高中化学 第二单元 氨基酸 蛋白质 核酸测试苏教版选修5Word格式文档下载.docx
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核酸包括________(RNA)和________(DNA)两大类,它们对遗传信息的________、蛋白质的________起着决定性作用。
生物体内,核酸主要以________形式存在于细胞中,核蛋白水解后能得到核酸,核酸是核蛋白的________。
核酸可以进一步水解,得到________,核苷酸则由________、________及________组成。
核糖中的戊糖可以为________或________,对应的核酸分别为________和________。
核酸水解得到的碱基有________、________、________、________和________五种,RNA只能得到________、________、________和尿嘧啶,DNA只能得到________、________、________和________。
答案:
1.氨基酸
2.氨基酸 20种 α-氨基酸 手性分子 L型
3.Gly Leu “亮”
4.氨基酸 肽键 特定结构 生物学功能 氧气 调节或催化
5.无机盐溶液 胶体结构 蛋白质的溶解性 沉淀 溶解 分离、提纯蛋白质
6.强酸 强碱 甲醛 酒精 不能 将失去 紫外线 X射线 加热
7.酶 催化功能 蛋白质 条件温和 效率高 高度专一 蛋白质 脂肪
8.核糖核酸 脱氧核糖核酸 储存 生物合成 与蛋白质结合成核蛋白的 非蛋白部分 核苷酸 碱基 戊糖 磷酸 核糖 脱氧核糖 RNA DNA 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) 胞腺嘧啶(T) 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 胸腺嘧啶
课堂互动
三点剖析
一、氨基酸及其性质
1.定义及命名
(1)定义:
氨基酸可看作是羧酸分子的烃基上的氢原子被氨基(—NH2)取代后的生成物。
因此其分子结构上的突出特点是含有—NH2和—COOH两种官能团。
(2)命名:
以羧酸为母体,氨基为取代基,碳原子的编号通常把离羧基最近的碳原子称为α碳原子,次近的碳原子称为β碳原子,以此类推。
如α-氨基酸的分子结构表示为
,β-氨基酸的分子结构表示为
……
注:
①如未说明,一般指α-氨基酸;
天然蛋白质水解的最终产物都是α-氨基酸,②氨基酸与硝基化合物可能是同分异构体。
2.常见的氨基酸
甘氨酸(氨基乙酸)
丙氨酸(α-氨基丙酸)
苯丙氨酸(α-氨基-β-苯基丙酸)
谷氨酸(α-氨基戊二酸)
3.氨基酸的物理性质
天然的氨基酸均为无色晶体,熔点较高,在200~300℃熔化分解。
它们能溶于强酸或强碱溶液中,除少数氨基酸外,一般都能溶于水,而难溶于乙酸、乙醚。
4.α氨基酸的化学性质
(1)两性:
碱性:
氨基酸分子中的—NH2决定其有碱性,能与酸反应
酸性:
氨基酸分子中的—COOH决定其有酸性,能与碱反应。
随着水溶液的pH不同,氨基酸在溶液中存在的形态也不同,在酸性条件下,氨基酸主要以阳离子形态存在;
在碱性条件下,氨基酸主要以阴离子形态存在。
(2)酯化反应
甘氨酸乙酯
(3)形成内盐
(4)成肽反应
氨基酸分子间羧基和氨基可以脱去水分子,经缩合而成的产物叫肽。
两分子的氨基酸之间脱去1分子H2O生成二肽;
三分子氨基酸脱去2分子H2O生成三肽。
多分子氨基酸脱水生成多肽和蛋白质。
如:
知识总结:
(1)“
”称作肽键,又叫酰胺键,在一定条件下能发生水解反应,肽键中的C—N键断裂:
(2)生成肽键的脱水方式:
。
多分子氨基酸脱水生成多肽或蛋白质的反应叫缩聚反应。
