2019高中化学 蛋白质和核酸（基础）知识讲解学案 新人教版选修5.doc

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1、1蛋白质和核酸蛋白质和核酸【学习目标学习目标】 1、了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系，认识人工合成多肽、蛋白质、核酸的意义； 2、掌握氨基酸和蛋白质的结构特点及其重要的化学性质。 【要点梳理要点梳理】 要点一、氨基酸的结构和性质蛋白质是生命活动的主要物质基础，氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位，而核酸对蛋白质的生物合成又 起着决定作用。因此，研究氨基酸、蛋白质、核酸等基本的生命物质的结构，有助于揭开生命现象的本质。【高清课堂：高清课堂：蛋白质和核酸#蛋白质和核酸】1氨基酸的组成和结构。（1）氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代后的生成物。氨基酸分子中含有氨基和羧基，属于取 代羧酸。（2）

2、组成蛋白质的氨基酸几乎都是-氨基酸。-氨基酸的结构简式可表示为：常见的-氨基酸有许多种。如：2氨基酸的物理性质。天然氨基酸均为无色晶体，主要以内盐形式存在，熔点较高，在 200300时熔化分解。它们能溶于强 酸或强碱溶液中，除少数外一般都能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚。提示：（1）内盐是指氨基酸分子中的羟基和氨基作用。使氨基酸成为带正电荷和负电荷的两性离子（如） 。（2）氨基酸具有一般盐的物理性质。3氨基酸的主要化学性质。 （1）氨基酸的两性。氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐。氨基酸分子既含有氨基又含有羧基，通常以两性离子形式存在，溶液的 pH 不同，可发生不同的解离。不同的氨基酸在水中

3、的溶解度最小时的 pH（即等电点）不同，可以通过控制溶液的 pH 分离氨基酸。（2）氨基酸的成肽反应。 在酸或碱存在的条件下加热，一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸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：2由两个氨基酸分子间脱水形成的含有肽键的化合物叫二肽。由三个氨基酸分子间脱水形成的含有肽键的化 合物叫三肽，以此类推，三肽以上均可称为多肽。相对分子质量在 10000 以上并具有一定空间结构的多肽，称 为蛋白质。4-氨基酸的鉴别。大多数-氨基酸在 pH 为 5.5 时与茚三酮（）的醇溶液共热煮沸，可以生成蓝紫色物质，与 哺氨酸和羟脯氨酸生成黄色，这一显色反应

4、可以用于识别除脯氨酸和羟脯氨酸以外的-氨基酸。5氨基酸与人体健康的关系。组成生物体内蛋白质的氨基酸只有 20 余种，其中有 8 种氨基酸在人体内不能合成，必须从食物中摄取，它 们是赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸和色氨酸，这 8 种氨基酸称为必需氨基 酸。肉、蛋、鱼、奶等食物富含由必需氨基酸构成的蛋白质，是人体必需氨基酸的主要来源。因此，为了维护 人体的健康，应注意合理膳食、科学营养，保证人体必需氨基酸的摄取。要点二、蛋白质的结构和性质【高清课堂：高清课堂：蛋白质和核酸#蛋白质的结构】1蛋白质的组成和结构。（1）蛋白质是由氨基酸通过肽键等相互连接而形成的一类具有独特而

5、稳定的结构和一定生理功能的含氮生 物高分子化合物。（2）蛋白质的相对分子质量从几万到几千万，它由 C、H、O、N、S 等元素组成，有的蛋白质还含有 P、Fe、Cu、Zn、Mn 等。（3）蛋白质的数目巨大（10101012种） ，结构复杂，目前为人们所认识的非常少。科学家通常将蛋白质的 结构层次分为四级进行研究。任何一种蛋白质分子在天然状态下均具有独特而稳定的结构，这是蛋白质分子结构中最显著的特点。蛋白 质分子中各种氨基酸的连接方式和排列顺序称为蛋白质的一级结构。其中氨基酸的排列顺序对蛋白质的性质起 着决定性作用。一级结构卷曲, 盘旋, 折叠二级结构 盘曲, 折叠三级结构（三维）亚基的立体排布

6、亚基间的相互作用与布局四级结构注：每一个具有三级结构的多肽链称为亚基。2蛋白质的主要性质。蛋白质与氨基酸一样，也是两性分子，既能与酸反应又能与碱反应，除此以外，蛋白质还具有如下性质：（1）水解。蛋白质在酸、碱或酶的作用下能发生水解，水解的最终产物是多种氨基酸。天然蛋白质水解的最终产物是 多种 一氨基酸。（2）盐析。向蛋白质溶液中加入浓的无机轻金属盐溶液（如饱和硫酸铵溶液、硫酸钠溶液等） ，可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。盐析属物理过程，是可逆的，盐析出的蛋白质稀释后仍能溶解而并不 影响蛋白质的活性。采用多次盐析和溶解，可以分离提纯蛋白质。（3）变性。3在某些物理因素（

7、如加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等）或化学因素（如强酸、强碱、重 金属盐、三氯乙酸、甲醛、乙醇、丙酮等）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。变性属化学过程，是不可逆的。变性后的蛋白质既失去了原有的溶解性，同时也失去了原有的生 理活性。利用蛋白质的变性来加热烹调食物或灭菌消毒等，防止蛋白质的变性有疫苗的冷冻保藏、登山时的防 晒护目等。（4）颜色反应。蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色反应。如含有苯环的蛋白质与浓硝酸作用时会产生黄色固态物质； 蛋白质遇双缩脲试剂时会呈现紫玫瑰色。通常情况下，可利用上述颜色反应来检验蛋白质。此外，蛋白质在灼烧时，会产生

