高中化学选修5人教旧版蛋白质和核酸教师版.docx
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高中化学选修5人教旧版蛋白质和核酸教师版
蛋白质和核酸
知识集结
知识元
氨基酸的结构与性质
知识讲解
一、氨基酸的组成、结构与性质
1.组成和结构
(1)组成
氨基酸可看作是羧酸分子烃基上的H被氨基取代后的产物。
(2)结构
α氨基酸的结构简式可表示为
,其官能团为—COOH和—NH2。
(3)常见的氨基酸
俗名
结构简式
系统命名
甘氨酸
H2N—CH2—COOH
氨基乙酸
丙氨酸
α氨基丙酸
谷氨酸
2氨基
1,5戊二酸
苯丙氨酸
α氨基苯丙酸
2.性质
(1)物理性质
(2)化学性质
①两性:
氨基酸的化学性质主要由—NH2、—COOH和它们的相互作用决定。
羧基是酸性基团,可与碱反应,氨基是碱性基团,可与酸反应,表现出两性。
a.与盐酸的反应:
b.与NaOH溶液的反应:
②成肽反应:
两个氨基酸分子(可以相同,也可以不同),在酸或碱的存在下加热,通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水,缩合形成含有肽键(
)的化合物,称为成肽反应。
例如:
③二肽:
由两个氨基酸分子脱水后形成的含有肽键的化合物称为二肽。
④多肽:
二肽可以继续与其他氨基酸分子脱水生成三肽、四肽、五肽以至生成长链的多肽。
[特别提醒]
(1)—NH2是碱性基团,—COOH是酸性基团,故氨基酸既能与强酸反应,也能与强碱反应。
(2)分子式相同的氨基酸与硝基化合物互为同分异构体。
(3)二肽是指两分子氨基酸缩去1分子水形成含有肽键的化合物,n肽则是n分子氨基酸缩去n-1分子水形成的含有n-1个肽键的化合物。
简单应用:
(1)有两种氨基酸,分别是甘氨酸和丙氨酸,两分子氨基酸之间脱水能形成几种二肽?
试写出它们的结构简式。
提示:
甘氨酸两分子脱水形成二肽,
丙氨酸两分子脱水形成二肽:
甘氨酸与丙氨酸分子间脱水形成两种二肽:
共形成四种二肽。
(2)既能与强酸反应又能与强碱反应的物质有哪些?
提示:
(1)单质:
如Al、Zn等;
(2)两性氧化物:
如Al2O3、ZnO等;
(3)两性氢氧化物:
如Al(OH)3、Zn(OH)2等;
(4)弱酸的酸式盐:
如NaHCO3、NaHSO3、NaHS等;
(5)弱酸的铵盐:
如(NH4)2CO3、(NH4)2SO3、NH4HS等;
(6)具有双官能团的某些有机物:
如氨基酸、蛋白质、
等。
3.氨基酸成肽反应原理
氨基酸的成肽反应原理是由氨基提供的氢原子与羧基提供的羟基结合生成水。
即
,脱去一分子水后形成肽键(
)。
肽键可简写为“—CONH—”,不能写成“—CNHO—”,两者的连接方式不同。
4.氨基酸的缩合反应
(1)两分子间缩合
H2NCH2COOH+H2NCH2COOH―→
(2)分子间或分子内缩合成环
(3)缩聚成多肽或蛋白质
例题精讲
氨基酸的结构与性质
例1.
(2019春∙福州期末)下列说法错误的是( )
A.糖类均能发生水解反应
B.蛋白质完全水解产物为氨基酸
C.不能用金属钠检验酒精中是否含有水
D.不能用米汤直接检验加碘食盐中是否含有碘元素
【答案】A
【解析】
题干解析:
A.单糖不能发生水解反应,如葡萄糖属于单糖不能发生水解反应,故A错误;
B.蛋白质是氨基酸缩聚形成的高分子化合物,水解最终生成氨基酸,故B正确;
C.金属钠与乙醇、水均能反应生成气体,所以酒精中是否含有水,不能用金属钠检验,故C正确;
D.单质碘遇到淀粉会变蓝色,加碘盐中的碘元素是碘酸钾,遇到淀粉不能变蓝色,所以不能用米汤直接检验加碘食盐中是否含有碘元素,故D正确。
例2.