5.如何提纯分离氨基酸
氨基酸分子中既有氨基,又有羧基,它是两性化合物,氨基酸分子中的氨基和羧基相互作用,使氨基酸成为带有正电荷和负电荷的两性离子(
,称为内盐)。
当溶液中的氨基酸主要以两性离子的形态存在时,它在水中的溶解度最小,可以结晶析出。
不同的氨基酸出现这种情况的pH各不相同,利用这一差异,可以通过控制溶液的pH分离氨基酸。
在多肽和蛋白质分子中,也存在氨基和羧基,同样可以通过这种方法分离它们。
二、蛋白质的结构和酶的性质
1.蛋白质:
由氨基酸通过肽键等相互连接而形成的一类具有特定结构和一定生物学功能的生物大分子。
(1)蛋白质属于天然的高分子化合物,其他的物质还有淀粉和纤维素。
(2)天然蛋白质是由α氨基酸脱水缩合而形成的,所以天然蛋白质水解的最终产物全部是α氨基酸,氨基酸是构成蛋白质的基础。
(3)相对分子质量在10000以上的多肽一般认为是蛋白质,蛋白质中含有肽键、氨基、羧基。
蛋白质包含50个以上的氨基酸残基。
2.蛋白质的性质
(1)有些蛋白质能溶于水,由于蛋白质分子直径较大——达到胶体微粒的大小,故蛋白质溶于水形成胶体,因此蛋白质溶液具有胶体的某些性质。
(2)两性:
因结构中含有—NH2和—COOH,故有两性。
(3)水解:
在酸、碱或酶的作用下发生水解,水解的最终产物是氨基酸。
(4)盐析:
向蛋白质溶液中加入浓的无机盐溶液(如饱和硫酸铵溶液、硫酸钠溶液等),能够破坏蛋白质溶液的胶体结构而降低蛋白质的溶解性,使蛋白质转变为沉淀析出,这种作用称为盐析。
①盐析所用盐必须是轻金属盐或铵盐的浓溶液,少量盐的溶液能促进蛋白质的溶解。
②盐析过程是可逆的,即盐析作用析出的蛋白质仍然具有原来的性质及活性,加水后仍能溶解,蛋白质溶液
蛋白质白色沉淀。
③盐析可用来分离、提纯蛋白质。
(5)变性:
蛋白质遇到重金属盐、强酸、强碱、甲醛、酒精等物质也会生成沉淀,使蛋白质的结构发生变化而凝结,失去蛋白质的生理活性,这种凝结是不可逆的。
①变性使用的盐是重金属盐(Cu2+,Pb2+,Hg2+等)。
②变性过程是不可逆的,不能在水中重新溶解。
③变性原理可以用于消毒,但也可以引起中毒,应用如下,医疗上高温灭菌;
福尔马林能防腐,用于浸制标本;
酒精用于消毒,用蛋清或牛奶解重金属盐中毒等。
④紫外线、X射线照射或加热都能使蛋白质变性。
(6)颜色反应:
①在过量的NaOH溶液中加入硫酸铜溶液,可制得双缩脲试剂,蛋白质遇该试剂时会呈现紫玫瑰色。
含有两个及两个以上肽键的化合物均能发生该反应。
②含有苯环的蛋白质与浓硝酸作用时会产生黄色固态物质。
①天然的蛋白质都含有苯环。
②常用颜色反应来检验蛋白质。
(7)灼烧实验:
蛋白质中除了C、H、O元素外,还有N、S等元素,因此被灼烧时,产生烧焦羽毛的气味。
3.蛋白质的结构
蛋白质可能包含一条或多条肽链,不同肽链中所含的氨基酸数量以及它们的排列方式各不相同,多肽链本身以及多肽链之间还存在空间结构问题,科学家们将蛋白质的结构层次分为四级进行研究。
(1)1953年,英国科学家桑格测定出牛胰岛素的一级结构,并因此获得1958年诺贝尔化学奖。
氨基酸在蛋白质肽链中的排列顺序称为蛋白质的一级结构,蛋白质的生物活性首先取决于蛋白质的一级结构。
每种蛋白质都有唯一而确切的氨基酸序列。
(2)1948年,美国科学家鲍林和科里共同研究发现了蛋白质的二级结构,他们提出了蛋白质的α螺旋结构,1952年,他们又提出了蛋白质的β-折叠结构。
蛋白质分子中肽链并非直链状,而是按一定规律卷曲或折叠形成特定的空间结构,这是蛋白质的二级结构。
蛋白质的二级结构主要依靠肽链中氨基酸残基亚氨基(—NH—)上的氢原子与羰基(
)上的氧原子之间形成的氢键而实现的。
无论是α螺旋结构还是β折叠结构,空间形状都有一定的规律。
