【人教版高中化學(xué)選修5】 第四章 第三節(jié) 蛋白質(zhì)和核酸

1、第三節(jié)蛋白質(zhì)和核酸學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解氨基酸的組成和結(jié)構(gòu)，并能以氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)認(rèn)識(shí)其性質(zhì)。2.了解蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。3.了解酶催化的特點(diǎn)及核酸的組成、存在、生理功能。一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1分析下列四種人體所必需的氨基酸的結(jié)構(gòu)，回答下列問題： 甘氨酸苯丙氨酸 丙氨酸 谷氨酸(1)歸納氨基酸的組成元素有哪些？氨基酸分子中共同含有的官能團(tuán)有哪些？提示組成元素主要有C、H、O、N；共同含有的官能團(tuán)：羧基、氨基。(2)氨基酸所具有的共同結(jié)構(gòu)是什么？最簡(jiǎn)單的氨基酸的名稱是什么？提示；甘氨酸。(3)上述氨基酸中，不含有手性碳原子的氨基酸名稱是什么？提示甘氨酸。2天然的氨基酸均為無色晶體，熔點(diǎn)較高，大

2、部分能溶于水，難溶于乙醇、乙醚。氨基酸具有兩性：(1)寫出甘氨酸與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示HCl。(2)寫出甘氨酸與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示NaOHH2O。3氨基酸中羧基和氨基可以發(fā)生類似于酯化反應(yīng)的脫水反應(yīng)，形成肽鍵()，該反應(yīng)又稱為成肽反應(yīng)。請(qǐng)寫出兩個(gè)丙氨酸分子反應(yīng)生成二肽的化學(xué)方程式，并指出反應(yīng)的類型。提示H2O取代反應(yīng)深度思考1十肽中肽鍵的數(shù)目是多少？你認(rèn)為發(fā)生成肽反應(yīng)的氨基酸分子數(shù)與其產(chǎn)物多肽中肽鍵數(shù)目有何關(guān)系？提示9；n個(gè)氨基酸形成一條肽鏈時(shí)，含有(n1)個(gè)肽鍵。2多肽種類繁多的原因是什么？提示形成多肽的氨基酸的種類數(shù)目不同；氨基酸的排列方式多樣。練中感悟1已知半胱氨酸

3、的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，則下列說法錯(cuò)誤的是()A半胱氨酸屬于-氨基酸B半胱氨酸分子中有兩個(gè)手性碳原子C半胱氨酸的分子式為C3H7NO2SDHSCH2CH2CH2NO2與半胱氨酸互為同分異構(gòu)體答案B解析半胱氨酸屬于-氨基酸，A項(xiàng)正確；半胱氨酸分子中只有一個(gè)手性碳原子，B錯(cuò)誤；半胱氨酸的分子式為C3H7NO2S，C項(xiàng)正確；HSCH2CH2CH2NO2與半胱氨酸具有相同的分子式，故它們互為同分異構(gòu)體，D項(xiàng)正確。2苯丙氨酸和丙氨酸混合，在一定條件下發(fā)生縮合反應(yīng)生成二肽的化合物共有()A4種 B3種 C2種 D1種答案A解析同種氨基酸縮合反應(yīng)生成二肽的化合物各有一種，苯丙氨酸和丙氨酸發(fā)生縮合反應(yīng)生成二肽的化合物有

4、兩種。二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1蛋白質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)(1)用氨基酸合成蛋白質(zhì)的反應(yīng)屬于什么反應(yīng)類型？組成蛋白質(zhì)的主要元素有哪些？提示屬于縮聚反應(yīng)；組成蛋白質(zhì)的主要元素有C、H、O、N、S等。(2)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)反映的信息有哪些？二級(jí)結(jié)構(gòu)到四級(jí)結(jié)構(gòu)反映的又是什么信息？提示一級(jí)結(jié)構(gòu)反映的信息是氨基酸的連接方式和排列順序；二級(jí)結(jié)構(gòu)到四級(jí)結(jié)構(gòu)反映的是空間結(jié)構(gòu)。2蛋白質(zhì)的性質(zhì)(1)根據(jù)蛋白質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)，推測(cè)蛋白質(zhì)有哪些性質(zhì)？提示蛋白質(zhì)既能與酸反應(yīng)，也能與堿反應(yīng)；蛋白質(zhì)可以在催化劑作用下，水解生成多肽或者氨基酸。(2)實(shí)驗(yàn)探究蛋白質(zhì)的鹽析和變性。取7支試管向其中分別加入2 mL雞蛋清溶液，完成下列實(shí)驗(yàn)，觀

