-COOH + NaOH
NH2
CH2-COONa + H2O
NH2
CH2COOH+HCl CH2COOH
NH2
NH3Cl
CH2—COOH + OH
NH2
CH2—COO + H2O
NH2
CH2—COOH + H＋
NH2
CH2—COOH
NH3＋
【课堂练习】以甘氨酸为例书写与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式和离子方程式
两个氨基酸分子在一定条件下，通过氨基和羧基间缩合脱去水形成含有肽键的化合物。
（2）成肽反应(取代反应)
氨基酸
氨基酸
二肽
肽键
由两个氨基酸分子缩合脱去一个水分子形成含肽键的化合物称为二肽。
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。
两分子氨基酸
缩合
二肽
三肽
缩合
+氨基酸
缩合
+氨基酸
四肽
缩合
+氨基酸
多肽
· · · · · ·
呈链状
肽链
又称
相互结合形成
盘曲、折叠
蛋白质
Mr>10000
具有一定的空间结构
相对分子质量在一万以上并具有一定空间结构的多肽，称为蛋白质。
该过程实际是氨基酸分子缩聚成高分子的过程——氨基酸的缩聚反应。
H2N-CH2
O
-C-OH
+ (n-1)H2O
H—NH-CH2
O
-C—OH
[
]
n
n
①同种氨基酸的缩聚
单体通过分子间的相互缩合而生成成高分子化合物，同时有小分子(如H2O、NH3等)生成的反应叫缩合聚合反应，简称缩聚反应。
（3）缩聚反应
R O R′ O
－HN－CH－C－NH－CH－C－
＝
＝
[ ]n
R O R′ O
H－HN－CH－C－OH + H－NH－CH－C－OH
＝
＝
H
OH
多肽
②两个不同的氨基酸共聚：
n
n
+ (2n-1)H2O
二、蛋白质
蛋白质由C、H、O、N、S等元素组成，有些蛋白质含有P、Fe、 Cu、Zn、Mn等。
1. 概念
蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子(天然有机高分子化合物)，是一般细胞中含量最多的有机分子，占细胞干重的一半以上。
2. 组成
人体内所具有的蛋白质种类达到了10万种以上。
3. 结构
种类、数目及排列顺序
特定的空间结构
多肽链的氨基酸
蛋白质的结构
4. 化学性质
【思考】蛋白质结构中一定含有哪些官能团？
氨基
羧基
肽键
肽键
(1)蛋白质的两性：
蛋白质和氨基酸一样也具有酸性基团和碱性基团
既能与酸反应，又能与碱反应
(2)水解：
蛋白质 多肽 氨基酸
酶或酸或碱水解
酶或酸或碱水解
肽键
HO
H
①水解原理:
②水解过程:
③人体内变化:
食物中蛋白质
多种α-氨基酸
水解
蛋白酶催化
人体所需的蛋白质
肠壁吸收进入血液，重新合成
+H2O
+
天然蛋白质水解的产物都是α－氨基酸
(3)盐析：
蛋白质溶液加入某些轻金属无机盐的浓溶液，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的过程叫盐析。
应用:利用多次盐析的方法分离、提纯蛋白质。
特征：可逆过程，物理变化
Na2SO4、浓食盐水、(NH4)2SO4等
振荡
白色沉淀
加水
沉淀溶解
饱和(NH4)2SO4溶液
—鸡蛋清溶液
【实验4-3】
(4)变性：
在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变而凝结成沉淀的现象叫蛋白质的变性。
结论：蛋白质凝结，其物理性质和生理功能发生改变的现象。
某些有机物(乙醇、甲醛、苯甲酸、苯酚等)
重金属离子(Cu2+、Hg2+、Ba2+、Pb2+等)
特征：不可逆，加水不可溶解，发生了化学变化
因
素
强酸、强碱等
化学因素:
物理因素:加热、加压、搅拌、振荡、 紫外线照射、超声波等
【实验4-4】
你能举出哪些在日常生活中的蛋白质变性的应用？
①食物加热后，其中的蛋白质发生了变性，有利于人体消化吸收。
