1、第三节 生命的基础蛋白质学习目标 思维脉络 1.知道人体必需的几种常见的氨基酸。2.了解氨基酸的结构和性质。3.了解蛋白质的组成、结构和主要性质。应用蛋白质的特性解释和处理生活中的一些实际问题。4.知道哪些常见食物中富含氨基酸和蛋白质。5.认识合理膳食的重要性,以及营养均衡与人体健康的关系。一 二 三 一、氨基酸的结构和性质1.结构特点(1)官能团:羧基(COOH)和氨基(NH2)。(2)通式:。2.常见氨基酸 名称 甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸 结构简式 一 二 三 3.化学性质(1)两性氨基酸分子里含有NH2 和COOH 两种官能团,前者使氨基酸具有碱性,后者使氨基酸具有酸性,因此其既能与酸反应
2、,又能与碱反应。(2)缩合反应肽键的形成氨基酸分子发生缩合反应可生成二肽、三肽、多肽等。多个氨基酸分子缩合消去水分子可形成多肽或蛋白质。多肽或蛋白质中含有的酰胺基()结构,称为肽键。练一练 1氨基酸不能发生的反应是()A.酯化反应 B.与碱溶液的反应C.缩合反应D.水解反应答案:D一 二 三 二、蛋白质的结构和性质1.蛋白质的结构特点(1)多个氨基酸分子以肽键结合形成肽链。(2)一个蛋白质分子中可含一条或多条肽链。(3)肽链中或肽链间以氢键结合,形成蛋白质的三维空间结构。从分子结构看,多肽和蛋白质之间没有严格的界限,一般来说,相对分子质量小于 10 000 的叫做多肽,而相对分子质量更大的为蛋
3、白质。氨基酸、多肽与蛋白质的相互关系:氨基酸二肽多肽蛋白质2.蛋白质的性质(1)两性蛋白质由氨基酸通过肽键构成,其中存在氨基和羧基,具有两性。(2)水解蛋白质水解最终生成氨基酸。一 二 三(3)盐析向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐如(NH4)2SO4、Na2SO4 等溶液后可以使蛋白质凝聚而从溶液中析出。析出的蛋白质可以溶解在水中,不影响原来蛋白质的性质,盐析是一个可逆的过程。利用这个性质,可以采用多次盐析的方法来分离和提纯蛋白质。(4)变性蛋白质在一定条件下发生不可逆的凝固,凝固后不能在水中溶解,这种变化叫做变性。变性是不可逆的过程,蛋白质变性后,不仅失去了原有的可溶性,同时失去了生理活性。
4、(5)颜色反应某些蛋白质遇浓硝酸颜色变黄。可用来鉴别蛋白质。一 二 三 练一练 2蛋白质、淀粉、脂肪是三种重要的营养物质,其中 不是高分子化合物,这三种物质水解的最终产物分别是蛋白质 ;淀粉 ;脂肪 ;在蛋白质水解的最终产物分子中,含有 官能团。答案:脂肪 氨基酸 葡萄糖 高级脂肪酸和甘油 氨基和羧基一 二 三 三、人体必需的氨基酸1.蛋白质在人体内的消化过程2.蛋白质的生理功能(1)构成机体和修复组织。(2)参与生物氧化反应释放热量等。3.必需氨基酸(1)定义:人体自身不能合成,必须由食物获得的氨基酸。(2)八种必需氨基酸:缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸。
5、一 二 三 练一练 3下面哪种氨基酸不属于必需氨基酸?()A.蛋氨酸B.谷氨酸C.亮氨酸D.赖氨酸解析:本题属于识记类题目,记住 8 种必需氨基酸就可作答。8 种人体必需氨基酸的简单记忆方法:“但是来写一两本书”,就是蛋氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸。答案:B探究一 探究二 探究三 探究一氨基酸的结构与性质问题导引妞妞是一名小学生,偏食,喜欢吃一些豆类作物制成的食品,不喜欢吃动物性食品。该豆类作物中含有的天然蛋白质在蛋白酶作用下,水解成 A、B两种有机物,A 的分子式是 C4H7NO4,B 的分子式是 C6H14N2O2。已知 A、B的分子结构中均不含甲基,且