(2019∙西湖区校级模拟)下列说法不正确的是( )
A.利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇两步水解反应过程
B.油脂水解的产物丙三醇是一种重要的工业原料
C.氨基酸分子中含有一COOH和一NH2,种类较多,氨基酸之间能发生反应,合成更复杂的化合物(多肽)构成蛋白质
D.为检验皂化反应进行的程度,取几滴反应液,滴入装有热水的试管中,振荡,若没有油滴浮在液面上,说明油脂已完全反应
【答案】A
【解析】
题干解析:
A.淀粉转化为葡萄糖属于水解反应,但葡萄糖转化为乙醇不属于水解反应,故A错误;
B.油脂是有高级脂肪酸与甘油形成的酯,水解可以得到丙三醇,丙三醇是重要的化工原料,如生成硝化甘油等,故B正确;
C.氨基酸分子中含有一COOH和一NH2,是烃中氢原子被羧基、氨基替代,种类较多,氨基与羧基进行脱水缩合得到更复杂的化合物(多肽)构成蛋白质,故C正确;
D.油脂在碱性条件下的水解为皂化反应,水解为高级脂肪酸盐和甘油,二者在均溶于水,而油脂不溶于水,取几滴反应液,滴入装有热水的试管中,震荡,若没有油滴浮在液面上,则说明无油脂剩余,油脂反应完全,故D正确。
例3.
(2019春∙泉州期末)下列说法正确的是( )
A.葡萄糖、氨基酸在一定条件下都能发生酯化反应
B.用过滤的方法可以分离乙酸乙酯和乙酸
C.医用酒精是质量分数为95%的乙醇溶液
D.往蛋白质溶液中加入浓的CuSO4溶液,蛋白质会发生盐析
【答案】A
【解析】
题干解析:
A.葡萄糖含有羟基,氨基酸含有羧基,二者可发生酯化反应,故A正确;
B.乙酸乙酯和乙酸混溶,应加入饱和碳酸钠溶液,用分液的方法分离,故B错误;
C.医用酒精的体积分数为75%,不是质量分数为95%的乙醇溶液,故C错误;
D.硫酸铜为重金属盐,可使蛋白质变性,故D错误;
蛋白质的结构与性质
知识讲解
1.蛋白质的组成与结构
(1)组成
蛋白质是由多种氨基酸脱水形成的高分子化合物。
由C、H、O、N、S等元素组成。
(2)结构
2.蛋白质的性质
(1)两性:
蛋白质的结构中含有—NH2和—COOH,因此既能与酸反应又能与碱反应,是两性分子。
(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多肽化合物,最终水解得到各种氨基酸。
天然蛋白质水解的最终产物都是α氨基酸。
①水解原理:
②水解过程:
(3)盐析
①概念:
向蛋白质溶液中加入大量的浓盐溶液[如NaCl、(NH4)2SO4溶液等],使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出,这种作用称为盐析。
②加入的盐:
轻金属盐或铵盐,如Na2SO4、(NH4)2SO4等。
③特点:
盐析不影响蛋白质的结构和生物活性,是物理过程,具有可逆性。
④利用盐析可分离提纯蛋白质。
(4)变性
①概念:
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。
②影响蛋白质变性的因素:
物理因素
加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等
化学因素
强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、乙醇、丙酮等
(5)颜色反应
分子中含有苯基的蛋白质遇浓硝酸呈黄色。
(6)蛋白质灼烧有烧焦的羽毛气味。
[特别提醒]
(1)盐析是物理变化,是可逆的,变性是化学变化,不可逆。
(2)只有含苯环的蛋白质遇硝酸才会显黄色。
简单应用:
(1)如何鉴别蛋白质?