②乙醇、苯酚和碘等作为消毒防腐药可以使微生物的蛋白质变性，导致其死亡，达到消毒的目的。
③高温、紫外线可用于杀菌消毒。
④疫苗等生物制剂需要在低温下保存。
⑤攀登高山时为防止强紫外线引起皮肤和眼睛的蛋白质变性灼伤，需要防晒护目。
⑥误食重金属离子可用豆浆或牛奶临时急救。
(1)因误服铅、汞等重金属盐中毒的患者在急救时，为什么可口服牛奶、蛋清或豆浆？
(2)为什么紫外线可用于环境和物品消毒，放射线可用于医疗器械灭菌？
误食重金属盐会导致人体内的蛋白质发生变性而使人中毒。因此，急救通过口服牛奶、蛋清和豆浆等富含蛋白质的物质进行解毒的原理是使重金属盐与牛奶、蛋清和豆浆中的蛋白质发生变性作用，从而减轻重金属盐对人体的危害。
紫外线和放射线也可以使蛋白质发生变性，因此可使用紫外线和放射线对环境、物品和医疗器械等进行消毒，使细菌和病毒中的蛋白质发生变性而使其死亡。
【思考与讨论】
(5)显色反应：
振荡
白色沉淀
加热
沉淀变黄色
浓硝酸
—鸡蛋清溶液
含有苯环的蛋白质遇浓硝酸会有白色沉淀产生,加热后沉淀变黄色。
固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变____色。
其他一些试剂也可以与蛋白质作用，呈现特定颜色
黄
【实验4-5】
用于鉴别人造羊毛或人造棉与纯羊毛或真丝制品
一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物质，有烧焦羽毛味。
(6)燃烧产生烧焦羽毛的气味
【科学史话】 人工合成结晶牛胰岛素
1965年我国科学家汪猷、邢其毅、钮经义等首次由氨基酸合成了结晶牛胰岛素，这是第一个全人工合成的、与天然产物性质完全相同的、有生物活性的蛋白质。这一举世瞩目的成就博得了国际科学界的高度评价。
【资料卡片】烫发的原理
二硫键(—S—S—)
维持头发弹性和形状的一个重要结构
二硫键(—S—S—)
断裂为游离的巯基(—SH)
使巯基之间发生反应，生成新的二硫键(—S—S—)使头发形状固定
还原剂
用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状
氧化剂
三、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。
在酶的作用下，生物才能进行新陈代谢，完成消化、呼吸、运动、生长、发育、繁殖等生命活动。
3. 特点：
(1)具有高效性，一般是普通催化剂的107倍。
(2)具有温和性，一般在接近体温和中性。超过此温度将失去活性。
(3)具有高度专一性，每种酶只催化一种或一类化合物的化学反应。
4. 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。
1.定义：
2.作用：
课堂小结
第二节 蛋 白 质
第四章 生物大分子
调节功能，如胰岛素调节糖的代谢
催化功能，如淀粉酶、胃蛋白酶的催化作用
运输功能，如血红蛋白输送氧
运动功能，如肌肉的运动
免疫功能，如免疫球蛋白、抗体
保护功能，如指甲、头发等
供能功能，如蛋白质氧化为机体提供能量
致病作用，如病毒蛋白可以致病
毒害作用，如毒蛋白等
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，必须先认识氨基酸
一、氨基酸
1. 概念
羧基-COOH和氨基-NH2。
为了人体的健康，应注意合理膳食、科学营养，保证人体必需氨基酸的摄取。
自然界中存在的氨基酸
组成生物体内
人体内不能合成
一般只有20种
8种氨基酸
几百种
必需氨基酸
羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物。
官能团
2. 几种常见的氨基酸
甘氨酸(α-氨基乙酸)
丙氨酸(α-氨基丙酸)
谷氨酸(α-氨基戊二酸)
苯丙氨酸(α-氨基-β-苯基丙酸)
CH2—COOH
NH2
CH3—CH—COOH
NH2
HOOC—(CH2)2—CH—COOH
