高中化学：4-3-1《蛋白质和核酸》课件（人教版选修5）

高中化学：4-3-1《蛋白质和核酸》课件（人教版选修5）

SARS病毒的电子图片 SARS病的凶手——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。当我们人体发 病时，就是它的蛋白质对我们起了作用。 第三节 蛋白质的存在 主要的存在于生物体内，肌肉，发，皮肤，角蹄，酶，激素，抗体，病毒； 在植物中也很丰富，比如大豆，花生，谷物。 是生命的基础，没有蛋白质就没有生命。 组成蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸，即氨 基在羧基的α位上 α-氨基酸的结构通式： H2N- CH- COOH R 几乎一切生命活动过程都与蛋白质有关，没有蛋白质就没有生命。 蛋白质的相对分子质量很大，可以达到上千万。但是如此大的高分 子化合物，也是由基本结构单元构成的，就是氨基酸 ，要认识蛋 白质，必须首先认识氨基酸。 一、氨基酸 α-氨基酸是构建蛋白质的基石物质，首先来 学习氨基酸。 赖氨酸的结构简式 氨基 羧基 αβ 什么叫氨基酸？ 羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代 后的生成物叫氨基酸。 H2N CH2 CH C O OH NH2 CH2 CH2 CH2 1、几种常见的氨基酸： (1) 甘氨酸（α-氨基乙酸） (2) 丙氨酸（α-氨基丙酸） CH2—COOH NH2 CH3—CH—COOH NH2 一、氨基酸 羧酸分 子里烃 基上的 氢原子 被氨基 取代后 的生成 物叫氨 基酸。 (3) 谷氨酸 （α-氨基戊二酸） HOOC—(CH2)2—CH—COOH NH2 (4) 苯丙氨酸 （α-氨基-β-苯基丙酸） -CH2-CH-COOH NH2 ●结 构：含有一个-NH2及-COOH ●性 质： 具有两性：碱性和酸性 羧酸分 子里烃 基上的 氢原子 被氨基 取代后 的生成 物叫氨 基酸。 ●酸性 ●碱性 CH2-COOH NH3+ CH2-COO- + H2O NH2 CH2-COOH + OH- NH2 CH2-COOH + H+ NH2 2、氨基酸的性质 性质1:显酸、碱两性 NH2CH2COOH+NaOH→NH2CH2COO-Na++H2O NH2CH2COOH+HCl→Cl-+NH3CH2COOH 性质2.成肽反应 H2N CH2 C O OHNHCH2 C O + H2O 2NH2CH2COOH→ 肽键 两个氨基酸分子（可以相同，也可以不同）， 在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基 与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形 成含有肽键的化合物，成为成肽反应。 肽键 ●两个氨基酸分子消去水分子而形成二肽, 多个氨基酸分子消去水分子而形成多肽. ●多肽的性质: 因肽键的存在, 多肽能进行水解 OH H—N—CH2—C—OH OH H—N—CH2—C— OH —N—CH2—C—OH 成肽反应是分子间脱水反应，属于取代反应 OH H—N—CH2—C—OH + 二、蛋白质的结构与性质 蛋白质分子中含有C、 O、H、N、S等元素。 1965年我国科技工作 者成功合成了具有生 物活性的——结晶牛 胰岛素。这是科学史 上的一大成就，可以 说是科学史上又一 “丰碑”。 相对分子质量大于10000，具有一 定空间结构的多肽叫蛋白质 阅读与交流（P.88) 组成元素为：C、H、O、N及S、P和少量 的Cu、Fe、Zn等而种类达十万种以上。 