5、察現(xiàn)象，并回答問題：觀察試管中是否產(chǎn)生沉淀。若產(chǎn)生，取少量沉淀物于另一試管中，加水振蕩，觀察哪些編號(hào)的試管中有沉淀產(chǎn)生？哪些編號(hào)的試管加水后沉淀溶解？提示全部有沉淀產(chǎn)生，、中沉淀溶解。鹽析和變性的比較鹽析變性含義加入無機(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濃的非重金屬無機(jī)鹽溶液加熱、紫外線照射、加壓、攪拌、重金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、甲醛等變化實(shí)質(zhì)物理變化化學(xué)變化特點(diǎn)可逆，蛋白質(zhì)仍保持原有的生理活性不可逆，蛋白質(zhì)已失去原有的生理活性用途分離提純蛋白質(zhì)消毒滅菌，如給果樹使用波爾多液，保存動(dòng)物標(biāo)本等3認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)(1)取2 mL蛋白質(zhì)溶液于試管中，加入數(shù)滴濃硝酸，微熱

6、。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有哪些？原因是什么？提示先有沉淀產(chǎn)生，加熱后沉淀變黃色；蛋白質(zhì)分子中含有苯基，發(fā)生了顏色反應(yīng)。(2)向上述試管中加入一定量的水，振蕩，有何現(xiàn)象？提示沉淀不溶解，濃硝酸使蛋白質(zhì)發(fā)生了變性。練中感悟1下列關(guān)于蛋白質(zhì)的說法不正確的是()A蛋白質(zhì)是由多種-氨基酸加聚而生成的天然高分子化合物B通常用酒精消毒，其原理是酒精使細(xì)菌中的蛋白質(zhì)變性而失去生理活性C濃的硫酸鈉溶液能使溶液中的蛋白質(zhì)析出，加水后析出的蛋白質(zhì)又溶解D鑒別織物成分是蠶絲還是“人造絲”可采用灼燒聞氣味的方法答案A解析氨基酸生成蛋白質(zhì)發(fā)生的是分子間的脫水反應(yīng)而不是加聚反應(yīng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；無論何種形式的消毒，其原理都是使細(xì)菌中的蛋白質(zhì)

7、變性而失去原有生理活性，故B項(xiàng)正確；鹽析不能使蛋白質(zhì)變性，故C項(xiàng)正確；“人造絲”的成分是纖維素，灼燒時(shí)沒有燒焦羽毛的氣味，故D項(xiàng)正確。2當(dāng)含有下列結(jié)構(gòu)片段的蛋白質(zhì)水解時(shí)，產(chǎn)生的氨基酸的種類有()A2種 B3種C4種 D5種答案B解析蛋白質(zhì)水解時(shí)肽鍵斷裂，然后在一端補(bǔ)上OH，在NH一端補(bǔ)上H，即可確定氨基酸的種類數(shù)了。水解時(shí)產(chǎn)生的氨基酸為、。三、酶與核酸1酶具有生理活性，是對(duì)于許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)和生物體內(nèi)進(jìn)行的復(fù)雜的反應(yīng)具有很強(qiáng)的催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。酶的催化作用具有哪些特點(diǎn)？提示條件溫和，不需加熱。具有高度的專一性。具有高效催化作用。2核酸是一類分子骨架由磷酸和五碳糖交叉排列

8、而成的長(zhǎng)鏈高分子化合物，它在生物體的生長(zhǎng)、繁殖、遺傳、變異等生命現(xiàn)象中起著決定性作用。填寫下表：類別脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)組成差異二者主要差異在于五碳糖的不同脫氧核糖核糖存在主要存在于細(xì)胞核中主要存在于細(xì)胞質(zhì)中生理功能生物體遺傳信息的載體，還指揮著蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞的分裂和制造新的細(xì)胞根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成練中感悟1下列有關(guān)酶的說法中錯(cuò)誤的是()A大多數(shù)酶是具有催化作用的蛋白質(zhì)B酶的催化作用具有選擇性和專一性C高溫或重金屬鹽能降低酶的活性D酶只有在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿條件下才能發(fā)揮作用答案D解析大多數(shù)酶是具有催化作用的蛋白質(zhì)，其催化作用具有選擇性和專一性，因此要尋找一