6、链端都有官能团。试判断 A、B 水溶液的酸碱性,并写出 A、B 的结构简式。若妞妞长期偏食,不加以纠正,将出现什么后果?探究一 探究二 探究三 提示 A、B 都是天然蛋白质水解的最终产物,都是-氨基酸,故其结构中均有。再根据 A、B 组成中余下的部分和已知条件,即可推知它们的结构。A 的水溶液呈酸性,结构简式为:;B 的水溶液呈碱性,结构简式为:长期偏食,食物种类过于单一,体内形成的氨基酸种类少,会导致蛋白质合成受阻,造成营养不良。探究一 探究二 探究三 名师精讲肽键的形成与断裂1.肽键的形成一个氨基酸分子中的氨基跟另一个氨基酸分子中的羧基之间消去水分子,发生缩合反应而生成的产物叫做肽,其中的
7、酰胺基结构()叫做肽键。+H2O 肽键探究一 探究二 探究三 2.肽键的断裂蛋白质可以发生水解反应。在蛋白质发生水解的过程中,酰胺键断开,即。探究一 探究二 探究三 例题 1苯丙氨酸是一种生命活动不可缺少,必须从食物和其他营养品中获取的氨基酸。苯丙氨酸的结构简式为。(1)苯丙氨酸能发生的化学反应的类型有 。A.取代反应B.加成反应C.酯化反应D.中和反应(2)苯丙氨酸分子中的碱性基团是 (填结构简式)。(3)该分子中的酸性基团是 (填结构简式),苯丙氨酸与 NaOH溶液反应的化学方程式为 。(4)两分子苯丙氨酸缩合成二肽的反应方程式为。探究一 探究二 探究三 解析:氨基酸中的碱性基团是NH2,
8、可以与酸反应;酸性基团是COOH,可以与 NaOH 溶液反应,还可以发生酯化反应;另外,苯环还可以发生加成反应。一个氨基酸分子中的NH2 和另一个氨基酸分子中的COOH 脱去一分子 H2O 形成(肽键)。答案:(1)ABCD(2)NH2(3)COOH探究一 探究二 探究三(4)2+H2O知识总结氨基酸分子里含有羧基和氨基,它们既表现酸性,又表现碱性。因此,氨基酸具有两性,与酸或碱都能反应生成盐。1.与碱反应+NaOH+H2O探究一 探究二 探究三 2.与酸反应+HCl3.发生缩合反应+H2O探究一 探究二 探究三 变式训练 1已知半胱氨酸的结构简式为,则下列说法错误的是()A.半胱氨酸属于氨基
9、酸B.半胱氨酸是一种两性物质C.两分子半胱氨酸,脱水形成的二肽结构简式为D.HSCH2CH2COONH4 可与 NaOH 溶液反应放出一种碱性气体解析:氨基酸同时含有氨基和羧基,是两性物质。氨基酸缩合成肽是一个氨基酸分子中的氨基与另外一个氨基酸分子中的羧基脱去一分子水形成肽键,所以 C 项错误。D 项考虑铵盐的性质,与强碱反应生成氨气。答案:C探究一 探究二 探究三 探究二实验探究蛋白质的性质问题导引1.盐析 实验操作 实验现象 鸡蛋清溶液中加入饱和(NH4)2SO4 溶液后,有沉淀析出;沉淀加入蒸馏水中后又溶解 探究一 探究二 探究三 2.变性 实验操作 实验现象 加热后,鸡蛋清凝结;将凝结
10、的蛋清放入蒸馏水中,不溶解 加入乙酸铅溶液后,鸡蛋清凝结;将凝结的蛋清放入蒸馏水中,不溶解 从上面几个实验中,你得出什么实验结论?提示(NH4)2SO4 能降低鸡蛋清在水中的溶解度,且不改变鸡蛋清的性质。加热使蛋白质的性质发生了改变。重金属盐能够使蛋白质的性质发生改变。探究一 探究二 探究三 名师精讲蛋白质盐析和变性的比较 盐析 变性 含义 在一定条件下,溶液中的蛋白质凝结为固体析出 在一定条件下,蛋白质失去原有的生理活性、可溶性等性质 变化条件 浓的轻金属盐(包括铵盐)溶液 加热、紫外线、X 射线、重金属盐、强酸、强碱、甲醛、苯酚、酒精、苯甲酸等 变化特征 可逆。蛋白质仍保留原有的生理活性、
11、可溶性等性质 不可逆。蛋白质失去原有的生理活性、可溶性等性质 变化实质 物理变化(溶解度降低)化学变化(蛋白质性质改变)重要应用 分离或提纯蛋白质 消毒、灭菌、保存动物标本、缓解重金属盐中毒等 探究一 探究二 探究三 例题 2(1)从鸡蛋清的溶液中提取蛋白质的方法有 和 。(2)鸡蛋腐败时,常闻到刺激性气味,该气体主要是 ,说明蛋白质中含有 元素。(3)误食重金属盐会中毒,这是因为。(4)浓硝酸溅到皮肤上,使皮肤呈现 色,这是由于浓硝酸和蛋白质发生了 反应。解析:(1)盐析和渗析的方法都可以提纯蛋白质。(2)蛋白质中含有硫元素,腐败时会产生 H2S 气体。(3)重金属盐使蛋白质变性。(4)含苯