(3)在二级结构的基础上,肽链还按照一定的结构进一步形成更复杂的三级结构。
肌红蛋白、血红蛋白正是通过这种结构使其表面的空穴恰好容纳一个血红素分子。
(4)具有三级结构的多肽链按一定的空间排列方式结合在一起,形成的聚集体结构称为蛋白质的四级结构。
其中,血红蛋白由四个具有三级结构的蛋白质链构成,其中两个是α链,另两个是β链,其四级结构近似椭球形状。
4.酶
一种高效的生物催化剂,生物体新陈代谢过程中的几乎所有的化学变化都是在酶的催化作用下进行的。
生物体内存在着上千种具有不同功能的酶。
从本质上说,酶绝大多数是蛋白质。
酶催化的主要特点:
(1)需要比较温和的条件:
当人体体温和血液pH处于正常值时,才能够发挥较好的催化作用。
(2)具有高度专一性。
某一种酶仅对某种物质的给定反应起催化作用生成一定的产物。
如蛋白酶只能催化蛋白质水解,脂肪酶只能催化脂肪水解。
(3)效率非常高。
各个击破
【例1】A,B两种有机物,分子式都是C9H11O2N。
(1)化合物A是天然蛋白质的水解产物,光谱测定显示,其分子结构中不存在—CH3,化合物A的结构简式为______________________________________。
(2)化合物B是某种分子式为C9H12的芳香烃一硝化后的唯一产物(硝基连在苯环上),化合物B的结构简式为______________________________________。
解析:
蛋白质的水解产物是α氨基酸,由分子式C9H11O2N和α氨基酸的概念,可知A的组成为
,C7H7应是
或
由A中不含甲基可知苯甲基中的苯环不直接连α-碳原子。
综上所述,A的结构简式为
(2)题目中提示化合物B是某种分子式为C9H12的芳香烃一硝化后的唯一产物(硝基连在苯环上),则原芳香烃只能是1,3,5三甲苯。
(1)
(2)
【例2】Nomex纤维是一种新型阻燃性纤维。
它可由间苯二甲酸和间苯二胺在一定条件下以等物质的量缩聚而成。
请把Nomex纤维结构简式写在下面的方框中。
要解答本题,首先要明确两单体中分别含有的两个羧基和两个氨基官能团,它们应该像同时含有羧基和氨基的氨基酸分子之间那样脱水缩聚,即把题给信息结合肽键的知识问题迁移。
为了进行这种迁移,需要把题给的两种单体的结构式分别旋转60°
,使两种基团同处于一条水平线上,以利于书写聚合物的结构简式,即
思想方法总结:
本题应是一道较简单的信息迁移题,它涉及了氨基和羧基之间的缩聚反应。
但由于题目所给出的间苯二甲酸和间苯二胺的结构式的书写方式具有一定的干扰性。
加之一些同学对缩聚物的概念不清,没有写成高聚物的形式,反而使该题成了一个难题。
【例3】下列化合物中,既能跟稀硫酸反应,又能跟氢氧化钠反应的是( )
A.氨基乙酸 B.碳酸氢钠
C.氯化铝D.苯酚钠
(1)既能与强酸,又能与强碱反应的物质有:
①单质Al;
②两性氧化物、氢氧化物:
如Al2O3、Al(OH)3;
③弱酸的酸式盐:
如NaHCO3、NaHS等;
④弱酸的铵盐:
如(NH4)2CO3;
⑤双官能团的有机物:
如氨基酸。
AB
【例4】氨基酸分子中的—NH2和—COOH间可以缩合脱水。
将甘氨酸和丙氨酸混合,在一定条件下使其发生两分子间脱去一分子水生成“二肽”的反应,则生成的二肽种类最多有______种( )
A.1B.2C.3D.4
甘氨酸
与丙氨酸
发生缩合生成的“二肽”分别为
、
,共4种。
D
【例5】有一系列α氨基酸按如下特点排列:
该同系物中所含碳元素的质量分数最大值是( )
A.320.%B.46.6%C.85.7%D.无法确定
此题为信息题,此系列α-氨基酸的通式为CH3—(CH2)n-1
COOH(n≥1),故碳元素的质量分数为
n值越大w(C)趋近于85.7%。
C
【例6】当有下列结构片段的蛋白质在胃中水解时,不可能生成的氨基酸是( )
A.