9、些特殊的酶。高溫、重金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等條件可使酶(蛋白質(zhì))失去活性(變性)。2下列有關(guān)核酸的敘述中，正確的是()A除病毒外，一切生物都有核酸存在B核酸是由C、H、O、N、P等元素組成的小分子有機(jī)物C核酸是生物體的遺傳物質(zhì)D組成核酸的基本單位是脫氧核苷酸答案C解析一般地說，病毒由核酸和蛋白質(zhì)組成，A項(xiàng)不正確；核酸是由C、H、O、N、P等元素組成的有機(jī)高分子物質(zhì)，B項(xiàng)不正確；核酸分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類，其中脫氧核苷酸是DNA的基本單位，D項(xiàng)不正確。課時(shí)對(duì)點(diǎn)練題組一氨基酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1下列物質(zhì)中與甘氨酸互為同分異構(gòu)體的是()ACH3CH2ONO2 BCH3CH2NO2

10、CD答案B解析相同碳原子數(shù)的氨基酸與硝基化合物可能互為同分異構(gòu)體。甘氨酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，與其互為同分異構(gòu)體的是CH3CH2NO2，故選B。2關(guān)于生物體內(nèi)氨基酸的敘述中錯(cuò)誤的是()A構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式可表示為B人體內(nèi)氨基酸的分解代謝最終產(chǎn)物是水、二氧化碳和尿素C人體內(nèi)所有氨基酸均可以相互轉(zhuǎn)化D兩分子氨基酸通過脫水縮合可以形成二肽答案C解析部分氨基酸可以在人體內(nèi)相互轉(zhuǎn)化，但是有幾種氨基酸在人體內(nèi)不能合成，必須從食物中獲得，稱為必需氨基酸，故C錯(cuò)誤。3青霉素是重要的抗生素，其在體內(nèi)經(jīng)酸性水解后得到一種有機(jī)物R。R的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)R的說法正確的是()AR的分子式為C5H10NO2S

11、BR只能發(fā)生取代反應(yīng)CR既可以與酸反應(yīng)也可以與堿反應(yīng)DR屬于烴的含氧衍生物答案C解析由有機(jī)物R的鍵線式可知，其分子式為C5H11NO2S，故A錯(cuò)誤；R除了能發(fā)生取代反應(yīng)外，還可以發(fā)生氧化反應(yīng)(如燃燒、氨基被氧化)、還原反應(yīng)(羧基被LiAlH4還原)等，故B錯(cuò)誤；R分子中既含有氨基也含有羧基，所以既可以與酸反應(yīng)也可以與堿反應(yīng)，故C正確；R的組成中除了C、H、O元素之外還含有N、S元素，不屬于烴的含氧衍生物，故D錯(cuò)誤。4三種氨基酸：NH2CH2COOH、，它們之間脫水形成二肽的種類數(shù)為()A3 B4 C9 D12答案D解析2個(gè)氨基酸分子脫去一個(gè)水分子生成二肽。把已知三種氨基酸分別用a、b、c表示，

12、當(dāng)同種氨基酸分子間脫水生成二肽時(shí)有aa(1種)、(bb)(1種)、cc(2種，因c有2個(gè)羧基)，共4種；當(dāng)不同種氨基酸脫水生成二肽，則有ab、ba，因c有2個(gè)羧基，且c的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，故有ac、ca(2種)，bc、cb(2種)，共有8種；則三種氨基酸脫水形成二肽種類數(shù)為12，D項(xiàng)正確。題組二蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)5下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述正確的是()A加熱能殺死流感病毒是因?yàn)椴《镜牡鞍踪|(zhì)受熱發(fā)生鹽析B溫度越高，對(duì)某些化學(xué)反應(yīng)的催化效率越高C所有的蛋白質(zhì)都是高分子化合物D任何結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸都會(huì)變成黃色答案C解析只有含苯基的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸時(shí)才會(huì)變?yōu)辄S色。6下面是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的一部分，其中標(biāo)出了分

