2024-2025學(xué)年高中化學(xué)專題4.3蛋白質(zhì)和核酸含解析選修5

PAGEPAGE11專題03蛋白質(zhì)和核酸一．蛋白質(zhì)1．組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蛋白質(zhì)的元素組成有C、H、O、N、S、P等，其分子是由多個氨基酸縮水連接而成的高分子。2．化學(xué)性質(zhì)(1)兩性蛋白質(zhì)的多肽由氨基酸脫水形成，在多肽鏈的兩端存在著自由的氨基和羧基，側(cè)鏈中也有酸性或堿性基團(tuán)，因此，蛋白質(zhì)既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)。(2)水解①水解原理②水解過程蛋白質(zhì)eq\o(→,\s\up8(水解),\s\do7(酸、堿或酶))多肽eq\o(→,\s\up8(水解))氨基酸。(3)鹽析向蛋白質(zhì)溶液中加入肯定濃度的某些鹽[如Na2SO4、(NH4)2SO4、NaCl等]溶液，使蛋白質(zhì)的溶解度降低而從溶液中析出的現(xiàn)象。鹽析是一個可逆過程。(4)變性概念在某些物理因素或化學(xué)因素的影響下，蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生理功能發(fā)生變更的現(xiàn)象影響因素物理因素加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線照耀、超聲波等化學(xué)因素強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、乙醇、福爾馬林、丙酮等特點(diǎn)變性會使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變更，使其失去生理活性，在水中不能重新溶解，是不行逆過程(5)顏色反應(yīng)：分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃硝酸呈黃色。(6)蛋白質(zhì)灼燒有燒焦羽毛的氣味。(7)膠體的性質(zhì)：用一束光照耀蛋白質(zhì)溶液，會產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)。典例1下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述中，不正確的是()A．蠶絲、羊毛、病毒等主要成分都是蛋白質(zhì)B．蛋白質(zhì)溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液，蛋白質(zhì)析出，雖再加水，也不溶解C．重金屬鹽能使蛋白質(zhì)凝合D．濃硝酸使皮膚呈黃色是由于濃硝酸與蛋白質(zhì)發(fā)生了顏色反應(yīng)【答案】B【解析】蛋白質(zhì)中加入(NH4)2SO4溶液后產(chǎn)生鹽析，加水后，蛋白質(zhì)又接著溶解。3．用途（1）蛋白質(zhì)是人類必需的養(yǎng)分物質(zhì)，成年人每天大約要攝取60～80g蛋白質(zhì)。（2）動物膠可用于制造照相膠卷和感光紙等。（3）酶——一類特別的蛋白質(zhì)，是生物體內(nèi)重要的催化劑。一般溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快。在酶作催化劑的反應(yīng)中，酶是一種蛋白質(zhì)，溫度過高會發(fā)生變性而失去活性?！就卣固嵘?.蛋白質(zhì)的存在及組成蛋白質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi)，是組成細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)。蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體的基礎(chǔ)物質(zhì)，約占人體除水格外剩余質(zhì)量的一半。