負(fù)責(zé)人：黃劍鵬《化學(xué)》電子教案
課題 | 第六章 生活中的重要有機(jī)物 第三節(jié) 蛋白質(zhì) |
教學(xué)目標(biāo) | 1．了解氨基酸的命名和分類，理解氨基酸的兩性性質(zhì) 2．了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，理解蛋白質(zhì)的鹽析,、變性和顏色反應(yīng) |
教學(xué)重點(diǎn) | 蛋白質(zhì)的性質(zhì)和用途 |
教學(xué)難點(diǎn) | 蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu) |
課時(shí)安排 | 1學(xué)時(shí) |
教學(xué)方法 | 對(duì)比-比喻-聯(lián)想結(jié)合法，啟發(fā)式教學(xué)與講練結(jié)合法 |
教學(xué)手段 | 多媒體輔助 |
教學(xué)用具 | 投影儀 |
 
導(dǎo)入
蛋白質(zhì)存在于一切生物體中,，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)是一種高分子化合物,，它在酸,、堿、酶的作用下可發(fā)生水解,，盡管蛋白質(zhì)水解的中間產(chǎn)物很多,，可最終產(chǎn)物都是氨基酸。
酸,、堿,、酶
蛋白質(zhì) 胨 肽 氨基酸
因此，氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位,，即蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的,。
板書
第三節(jié) 蛋白質(zhì)
（一）氨基酸的分類和命名
設(shè)問
α-氨基酸是構(gòu)建蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì)，首先來學(xué)習(xí)氨基酸,。我們都聽說過人體內(nèi)有20種氨基酸,，它們是哪些？
講述
1. 氨基酸概念
氨基酸是羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代后的生成物,；
注意：
（1）氨基：氨氣分子（NH3）去掉一個(gè)氫原子后的部分,，表示為―NH2。
（2）α-氨基酸：羧酸分子里的α氫原子被氨基取代的生成物,。
（3）α-氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石,。
2．氨基酸的結(jié)構(gòu)
氨基酸通式為
 
既含有氨基（―NH2）又含有羧基（―COOH）。
3．幾種常見的氨基酸：
名稱 俗稱 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
氨基乙酸 甘氨酸 CH2―COOH
NH2
α-氨基丙酸 丙氨酸 CH3―CH―COOH
NH2
α-氨基-β-苯基丙酸 苯丙氨酸 ―CH2―CH―COOH
NH2
α-氨基戊二酸 谷氨酸 HOOC―CH2―CH2―CH―COOH
NH2
投影
課本表6-5,，講述常見氨基酸的類型,、命名和常用名。
板書
纈氨酸,、亮氨酸,、異亮氨酸、絲氨酸,、蘇氨酸,、賴氨酸、蛋氨酸,、苯丙氨酸等八種氨基酸是人體或動(dòng)物體不能自己合成,，也不能由其它物質(zhì)通過新陳代謝途徑轉(zhuǎn)化，必須從食物中攝取,，稱為必需氨基酸,。
板書
（二）氨基酸的性質(zhì)
1．氨基酸的物理性質(zhì)
講述
氨基酸是無色晶體,，大都可溶于水，難溶于有機(jī)溶劑,，能溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿中,。氨基酸熔點(diǎn)比相應(yīng)的羧酸或胺都高，一般在200～300 ℃之間,，加熱至熔點(diǎn)時(shí)常易分解,。不同的氨基酸會(huì)有甜、苦,、鮮,、酸等味，家中常用的“味精”中的主要成分就是氨基酸的一種——谷氨酸的鈉鹽,。
板書
2．氨基酸的兩性
講述
氨基酸分子中含有堿性的氨基和酸性的羧基,，因而氨基酸具有兩性性質(zhì)。它既能與酸反應(yīng)生成銨鹽,，又能與堿反應(yīng)生成羧酸鹽,。氨基酸分子內(nèi)部的氨基和羧基之間也可以發(fā)生反應(yīng)，生成內(nèi)鹽,。其反應(yīng)式如下：
板書
講述
在內(nèi)鹽分子中,，帶有兩個(gè)相反的電荷，是一個(gè)帶有雙重電荷的離子,，這樣的離子叫做偶極離子（或兩性離子）,。氨基酸是兩性電解質(zhì)，依其所處溶液的pH值不同而發(fā)生酸式或堿式的解離,，可用下列反應(yīng)式表示：
板書
陰離子 偶極離子 陽離子
講述