如何分离提纯蛋白质?
提示:
A.鉴别蛋白质的主要依据有:
①有些蛋白质分子中有苯基存在,这样的蛋白质与浓硝酸反应时呈黄色。
②蛋白质灼烧时有烧焦的羽毛气味(常以此来区别毛纺物和棉纺物、合成纤维等)。
B.常用盐析来分离提纯蛋白质。
(2)在临床上如何解救误服重金属盐的病人?
提示:
解救Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金属盐中毒的病人时常让他们服用大量生鸡蛋、牛奶或豆浆,这是因为生鸡蛋、牛奶和豆浆中含有的丰富蛋白质可与Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金属盐反应,起到解毒作用。
3.蛋白质的检验方法
(1)蛋白质的颜色反应
含有苯基的蛋白质加浓硝酸,微热,生成黄色固体。
(2)灼烧法
灼烧蛋白质,可闻到烧焦羽毛气味。
这一现象可用于丝绸、羊毛等动物性纤维(蛋白质)与其他类纤维的区分。
4.蛋白质的分离和提纯方法
(1)常用盐析法来分离和提纯蛋白质,因为盐析是可逆的。
在蛋白质溶液中加入某些一定浓度的盐溶液,蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出,析出的蛋白质又能溶于水中,并不影响它的活性。
(2)对于蛋白质溶液(属于胶体),可用渗析法除去其中的杂质离子,因为蛋白质属于高分子化合物,不能通过半透膜,而离子可以通过。
将蛋白质溶液装入半透膜袋内,置于流动的蒸馏水中即可。
例题精讲
蛋白质的结构与性质
例1.
(2019∙雁峰区校级自主招生)下列说法正确的是( )
A.在紫外线、饱和Na2SO4、CuSO4溶液、福尔马林等作用下,蛋白质均会发生变性
B.油脂属于高分子化合物,是混合物
C.在一定条件下,氨基酸之间能发生反应,合成更加复杂的化合物
D.检验淀粉在稀硫酸催化条件下水解产物的方法是:
取适量水解液于试管中,加入少量新制Cu(OH)2悬浊液,加热,观察是否有砖红色沉淀
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.饱和Na2SO4溶液可使蛋白质发生盐析,而在紫外线、CuSO4溶液、福尔马林等作用下,蛋白质均会发生变性,故A错误;
B.油脂相对分子质量较小,不属于高分子化合物,故B错误;
C.氨基酸含有氨基、羧基,可发生取代、缩聚反应,可生成二肽、多肽或蛋白质,故C正确;
D.淀粉是在酸性条件下水解,葡萄糖和新制Cu(OH)2悬浊液反应必须在碱性条件下,所以要用新制氢氧化铜悬浊液检验葡萄糖时要先中和酸,否则无法成功,故D错误;
例2.
(2019秋∙海安市校级月考)下列有关物质的性质和应用均正确的是( )
A.酒精能使蛋白质变性,医学上使用无水酒精来杀菌消毒
B.NH3溶于水后显碱性,在FeCl3饱和溶液中通入足量NH3可制取Fe(OH)3胶体
C.ClO2具有强氧化性,可用于自来水的杀菌消毒,有优于氯气的高效安全性
D.Na2CO3能与盐酸反应,广泛用于治疗胃酸过多
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.医用酒精为75%乙醇溶液,故A错误;
B.FeCl3饱和溶液中通入足量NH3反应生成氢氧化铁沉淀,得不到氢氧化铁胶体,故B错误;
C.二氧化氯中氯元素化合价为+4价,具有强氧化性,相同量的二氧化氯与氯气相比得电子数更多,更高效,故C正确;
D.碳酸钠的碱性较强,不能用来中和胃酸,故D错误;
例3.
