高中化學(xué)人教選修五同步輔導(dǎo)與檢測(cè)蛋白質(zhì)和核酸

第三節(jié)蛋白質(zhì)和核酸生命中的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)物質(zhì)課標(biāo)展示基礎(chǔ)梳理典例精析達(dá)標(biāo)精練綜合拓展第三節(jié)蛋白質(zhì)和核酸1．掌握氨基酸(α-氨基酸)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)(主要是兩性)。2．掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(肽鍵結(jié)構(gòu))特點(diǎn)及其重要的化學(xué)性質(zhì)。3．了解酶的性質(zhì)和用途。4．了解核酸的用途。5．了解氨基酸、蛋白質(zhì)與人體健康的關(guān)系，認(rèn)識(shí)人工合成多肽、蛋白質(zhì)、核酸的意義。一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．氨基酸的分子結(jié)構(gòu)氨基酸可看作是______________________被________取代后的產(chǎn)物，分子中既含有________，又含有________，天然氨基酸全為_(kāi)_______。2．氨基酸的性質(zhì)(1)兩性。在氨基酸分子中，______是酸性基團(tuán)，_____是堿性基團(tuán)，氨基酸既能跟_____反應(yīng)，又能跟______反應(yīng)生成鹽。α-氨基酸羧酸分子烴基中的氫原子氨基氨基羧基酸堿羧基氨基如甘氨酸與鹽酸、氫氧化鈉的反應(yīng)為：______________________________________________；______________________________________________。HOOCCH2NH2＋HCl→HOOCCH2NH3Cl

H2NCH2COOH＋NaOH→H2NCH2COONa＋H2O(2)成肽反應(yīng)。氨基酸分子之間通過(guò)一個(gè)分子的__________和另一個(gè)分子的________間脫去一分子水，縮合形成含有肽鍵()的化合物。如：______________________________________________。氨基羧基H2N—CHCHCOOH＋H2O′二、蛋白質(zhì)的組成和性質(zhì)1．組成蛋白質(zhì)含有_______________等元素，屬于__________化合物。蛋白質(zhì)分子直徑很大，其溶液具有膠體的某些性質(zhì)。2．蛋白質(zhì)的性質(zhì)(1)兩性。形成蛋白質(zhì)的多肽是由多個(gè)____________脫水形成的，在多肽鏈的兩端存在著_____________，因此蛋白質(zhì)既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)。羧基和氨基C、H、O、N、S天然高分子氨基酸分子(2)水解。(3)鹽析。①概念：向蛋白質(zhì)溶液中加入某些鹽溶液[如Na2SO4、(NH4)2SO4、MgSO4等]，可以使蛋白質(zhì)的溶解度________而從溶液中________的現(xiàn)象。②結(jié)果：鹽析只改變了蛋白質(zhì)的________而沒(méi)有改變他們的________，是________的過(guò)程。③應(yīng)用：常用于________、________蛋白質(zhì)。分離提純多肽氨基酸降低析出溶解性生理活性一個(gè)可逆(4)變性。①概念：在某些物理因素或化學(xué)因素的影響下，蛋白質(zhì)的________和________發(fā)生改變的現(xiàn)象。②影響因素：物理因素主要包括________、加壓、攪拌、振蕩、________照射、________等?；瘜W(xué)因素主要包括：______、_______、_______、三氯乙酸(CCl3COOH)、乙醇、丙酮、甲醛(福爾馬林)等。③結(jié)果：變性會(huì)引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的改變，是________過(guò)程。理化性質(zhì)生理功能加熱紫外線X射線強(qiáng)酸強(qiáng)堿重金屬鹽不可逆(5)顏色反應(yīng)。分子中含有________的蛋白質(zhì)跟濃HNO3作用時(shí)呈______色。一般天然蛋白質(zhì)都含有________，常用此性質(zhì)來(lái)鑒別蛋白質(zhì)。(6)蛋白質(zhì)燃燒有__________的氣味，也可以用此性質(zhì)鑒別蛋白質(zhì)。燒焦羽毛苯環(huán)苯環(huán)黃三、酶與核酸1．酶是一類由細(xì)胞產(chǎn)生的、對(duì)生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的________。2．酶的催化作用具有以下特點(diǎn)：(1)_______________________________________。(2)_______________________________________。(3)_______________________________________。3．核酸是一類含___的生物高分子化合物。根據(jù)其組成，核酸分為_(kāi)_____________(DNA)和___________________。脫氧核糖核酸核糖核酸(RNA)蛋白質(zhì)條件溫和，不需加熱高度專一性高效催化作用磷