取决于组成多肽链的氨基酸种类、数 目及排列顺序和其特定的空间结构。即蛋 白质的结构。 1、组成蛋白质的元素主要有哪些？人体内的蛋白 质有多少种？ 2、各种蛋白质的特殊功能和活性主要取决于什么？ 3、什么是蛋白质的一级、二级、三级和四级结构？ 具有三级结构的多肽链叫亚基 1、蛋白质的结构 一级结构： 二级结构： 三级结构： 四级结构： 蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式和 排列顺序叫蛋白质的一级结构。 多肽链卷曲盘旋和折叠的空间结构称为 蛋白质的二级结构。 蛋白质分子在二级结构的基础上进一步 盘曲折叠形成的三维结构。 蛋白质分子中亚基的立体排布、亚基间 的相互作用与布局称为蛋白质的四级结构 一级 二级 三级结构 蛋白质的结构 蛋 白 质 的 分 子 图 象 2、蛋白质的化学性质 下列物质中既能与盐酸反应，又能与NaOH溶 液反应的是①NaHCO3 ; ②(NH4)2S ; ③Al(OH)3 ; ④NH4Cl；⑤H2N-CH2-COOH ; ⑥CH3-COOH A.①②③ B.①②④⑤ C.⑤⑥ D.①②③⑤ ●【小结】既能与酸反应又能与碱反应的物质 (1)多元弱酸的酸式盐； (2)弱酸的铵盐； (3)具两性的物质； (4)氨基酸和蛋白质； D性质1:具有两性 水解原理： 注意：不同的蛋白质水解最终生成各种氨基酸， 但只有天然蛋白质水解均生成α-氨基酸 OH H—N—CH2—C— OH —N—CH2—C—OH HO H 性质2:能够水解(结构中含有肽键) 1、下图表示蛋白质分子结构的一部分,图中 (A)、(B)、(C)、(D)标出分子中不同的键。 当蛋白质发生水解反应时，断裂的键是 （ ） —N—CH—C—N—CH—C— H R O H R O (A) (B) (C) (D) C 【课堂练习】 在适宜条件下完全水解得到4种产物，它们的结 构简式为 ， 。 2、已知有机化合物: CH3--C--O --NH--C--CH2-CH3 O --C--O-- O O HO-- --NH2 CH3-C-OH, O HO-C-CH2-CH3 O --C-OH, OH O ●实验： 鸡蛋白溶液 蛋白质凝聚 蛋白质重新溶解 ●结论： 1、蛋白质溶液中加浓的无机盐溶液〔如Na2SO4、 (NH4)2SO4等〕,可使蛋白质的溶解度减小, 而从溶 液中析出----盐析 2、盐析是一个可逆的过程，故不影响蛋白质的性质 ●应用：利用多次盐析的方法分离、提纯蛋白质。 浓无机盐 水 性质3:盐析 ●实验： 鸡蛋白溶液 加 热 蛋白质凝结 加水 不再溶解 鸡蛋白溶液 蛋白质凝结 加水 不再溶解 ●结论： 在热、酸、碱、重金属盐、甲醛、酒精、紫外 线等作用下，蛋白质失去原有的可溶性而凝结， 同时丧失了生理活性。这种过程是不可逆的。 ●应用：消毒原理 乙酸铅 性质4:变性 学 与 问 1、为什么医院里用高温蒸煮、照射紫外线、喷洒苯 酚溶液、在伤口处涂抹酒精溶液等方法来消毒杀菌？ 2、为什么生物实验室用甲醛溶液（福尔马林）保存 动物标本？ 3、为什么在农业上用波尔多液（由硫酸铜、生石灰 和水制成）来消灭病虫害？ 4、钡盐也属于重金属盐，医院在做胃透视时要服用 “钡餐”BaSO4为何不会中毒？能否改服BaCO3？ 盐析 变性 变化条件 变化性质 变化过程 用 途 浓的无机盐溶液 受热、紫外线、酸、碱、 重金属盐和某些有机物 物理变化 (溶解度降低) 化学变化 (蛋白质性质改变) 可逆 不可逆 分离提纯 杀菌消毒 概念对比 ●实验：鸡蛋白溶液 浓硝酸 变成黄色 ●结论： 蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色 反应。