蛋白质和核酸教学设计

第三节蛋白质和核酸一．教学目标●课标要求知道蛋白质的组成和主要性质，认识其在日常生活中的应用。●课标解读1.明确蛋白质的官能团(肽键)、氨键、羧基的性质。2．掌握蛋白质的特征反应，如变性、颜色反应，烧焦的气味。3．了解蛋白质在生命活动中的重要应用。●教学地位蛋白质是人体需要的基本营养物质，在日常生活中具有重要的应用。蛋白质的水解产物氨基酸的两性常作为高考的命题热点，尤其是成肽反应与生物学科联系密切。二．教学设计●新课导入建议在医院里用高温蒸煮、紫外线照射、喷洒消毒液，在伤口处涂抹酒精溶液等方法来杀菌、消毒。你知道其中所依据的原理是什么？●教学流程设计课前预习安排：看教材P86－92，填写【课前自主导学】，并交流完成【思考交流】。⇒步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。⇒步骤2：对【思考交流】进行提问，反馈学生预习效果。⇒步骤3：师生互动完成【探究1】。⇓步骤7：通过【例2】和教材P88～90“蛋白质的结构与性质”的讲解和研析，对“探究2渗析、盐析、变性的比较”中注意的问题进行总结。⇐步骤6：师生互动完成【探究2】。⇐步骤5：指导学生自主完成【变式训练1】和【当堂双基达标】1、2题。⇐步骤4：教师通过【例1】和教材P86－87“氨基酸的结构与性质”的讲解和研析，对“探究1氨基酸的化学性质”中注意的问题进行总结。⇓步骤8：指导学生自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】3～5题。⇒步骤9：引导学生自主归纳本课时主干知识，然后对照【课堂小结】，布置课下完成【课后知能检测】。课标解读重点难点1.了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质。2.了解二肽、多肽的概念。3.了解蛋白质的组成、结构和性质。4.认识人工合成多肽、蛋白质、核酸等的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。1.氨基酸的官能团名称和结构。(重点)2.氨基酸官能团的化学性质。(难点)3.蛋白质的化学性质及应用。(重点)氨基酸的结构与性质1.组成和结构氨基酸可看作是羧酸分子中烃基上的H被氨基取代后的产物，因此氨基酸分子中含有氨基和羧基两种官能团。组成蛋白质的氨基酸几乎都是α­氨基酸，其通式可写为CHNH2RCOOH]。2．性质(1)物理性质溶剂水强酸或强碱乙醇、乙醚溶解性大多数能溶能溶难溶(2)化学性质3．常见的氨基酸俗名结构简式系统命名甘氨酸H2N—CH2COOH氨基乙酸丙氨酸CHNH2CH3COOH]α­氨基丙酸谷氨酸(CH2)2CHNH2HOOCCOOH2­氨基­1,5­戊二酸苯丙氨酸CH2CH—COOHNH2α­氨基苯丙酸1．二肽是由几个氨基酸分子形成的？多肽分子和其所含的肽键数目有什么关系？【提示】二肽是由2个氨基酸分子形成的。n个氨基酸分子脱去(n－1)个水分子，形成n肽，其中含有(n－1)个肽键。蛋白质的结构与性质1.组成和结构(1)组成蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成的结构复杂的化合物。(2)结构一级结构eq\o(→,\s\up15(卷曲盘旋和折叠))二级结构eq\o(→,\s\up15(盘曲折叠))三级结构(三维)eq\o(→,\s\up15(亚基的立体排布),\s\do15(亚基间相互作用与布局))四级结构2．性质(1)两性在多肽链的两端存在着羧基和氨基，因此蛋白质既能与碱反应又能与酸反应。(2)水解水解过程蛋白质eq\o(→,\s\up15(水解))多肽eq\o(→,\s\up15(水解))氨基酸断键方式肽键中的C—N键断裂(3)盐析①概念：向蛋白质溶液中加入盐溶液[如Na2SO4、(NH4)2SO4、MgSO4等]达到一定浓度时，可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的现象。②结果：盐析只改变了蛋白质的溶解度而没有改变它们的生理活性，是一个可逆的过程。③应用：常用于分离提纯蛋白质。(4)变性①概念：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的现象。②影响因素物理因素加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、X射线等化学因素强酸、强碱、重金属盐、乙醇、丙酮、甲醛、苯酚、三氯乙酸等③结果：变性会引起蛋白质结构上的改变，是不可逆过程。