12、环的蛋白质分子遇到浓硝酸会变黄色。答案:(1)盐析 渗析(2)H2S S(3)重金属盐会使蛋白质变性(4)黄 颜色探究一 探究二 探究三 方法规律使蛋白质盐析成功的关键有两点:一是盐的类型为轻金属盐(如Na2SO4),切不可用重金属盐(重金属盐能使蛋白质变性);二是盐的浓度为饱和溶液,且用量要较大。少量的轻金属盐不但不能使蛋白质盐析,反而能促进蛋白质的溶解。蛋白质的盐析主要用于蛋白质的分离或提纯。蛋白质的变性主要用于灭菌、消毒。根据蛋白质变性原理,万一不慎误食重金属离子,应立即喝大量牛奶、豆浆等,可以减轻人体蛋白质中毒的程度。探究一 探究二 探究三 变式训练 2下列情况下没有发生蛋白质变性的是
13、()A.用紫外线灯照射病房B.用蘸有 75%酒精的棉花球擦皮肤C.用福尔马林浸泡动物标本D.淀粉和淀粉酶混合微热解析:高温会使蛋白质变性,如高温消毒。淀粉酶是蛋白质,微热,不会变性,而会增强它的催化活性。答案:D探究一 探究二 探究三 探究三人体中的氨基酸、蛋白质问题导引中学生正处于身体发育的关键阶段,营养专家建议中学生要多吃鱼、瘦肉、蛋、奶及豆制品,这些物质的主要营养成分是什么?它对人体有什么作用?提示构成人体蛋白质的氨基酸有 20 多种,而且人体对各种氨基酸所需要的数量有一定比例。其中,有 8 种氨基酸不能在人体内合成,必须由食物供给。鱼、瘦肉、蛋、奶及豆制品等食物富含人体所需要的 8 种
14、必需氨基酸。所以,营养专家建议中学生要多吃鱼、瘦肉、蛋及奶制品等。探究一 探究二 探究三 鱼、瘦肉、蛋、奶及豆制品的主要营养成分是蛋白质。蛋白质对人体的作用概括起来主要有以下几种:(1)蛋白质是构成人体细胞的主要成分,它的主要功能是构成机体和修复人体组织。人体细胞要不断更新,所以每天都必须摄入一定量的蛋白质,作为构成和修补组织的“建筑材料”。(2)蛋白质参与构成人体的各类重要的生命活性物质。体内蛋白质的种类数以千计,其中包括人类赖以生存的无数的酶类、多种激素、抗体等。(3)蛋白质还参与调节渗透压和体内酸碱平衡以及供应能量。名师精讲食物中的蛋白质在体内胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用下水解,最终产物是氨
15、基酸。氨基酸在酶的作用下发生缩合反应重新生成参与人体生命活动的蛋白质。进入人体内的一部分蛋白质参与生物氧化反应,释放出热能。一般来说,人体所需的热能有 10%15%来自蛋白质的氧化。探究一 探究二 探究三 例题 3(双选)下列关于蛋白质的说法不正确的是()A.蛋白质在人体内水解的最终产物是氨基酸B.向蛋清中加入食盐,会使蛋白质凝固变性C.食物中的蛋白质在人体内先水解生成氨基酸,再结合成机体的蛋白质D.蛋白质的功能是构成机体和修复组织,而人体所需的热量全部由淀粉和油脂提供解析:A、C 的说法均正确。食物中的蛋白质水解生成氨基酸,氨基酸不仅能合成人体生长发育所需要的各种蛋白质,还能合成有机体在新陈
16、代谢过程中需要更新的细胞中的蛋白质,所以蛋白质的主要功能是构成机体和修复组织。向蛋清中加入食盐,蛋白质析出,该过程为盐析而非变性。进入人体内的一部分蛋白质参与生物氧化反应,释放出热量,一般来说,人体所需的热量有 10%15%来自蛋白质的氧化。答案:BD探究一 探究二 探究三 学习感悟蛋白质在生物体中有多种功能,如调节功能、催化功能、运输功能、保护功能、免疫功能等。探究一 探究二 探究三 变式训练 3关于生物体内氨基酸的叙述错误的是()A.构成蛋白质的氨基酸分子的结构通式是B.人体内氨基酸的分解代谢终产物是水、二氧化碳和尿素C.人体内所有氨基酸均可以相互转化D.两个氨基酸分子通过脱水缩合形成二肽
