第四章第二节蛋白质 课件 (共34张PPT)2024-2025学年人教版(2019)高中化学选择性必修3

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名称 第四章第二节蛋白质 课件 (共34张PPT)2024-2025学年人教版(2019)高中化学选择性必修3
格式 pptx
文件大小 77.4MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-01-17 17:22:04

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文档简介

(共34张PPT)
第四章 生物大分子
第二节 蛋白质
学习目标
1、通过结构分析认识氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质,知道氨基酸、多肽和蛋白质之间的关系。能判断氨基酸的缩合产物和多肽的水解产物。
2、认识蛋白质的组成和性质特点,能辨识蛋白质结构中的肽键,能说明蛋白质的基本结构特点,能分析氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。
3、认识蛋白质空间结构的复杂性和种类的多样性,了解酶催化反应的特点,认识人工合成多肽和蛋白质的意义。
新冠病毒的电子图片
新型冠状肺炎的凶手----冠状病毒,有自己的核酸和蛋白质。它进入人体后,借助人体内的原料合成病毒;当人体发病时,就是它的蛋白质对人体起了作用。
变异后的新型冠状病毒
蛋白质生理作用
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
蛋白质是生命的物质基础,是生命活动的主要承担者。蛋白质在机体中发挥着多种生理作用,如:
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,必须先认识氨基酸。
一、氨基酸
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。
1.概念:
羧基-COOH和氨基-NH2。
官能团:
组成蛋白质的氨基酸主要是___________
ɑ-氨基酸
氨基连接在与羧基相邻的ɑ位的碳原子上
R CH COOH
NH2
ɑ
当R不是H时,(即除甘氨酸外),ɑ-碳为手性碳原子
大部分ɑ-氨基酸具有对映异构
2.结构特点
3.常见的氨基酸
俗名 结构简式 命名
甘氨酸
丙氨酸
谷氨酸
苯丙氨酸
半胱氨酸
CH2—COOH
H2N
氨基乙酸
2-氨基丙酸
2-氨基戊二酸
2-氨基-3-苯基丙酸
2-氨基-3-巯基丙酸
CH3—CH—COOH
NH2
HOOC—(CH2)2—CH—COOH
NH2
4.氨基酸的物理性质
天然氨基酸是无色晶体,熔点较高,在200~300℃时熔化分解,一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚。
H2N—CH—COOH
R
氨基典型反应
羧基典型反应
【思考与讨论】从氨基酸的结构分析,氨基酸可能具有怎样的化学性质?
5.氨基酸的化学性质
(1)氨基酸的两性
氨基酸分子中既含有羧基,又含有氨基,
酸性基团
碱性基团
氨基酸是两性化合物
CH2-COOH + NaOH
NH2
CH2-COONa + H2O
NH2
CH2COOH+HCl CH2COOH
NH2
NH3Cl
CH2—COOH + H+
NH2
CH2—COOH
NH3+
CH2—COOH + OH
NH2
CH2—COO + H2O
NH2
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
注意:①由于肽中仍含有-NH2和-COOH,肽也有两性。
②肽键可简写为 -CONH-,不能写成 -CNHO-。
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
注:(1)二个氨基酸分子脱去一个H2O分子形成二肽;三个氨基酸分子脱去二个H2O分子形成三肽;n个氨基酸分子脱去(n-1)个水分子,形成n肽,含有(n-1)个肽键;多个氨基酸分子脱去多个水分子而形成多肽。
(2)无论肽链有多长,在链的两端,一端有自由的氨基(—NH2);另一端有自由的羧基(—COOH),因此,多肽也具有“两性”。
多肽的性质: 因肽键的存在, 多肽能进行水解
(3)多种氨基酸分子按不同的排列顺序以肽键相互结合,可以形成千百万种具有不同的理化性质和生理活性的多肽链。相对分子质量在10000以上的,并具有一定空间结构的多肽,称为蛋白质。
[ ]n
R O R′ O
-HN-CH-C-NH-CH-C-