13、子中不同的鍵，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)時(shí)，斷裂的鍵是()A B C D答案C解析蛋白質(zhì)水解斷鍵后所得到的水解產(chǎn)物一定是氨基酸，即水解產(chǎn)物分子中既含有氨基，又含有羧基，由此可知應(yīng)在處斷鍵。7下列說法正確的是()A蛋白質(zhì)是僅由碳、氫、氧元素組成的物質(zhì)B磨豆?jié){的大豆富含蛋白質(zhì)，豆?jié){煮沸后蛋白質(zhì)變成了氨基酸C用灼燒法可以區(qū)分蠶絲和羊毛D纖維素、蛋白質(zhì)都屬于高分子化合物答案D解析蛋白質(zhì)是由C、H、O、N等多種元素組成的物質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；豆?jié){煮沸后，蛋白質(zhì)發(fā)生了變性，但不會(huì)發(fā)生水解，B項(xiàng)錯(cuò)誤；蠶絲和羊毛都是蛋白質(zhì)，灼燒均有燒焦羽毛氣味，C項(xiàng)錯(cuò)誤。8諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予將“化學(xué)生物學(xué)提升為現(xiàn)代最大科學(xué)”的三位化學(xué)家，

14、利用三人的研究成果，可以迅速地辨識(shí)蛋白質(zhì)，制造出溶液中蛋白質(zhì)分子的三維空間影像。下列關(guān)于蛋白質(zhì)的說法不正確的是()A蛋白質(zhì)在酶的作用下最終水解成氨基酸B阿膠的主要成分是蛋白質(zhì)，蠶絲的主要成分是纖維素C向蛋白質(zhì)溶液中加入飽和硫酸鈉溶液，析出蛋白質(zhì)固體，加蒸餾水后又溶解D濃硝酸濺到皮膚上，使皮膚呈現(xiàn)黃色是由于濃硝酸與皮膚發(fā)生了顏色反應(yīng)答案B解析蛋白質(zhì)在酶的作用下最終水解成氨基酸，故A項(xiàng)正確；蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；向蛋白質(zhì)溶液中加入飽和硫酸鈉溶液，蛋白質(zhì)溶液發(fā)生鹽析，但蛋白質(zhì)活性并沒有改變，加蒸餾水后沉淀會(huì)溶解，故C項(xiàng)正確；皮膚不慎沾上濃硝酸會(huì)出現(xiàn)黃色，是蛋白質(zhì)發(fā)生顏色反應(yīng)的結(jié)果，故D

15、項(xiàng)正確。題組三酶與核酸9下列關(guān)于酶的敘述中，不正確的是()A酶是一種糖類物質(zhì)B酶大多數(shù)是蛋白質(zhì)C酶是生物體內(nèi)產(chǎn)生的催化劑D酶受到高溫或重金屬鹽作用時(shí)會(huì)變性答案A解析絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，而不是糖類物質(zhì)，具有蛋白質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)受到高溫或重金屬鹽作用時(shí)會(huì)變性；酶還是生物體內(nèi)產(chǎn)生的高效催化劑，其催化作用具有條件溫和、不需加熱、高度專一、催化效率高等特點(diǎn)。10下列有關(guān)核酸的說法中不正確的是()A核酸是一類含磷的生物高分子化合物B根據(jù)組成，核酸分為DNA和RNACDNA大量存在于細(xì)胞質(zhì)中D1981年，我國(guó)用人工方法合成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸答案C解析核酸是含磷的生物高分子化合物，據(jù)組成可分為DNA和RNA

16、，DNA大量存在于細(xì)胞核中。11天工開物中記載絲織品的處理：“凡帛織就猶是生絲，煮練方熟。練用稻稿灰入水煮。以豬胰脂陳宿一晚，入湯浣之，寶色燁然”。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A生絲的主要成分為蛋白質(zhì)B稻稿灰的主要成分是碳酸鉀，其入水后溶液呈堿性C該過程實(shí)際就是生絲的除雜過程D生絲煮練之后變?yōu)槭旖z，熟絲的成分是氨基酸答案D解析生絲的主要成分是蛋白質(zhì)，A項(xiàng)正確；稻稿灰的主要成分是碳酸鉀，是強(qiáng)堿弱酸鹽，溶于水后溶液顯堿性，B項(xiàng)正確；該過程講述了由生絲到熟絲的過程，實(shí)際是生絲的除雜過程，從而使得生絲變熟絲后光澤度變好，C項(xiàng)正確；生絲煮練之后變?yōu)槭旖z，由于氨基酸能溶于水，故熟絲的成分不可能是氨基酸，D項(xiàng)錯(cuò)