(2019∙西湖区校级模拟)下列说法正确的是( )
A.蛋白质是高分子化合物,其相对分子质量范围从几万到几十万
B.氨基酸分子在一定条件下可通过加聚反应合成多肽
C.可用热的烧碱溶液来区别植物油和矿物油
D.糖类化合物中H、O原子个数比一定为2:
1
【答案】
【解析】
题干解析:
A.相对分子质量在10000以上的分子为高分子化合物,蛋白质是高分子化合物,其其相对分子质量范围从几万到几十万,故A正确;
B.氨基酸中含有羧基和氨基,能发生缩聚反应生成多肽,故B错误;
C.可以用热的烧碱溶液区别植物油和矿物油,因为植物油在热的烧碱溶液中可以发生水解易溶于水的生成高级脂肪酸钠和甘油,不再分层,矿物油不易溶于热的烧碱溶液中,故C正确;
D.糖类化合物中H、O原子个数比不一定是2:
1,如鼠李糖的分子式为C6H12O5,故D错误;
例4.
(2019∙广东学业考试)糖类、油脂和蛋白质是维持人体生命活动的三大类营养物质。
下列说法正确的是( )
A.淀粉可水解生成葡萄糖
B.纤维素遇碘变蓝
C.油脂属于高分子化合物
D.蛋白质可水解生成氨基酸
【答案】
【解析】
题干解析:
解;A.淀粉在酸性环境下水解的最终产物是葡萄糖,化学方程式为:
(C6H10O5)n+nH2O
nC6H12O6(葡萄糖),故A正确;
B.淀粉遇碘变蓝色,但纤维素与淀粉不反应,故B错误;
C.相对分子质量在一万以上的才是高分子化合物,而油脂不是,故C错误;
D.蛋白质水解生成氨基酸,故D正确;
酶
知识讲解
(1)概念
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)催化特点
例题精讲
酶
例1.
(2010∙浙江学业考试)市场上有一种加酶洗衣粉,它是在洗衣粉中加入少量的碱与蛋白酶制成的.蛋白酶的催化活性很强,衣物的汗渍、血迹及人体排放的蛋白质、油渍遇到它,都能水解而除去.下列衣料中,不能用加酶洗衣粉洗涤的是( )
①棉织品
②毛织品
③腈纶织品④丝织品。
A.①
B.②③
C.①③
D.②④
【答案】D
【解析】
题干解析:
加酶洗衣粉含有生物催化剂酶,可以催化蛋白质的分解反应。
由题意可知这种加酶洗衣粉能分解蛋白质,凡由蛋白质组成的衣料皆不宜用加酶洗衣粉洗涤。
②毛织品④蚕丝织品属于蛋白质,所以不能用加酶洗衣粉;①棉织品的主要成分是纤维素,③腈纶织品的主要成分是合成纤维,二者可用加酶洗衣粉洗;
例2.
(2007秋∙揭阳期末)下列说法均摘自某科普杂志,你认为无科学性错误的是( )
A.铅笔芯的原料是重金属铅,儿童在使用时不可用嘴吮咬铅笔,以免引起铅中毒
B.一氧化碳有毒,生有煤炉的居室,可放置数盆清水,这样可有效地吸收一氧化碳,防止煤气中毒
C.“汽水”浇灌植物有一定的道理,其中二氧化碳的缓释,有利于植物的光合作用
D.用加酶洗衣粉洗涤衣服时,热水比温水差
【答案】
【解析】
题干解析:
A.铅笔的笔芯是用石墨和粘土按一定比例混合制成的,不是金属铅,故A错误;
B.一氧化碳不溶于水,不能防止煤气中毒,故B错误;
C.“汽水”中含有大量的二氧化碳,植物的光合作用需要二氧化碳,故C正确;
D.酶是蛋白质,热水会使蛋白质变性,故温水效果好,故D正确;
例3.
