《蛋白质和核酸》知识全解

课标要求

1.了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质。

2.了解蛋白质的形成和性质(盐析、变性、水解、颜色反应等)。

重难点突破

本节课的教学重点:氨基酸和蛋白质的性质。

突破方法:在教学过程中注重强调氨基酸是多官能团化合物的特点,根据各个官能团的性质来反推出氨基酸所具有的性质。

本节课的教学难点:蛋白质的组成。

突破方法:借助模型、图片等手段,展示蛋白质的结构,帮助学生了解蛋白质的结构,并引导学生积极参与阅读和讨论。

教法建议

在本节课中,首先按照教材的顺序先介绍氨基酸的结构性质,并根据氨基酸的概念和通式,分析其结构中所含官能团的种类,再依据官能团的性质来反推出氨基酸所具有的性质,以及成肽原理。通过反馈练习,对氨基酸的性质和结构的知识进行巩固。掌握了氨基酸结构和性质的内容后,就可以进一步对蛋白质的形成进行了解。在整个的教学过程中,先给一定的时间让学生自主预习,然后给定问题和时间让小组进行讨论,对讨论结果进行点评并对学生进行鼓励,让学生体验学习的成就感。再简要的总结了一下核心内容,并让学生完成指定练习。

学法建议

在课前的预习中,回忆一下在化学必修2《基本营养物质》一章所讲解的有关蛋白质的知识。知道蛋白质是人类必需的营养物质,以及蛋白质水解可以得到氨基酸。再阅读本节教材,认识到蛋白质和氨基酸的密切联系,所以,想要更加深入的了解蛋白质,必须从氨基酸入手。在引入氨基酸后,可以充分阅读教材上对于氨基酸的结构和性质的讲解。在氨基酸的性质部分,着重理解氨基酸的两性以及成肽反应的知识。在学习了氨基酸肽键形成的原理后,便可以轻松的理解蛋白质的形成原理了。本课时内容在学习化学必修2时已经有所了解,因此在学习过程中,课前阅读教材是学习的一个主要手段。

知识集合

1.蛋白质简介

(1)蛋白质是天然有机高分子化合物,其水解的最终产物是氨基酸。

(2)动物的毛和皮、蚕丝等的主要成分是蛋白质。

(3)硝酸可以使蛋白质变黄色,称为蛋白质的颜色反应,常用来鉴别部分蛋白质。蛋白质也可以通过其烧焦时的特殊气味来进行鉴别。

2.氨基酸的结构和性质

(1)氨基酸可以看作是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物,分子中含有氨基和羧基两种官能团。天然氨基酸都是α-氨基酸,其通式为

(2)常见的氨基酸

甘氨酸(氨基乙酸)

H2N—CH2—COOH

谷氨酸(2-氨基-1,5-戊二酸)

丙氨酸(α-氨基丙酸)

苯丙氨酸(α-氨基苯丙酸)

(3)氨基酸的性质

①两性

既能与酸反应又能与碱反应。

②成肽反应

肽键:羧基和氨基脱水缩合形成的,连接两个氨基酸分子的化学结构(—NH—CO—)称为肽键。

二肽:由两个氨基酸分子缩合而成的化合物(由三个或三个以上氨基酸分子缩合而成的,含多个肽键的化合物称为多肽)。

3.蛋白质的结构

蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。蛋白质的一级结构决定其空间结构。

蛋白质的二级结构是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构。

蛋白质的三级结构是整个多肽链的三维构象,它是在二级结构的基础上,多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构。具有三级结构的多肽链叫亚基。

蛋白质的四级结构: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。

4.蛋白质的组成

蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成,有些蛋白质含有P,少量蛋白质还含有微量Fe、Cu、Zn、Mn等。

5.蛋白质的性质

(1)两性

形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸脱水而成,在多肽链的两端必然存在着自由的氨基和羧基。而且侧链中也有酸性或碱性的基团,因此蛋白质既能与酸反应,又能与碱反应。

(2)水解

蛋白质在酸、碱或酶的作用下水解,生成相对分子质量较小的肽类化合物,最终逐步水解得到各种氨基酸。

(3)盐析

少量的盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能促进蛋白质溶解。当盐溶液达到一定浓度时,蛋白质的溶解度降低,而从溶液中析出,称为盐析。当向上述体系中再加入水时,析出的蛋白质又会溶解,所以盐析是一个可逆的过程。

(4)变性

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,称为蛋白质的变性。蛋白质的变性是一个不可逆的过程,变性后的蛋白质在水中不能重新溶解,失去原有的生理活性。物理因素包括:加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等;化学因素包括强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、乙醇、丙酮等。

(5)颜色反应

含苯环的蛋白质遇到浓硝酸会有白色沉淀产生,加热后沉淀变黄色,这种现象称为颜色反应。

(6)灼烧实验

灼烧蛋白质产生烧焦羽毛的气味,可用这种方法检验棉织品和毛织品。

6.酶

(1)组成

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)酶的催化作用特点

①条件温和,不需要加热。

②具有高度的专一性。

③具有高效的催化作用。

7.核酸

(1)组成

核酸是一类含磷的生物高分子化合物。

(2)分类

核酸按组成可以分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。

 


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