17、探究一 探究二 探究三 解析:A 项正确;人体内氨基酸的代谢终产物是水、二氧化碳和尿素,B项正确;两个氨基酸分子通过脱水缩合以后形成的化合物叫做二肽,D 项正确;在人体内能够通过转氨基作用形成的只是非必需氨基酸,由于人体无法产生某些中间产物,所以有 8 种氨基酸必须从食物中获得,故称必需氨基酸,所以“人体内所有氨基酸均可以相互转化”这一说法是错误的。答案:C1 2 3 4 51.下列关于甘氨酸(H2NCH2COOH)性质的说法,正确的是()A.只有酸性,没有碱性B.只有碱性,没有酸性C.既有酸性,又有碱性D.既没有酸性,又没有碱性解析:甘氮酸(H2NCH2COOH)含有碱性基团NH2 和酸性基
18、团COOH,因此,既有酸性,又有碱性。答案:C1 2 3 4 52.下列说法正确的是()A.调节溶液的 pH 可改变氨基酸在水中的溶解度B.国家药监局批准抗 H7N9 流感的新药帕拉米韦(结构如图)上市,该药品能与银氨溶液发生银镜反应C.比例模型可以表示二氧化碳分子,也可以表示水分子D.血红蛋白、牛胰岛素、蚕丝、过氧化氢酶、人造奶油充分水解均可得到氨基酸1 2 3 4 5解析:氨基酸含有氨基与羧基,氨基酸是人体必需的营养物质,调节溶液的pH 可改变它的溶解度,故 A 正确;由结构可知该药物不含醛基,不能发生银镜反应,故 B 错误;二氧化碳为直线型结构,不能用该比例模型表示,故 C 错误;人造奶
19、油主要成分是油脂,水解产物为高级脂肪酸(或盐)和甘油,故 D 错误。答案:A1 2 3 4 53.下列关于蛋白质的叙述中,不正确的是()A.天然蛋白质的水解产物都是-氨基酸B.蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液,蛋白质析出,再加水也不溶解C.重金属盐能够使蛋白质凝聚,所以误食重金属盐会使人中毒D.浓硝酸溅到皮肤上能够使皮肤显黄色,这是由于浓硝酸与蛋白质发生了颜色反应解析:天然蛋白质都是由-氨基酸构成的,因此天然蛋白质水解后生成的氨基酸都是-氨基酸,A 正确;硫酸铵不属于重金属盐,因此在蛋白质中加入硫酸铵后,蛋白质发生的是盐析作用,加水后,析出的蛋白质能够重新溶解在水中,B 错误;重金属盐能够使蛋白
20、质变性,误食重金属盐后,人体内的蛋白质发生变性,使人中毒,此时可以服用牛奶进行解毒,并及时送往医院救治,C正确;颜色反应是蛋白质的性质之一,D 正确。答案:B1 2 3 4 54.饮食是保证人体健康的基本需求,下列关于食品和饮食的说法正确的是()A.鸡蛋含有丰富的蛋白质,人类需要的蛋白质都可以由鸡蛋提供,多吃有益B.水果、蔬菜中含有丰富的维生素,为了减肥,每天只吃水果、蔬菜即可C.米饭和馒头中含有大量的淀粉,成人每天食用量不能超过 200 gD.要促进身体健康,各种饮食必须合理搭配解析:人类需要的蛋白质要由多种食物提供,但并非多吃有益,A 错误;每天只吃水果、蔬菜会造成营养缺乏,B 错误;成人
21、每天对谷类的摄入量在300500 g 之间,C 错误;饮食合理搭配,可使人体获得足够的营养和能量,D正确。答案:D1 2 3 4 55.蛋白质是生命的基础,没有蛋白质就没有生命。请回答下列问题:(1)人体摄入的蛋白质在胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用下,水解成 ,被人体吸收后,重新结合成人体所需的蛋白质。人体内蛋白质也在不断分解,最后生成尿素排出体外。(2)蛋白质在一定条件下能发生变性,从而失去生理活性。万一误服硫酸铜溶液,应怎样处理?。(3)青霉素是医学上一种常用的抗生素。在体内经酸性水解后得到青霉氨基酸,其结构简式为,请写出青霉氨基酸可能具有的一种化学性质:。1 2 3 4 5解析:(1)蛋白质在一定条件下水解成氨基酸。(2)误服铜盐应该立即服用大量牛奶、豆浆或鸡蛋清来解毒,肥皂水则有催吐作用。(3)青霉氨基酸分子内有COOH 和NH2,能发生酯化反应,能与酸、碱反应等。答案:(1)氨基酸(2)喝大量的牛奶(或豆浆或鸡蛋清或灌肥皂水)(3)酸性、碱性、与金属钠反应、能发生酯化反应等(任写出一种即可)