(5)颜色反应分子中含有苯环的蛋白质跟浓硝酸作用时呈黄色。一般天然蛋白质都含有苯环，常用此性质来鉴别蛋白质。(6)蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味，也可以用此性质鉴别蛋白质。2．如何鉴别棉麻织品与丝织品的布料？【提示】棉麻织品的成分是纤维素，丝织品成分是蛋白质。分别取样品灼烧，有烧焦羽毛气味产生的布料为丝织品。酶与核酸1.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物，其中绝大多数是蛋白质。2．酶的催化作用具有以下特点：(1)条件温和，不需加热。(2)具有高度的专一性。(3)具有高效催化作用。3．核酸是一类含磷的生物高分子化合物。根据其组成，核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。氨基酸的化学性质【问题导思】①氨基酸为什么具有两性？【提示】氨基酸分子中含—COOH和—NH2两种官能团。②氨基酸的成肽反应有什么断键规律？【提示】羧基脱去羟基，氨基脱去氢原子。③甘氨酸和丙氨酸的混合物反应形成的二肽有几种结构？写出相应二肽的结构简式。【提示】4种。H2NCH2C—NCH2COOHOH、CH3CHC—NCHCOOHNH2OHCH3、H2NCH2C—N—CHCOOHOHCH3、CH3CHC—NCH2COOHNH2OH1．氨基酸的两性氨基酸分子中的氨基能结合H＋，能与酸反应；而羧基能电离出H＋，能与碱反应。2．缩合反应(1)两分子间缩合CH2COOHNH2＋CH2COOHNH2→CH2NH2CONHCH2COOH＋H2O(2)分子间或分子内缩合成环2RCHCOOHNH2eq\o(→,\s\up15(一定条件下))CHRNHCONHCHRCO＋2H2OCH2CH2CH2NH2COOHeq\o(→,\s\up15(一定条件下))CH2CH2CH2NHCO＋H2O(3)缩聚成多肽或蛋白质nCH2COOHNH2eq\o(→,\s\up15(一定条件下))HNHCH2COOH＋(n－1)H2O既能与酸又能与碱反应的物质：Al、Al2O3、Al(OH)3、氨基酸、弱酸弱碱盐[如(NH4)2CO3]、弱酸的酸式盐(如NaHCO3)。(2013·长沙高二质检)右图是只含有C、H、O、N的某有机物简易球棍模型。下列关于该有机物的说法错误的是()A．该有机物的分子式为C3H7O2NB．该有机物的名称为α­氨基丙酸C．该有机物能发生加成反应D．该有机物分子之间能发生聚合反应【解析】根据有机物的元素组成和球棍模型可知其分子的结构简式为：。该有机物的名称为α­氨基丙酸，分子式为C3H7O2N，分子之间发生缩聚反应形成多肽；羧基中的C=O很难发生加成反应。【答案】C1．在四种化合物：①NaHCO3、②Al(OH)3、③(NH4)2S、④HN2—CH2COOH中，跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是()A．仅②④B．仅①②C．仅①②③D．①②③④【解析】既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有：多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3)、弱酸弱碱盐[如(NH4)2S]、两性化合物[如Al(OH)3]、氨基酸、Al等。【答案】D渗析、盐析、变性的比较【问题导思】①医用酒精、84消毒液、紫外线杀菌消毒的原理是什么？【提示】使病毒细菌(蛋白质)变性。②能否用BaCO3作为钡餐试剂？解释原因。【提示】不能。BaCO3＋2HCl=BaCl2＋CO2↑＋H2O，BaCl2为重金属盐，易使蛋白质变性。③解救误服重金属盐中毒的病人时，应服用什么物质进行解毒？【提示】生鸡蛋、牛奶、豆浆等富含蛋白质的物质。渗析盐析变性内涵利用半透膜分离胶体粒子与小分子和离子加入无机轻金属盐使胶体中的物质析出一定条件下，使蛋白质凝聚失去原有生理活性条件胶体、半透膜、水浓的盐溶液如(NH4)2SO4、，Na2SO4、NaCl溶液等加热、紫外线、X射线、重金属盐、强酸、强碱、乙醇、丙酮等变化实质物理变化物理变化化学变化特点可逆，需多次换水可逆，蛋白质仍保持原有活性不可逆，蛋白质已失去原有活性用途除杂，如：除去淀粉溶胶中的NaNO3杂质分离提纯蛋白质消毒、灭菌，如：给果树使用波尔多液，保存动物标本等(2013·淄博高二调研)下列叙述正确的是()A．