  R O R′ O
H-HN-CH-C-OH + H-NH-CH-C-OH


H
OH
多肽
两个不同的氨基酸共聚:
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。
n
n
+ (2n-1)H2O
拓展延伸
CH2 —CH2—CO—OH
CH2—CH2—NH—H
H2C
C=O
CH2—CH2
CH2—NH
氨基酸的缩合反应也可能成环,试写出下列反应方程式
①NH2-CH2-COOH的分子间脱水成环
②NH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH的分子内脱水成环
O=C
C=O
NH—CH2
CH2—NH
催化剂
2H2O
H2C-CO-OH
NH-H
HO-OC-CH2
H-HN
+
+
+
H2O
拓展延伸
催化剂
课堂练习1:甘氨酸与丙氨酸混合发生缩合反应,生成哪几种二肽?写出结构简式。
4种
课堂练习2:写出苯丙氨酸与甘氨酸发生成肽反应生成多肽的化学方程式
(2)组成: 蛋白质中主要含有__________________等元素,有些蛋白质还含有
等元素。属于天然有机_________。其溶液具有
______的某些性质。
(1)定义:蛋白质是由多种_______通过_____等相互连接形成的一类生物大分子。
氨基酸
肽键
C、H、O、N、S
高分子
胶体
P、Fe、Zn、Cu
人体内所具有的蛋白质种类达到了10万种以上。那它们具有什么样的空间结构呢?
二、蛋白质
1.蛋白质的定义与组成
(3)存在:
蛋白质主要存在于生物体内,如肌肉、毛发、皮肤、角、酶、
抗体、病毒等;在植物中也很丰富,如大豆、花生、谷物。
蛋白质结构
2.蛋白质的结构
一级结构
例如,血红蛋白分子中的________会因遗传因素变成________,这一微小差别会导致红细胞的形态由正常的圆饼状变为异常的镰刀状,使人患镰状细胞贫血。
蛋白质分子中氨基酸单体的__________称为蛋白质的一级结构
排列顺序
一级结构是______________的基础,对蛋白质的___________起着决定性作用
蛋白质高级结构
性质和功能
谷氨酸
缬氨酸
二级结构
肽键中的氧原子与氢原子之间__________,会使肽链___________成特定的空间结构,形成蛋白质的二级结构
存在氢键
盘绕或折叠
氢键
三级结构
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
四级结构
多个具有特定三级结构的多肽链通过 (如氢键等)排列组装,形成蛋白质的四级结构。
非共价键相互作用
【思考】蛋白质结构中一定含有哪些官能团?
3.蛋白质的化学性质
(1)蛋白质的两性:
氨基
羧基
肽键
肽键
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与羧基,
同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团。
蛋白质与氨基酸类似,也是两性分子,
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:
天然蛋白质水解均生成α-氨基酸。
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
+
A、 B、
课堂练习3: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( )
D
C、NH2—CH2—COOH D、
(3)盐析
注意:
①盐析是一个可逆的过程,属于物理变化过程。不影响蛋白质的性质。 ②应用:利用多次盐析的方法分离、提纯蛋白质。
少量的某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能促进蛋白质的溶解。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降低而使其从溶液中析出,这种作用称为盐析。
无机盐
蛋白质溶液
蛋白质沉淀
加水
沉淀溶解
概 念
影响因素 物理
化学
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
应 用
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
加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等
强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛、丙酮等
不可逆
生理活性
杀菌、消毒、防中毒
(4)蛋白质的变性
(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】
在日常生活中的蛋白质变性应用
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。
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。
高温、紫外线可用于杀菌消毒。
疫苗等生物制剂需要在低温下保存。
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。
误食重金属离子可用豆浆或牛奶临时急救。
化学与生活
(5)显色反应
可用于鉴别羊毛制品和纤维制品
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。
(6)燃烧产生烧焦羽毛的气味
可用于蛋白质的分析检测
人工合成结晶牛胰岛素
胰岛素是由胰腺分泌的一种激素,具有调节体内糖类、蛋白质和脂肪代谢等功能。胰岛素是最先被确定氨基酸序列的蛋白质,其结构由桑格①等于1955年测定。它由两条肽链组成,分别是由21个氨基酸形成的 A 链和30个氨基酸形成的 B 链,两条链通过二硫键(- S - S -)连接。
烫发的原理
头发主要由角蛋白组成,其中的含硫氨基酸形成的二硫键(-S-S-)是维持头发弹性和形状的一个重要结构。一般烫发时使用的还原剂可以使头发中的二硫键断裂,产生游离的巯基(-SH )。再用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状。然后用氧化剂使巯基之间发生反应,生成新的二硫键,使头发的形状得以固定。频繁烫发会对头发造成一定程度的损害。
资料卡片
科学史话
酶是一类由_____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________。
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。
细胞
催化
蛋白质
(1)高度的专一性. (一种酶只催化一种反应)
(2)高效性. (比普通催化剂高107)
(3)条件温和, 不需加热.
(一般在接近体温和中性的条件下进行,此时酶的
活性最高。超过适宜的温度时,酶将失去活性)
新冠病毒主要蛋白酶结构
3.酶催化作用的特点
目前,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。
1.定义:
2.功能:
4.酶的应用:
三、酶