NH2
—CH2—CH—COOH
NH2
HS—CH3—CH—COOH
NH2
半胱氨酸(2-氨基－3－巯基丙酸)
3. 结构特点
②手性碳原子：除甘氨酸外，一般α 氨基酸中含手性碳原子，是手性分子，具有对映异构体。
①组成蛋白质的氨基酸主要是-氨基酸(氨基连接在与羧基相邻碳原子上) 其结构简式为
R CH COOH
NH2
ɑ
CH3CH2CH2 COOH
γ β α
4. 物理性质
天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，在200~3000C时熔化分解。一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
氨基酸都有羧基和氨基两种官能团。羧基具有酸性，能与碱发生中和反应生成羧酸盐；而氨基具有碱性，可与酸发生反应生成盐，因此氨基酸具有两性。此外，羧基也可以与羟基发生酯化反应。根据氨基可与羧基反应生成酰胺键，预测氨基酸可以发生分子内或分子间脱水反应生成酰胺。
【思考与讨论】根据以上氨基酸结构简式中所含有的官能团，推测氨基酸可能具有哪些化学性质。
5. 化学性质
（1）氨基酸的两性
CH2-COOH + NaOH
NH2
CH2-COONa + H2O
NH2
CH2COOH+HCl CH2COOH
NH2
NH3Cl
CH2—COOH + OH
NH2
CH2—COO + H2O
NH2
CH2—COOH + H＋
NH2
CH2—COOH
NH3＋
【课堂练习】以甘氨酸为例书写与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式和离子方程式
两个氨基酸分子在一定条件下，通过氨基和羧基间缩合脱去水形成含有肽键的化合物。
（2）成肽反应(取代反应)
氨基酸
氨基酸
二肽
肽键
由两个氨基酸分子缩合脱去一个水分子形成含肽键的化合物称为二肽。
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。
两分子氨基酸
缩合
二肽
三肽
缩合
+氨基酸
缩合
+氨基酸
四肽
缩合
+氨基酸
多肽
· · · · · ·
呈链状
肽链
又称
相互结合形成
盘曲、折叠
蛋白质
Mr>10000
具有一定的空间结构
相对分子质量在一万以上并具有一定空间结构的多肽，称为蛋白质。
该过程实际是氨基酸分子缩聚成高分子的过程——氨基酸的缩聚反应。
H2N-CH2
O
-C-OH
+ (n-1)H2O
H—NH-CH2
O
-C—OH
[
]
n
n
①同种氨基酸的缩聚
单体通过分子间的相互缩合而生成成高分子化合物，同时有小分子(如H2O、NH3等)生成的反应叫缩合聚合反应，简称缩聚反应。
（3）缩聚反应
R O R′ O
－HN－CH－C－NH－CH－C－
＝
＝
[ ]n
R O R′ O
H－HN－CH－C－OH + H－NH－CH－C－OH
＝
＝
H
OH
多肽
②两个不同的氨基酸共聚：
n
n
+ (2n-1)H2O
二、蛋白质
蛋白质由C、H、O、N、S等元素组成，有些蛋白质含有P、Fe、 Cu、Zn、Mn等。
1. 概念
蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子(天然有机高分子化合物)，是一般细胞中含量最多的有机分子，占细胞干重的一半以上。
2. 组成
人体内所具有的蛋白质种类达到了10万种以上。
3. 结构
种类、数目及排列顺序
特定的空间结构
多肽链的氨基酸
蛋白质的结构
4. 化学性质
【思考】蛋白质结构中一定含有哪些官能团？
氨基
羧基
肽键
肽键
(1)蛋白质的两性：
蛋白质和氨基酸一样也具有酸性基团和碱性基团
既能与酸反应，又能与碱反应
(2)水解：
蛋白质 多肽 氨基酸
酶或酸或碱水解
酶或酸或碱水解
肽键
HO
H
①水解原理:
②水解过程:
③人体内变化:
食物中蛋白质
多种α-氨基酸
水解
蛋白酶催化
人体所需的蛋白质
肠壁吸收进入血液，重新合成