(2015秋∙温州期中)下列说法中,正确的是( )
A.肥皂在任何水质的水中使用,效果相同
B.使用加酶洗衣粉时,水温越高效果越好
C.常见染发剂有植物染发剂、无机染发剂和合成染发剂三大类
D.矿泉水中含有多种微量元素,经常饮用有益身体健康
【答案】
【解析】
题干解析:
A.在硬水中加入肥皂水,会形成大量浮渣,没有泡沫,衣物洗不干净,故A错误;
B.衣服上有机脏物蛋白质在加酶洗衣粉中蛋白质分解酶的作用下最终消化产物是溶于水的氨基酸,水温过高时蛋白质分解酶会失去生理活性而丧失去污能力,所以使用时忌水温过高而不能去污,故B错误;
C.人们为追求时尚而把头发染成各种各样的颜色,常见染发剂分为:
植物染发剂、无机染发剂、合成染发剂等,故C正确;
D.矿泉水中含有较多的硫酸根离子,以及钾、钠、钙、锌、锶等多种对人体有益的微量元素,故D正确;
例4.
(2015∙河北校级学业考试)某种加酶洗衣粉是在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶,它的催化活性很强,衣物上的蛋白质污渍遇到它,都能发生水解而被除去,下列衣料不宜使用该加酶洗衣粉洗涤的是( )
A.棉织品
B.毛织品
C.腈纶制品
D.蚕丝制品
【答案】
【解析】
题干解析:
加酶洗衣粉含有生物催化剂酶,可以催化蛋白质的分解反应。
由题意可知这种加酶洗衣粉能分解蛋白质,凡由蛋白质组成的衣料皆不宜用加酶洗衣粉洗涤。
毛织品和蚕丝织品属于蛋白质,所以不能用加酶洗衣粉;棉织品的主要成分是纤维素,腈纶织品的主要成分是合成纤维,二者可用加酶洗衣粉洗;
核酸
知识讲解
(1)概念
一类含磷的生物高分子化合物,一般由几千到几十万个原子组成,相对分子质量可达十几万至几百万。
(2)性质:
具有酸性。
(3)分类和作用
[特别提醒]
(1)酶是一种蛋白质,除具有它的特性外,也具有蛋白质的性质。
(2)高温可使蛋白质变性,故高温时可使酶失去催化特性。
(3)酶和核酸都属于高分子化合物。
当堂练习
单选题
练习1.
(2019春∙和平区校级期末)化学不生活、生产密切相关,下列说法正确的是( )
A.涤纶、有机玱璃、光导纤维都是有机高分子化合物
B.大豆中含有丰富的蛋白质,豆浆煮沸后蛋白质变为了氨基酸
C.棉花和合成纤维的主要成分均为纤维素
D.常用于制备染料、医药、农药等的酚类物质可来源于煤的干馏
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.光导纤维主要成分为二氧化硅,属于无机物,故A错误;
B.豆浆煮沸,蛋白质发生变性,但不水解,应在酶的催化作用下水解,故B错误;
C.棉花的主要成分为纤维素,合成纤维主要成分不是纤维素,故C错误;
D.煤的干馏可得到煤焦油,煤焦油分馏可得到酚类物质,故D正确。
练习2.
(2019∙道里区校级三模)化学与生产、生活密切相关,下列说法中正确的是( )
A.鸡蛋清溶液中加入硫酸铜溶液产生沉淀,可用于蛋白质的分离和提纯
B.明矾和次氯酸都是常用的净水剂,且作用原理相同
C.工业上利用氯气和澄清石灰水反应制取漂白粉
D.硅胶吸附能力强,常用作催化剂载体和食品干燥剂
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.蛋白质遇硫酸铜发生变性,变性是不可逆过程,应用盐析,故A错误;
B.明矾的净水原理是利用铝离子水解生成的氢氧化铝胶体的吸附性,吸附悬浮杂质,漂白粉漂白原理是利用了次氯酸钙的强氧化性,两者的作用原理不相同,故B错误;
C.工业上利用氯气和石灰乳反应来制取漂白粉,而不是利用氯气和澄清石灰水反应来制取漂白粉,故C错误;
D.硅胶具有吸水性,且无毒,则硅胶常用作袋装食品的干燥剂,也可用作催化剂的载体,故D正确;
练习3.