蛋白质溶液中加入大量食盐细粒，搅拌，蛋白质沉淀，此沉淀不溶于水B．高温或日常用的消毒剂可使禽流感病毒蛋白质变性C．棉花、羊毛、木材和草类的主要成分都是纤维素D．误食重金属盐引起人体中毒，可喝大量的食盐水解毒【解析】盐析后的蛋白质仍能溶于水，A项错误；羊毛的成分是蛋白质，C项错误；误服重金属盐后，可以喝含大量蛋白质的牛奶解毒，D项错误。【答案】B2．(2013·陕西蓝田高二期末)下列有机物在适当的浓度时，不能用于杀菌、消毒的是()A．苯酚溶液B．乙醇溶液C．乙酸溶液D．乙酸乙酯溶液【解析】苯酚、乙醇、乙酸均能使蛋白质变性，故能用于杀菌、消毒。【答案】D．蛋白质的6种性质(1)水解(2)两性(3)盐析(4)变性(5)颜色反应(6)灼烧有烧焦羽毛的气味2．3个重要的反应H2NCH2COOH＋HCl→HOOCCH2NHeq\o\al(＋,3)Cl－H2NCH2COOH＋NaOH→CH2—C—O－Na＋NH2O＋H2O2H2NCH2COOHeq\o(→,\s\up15(一定条件下))H2NCH2C—N—CH2COOHOH＋H2O1．某期刊封面上有一个分子的球棍模型图，如图所示。图中“棍”代表单键或双键或三键。不同颜色的球代表不同元素的原子，该模型图可代表一种()A．氨基酸B．醇钠C．卤代羧酸D．酯【解析】先确定出各种颜色的球代表何种原子，然后再确定出物质的类别。解题的突破口是球棍模型中的绿球代表碳原子，达到了饱和状态，则白球代表氢原子，进而推出蓝球代表氮原子，红球代表氧原子。该球棍模型所表示的结构式为：，为氨基乙酸。【答案】A2．(2013·西安高陵质检)下列物质能够自身聚合成高分子化合物的是()【解析】有机物分子中同时含有—COOH和—OH或—COOH和—NH2，则能够自身发生缩聚反应。【答案】C3．(2013·长沙高二质检)用酒精灭菌消毒，可使细菌和病毒蛋白质的生理活性发生变化。这种变化属于()A．水解B．变性C．盐析D．颜色反应【解析】杀菌消毒的原理是使蛋白质变性。【答案】B4．为了鉴别某白色纺织品的成分是蚕丝还是“人造丝”可选用的方法是()A．滴加浓盐酸B．滴加浓硫酸C．滴加酒精D．灼烧【解析】含有苯基的蛋白质的颜色反应是滴加浓硝酸，不是浓盐酸或浓硫酸；蛋白质灼烧有烧焦羽毛气味，而纤维素无。【答案】D5．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________。【解析】饱和NaCl溶液能使蛋白质凝结成固体析出，称为盐析；甲醛能使蛋白质变性，以固体形式析出；蛋白质遇浓硝酸变黄，发生颜色反应；蛋白质加热会变性而凝聚。【答案】(1)产生白色沉淀盐析(2)产生白色沉淀变性(3)产生沉淀并变为黄色颜色(4)产生白色沉淀变性1．关于CHCH3NH2COOH的酸碱性，下列说法正确的是()A．既有酸性，也有碱性B．只有酸性C．只有碱性D．既没有酸性也没有碱性【解析】—NH2显碱性，—COOH显酸性。【答案】A2．(2013·长沙高二质检)有关天然产物水解的叙述不正确的是()A．油脂水解可得到丙三醇B．可用碘检验淀粉水解是否完全C．蛋白质水解的最终产物均为氨基酸D．纤维素水解与淀粉水解得到的最终产物不同【解析】纤维素与淀粉水解时，最终产物均为葡萄糖。【答案】D3．要使蛋白质从水溶液中析出而又不改变蛋白质的主要性质，应向其中加入()A．饱和Na2SO4溶液B．浓NaOH溶液C．饱和CaSO4溶液D．浓BaCl2溶液【解析】蛋白质发生盐析的条件是加入浓的轻金属盐，A项合格，C项因CaSO4微溶，B、D两项因使蛋白质变性。【答案】A4．酶是蛋白质，因而具有蛋白质的特性，酶又是生物制造出来的催化剂，因而能在许多有机反应中发挥作用。在下图表示温度t与反应速度v的关系曲线中，有酶参加的是()【解析】酶作为生物催化剂，在适宜的温度下其催化性能很高，但如果温度过高就会失去生理活性，其催化性能降低甚至丧失，综合分析只有D曲线符合。【答案】D5．生活中常常碰到涉及化学知识的某些问题，下列叙述正确的是()①人的皮肤在强紫外线的照射下将会失去生理活性②用甲醛溶液浸泡海产品保鲜③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④棉花和木材的主要成分都是纤维素，禽类羽毛和蜘蛛丝的主要成分都是蛋白质⑤蜂蚁叮咬人的皮肤时将分泌物甲酸注入人体，此时可在患处涂抹小苏打或稀氨水A．①④⑤B．②③④C．