+H2O
+
天然蛋白质水解的产物都是α－氨基酸
(3)盐析：
蛋白质溶液加入某些轻金属无机盐的浓溶液，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的过程叫盐析。
应用:利用多次盐析的方法分离、提纯蛋白质。
特征：可逆过程，物理变化
Na2SO4、浓食盐水、(NH4)2SO4等
振荡
白色沉淀
加水
沉淀溶解
饱和(NH4)2SO4溶液
—鸡蛋清溶液
【实验4-3】
(4)变性：
在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变而凝结成沉淀的现象叫蛋白质的变性。
结论：蛋白质凝结，其物理性质和生理功能发生改变的现象。
某些有机物(乙醇、甲醛、苯甲酸、苯酚等)
重金属离子(Cu2+、Hg2+、Ba2+、Pb2+等)
特征：不可逆，加水不可溶解，发生了化学变化
因
素
强酸、强碱等
化学因素:
物理因素:加热、加压、搅拌、振荡、 紫外线照射、超声波等
【实验4-4】
你能举出哪些在日常生活中的蛋白质变性的应用？
①食物加热后，其中的蛋白质发生了变性，有利于人体消化吸收。
②乙醇、苯酚和碘等作为消毒防腐药可以使微生物的蛋白质变性，导致其死亡，达到消毒的目的。
③高温、紫外线可用于杀菌消毒。
④疫苗等生物制剂需要在低温下保存。
⑤攀登高山时为防止强紫外线引起皮肤和眼睛的蛋白质变性灼伤，需要防晒护目。
⑥误食重金属离子可用豆浆或牛奶临时急救。
(1)因误服铅、汞等重金属盐中毒的患者在急救时，为什么可口服牛奶、蛋清或豆浆？
(2)为什么紫外线可用于环境和物品消毒，放射线可用于医疗器械灭菌？
误食重金属盐会导致人体内的蛋白质发生变性而使人中毒。因此，急救通过口服牛奶、蛋清和豆浆等富含蛋白质的物质进行解毒的原理是使重金属盐与牛奶、蛋清和豆浆中的蛋白质发生变性作用，从而减轻重金属盐对人体的危害。
紫外线和放射线也可以使蛋白质发生变性，因此可使用紫外线和放射线对环境、物品和医疗器械等进行消毒，使细菌和病毒中的蛋白质发生变性而使其死亡。
【思考与讨论】
(5)显色反应：
振荡
白色沉淀
加热
沉淀变黄色
浓硝酸
—鸡蛋清溶液
含有苯环的蛋白质遇浓硝酸会有白色沉淀产生,加热后沉淀变黄色。
固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变____色。
其他一些试剂也可以与蛋白质作用，呈现特定颜色
黄
【实验4-5】
用于鉴别人造羊毛或人造棉与纯羊毛或真丝制品
一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物质，有烧焦羽毛味。
(6)燃烧产生烧焦羽毛的气味
【科学史话】 人工合成结晶牛胰岛素
1965年我国科学家汪猷、邢其毅、钮经义等首次由氨基酸合成了结晶牛胰岛素，这是第一个全人工合成的、与天然产物性质完全相同的、有生物活性的蛋白质。这一举世瞩目的成就博得了国际科学界的高度评价。
【资料卡片】烫发的原理
二硫键(—S—S—)
维持头发弹性和形状的一个重要结构
二硫键(—S—S—)
断裂为游离的巯基(—SH)
使巯基之间发生反应，生成新的二硫键(—S—S—)使头发形状固定
还原剂
用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状
氧化剂
三、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。
在酶的作用下，生物才能进行新陈代谢，完成消化、呼吸、运动、生长、发育、繁殖等生命活动。
3. 特点：
(1)具有高效性，一般是普通催化剂的107倍。
(2)具有温和性，一般在接近体温和中性。超过此温度将失去活性。
(3)具有高度专一性，每种酶只催化一种或一类化合物的化学反应。
4. 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。
1.定义：
2.作用：
课堂小结