氨基酸縮合反應(yīng)的規(guī)律1．兩分子間縮合

2．分子間或分子內(nèi)縮合成環(huán)關(guān)鍵一點(diǎn)：氨基酸縮合機(jī)理為：，脫去一分子水后形成肽鍵()，肽鍵可簡(jiǎn)寫(xiě)為“—CONH—”，不能寫(xiě)成“—CNHO—”。

鹽析、變性和滲析三者的比較滲析鹽析變性內(nèi)涵利用半透膜分離膠體粒子與小分子和離子加入無(wú)機(jī)鹽使膠體中的物質(zhì)析出一定條件下，使蛋白質(zhì)凝聚失去原有生理活性條件膠體、半透膜、水濃的鹽溶液，如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl溶液等加熱、紫外線、X射線、重金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、乙醇、丙酮等變化實(shí)質(zhì)物理變化物理變化化學(xué)變化滲析鹽析變性特點(diǎn)可逆、需多次換水可逆，蛋白質(zhì)仍保持原有活性不可逆，蛋白質(zhì)已失去原有活性用途除雜，如除去淀粉溶液中的NaNO3雜質(zhì)分離提純蛋白質(zhì)消毒、滅菌，如給果樹(shù)使用波爾多液；保存動(dòng)物標(biāo)本等關(guān)鍵一點(diǎn)：(1)稀的鹽溶液能促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解。(2)濃的無(wú)機(jī)鹽溶液能使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析。(3)鹽溶液中含有重金屬離子時(shí)，不論其濃度大小，均能使蛋白質(zhì)發(fā)生變性。

焰色反應(yīng)、顯色反應(yīng)、顏色反應(yīng)的比較焰色反應(yīng)顯色反應(yīng)顏色反應(yīng)含義鈉、鉀等多種金屬元素被灼燒時(shí)，使火焰呈現(xiàn)某種顏色。如鈉元素的焰色為黃色，鉀元素的焰色為紫色酚類物質(zhì)遇三氯化鐵(Fe3＋)溶液后，溶液顯示某種顏色，如苯酚遇三氯化鐵顯紫色；淀粉遇碘(I2)顯藍(lán)色蛋白質(zhì)遇某些試劑后顯示某種特殊的顏色。如雞蛋白、人的皮膚等遇濃硝酸顯黃色顯色實(shí)質(zhì)物理變化化學(xué)變化化學(xué)變化重要應(yīng)用鑒別鈉、鉀等金屬元素鑒別苯酚、淀粉鑒別某些蛋白質(zhì)關(guān)鍵一點(diǎn)：利用焰色反應(yīng)只能鑒別某些金屬元素，如堿金屬及Ca、Ba、Cu等；利用顏色反應(yīng)只能鑒別各類含苯環(huán)的蛋白質(zhì)。

氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

某實(shí)驗(yàn)式為C3H6NO2的二肽，水解后可以得到絲氨酸HO—CH2CHCOOH和氨基酸A，此二肽分子中有2個(gè)氮原子，則A的分子式是(

)A．C3H7NO2

B．C3H5NOC．C2H5NO2D．C4H7NONH2解析：根據(jù)二肽的分子式結(jié)合質(zhì)量守恒可求得A的分子式。答案：A名師點(diǎn)睛：根據(jù)碳原子守恒可知A的分子式中含有3個(gè)碳原子，因?yàn)锳為氨基酸，因此A中應(yīng)有一個(gè)氮原子和兩個(gè)氧原子再結(jié)合題目所給的信息，可判斷A選項(xiàng)正確。變式應(yīng)用1．甘氨酸和丙氨酸混合，在一定條件下發(fā)生縮合反應(yīng)生成的二肽化合物共有(