蛋白質(zhì)含有C、H、O、N、S、P等元素，結(jié)構(gòu)特別困難，相對分子質(zhì)量從幾萬到幾千萬，是自然的有機(jī)高分子化合物。2.蛋白質(zhì)的性質(zhì)⑴水解：蛋白質(zhì)＋H2Oeq\o(→,\s\up7(酸或堿或酶))氨基酸。⑵顏色反應(yīng)：蛋白質(zhì)遇濃HNO3變?yōu)辄S色。含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)才能發(fā)生顏色反應(yīng)。⑶燃燒：點(diǎn)燃蛋白質(zhì)，則有燒焦羽毛的氣味。⑷變性：蛋白質(zhì)(如雞蛋白溶液)受熱達(dá)到肯定溫度時就會凝合，這種凝合是不行逆的，即凝合后不能在水中重新溶解，蛋白質(zhì)的這種變更叫做變性。除加熱外，在紫外線、X射線，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，鉛、銅、汞等重金屬的鹽類，以及一些有機(jī)化合物如酒精、甲醛、苯、甲酸等作用下，蛋白質(zhì)均會發(fā)生變性。蛋白質(zhì)變性后，不僅丟失了原有的可溶性，同時也失去了生理活性。①當(dāng)人誤食重金屬鹽類時，可以喝大量牛奶、蛋清或豆?jié){解毒。緣由是上述食品中含有較多的蛋白質(zhì)，可以跟重金屬鹽類形成不溶于水的化合物而排出體外。這樣可以減輕重金屬鹽類對胃腸黏膜的危害，起到緩解毒性的作用。②醫(yī)院里用高溫蒸煮、照耀紫外線、噴灑來蘇爾水、涂抹酒精溶液等方法消毒殺菌，都是使細(xì)菌的蛋白質(zhì)變性而殺死細(xì)菌。二．氨基酸1.重要的氨基酸幾種重要的氨基酸的結(jié)構(gòu)簡式：甘氨酸()、丙氨酸()、谷氨酸()。2.氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)氨基酸中既含有氨基(—NH2)，又含有羧基(—COOH)。3.氨基酸的性質(zhì)氨基酸結(jié)構(gòu)中含有羧基和氨基，所以既有酸性，又有堿性；既能與堿反應(yīng)，又能與酸反應(yīng)，還可在氨基酸之間發(fā)生反應(yīng)。典例2下列物質(zhì)中既能與鹽酸反應(yīng)，又能與NaOH溶液反應(yīng)的是()①NaHCO3②(NH4)2S③Al(OH)3④NH4Cl⑤H2N—CH2—COOH⑥CH3COOHA．①②③ B．①②④⑤C．⑤⑥ D．①②③⑤【答案】D【解析】①NaHCO3是酸式鹽，既能和NaOH反應(yīng)，又能和鹽酸反應(yīng)，故符合題意；②(NH4)2S能和鹽酸反應(yīng)生成硫化氫，和氫氧化鈉反應(yīng)生成氨氣，故符合題意；③是兩性氫氧化物，既能跟酸反應(yīng)又能跟堿反應(yīng)，故符合題意；④只能跟堿反應(yīng)生成氨氣，故不符合題意；⑤—COOH顯酸性，—NH2顯堿性，符合題意；⑥只能和堿反應(yīng)生成鹽，故不符合題意。⑴與酸反應(yīng)：甘氨酸與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為。⑵與堿反應(yīng)：甘氨酸與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為＋H2O。⑶自身反應(yīng)：兩個氨基酸分子間生成二肽的化學(xué)方程式為(或)＋H2O，其中基團(tuán)稱為肽鍵。4.甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸的氨基都位于與羧基相鄰的碳原子上，這樣的氨基酸叫做α－氨基酸。自然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物都是α－氨基酸。典例3一種二肽的結(jié)構(gòu)簡式為，合成這種二肽的氨基酸是()【答案】D【解析】由二肽結(jié)構(gòu)可知，它是兩分子氨基酸脫水形成的，從肽鍵入手可分析出兩氨基酸的分子結(jié)構(gòu)分別是：和。三、酶1．概念是一類由細(xì)胞產(chǎn)生的、對生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的有機(jī)物，其中大多數(shù)是蛋白質(zhì)。