如某些蛋白质跟浓硝酸作用会产生黄色， 称“黄蛋白反应” ●应用：用于鉴别蛋白质的存在 性质5: 颜色反应 ●用于区别合成纤维与蛋白质(如真丝、 蚕丝、纯毛、毛线等) ●归纳：检验蛋白质的方法 (1)燃烧；(2)颜色反应。 ●鉴别织物成分是蚕丝还是“人造丝”，在 如下各方法中正确的是( ) ①滴加浓HNO3, ②滴加浓硫酸, ③滴加酒精, ④灼烧 A.①③ B.② ④ C. ①④ D. ③④ C 性质6:燃烧产生烧焦羽毛气味 颜色反应与金属的焰色反应 ●颜色反应: 一般指有明显颜色变化的 化学反应,如苯酚与FeCl3溶液呈紫色;碘与 淀粉呈蓝色；某些蛋白质与浓硝酸呈黄色。 ●焰色反应: 是指某些金属及其化合物 在灼烧时能使火焰体现出一定的颜色。 ●颜色反应和焰色反应都可用于物质的检验 概念对比 1.当含有下述结构片段的蛋白质在胃中水解时，不 可能产生的氨基酸是( )D 2.将甘氨酸和丙氨酸混合起反应生成各种二肽，可 能的连结方式有多少种？( ) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 A. －氨基丙酸 B. －氨基丁酸 C. 甘氨酸 D . －氨基丁酸 D ① ② ③ ④ ⑤ 3.已知有机物A分子中有3个碳原子, 有关它的某些信息 注明在下面的示意图中： (1)A的结构简式为 ； (2)F和G的名称分别为 ； (3)生成H的化学方程式为 。 H2N－CH2－COOCH3 F:氯化氨基乙酸, G:氨基乙酸钠 4、已知-NH2连在苯环上显碱性，-C-NH2连在苯环 上显中性，现有有机物C7H7O2N，分子结构中有一 个苯环和两个取代基，且两取代基在苯环上处于相 对位置，请写出符合下列要求的结构简式。 O (1)该有机物只具有酸性 (2)该有机物只具有碱性 (3)该有机物具有两性 (4)该有机物既无酸性又无碱性 HO－ －C－NH2 O H2N－ --O-C-H O H2N－ --C--OH O O2N－ －CH3 5. n个氨基酸分子之间通过缩聚(一个氨基酸分子中氨基 上的氢原子与相邻氨基酸分子羧基中的羟基结合成水分 子)后可得n肽，过程中形成了(n－1)个肽键。今有一种 “多肽”，其分子式为C55H70O19N10，已知将它彻底水 解后只得到下列四种氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨 酸、谷氨酸。问： (1)这个多肽是 肽。 (2)该多肽水解后有 个谷氨酸分子。 (3)该多肽水解后有 个苯丙氨酸。 十 4 3 CH3-CH-COOH:丙氨酸，b个C3H7NO2 NH2 CH2-CH-COOH:苯丙氨酸，c个C9H11NO2 NH2 HOOC-(CH2)2-CH-COOH :谷氨酸，d个C5H9NO4 NH2 2a+3b+9c+5d=55------------“C” 5a+7b+11c+9d-9×2=70----“H” 2(a+b+c+2d)-9=19-----------“O” a+b+c+d=10-------------------“N” a=1 b=2 c=3 d=4 CH2-COOH:甘氨酸，a个C2H5NO2 NH2 【资料卡片】 三、酶 生物体、植物无时无刻都在进行着化学反应，并且这些反应在生物体存在的条 件下温和地进行，而且会随着环境、身体的情况而随时自动、精确的改变，是 什么让这些反应可以实现的？ 【自主学习】P91-92 1、酶的概念（来源、功能和类别）？ 2、酶的催化作用特点？ 3、影响酶作用的因素？ 4、酶的应用？ 1、酶的概念 （1）酶的来源： 活细胞产生的 （2）酶的功能： 具有生物催化作用 反应结束后，酶本身保持不变 （3）酶的类别： 是蛋白质 酶是一类由活细胞产生的对生物体内的化学反 应具有催化作用的蛋白质。 