(2019春∙天津期末)下列说法正确的是( )
A.酒精消毒杀菌属于蛋白质的变性
B.纤维素能发生银镜反应
C.苯和浓溴水反应制溴苯
D.油脂都不能使溴水褪色
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、酒精能杀菌消毒是由于酒精能使蛋白质变性失活,故A正确;
B、纤维素不具有还原性,所以纤维素不能发生银镜反应,故B错误;
C.苯和液溴在催化剂作用下反应生成溴苯,苯和溴水不反应,故C错误;
D.油中含有双键,能使溴水褪色,故D错误。
练习4.
(2019春∙长安区校级月考)化学与生产、生活、环境等息息相关,下列说法中正确的是( )
A.使用光导纤维长距离输送高压电,可以降低电能损耗
B.分馏石油可以得到植物油、柴油、润滑油
C.在大豆蛋白溶液中,加入硫酸铜溶液,蛋白质会发生盐析
D.《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”中的“碱”是K2CO3
【答案】D
【解析】
题干解析:
A、光导纤维可以长距离传输光信号,而不是电流,故A错误;
B、石油是烷烃、环烷烃等的混合物,而植物油是酯类,故石油分馏不能得到植物油,故B错误;
C、重金属盐溶液能使蛋白质变性,而硫酸铜溶液是重金属盐溶液,故能使大豆蛋白液发生变性,故C错误;
D、草木灰中含K2CO3,水解显碱性,能帮助去除衣服上的污渍,故D正确;
练习5.
(2019春∙南通期末)关于下列有机物的说法正确的是( )
A.蛋白质在高温条件下会发生变性
B.淀粉水解的最终产物是果糖
C.油脂的组成元素包括C、H、O、N
D.聚乙烯的结构简式为
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、高温条件下能使蛋白质发生变性,所以蛋白质在高温条件下会发生变性,故A正确;
B、多糖水解的最终产物为葡萄糖,即淀粉水解的最终产物是葡萄糖,故B错误;
C、油脂的组成元素包括C、H、O,不含N,故C错误;
D、聚乙烯为乙烯通过加聚反应生成的,其正确的结构简式为
,故D错误;
练习6.
(2019春∙攀枝花期末)下列物质中,主要成分是蛋白质的是( )
A.大米
B.羊毛
C.牛油
D.棉花
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.大米的主要成分为淀粉,淀粉为多糖,属于糖类,主要成分不是蛋白质,故A错误;
B.动物的毛皮其主要成分都是蛋白质,所以羊毛成分为蛋白质,故B正确;
C.牛油是动物的脂肪,属于油脂,属于高级脂肪酸甘油酯的混合物,不是蛋白质,故C错误;
D.棉花的主要成分是纤维素,纤维素为多糖,不是蛋白质,故D错误。
练习7.
(2019春∙内江期末)“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句。
下列说法不正确的是( )
A.蚕丝的主要成分是蛋白质
B.蚕丝属于天然高分子材料
C.“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应
D.“泪”是油酯,属于高分子聚合物
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.蚕丝的主要成分是蛋白质,故A正确;
B.蚕丝是天然蛋白质,属于天然高分子材料,故B正确;
C.“蜡炬成灰”过程中是石蜡燃烧发生了氧化反应,故C正确;
D.古代的蜡是高级脂肪酸脂,是一种酯类物质,不属于高分子聚合物,故D错误;
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