氨基酸在不同的pH條件下,，能以陽離子、陰離子或偶極離子三種不同的形式出現(xiàn),。如甘氨酸在pH為5.97時(shí),，溶液中主要以偶極離子形式存在，當(dāng)加入酸時(shí),，主要以陽離子形式存在，相反,，加堿時(shí),，主要以陰離子形式存在。
板書
向氨基酸溶液里加酸或加堿使溶液的pH為某一定值,，氨基酸的酸式解離和堿式解離的程度相等時(shí),，此時(shí)，溶液氨基酸以偶極離子狀態(tài)存在,，在電場(chǎng)中偶極離子不向兩極移動(dòng),，這時(shí)溶液的pH稱為該氨基酸的等電點(diǎn)，通常用pI表示。
講述
不同氨基酸由于結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致其等電點(diǎn)也不同,，等電點(diǎn)pI是氨基酸的特征常數(shù),。在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸分子顯電中性,，親水性減弱,，溶解度最小，容易沉淀析出,。例如,，在味精生產(chǎn)中，經(jīng)過氨基酸發(fā)酵的發(fā)酵液中混有多種氨基酸及其它物質(zhì),，調(diào)整發(fā)酵液的pH為谷氨酸的等電點(diǎn)（pI＝3.22）,，谷氨酸就結(jié)晶析出。
思考
-
+
（1）寫出R―CH―COOH與過量NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式,。
NH3Cl
（2）在所學(xué)過的物質(zhì)中有哪些物質(zhì)既能跟酸反應(yīng)又能跟堿反應(yīng),？
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二、蛋白質(zhì)
講述
蛋白質(zhì)在人類及其它動(dòng)物體內(nèi)含量是相當(dāng)高的,，但是在植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的含量卻相差懸殊,，一般新鮮植物組織中含量為0.5%～3%，在植物種子中含量可達(dá)15％,，其中大豆種子含量最高可高達(dá)39%,。
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課本表6-6是常見食物中蛋白質(zhì)的含量。
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（一）蛋白質(zhì)的元素組成
引入
想一想：三鹿奶粉事件中,，在牛奶制品中加入三聚氰胺（三聚氰胺是一種含氮的有機(jī)化合物）要達(dá)到什么樣的目的呢,？
講述
蛋白質(zhì)是生物高分子，其化學(xué)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜,，種類繁多,。通過對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行元素組成的分析，發(fā)現(xiàn)碳,、氫,、氧、氮是組成蛋白質(zhì)的主要元素,。此外,，大多數(shù)蛋白質(zhì)含有硫，少數(shù)含有磷,、銅,、錳、鋅,，個(gè)別的蛋白質(zhì)含有碘,。
分析結(jié)果表明,，各種蛋白質(zhì)的含氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)都很接近，一般為15 %～17 %,，平均為16 %,。100 g蛋白質(zhì)約含16 g氮元素，即1 g 氮相當(dāng)于6.25 g 蛋白質(zhì)（6.25則為蛋白質(zhì)的換算系數(shù)）,。這樣,，當(dāng)人們對(duì)樣品進(jìn)行蛋白質(zhì)的含量分析時(shí)，在實(shí)際測(cè)得樣品的含氮量后,，就可以求出樣品中蛋白質(zhì)的近似含量,，也叫粗蛋白含量。
設(shè)問
蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分類很復(fù)雜,，如果研究蛋白質(zhì)呢,？
回答
蛋白質(zhì)的分類只能根據(jù)其形狀、組成,、生理功能來劃分：1.根據(jù)蛋白質(zhì)的形狀,，可分為纖維蛋白和球蛋白兩類；2.根據(jù)生理功能,，可把蛋白質(zhì)分為結(jié)構(gòu)蛋白,、酶、激素,、抗體等,；3.按照化學(xué)組成的不同，可以分為單純蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì),。
板書
（二）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
講述
蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的,。在蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目及排列順序龐大而復(fù)雜，肽鏈的結(jié)合方式和不同層次稱為蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),。按此可把蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分為一級(jí)結(jié)構(gòu),、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu),。一級(jí)結(jié)構(gòu)也叫初級(jí)結(jié)構(gòu),，其他可統(tǒng)稱為高級(jí)結(jié)構(gòu)或空間結(jié)構(gòu)。
板書
1．蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)
一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基失去水形成肽鍵,。
講述
由兩分子氨基酸進(jìn)行分子間脫水縮合而形成的肽叫二肽,；由三分子氨基酸縮合成的肽叫三肽；依此類推,。由10以上的氨基酸縮合成的肽稱為多肽。肽鍵是蛋白質(zhì)分子中各種氨基酸之間相互連接的基本方式,。
板書
蛋白質(zhì)分子中的氨基酸嚴(yán)格地按照一定比例和一定順序通過肽鍵連接成多肽長(zhǎng)鏈,，這種多肽長(zhǎng)鏈通常叫蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),。
講述
不同的蛋白質(zhì)其一級(jí)結(jié)構(gòu)是不同的。最早被人類確定了一級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)是胰島素,，由51個(gè)氨基酸組成,。隨著生化分析分離技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)已被確定,。1965年我國(guó)第一次用人工方法合成了具有生理活性的蛋白質(zhì)——胰島素,，這是我國(guó)化學(xué)工作者在蛋白質(zhì)研究方面開創(chuàng)的世界記錄。
板書
2．蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)
蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)包括二級(jí),、三級(jí),、四級(jí)結(jié)構(gòu)。
講述
蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)分子在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,，肽鏈按一定的規(guī)律進(jìn)行卷曲,、折疊或纏繞所形成的空間結(jié)構(gòu)形式。蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要有α－螺旋結(jié)構(gòu)和β－折疊結(jié)構(gòu),。
投影
 
 
 
 
 
 
圖6-7 α－螺旋結(jié)構(gòu)模型 圖6-8 β－折疊結(jié)構(gòu)模型
（A.平行式β折疊 B.反平行式β折疊）
講述
蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲,、盤繞而形成的不規(guī)則的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是多條多肽鏈在三級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上締合在一起構(gòu)成的,。血紅蛋白分子是由四條多肽鏈締合而成,，是蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的典型實(shí)例。
蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的生理活性有著非常重要的關(guān)系,，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞時(shí),，蛋白質(zhì)就失去它原有的生理活性。
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（三）蛋白質(zhì)的性質(zhì)
1．蛋白質(zhì)的兩性性質(zhì)
講述