B.H2N—CH2—COOH
水解时,该题中的片段从左到右依次得到的氨基酸是:
,H2N—CH2CH2COOH,
,H2N—CH2COOH。
对照A、B、C、D比较比现,不可能形成的氨基酸是D。
【例7】下列关于蛋白质的叙述中,不正确的是( )
A.天然蛋白质的水解产物是多种α-氨基酸
B.蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液蛋白质析出,再加水也不溶解
C.重金属盐能使蛋白质凝结,所以误食重金属盐会中毒
D.浓硝酸溅到皮肤上能使皮肤呈黄色,这是由于浓硝酸和蛋白质发生了颜色反应
通过此题考查蛋白质的性质;
蛋白质的盐析是可逆过程,加水可重新析出蛋白质。
能使蛋白质变性的除重金属盐外,加热、强酸、强碱、紫外线、甲醛、苯甲酸、酒精、次氯酸等也能使蛋白质变性。
B
【例8】某校学生用化学知识解决生活中的问题,下列家庭小实验不合理的是( )
A.用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢
B.用米汤检验含碘盐中的碘酸钾(KIO3)
C.用食用碱(Na2CO3)溶液洗涤餐具上的油污
D.用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯毛织物
遇淀粉变蓝的是I2而不是化合态的碘元素。
故要检验碘盐中的KIO3必须将KIO3通过反应转化为I2,然后再用米汤(淀粉)检验。
【例9】已知盐A的分子式为C2H8N2O2,盐B的分子式为C2H4NO2Na,A跟苛性钠溶液共热时可转化为B并放出氨气。
则A盐的结构简式为________,名称为________,A跟苛性钠反应的化学方程式为________。
A与烧碱共热放出NH3,A应为铵盐;
因B中含有碳、氧元素,应属于有机酸盐,同时还含有不与烧碱生成NH3的氮元素,可考虑氨基酸钠。
验证符合。
NH2—CH2COONH4 甘氨酸铵H2NCH2COONH4+NaOH
H2N—CH2COONa+NH3↑
+H2O
【例10】为了鉴别某白色纺织品的成分是蚕丝还是“人造丝”,可选用的方法是( )
①滴加浓硝酸 ②滴加浓硫酸 ③滴加酒精④灼烧
A.都能选用B.都不能选用
C.②③D.①④
蚕丝的主要成分是蛋白质,因而能与浓硝酸作用变黄,灼烧时会有烧焦羽毛的气味。
人造丝是糖类,在滴加浓硝酸时不会变黄;
灼烧也没有烧焦羽毛的气味。
在二者中加入浓硫酸,都会被氧化变黑,部分溶解。
加入酒精都不会溶解,没有明显现象。
【例11】要使蛋白质从水溶液中析出而又不改变蛋白质的主要性质,最好加入( )
A.饱和Na2SO4溶液
B.稀NaOH溶液
C.饱和CaSO4溶液
D.稀BaCl2溶液
由题意可知,要进行蛋白质的盐析,故需要加入浓的无机盐溶液,但不能是稀溶液或重金属盐溶液、强酸、强碱等。
B是强碱,故不可以,C是饱和CaSO4溶液,但CaSO4的溶解度很小,故仍为稀溶液,D是稀溶液。
A
【例12】能使蛋白质变性的物质是( )
①硫酸钾 ②甲醛 ③氯酸钾 ④硝酸汞 ⑤氯化铵 ⑥氢氧化钠
A.①③⑤B.②④⑥C.①②③D.④⑤⑥
重金属盐、强酸、强碱、甲醛、酒精、紫外线、X射线照射、加热等都能使蛋白质变性。
课后集训
基础达标
1.下列物质中既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是( )
①NaHCO3 ②(NH4)2CO3 ③Al(OH)3④NH4Cl
⑤
⑥CH3—COOH
A.①②③ B.①②④⑤
C.⑤⑥D.①②③⑤
既能与酸反应又能与碱反应的物质有:
多元弱酸的酸式盐如NaHCO3;
弱酸弱碱盐如(NH4)2CO3;
两性化合物如Al(OH)3,
NH4Cl和CH3COOH只能与NaOH溶液反应,不能与盐酸反应。
2.酶是蛋白质,因而具有蛋白质的特性,酶又是生物制造出来的催化剂,因而能在许多有机反应中发挥作用。
下图表示温度t与反应速度v的关系曲线中,有酶参加的是( )