2．催化特點(diǎn)(1)條件溫柔、不需加熱。(2)具有高度的專一性。(3)具有高效催化作用。四、核酸1．概念核酸是一類含磷的生物高分子化合物。2．分類【拓展延長】1．蛋白質(zhì)的水解在酸、堿或酶的作用下，肽鍵斷裂，碳原子連接羥基，氮原子連接氫原子。肽鍵水解原理示意圖如下：2．鹽析和變性的比較鹽析變性概念蛋白質(zhì)在某些鹽的濃溶液中溶解度降低而析出蛋白質(zhì)在加熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等條件下性質(zhì)發(fā)生變更而凝合起來特征可逆不行逆實(shí)質(zhì)溶解度降低，物理變更結(jié)構(gòu)、性質(zhì)變更，化學(xué)變更條件堿金屬、鎂、鋁等輕金屬鹽或銨鹽的濃溶液加熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、紫外線、重金屬鹽、苯酚、甲醛、乙醇等用途分別、提純蛋白質(zhì)殺菌、消毒實(shí)例硫酸銨或硫酸鈉等鹽溶液使蛋白質(zhì)鹽析重金屬鹽(例如硫酸銅)溶液能使蛋白質(zhì)變性3．二肽的形成氨基酸分子的羧基與另外1個氨基酸分子的氨基脫水形成肽鍵(與酯化反應(yīng)類似)，依據(jù)參加反應(yīng)的羧基或氨基的不同可形成多種二肽。如谷氨酸與谷氨酸之間形成兩種二肽；甘氨酸與丙氨酸可形成4種二肽：分子間或分子內(nèi)脫水成環(huán)3．氨基酸分子縮聚成高分子化合物課后練習(xí)：1．甘氨酸在NaOH溶液中存在的形式是()A．H2N—CH2—COONa B．H2N—CH2—COOHC． D．H2N—CH2—COO－【答案】D【解析】在NaOH溶液中甘氨酸分子中的羧基與氫氧根離子發(fā)生中和反應(yīng)。2．下列說法錯誤的是()A．雞蛋清和淀粉可以用濃硝酸鑒別B．核酸是高分子化合物C．分子式為C5H8O2，既與碳酸鈉溶液反應(yīng)又與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)的有機(jī)物有8種D．乳酸薄荷醇酯()僅能發(fā)生水解、氧化、消去反應(yīng)【答案】D【解析】雞蛋清遇濃硝酸顯黃色，可以鑒別，A正確；B正確；能與Na2CO3溶液反應(yīng)生成CO2，說明此分子中含有羧基，能與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)說明此分子含有碳碳雙鍵，依據(jù)碳鏈異構(gòu)和雙鍵、羧基官能團(tuán)異構(gòu)可得有8種同分異構(gòu)體，分別為HOOC—CH=CH—CH2—CH3、HOOC—CH2—CH=CH—CH3、CH2=CH—CH2—CH2—COOH、，C正確；含—COOC—可發(fā)生水解，含—OH可發(fā)生氧化、消去、酯化反應(yīng)，且含—OH能與Na反應(yīng)等，則除水解、氧化、消去反應(yīng)外，還可發(fā)生置換反應(yīng)、酯化反應(yīng)，D錯誤。3．下列說法正確的是()A．將(NH4)2SO4溶液加入蛋白質(zhì)溶液，出現(xiàn)沉淀，表明可使蛋白質(zhì)變性B．糖類、油脂和蛋白質(zhì)均可發(fā)生水解反應(yīng)C．向蛋白質(zhì)溶液中滴加CuSO4溶液，有固體析出，說明蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析D．酒精能使蛋白質(zhì)變性，可用于殺菌消毒【答案】D【解析】(1)物理因素使蛋白質(zhì)變性，發(fā)生的是化學(xué)變更。(2)蛋白質(zhì)溶液是膠體，與鹽溶液作用發(fā)生凝合。(3)酶是蛋白質(zhì)，溫度高，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，因此，并不是溫度越高，酶的催化效果越好。4．市場上有一種加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的堿性蛋白酶，它的催化活性很強(qiáng)，衣物的汗?jié)n、血跡及人本身排放的蛋白質(zhì)、油漬遇到它，都能水解而被除去，下列衣料中不能用加酶洗衣粉洗滌的是()①棉織品②毛織品③腈綸制品④蠶絲制品⑤滌綸制品⑥錦綸制品A．