蛋白質(zhì)是由各種氨基酸分子通過肽鍵所構(gòu)成的高分子化合物,，在分子中存在著許多氨基和羧基（－NH2,、－COOH等），因此,，蛋白質(zhì)具有兩性,，使其在生物體內(nèi)具有良好的緩沖作用。也可作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生化工業(yè)中提取分離蛋白質(zhì)的依據(jù)之一,。
板書
2．蛋白質(zhì)的鹽析作用
講述
當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液失去水化膜及電荷這些穩(wěn)定因素后,，其分子顆粒就發(fā)生凝聚，形成較大的蛋白質(zhì)團(tuán),，從溶液中沉淀出來,。例如，向蛋白質(zhì)溶液中加某些濃的無機(jī)輕金屬鹽（如硫酸銨,、硫酸鈉等）溶液后,，蛋白質(zhì)將從溶液中結(jié)晶析出，此現(xiàn)象稱為鹽析,。能使蛋白質(zhì)沉淀的方法很多,，除鹽析外,，還有有機(jī)溶劑沉淀法（酒精、丙酮等）,、生物堿沉淀法（苦味酸,、三氯乙酸等）、重金屬鹽沉淀法（Cu2＋,、Hg2＋,、Pb2＋等）。
人們常利用蛋白質(zhì)的某些性質(zhì)解決生活,、生產(chǎn)中的問題,。例如，利用鹽析性質(zhì),，可以分離,、提純蛋白質(zhì)。
板書
3．蛋白質(zhì)的變性
講述
蛋白質(zhì)的嚴(yán)格空間結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)生物活性和某些理化性質(zhì),。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)受到物理因素（高溫,、高壓、紫外線照射等）或化學(xué)因素（強(qiáng)酸,、強(qiáng)堿,、重金屬鹽等）的影響，其嚴(yán)格的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,，引起蛋白質(zhì)的生物活性喪失和某些理化性質(zhì)的改變,，這種現(xiàn)象叫做蛋白質(zhì)的變性。如煮熟的雞蛋不能再孵化小雞,，用酒精和紫外線使細(xì)菌蛋白質(zhì)失活從而消毒等,。
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4．蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)
講述
蛋白質(zhì)可與某些試劑產(chǎn)生顏色反應(yīng)。
向蛋白質(zhì)溶液中加氫氧化鈉溶液,，再逐漸加入0.5 % 硫酸銅溶液,，則溶液出現(xiàn)紫色或紫紅色，該反應(yīng)稱雙縮脲反應(yīng),。凡是含有肽鍵的化合物均可以發(fā)生此反應(yīng),。這一反應(yīng)可利用來進(jìn)行蛋白質(zhì)的定性與定量分析，還可以測(cè)定蛋白質(zhì)水解的程度,。蛋白質(zhì)溶液與濃硝酸共熱時(shí),，溶液呈現(xiàn)黃色，加堿后轉(zhuǎn)變?yōu)槌燃t色,，此反應(yīng)稱黃蛋白反應(yīng),。在實(shí)驗(yàn)中，不慎將皮膚接觸到硝酸，皮膚會(huì)變黃就是此道理,。
討論
a. 人誤食重金屬鹽如何解毒,？
答：多吃含有蛋白質(zhì)的物質(zhì)可解毒，如牛奶,、豆?jié){等。
b. 人長(zhǎng)期在日光下暴曬為什么易得皮膚癌,？
答：人長(zhǎng)期在日光下暴曬,，受到紫外線的作用，使得人的皮膚表面蛋白質(zhì)變性,，易患皮膚癌,。
c. 紫汞、酒精為什么有消毒殺菌作用,？
答：紫汞的主要成分是硝酸汞,，重金屬鹽和乙醇都能使蛋白質(zhì)變性，可用于消毒殺菌,。
微熱
濃硝酸
（4）顏色反應(yīng)
蛋白質(zhì) 沉淀 黃色
水解
（5）水解反應(yīng)
蛋白質(zhì) 最終產(chǎn)物（α-氨基酸）
（6）灼燒
蛋白質(zhì)被灼燒時(shí),，產(chǎn)生具有燒焦羽毛的氣味，可用于鑒別蛋白質(zhì)和其他有機(jī)合成材料,。
思考
如何鑒別人造絲和真絲布料,？
答：人造絲的主要成分是纖維素，真絲的主要成分是蛋白質(zhì),。分別灼燒時(shí),，能燃燒產(chǎn)生黑煙的是人造絲，而產(chǎn)生燒焦羽毛氣味的是真絲,。
板書
（四）蛋白質(zhì)的功能
講述
蛋白質(zhì)的種類繁多,，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生理功能各不相同,。最重要的還是與生命現(xiàn)象有關(guān)的功能,。包括催化功能、調(diào)節(jié)功能,、運(yùn)輸功能,、運(yùn)動(dòng)功能、免疫功能,、思維功能等,。