①②④⑤D．全部【解析】甲醛有毒，不能用于浸泡食用品(海产品)；变质的油脂有难闻的特殊气味，是由于油脂发生了氧化反应。【答案】A6．(2013·韶关高二检测)近年来高铁酸钾(K2FeO4)已经被广泛应用在水处理方面，高铁酸钾的氧化性超过高锰酸钾，是一种集氧化、吸附、凝聚、杀菌的新型高效的多功能水处理剂。高铁酸钾在水处理过程中涉及到的过程正确的有()①蛋白质的变性②蛋白质的盐析③胶体聚沉④盐类水解⑤焰色反应⑥氧化还原反应A．①②③④B．①③④⑥C．②③④⑤D．②③⑤⑥【解析】高铁酸钾具有强氧化性，可以使蛋白质变性，①正确；属于电解质，可以使胶体聚沉，③正确；高铁酸钾被还原后生成的三价铁离子水解生成氢氧化铁胶体具有吸附作用，可以净水，④⑥正确。【答案】B7．用一种化学试剂鉴别NaAlO2溶液、硅酸钠溶液、鸡蛋白溶液、纯碱溶液、蔗糖溶液五种无色溶液，该试剂是()A．NaOH溶液B．稀盐酸C．浓硝酸D．食盐水【解析】NaAlO2、Na2SiO3、Na2CO3三种无机盐均能与硝酸反应，并表现出各不相同的现象；蔗糖溶液遇硝酸无明显现象；鸡蛋白遇浓硝酸显黄色。【答案】C8．(2011·北京高考)下列说法不正确的是()A．麦芽糖及其水解产物均能发生银镜反应B．用溴水即可鉴别苯酚溶液、2,4­己二烯和甲苯C．在酸性条件下，CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OHD．用甘氨酸(CH2COOHNH2)和丙氨酸(CH3CHCOOHNH2)缩合最多可形成4种二肽【解析】麦芽糖及其水解的产物葡萄糖中均含醛基，故都能发生银镜反应。用溴水能鉴别苯酚溶液，2,4­己二烯和甲苯，溴水与苯酚溶液产生白色沉淀，溴水与2,4­己二烯反应使溴水褪色，溴水与甲苯能萃取，甲苯呈橙色。乙酸乙酯在酸性条件下水解是可逆的，且是酯基中的碳氧单键断裂，故应在乙醇中有18O原子，故C错。甘氨酸与丙氨酸缩合最多可形成4种二肽，甘氨酸与甘氨酸缩合可生成一种二肽，丙氨酸与丙氨酸缩合可生成一种二肽，而甘氨酸与丙氨酸缩合可生成两种二肽。【答案】C9．以下各种模型图都由C、H、O、N中的一种或多种元素构成。下列说法正确的是()A．图①是球棍模型，其化学式为：C3H7O2N，是一种蛋白质B．图②是比例模型，其化学式为：C9H13NO，该物质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应C．图③是球棍模型，其化学式为：C9H10O3,1mol该物质能消耗3mol氢氧化钠D．图③是比例模型，其化学式为：C9H13ON，能够发生消去反应【解析】①是α氨基丙酸，不是蛋白质，A错误；②是球棍模型，B错误；③是比例模型，分子中含有苯环、羟基和氨基，C错误，D正确。【答案】D10．苯丙氨酸(CHNH2C6H5CH2COOH)有多种同分异构体。其中同时符合下列两个条件：①有带两个取代基的苯环；②有一个硝基直接连接在苯环上的异构体有()A．3种B．5种C．6种D．10种【解析】试按题意写出苯环上连两个取代基：其一为硝基(—NO2)，其余全部归为另一取代基，应为—C3H7，—C3H7有正丙基和异丙基2种，再考虑到两个取代基的位置有“邻、间、对”3种，得异构体6种。【答案】C11．在下列物质中：①K2SO4、②HCHO、③MgSO4、④Hg(NO3)2、⑤NH4Cl、⑥KOH，能使蛋白质变性的是________，能使蛋白质发生盐析的是________。【解析】Hg(NO3)2是重金属盐，KOH为强碱，②④⑥都会使蛋白质变性。K2SO4、MgSO4是轻金属盐，NH4Cl是铵盐，①③⑤不会使蛋白质变性，但可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质发生盐析。【答案】②④⑥①③⑤12．下面有6种有机物，用提供的试剂分别鉴别，将所用试剂及产生的现象的序号填在各个横线上。(1)________；(2)________；(3)________；(4)________；(5)________；(6)________。有机物试剂现象(1)甲苯(2)苯乙烯(3)苯酚(4)葡萄糖(5)淀粉(6)蛋白质a.溴水b.酸性高锰酸钾溶液c.浓硝酸d.碘水e.三氯化铁溶液f.新制氢氧化铜A.橙色褪去B.紫色褪去C.呈蓝色D.出现红色沉淀E.呈黄色F.呈紫色【解析】甲苯能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去，苯乙烯能使溴水的橙色褪去，苯酚