)A．4種B．3種C．2種D．1種解析：本題考查的是氨基酸的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。二肽是由兩個(gè)氨基酸分子消去一個(gè)水分子而形成的含有一個(gè)肽鍵的化合物。兩個(gè)甘氨酸之間和兩個(gè)丙氨酸之間均可形成1種二肽化合物，而甘氨酸和丙氨酸之間可形成2種二肽化合物，一共可形成4種二肽化合物。故正確答案為A。答案：A2．L-多巴是一種有機(jī)物，分子式為C9H11O4N，它可用于帕金森綜合癥的治療，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為這種藥物的研制是基于獲得2000年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)及獲得2011年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的研究成果。下列關(guān)于L-多巴的敘述不正確的是(

)A．它屬于α-氨基酸，既具有酸性，又具有堿性

B．它能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)

C．它可以兩分子間縮合形成分子式為C18H18O6N2的化合物，該化合物中有3個(gè)六元環(huán)

D．它既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，等物質(zhì)的量的L-多巴最多消耗NaOH與HCl的物質(zhì)的量之比為1:1D

蛋白質(zhì)的性質(zhì)

下列有關(guān)蛋白質(zhì)的敘述中，不正確的是(

)A．人工合成的具有生命活性的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素，是1965年我國(guó)科學(xué)家在世界上第一次合成的B．蛋白質(zhì)溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液，蛋白質(zhì)析出，再加水不溶解C．重金屬鹽能使蛋白質(zhì)變性，所以誤食重金屬鹽會(huì)中毒D．濃硝酸濺在皮膚上，使皮膚呈黃色，是由于濃硝酸和蛋白質(zhì)發(fā)生顏色反應(yīng)解析：(NH4)2SO4溶液能使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析，卻不發(fā)生變性，而重金屬鹽可使蛋白質(zhì)變性，使人中毒。答案：B名師點(diǎn)睛：掌握蛋白質(zhì)的性質(zhì)是解答此題的關(guān)鍵，向蛋白質(zhì)溶液中加濃的無(wú)機(jī)輕金屬鹽，可使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析，鹽析是一個(gè)可逆過(guò)程；蛋白質(zhì)在酸、堿、重金屬鹽等作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而凝結(jié)的現(xiàn)象是變性，變性是不可逆過(guò)程。變式應(yīng)用3．要使蛋白質(zhì)從水溶液中析出而又不改變蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)，應(yīng)向其中加入(

)A．飽和Na2SO4溶液B．濃NaOH溶液C．飽和CaSO4溶液D．濃BaCl2溶液解析：蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析的條件是加入較多量的輕金屬鹽，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)CaSO4微溶，B、D兩項(xiàng)使蛋白質(zhì)變性。答案：A4.（2012年廣東模擬）（雙選）下列說(shuō)法正確的是（）A.（廣東六校）油脂、淀粉、蛋白質(zhì)均是人體所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且所含元素種類相同B.（廣鐵一中）蛋白質(zhì)、糖類物質(zhì)都能發(fā)生水解反應(yīng)，都屬于高分子化合物C.（中山期末）淀粉、油脂、蛋白質(zhì)都能水解，但水解產(chǎn)物不同D.（英德中學(xué)）氨基酸和蛋白質(zhì)分子中都含有氨基和羧基，二者均有兩性解析：油脂、淀粉的組成元素是C、H、O，蛋白質(zhì)由C、H、O、N、S等元素組成，A錯(cuò)；單糖不能水解，單糖和低聚糖都不是高分子化合物，B錯(cuò)。答案：CD