酶是蛋白質(zhì)，機(jī)體內(nèi)的新陳代謝絕大多數(shù)是借助于酶的催化作用進(jìn)行的,，且催化效率極高,。絕大多數(shù)激素是蛋白質(zhì)，對(duì)機(jī)體的繁殖,、生長(zhǎng),、發(fā)育和適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境及調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝起著重要的作用,；血紅蛋白和肌紅蛋白對(duì)氧的運(yùn)輸、肌肉收縮起著作用,；起著免疫作用的抗體也是蛋白質(zhì)等,。此外，體內(nèi)酸堿平衡的維持,、水分的正常分布以及許多重要物質(zhì)的轉(zhuǎn)動(dòng)等都與蛋白質(zhì)有關(guān),，由此可見，蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ),。
蛋白質(zhì)在工業(yè)上也有廣泛的用途,。動(dòng)物的毛和蠶絲的成分都是蛋白質(zhì)，它們是重要的紡織原料,。動(dòng)物的皮經(jīng)過藥劑鞣制后,，其中所含蛋白質(zhì)就變成不溶于水的，不易腐爛的物質(zhì),，可以加工制成柔軟堅(jiān)韌的皮革,。動(dòng)物膠的主要成分是蛋白質(zhì)，是用骨和皮等熬煮而得的,。無色透明的動(dòng)物膠叫白明膠,，是制造照相感光片和感光紙的原料。牛奶里的蛋白質(zhì)酪素除做食品外,，還能跟甲醛合成酪素塑料,。
課堂練習(xí)
問題
醫(yī)院搶救重金屬中毒的病人時(shí)會(huì)采取哪些措施？消毒用哪些方法,？
答案
會(huì)讓病人喝牛奶或吃雞蛋,；熱消毒、酒精消毒,。
強(qiáng)調(diào)
蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ),。
小結(jié)
（1）氨基酸、蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)特征,。
（2）蛋白質(zhì)的性質(zhì)（鹽析,、變性、顏色反應(yīng)等）,。
（3）蛋白質(zhì)的用途,。
（4）酶的作用和用途。
作業(yè)
整理課堂筆記,，完成針對(duì)性練習(xí),。
 
【板書設(shè)計(jì)】
第三節(jié) 蛋白質(zhì)
第三節(jié) 蛋白質(zhì)
（一）氨基酸的分類和命名
纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸,、絲氨酸,、蘇氨酸、賴氨酸,、蛋氨酸,、苯丙氨酸等八種氨基酸是人體或動(dòng)物體不能自己合成，也不能由其它物質(zhì)通過新陳代謝途徑轉(zhuǎn)化,，必須從食物中攝取,，稱為必需氨基酸。
（二）氨基酸的性質(zhì)
1．氨基酸的物理性質(zhì)
2．氨基酸的兩性
陰離子 偶極離子 陽離子
向氨基酸溶液里加酸或加堿使溶液的pH為某一定值,，氨基酸的酸式解離和堿式解離的程度相等時(shí)，此時(shí),，溶液氨基酸以偶極離子狀態(tài)存在,，在電場(chǎng)中偶極離子不向兩極移動(dòng)，這時(shí)溶液的pH稱為該氨基酸的等電點(diǎn),，通常用pI表示,。
二、蛋白質(zhì)
（一）蛋白質(zhì)的元素組成
（二）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
1．蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)
一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基失去水形成肽鍵,。
蛋白質(zhì)分子中的氨基酸嚴(yán)格地按照一定比例和一定順序通過肽鍵連接成多肽長(zhǎng)鏈,，這種多肽長(zhǎng)鏈通常叫蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。
2．蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)
蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)包括二級(jí),、三級(jí),、四級(jí)結(jié)構(gòu)。
（三）蛋白質(zhì)的性質(zhì)
1．蛋白質(zhì)的兩性性質(zhì)
2．蛋白質(zhì)的鹽析作用
3．蛋白質(zhì)的變性
4．蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)
（四）蛋白質(zhì)的功能
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