理解： 2、酶的催化特点： （1）条件温和，不需加热 （在接近体温和接近中性的条件下） （2）具有高度的专一性 （每种酶只催化一种或一类化合物的化学反应） （3）具有高效催化作用 （相当于无机催化剂的107~1013倍） 3、影响酶作用的因素： （1）酶作用要求适宜的温度 （2）酶作用要求适宜的pH （在接近体温和接近中性的条件下） 4、酶的应用： （1）淀粉酶应用于食品、发酵、纺织、制药等工业； （2）蛋白酶应用于医药、制革等工业； （3）脂肪酶应用于脂肪水解、羊毛脱脂等； （1）酶还可用于疾病的诊断。 1、酶的正确表述是（ ） A．酶是具有催化能力的一类物质 B．酶是活细胞产生的特殊蛋白质 C．酶是活细胞产生的有催化作用的蛋白质 D．酶是活细胞产生的有活性的蛋白质 C 【课堂练习】 2、一份唾液淀粉酶能催化100万份淀粉水解， 说明酶具有（ ） A．专一性 B．高效性 C．多样性 D．稳定性 B 核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可缺少的 组成部分。 核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要 基础之一。 四、核酸 【自主学习】P92-93 1、核酸的概念？ 2、核酸的分类和分布？ 3、核酸的功能？ 4、核酸的化学组成和水解的产物？ 1、核酸的概念 核酸是一类含磷的高分子化合 物，是由其结构单体核苷酸通 过3′, 5′- 磷酸二酯键聚合而成 的长链，继而形成具有复杂三 维结构的大分子化合物。 （1） 核酸的分类 根据核酸的化学组成，分为两类: 核糖核酸（简写为：RNA） 脱氧核糖核酸（简写为： DNA） 2、核酸分类和分布 （2） 核酸的主要分布 DNA：主要分布在真核细胞的细胞核中。 RNA：主要分布在真核细胞的细胞质中。 （1） DNA是主要遗传物质，是遗传信息的载 体。 DNA同时还指挥着蛋白质的合成、细胞的 分裂和制造新的细胞。 （2） RNA在蛋白质生物合成中起重要作用。 根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成。 3、核酸的重要功能 磷酸 核酸 → 核苷酸 → 戊糖 核苷 → 碱基 核酸的组成： 4、核酸的化学组成 核酸的元素组成:C、H、O、N、P 其中P在各种核酸中的含量比较恒定： RNA平均含磷量8.9% DNA平均含磷量9.1% 核酸的基本单元，核苷酸一个接一 个形成的聚核苷酸链就是核酸 O H H OH H OH OH H HOCH2 HOCH2 O H H OH H H OH H D-核糖 D-2-脱氧核糖 核酸在烯盐酸中可以逐步 水解水解的最终产物是磷 酸、戊糖和碱基。所以核 酸是由磷酸、戊糖和碱基 通过一定方式结合而成的。 核酸水解 【练习】 1、下列过程中，不可逆的是（ ） A.蛋白质的盐析 B.酯的水解 C.蛋白质白变性 D.氯化铁的水解 2、欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性 质应加入（ ） A.甲醛溶液 B.CuSO4溶液 C.饱和Na2SO4溶液 D.浓硫酸 C C 3、下图表示蛋白质分子结构的一部分， 图中A、B、C、D标出了分子中不同的键， 当蛋白质发生水解时，断裂的键是（ ） C O NH CH C ONH CH R1 R2 R3 A B C D C 4、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。 脂肪 氨基酸 葡萄糖 高级脂肪酸和甘油 氨基和羧基