酶的特性

近年來(lái)克隆技術(shù)快速發(fā)展，各國(guó)先后成功克隆了羊、牛、豬、猴等多種動(dòng)物。克隆技術(shù)的關(guān)鍵是找到一些特殊的酶，這些酶能激活普通體細(xì)胞，使之能像生殖細(xì)胞一樣發(fā)育成個(gè)體。下列有關(guān)酶的敘述中錯(cuò)誤的是(

)A．酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì)B．酶的催化作用具有專一性C．高溫或重金屬鹽能降低酶的活性D．酶只有在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的條件下才能發(fā)揮作用解析：酶是一種具有催化能力的蛋白質(zhì)，催化作用是具有專一性、高效性以及條件溫和等特點(diǎn)。由于酶是蛋白質(zhì)所以酶在高溫、重金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等條件下發(fā)生變性而失去催化活性。所以題目選項(xiàng)中D的描述是錯(cuò)誤的。答案：D名師點(diǎn)睛：酶本身所具有的性質(zhì)可以結(jié)合蛋白質(zhì)的性質(zhì)來(lái)掌握，酶的催化作用要與工業(yè)催化劑比較記憶，從而更好地掌握酶的催化特點(diǎn)。變式應(yīng)用5．為保證加酶洗衣粉的效果，應(yīng)注意(

)A．用沸水沖泡洗衣粉B．用含氯較高的自來(lái)水C．室溫時(shí)，用軟水溶解洗衣粉D．和其他洗滌劑混合使用解析：酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì)，具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)。高溫易使蛋白質(zhì)變性，含氯(Cl2)較高的自來(lái)水也會(huì)使蛋白質(zhì)變性。不同洗滌劑的酸堿性不同，不能混合使用。答案：C6．下圖是人體內(nèi)某化學(xué)反應(yīng)的圖解，其中英文字母代表物質(zhì)，數(shù)字表示反應(yīng)前、中、后過(guò)程。(1)圖中代表酶的是________，做出判斷的依據(jù)是_________________________________________。(2)從1和2可以反映出酶具有________性，做出判斷的依據(jù)是________________________________________。(3)如果D代表脂肪，那么E、F則是______和______。解析：(1)酶的本質(zhì)是催化劑，所以酶在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都保持不變。(2)酶的專一性是指一種酶只能催化一種(或一類)物質(zhì)。(3)脂肪的水解產(chǎn)物是甘油和脂肪酸。答案：(1)A

A參加了反應(yīng)并且在反應(yīng)前后保持不變(2)專一A只能和D反應(yīng)而不能和B、C反應(yīng)(3)甘油脂肪酸1.（2013年佛山模擬）下列說(shuō)法正確的是（）A.煤的氣化是物理變化B.蛋白質(zhì)、橡膠和塑料都是天然高分子C.乙烯與HCl加成后可得到聚氯乙烯的單體D.乙醇可以被氧化為乙酸，二者都能發(fā)生取代反應(yīng)解析：煤的氣化是復(fù)雜的物理化學(xué)變化，A錯(cuò)；塑料不是天然高分子，B錯(cuò)；乙烯與HCl加成后得到氯乙烷，氯乙烷不是聚氯乙烯的單體，C錯(cuò)。答案：D2．下列說(shuō)法正確的是(

)A．油脂、淀粉、蔗糖和葡萄糖在一定條件下都能發(fā)生水解反應(yīng)B．蛋白質(zhì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子化合物，分子中都含有C、H、O、N四種元素C．棉、麻、羊毛及合成纖維完全燃燒都只生成CO2和H2OD．根據(jù)分散質(zhì)粒子的直徑大小，分散系可分為溶液、濁液和膠體，濁液的分散質(zhì)粒子大小介于溶液與膠體之間B3．下列說(shuō)法不正確的是(

)A．麥芽糖及其水解產(chǎn)物均能發(fā)生銀鏡反應(yīng)B．用溴水即可鑒別苯酚溶液、2,4-己二烯和甲苯C．在酸性條件下，CH3CO18