开始时温度升高,酶的催化作用使反应速率加快,但温度升至一定程度时,酶蛋白受热,凝固变性,而逐渐失去催化活性,所以反应速率又开始降低。
3.某期刊封面上有如下一个分子的球棍型图,如下图所示。
图中“棍”代表单键或双键或叁键。
不同颜色的球代表不同元素的原子,该模型图可代表一种( )
A.氨基酸B.醇钠
C.卤代羧酸D.酯
先确定出各种颜色的球代表何种原子,然后再确定出物质的类别。
解题的突破口是球棍模型前面的绿球代表碳原子,达到了饱和状态,则白球代表氢原子,进而推出蓝球代表氮原子,红球代表氧原子。
该球棍模型所示的分子式为
,命名为氨基乙酸。
4.有人分析一些小而可溶的有机分子的样品,发现它们含有碳、氢、氧、氮等元素,这些样品很可能是( )
A.脂肪酸B.氨基酸
C.葡萄糖D.核糖
A、C、D中只含有C、H、O三种元素,氨基酸中含有C、H、O、N。
5.某种解热镇痛药的结构简式为:
,当它完全水解时可以得到的产物有( )
A.2种B.3种C.4种D.5种
能够发生水解的有
,
等结构。
故此有机物水解时断键位置为:
,产物为CH3COOH、
、CH3CH2COOH四种有机物。
6.下列关于蛋白质的叙述错误的是( )
A.天然蛋白质经水解生成氨基酸
B.蛋白质溶于水时,加入少量的Na2SO4能促进蛋白质溶解,若加入大量Na2SO4时,则会使蛋白质溶解度降低
C.蛋白质溶液中加入甲醛可以使蛋白质从溶液中析出,加水又溶解
D.酶是一种蛋白质
蛋白质溶液属于胶体,加入甲醛、重金属盐、加热等,能使其变性、失去生理活性。
变性是非可逆的,加水后不能再溶解,故C项错误。
7.可以用来分离蛋白质与氯化钠溶液的方法是( )
A.渗析B.过滤C.电泳D.分液
蛋白质属于胶体,具有胶体的通性,因此分离蛋白质与氯化钠溶液时用渗析的方法,氯化钠溶液中的离子可以透过半透膜而蛋白质不可以。
8.下列说法正确的是( )
A.蔗糖、淀粉、蛋白质、油脂都属于高分子化合物
B.蛋白质水解的最终产物是多种氨基酸
C.蛋白质溶液中分别加入NaCl溶液、CuSO4溶液,其过程均是不可逆的
D.蛋白质是两性化合物
A项中蔗糖不属于高分子化合物;
C项中蛋白质溶液中加入NaCl溶液时,其过程是可逆的,属于蛋白质的盐析,加入CuSO4溶液时,属于蛋白质的变性,其过程是不可逆的;
D项蛋白质的水解产物氨基酸是两性化合物,蛋白质不是两性化合物。
9.L-多巴胺是一种有机物,它可用于帕金森综合症的治疗,其结构简式为:
,这种药物的研制是基于获得2000年诺贝尔生理学或医学奖和获得2001年诺贝尔化学奖的研究成果。
下列关于L-多巴胺酸碱性的叙述正确的是( )
A.既没有酸性,又没有碱性
B.既具有酸性,又具有碱性
C.只有酸性,没有碱性
D.只有碱性,没有酸性
由L多巴胺的结构可以看出它具有—COOH、—NH2,故既有酸性又具有碱性。
10.“对氨基苯甲酸丁酯”是防晒霜中能吸收紫外线的防晒剂。
下列关于“对氨基苯甲酸丁酯”的说法正确的是( )
A.从有机物分类看,它可属于“氨基酸类”“酯类”“芳香烃类”
B.它能与盐酸反应,但不能与苛性钠溶液反应
C.甲酸丁酯基(—COOC4H9)有3种不同结构
D.它的分子式为C11H15NO2
对氨基苯甲酸丁酯的结构式为
,故A项错误;
B项它既能与盐酸反应(—NH2)又能与NaOH反应(酯类水解),C项甲酸丁酯基(—COOC4H9)的结构可能有
四种不同结构。
11.紫杉醇是一种新型抗癌药,其分子式为C47H51NO14,它是由如下的A酸和B醇生成的一种酯。
—是苯基
B.R—OH(R是一个含有C、H、O的基团)
(1)A可在无机酸催化下水解,其反应的方程式是___________________________。
(2)A水解所得的氨基酸,不是天然蛋白质水解产物,因为氨基不在____(填希腊字母)位。
(3)写出ROH的分子式_____________________
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