①②③ B．②④C．③④⑤ D．③⑤⑥【答案】B【解析】加酶洗衣粉中加入的少量堿性蛋白酶能使蛋白質(zhì)水解而被除去，因此，主要成分為蛋白質(zhì)的毛織品和蠶絲制品，不能用加酶洗衣粉洗滌。5．下列過程不屬于化學(xué)變更的是()A．在蛋白質(zhì)溶液中，加入飽和硫酸銨溶液，有沉淀析出B．皮膚不慎沾上濃硝酸而呈現(xiàn)黃色C．在蛋白質(zhì)溶液中加入硫酸銅溶液，有沉淀析出D．用稀釋的福爾馬林溶液(0.1%～0.5%)浸泡植物種子【答案】A【解析】A項(xiàng)在蛋白質(zhì)溶液中加入飽和硫酸銨溶液，是鹽析過程，析出的蛋白質(zhì)性質(zhì)并無變更，即沒有新物質(zhì)生成，加水后，析出的蛋白質(zhì)仍能溶解，A項(xiàng)不是化學(xué)變更；B項(xiàng)皮膚不慎沾上濃硝酸顯黃色屬于蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)，是化學(xué)變更；C項(xiàng)在蛋白質(zhì)溶液中加入硫酸銅溶液，析出沉淀是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)變性，是化學(xué)變更；D項(xiàng)用稀釋的福爾馬林溶液殺死種子上的細(xì)菌和微生物，即使這些生物體的蛋白質(zhì)發(fā)生變性反應(yīng)，是化學(xué)變更。6．氨基酸不能發(fā)生的反應(yīng)是()A．酯化反應(yīng) B．與堿的中和反應(yīng)C．成肽反應(yīng) D．水解反應(yīng)【答案】D【解析】氨基酸分子中含有羧基和氨基，可以發(fā)生酯化、中和、成肽反應(yīng)。7．苯丙氨酸()有多種同分異構(gòu)體。其中同時符合下列兩個條件：①有帶兩個取代基的苯環(huán)；②有一個硝基干脆連接在苯環(huán)上的異構(gòu)體有()A．3種 B．5種C．6種 D．10種【答案】C【解析】依據(jù)題意，—NO2干脆連在苯環(huán)上，則另一取代基應(yīng)為—C3H7，—C3H7有正丙基和異丙基兩種異構(gòu)體，再考慮在苯環(huán)上鄰、間、對三種位置異構(gòu)，得知符合條件的異構(gòu)體共有六種。8．青霉素是醫(yī)學(xué)上一種常用的抗生素，在體內(nèi)經(jīng)酸性水解后，得到青霉氨基酸，其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示(分子中的—SH與—OH具有類似性質(zhì))。青霉氨基酸下列關(guān)于青霉氨基酸的推斷合理的是()A．青霉氨基酸分子中全部碳原子均在同始終線上B．青霉氨基酸只有酸性，沒有堿性C．青霉氨基酸分子間能形成多肽D．1mol青霉氨基酸與足量的金屬鈉反應(yīng)生成0.5molH2【答案】C【解析】分子中含有—NH2，所以有堿性，除了—COOH外，還有—SH可以與Na反應(yīng)，所以生成的H2為1mol。9．褪黑素是一種內(nèi)源性生物鐘調(diào)整劑，在人體內(nèi)由食物中的色氨酸轉(zhuǎn)化得到，如圖所示。下列說法不正確的是()A．色氨酸分子中存在氨基和羧基，可形成內(nèi)鹽，具有較高的熔點(diǎn)B．在色氨酸水溶液中，可通過調(diào)整溶液的pH使其形成晶體析出C．在肯定條件下，色氨酸可發(fā)生縮聚反應(yīng)D．褪黑素與色氨酸結(jié)構(gòu)相像，也具有兩性化合物的特性【答案】D【解析】色氨酸分子中存在氨基和羧基，可以分子內(nèi)脫水形成內(nèi)鹽，色氨酸分子間可以形成氫鍵，具有較高的熔點(diǎn)，A正確；色氨酸分子中含有氨基和羧基，能與酸、堿反應(yīng)，因此調(diào)整溶液pH能使其形成晶體析出，B正確；色氨酸分子中含有氨基和羧基，分子間可發(fā)生縮聚反應(yīng)，C正確；色氨酸分子中含有氨基和羧基，褪黑素分子中含有，二者的結(jié)構(gòu)不相像，D錯誤。10．人類肝臟