17、誤。12三國(guó)時(shí)代，諸葛亮領(lǐng)兵南征孟獲，遇到了“啞泉”，士兵飲后致啞，腹痛，甚至死亡。又有一“安樂泉”飲后可解“啞泉”之毒。1995年10月國(guó)內(nèi)某報(bào)刊報(bào)道，經(jīng)科研人員研究，“啞泉”水中溶有CuSO4，“安樂泉”水質(zhì)偏堿性。下列有關(guān)說法中可能符合題意的是()A“啞泉”之毒是由于水中的Cu2使人體中的蛋白質(zhì)變性B“啞泉”之毒是由于水中的SO使人體中的蛋白質(zhì)變性C“啞泉”之毒是由于水中的Cu2水解顯酸性使人體中的蛋白質(zhì)變性D“安樂泉”能解“啞泉”之毒的離子方程式為HOH=H2O答案A解析“啞泉”有毒是因?yàn)槠浜械腃uSO4電離出的Cu2為重金屬離子，重金屬離子能使蛋白質(zhì)變性，SO不能使人體中的蛋白質(zhì)變

18、性，A符合題意，B、C不符合題意；要解“啞泉”之毒就要使可溶性的Cu2轉(zhuǎn)變成沉淀，離子方程式為Cu22OH=Cu(OH)2，D不符合題意。13據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)研究雜志報(bào)道，美國(guó)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)半胱氨酸能增強(qiáng)艾滋病毒感染者的免疫力，對(duì)控制艾滋病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，則下列說法錯(cuò)誤的是()A兩分子半胱氨酸脫水形成二肽的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為B半胱氨酸是一種兩性物質(zhì)C可與過量NaOH溶液反應(yīng)放出氨氣D天然蛋白質(zhì)最終水解產(chǎn)物均為-氨基酸答案A解析一個(gè)半胱氨酸分子中的羧基與另一個(gè)半胱氨酸分子中的氨基發(fā)生脫水縮合，生成二肽的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式應(yīng)為，故A錯(cuò)誤；半胱氨酸分子中含有羧基和氨基，羧基顯酸性，氨基顯堿性，因此半

19、胱氨酸是一種兩性物質(zhì)，故B正確；中含有NH，加入過量NaOH溶液，能產(chǎn)生NH3，故C正確；天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物是-氨基酸，故D正確。14酪氨酸是一種生命活動(dòng)不可缺少的氨基酸，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：(1)酪氨酸能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型有_(填字母)。A取代反應(yīng) B氧化反應(yīng)C酯化反應(yīng) D中和反應(yīng)(2)在酪氨酸的同分異構(gòu)體中，同時(shí)滿足如下三個(gè)條件的，除酪氨酸外還有_種。屬于氨基酸且“碳骨架”與酪氨酸相同；與氯化鐵溶液能發(fā)生顯色反應(yīng)；氨基(NH2)不與苯環(huán)直接相連。(3)已知氨基酸能與堿反應(yīng)，寫出酪氨酸與足量的NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。答案(1)ABCD(2)5(3)2NaOH2H2O解析(1)由酪氨酸的分子結(jié)構(gòu)可知，分子中含有氨基、羧基、酚羥基及苯環(huán)，因此酪氨酸應(yīng)該具有氨基酸、酚、羧酸所具有的性質(zhì)，能發(fā)生中和反應(yīng)、酯化反應(yīng)、取代反應(yīng)和氧化反應(yīng)。(2)由于碳骨架相同，且含有酚羥基，側(cè)鏈不變，將酪氨酸中的羥基置于鄰位、間位，有2種，側(cè)鏈變?yōu)椤啊焙笈cOH處于鄰、間、對(duì)位的有3種，總共5種。(3)酚羥基和羧基均能與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)。15根據(jù)下圖所示回答問題：(1)