8、烧焦羽毛的气味，也可用于蛋白质的检验。3蛋白质的主要用途。（1）蛋白质是生命活动的主要物质基础，几乎一切生命活动过程都与蛋白质有关，没有蛋白质就没有生命。（2）蛋白质被广泛应用于纺织、制革、食品、医药等各个行业。要点三、酶与核酸【高清课堂：高清课堂：蛋白质和核酸#酶与核酸】 （一）酶1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蛋白质。2酶除具有蛋白质的性质外，还具有很强的催化作用。酶的催化作用具有：（1）条件温和、不需加热； （2）高度的专一性；（3）高效催化作用等特点。其催化过程可分为反应物与酶结合形成配合物；反应物 变成激活状态；产物在酶表面形成；产物在酶表面释放。3酶的用途

9、广泛，如淀粉酶应用于食品、发酵、纺织、制药等工业；蛋白酶用于医药、制革等工业；脂肪 酶用于脂肪水解、羊毛脱脂等。酶还可用于疾病的诊断。（二）核酸 1核酸是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核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA） 。核酸在生物体的生长、繁殖、遗传、变异等生命现 象中起着决定作用。3DNA 主要存在于细胞核中，是生物体遗传信息的载体。DNA 的双螺旋结构决定了生物合成蛋白质的特殊 结构，并保证把这种特性遗传给下一代。DNA 同时还指挥着蛋白质的合成、细胞的分裂和制造新的细胞。：RNA 主要存在于细胞质中，它以

10、DNA 为模板而形成，将 DNA 的遗传信息翻译并表达成具有特定功能的蛋白质，也就 是说 RNA 根据 DNA 提供的信息控制体内蛋白质的合成。【典型例题典型例题】 类型一：氨基酸的结构和性质例 1 下列关于氨基酸的叙述中，不正确的是（ ） 。A氨基酸都是晶体，一般能溶于水B氨基酸都不能发生水解反应C氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐D天然蛋白质水解最终可以得到-氨基酸、-氨基酸等多种氨基酸 【思路点拨】本题考查氨基酸的结构与性质，注意所学知识的重现。 【答案】D【解析】氨基酸熔点较高，室温下均为晶体，一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚；氨基酸是两性化合物， 能与酸、碱反应生成盐，氨基酸分子

11、间能发生脱水反应，形成肽键，但氨基酸都不能发生水解反应；天然蛋白 质水解的最终产物是多种-氨基酸。 【总结升华】氨基酸是组成蛋白质的基本单元，单糖是组成二糖、多糖的基本单元。学习时注意横向对比。4例 2 据最近的美国农业研究杂志报道，美国科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病病毒感染者的免疫力，对控制艾滋病病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为：，则下列说法不正确的 是（ ）A、半胱氨酸属于 氨基酸B、半胱氨酸是一种两性化合物C、两分子半胱氨酸脱水形成的二肽结构简式为D、 可与 NaOH 溶液加热反应放出一种碱性气体【思路点拨】本题考查氨基酸的性质，氨基酸本身含有两种官能团，既能与碱反应又能与酸反

12、应。【答案】C【解析】由所给结构知，NH2在COOH 的 位，A 正确。NH2为碱性基团，而COOH 为酸性基团，B 正确。两分子半胱氨酸脱水的反应为 C 不正确。因 可电离产生 NH4+，而 NH4+OH-NH3 +H2O，故该分子与碱加热时会放出 NH3。 【总结升华】既能与强酸，又能与强碱反应的物质的总结：一般既能与稀 H2SO4反应又能与氢氧化钠反应的 有：单质：如 Al，Zn；两性氧化物：如 A12O3，ZnO；两性氢氧化物：如 Al(OH)3，Zn(OH)2；弱酸的酸式盐：如 NaHCO3，NaHSO3，NaHS；弱酸的铵盐：如(NH4)2CO3，(NH4)2SO3，NH4HS；具

13、有双官能团的有机物：如氨基酸，蛋白质，举一反三：举一反三：【变式 1】L-多巴是一种有机物，它可用于帕金森综合症的治疗，其结构简式如下：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-多巴的有关叙述不正确的是（ ） 。A能溶于烧碱溶液 B遇 FeCl3溶液显紫色C能与浓溴水发生反应 D不与强酸溶液反应【答案】D【变式 2】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【答案】AB【解析】A1Cl3只能与碱反应而苯酚钠只能与酸反应。5类型二：蛋白质的结构和性质例 3 下

14、列关于蛋白质的叙述中不正确的是（ ） 。A蚕丝、病毒、酶的主要成分都是蛋白质B蛋白质溶液中加人饱和硫酸铵溶液，蛋白质会析出，再加水也不溶解 C重金属盐会使蛋白质变性，所以吞服“钡餐”会使人中毒 D浓硝酸溅到皮肤上能使皮肤呈黄色，这是由于蛋白质和浓硝酸发生了颜色反应 【思路点拨】本题考查蛋白质的结构和性质。在分析问题时，注意知识的准确重现。【答案】B、C 【解析】蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液有蛋白质析出，这是蛋白质的盐析过程，再加入水时蛋白质仍 能溶解；可溶性重金属盐会使蛋白质变性，而“钡餐”的主要成分 BaSO4既不溶于水也不溶于酸，吞服时不会 使人中毒。 【总结升华】轻金属盐可使蛋白质发生

15、盐析；某些物理因素（如加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、 超声波等）或化学因素（如强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、甲醛、乙醇、丙酮等）可以使蛋白质发生不可 逆的变性；只有含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时才会显黄色。例 4 下列叙述错误的是（ ）A乙烯和苯都能使溴水褪色，褪色的原因相同B淀粉、油脂、蛋白质都能水解，但水解产物不同C煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠D乙醇、乙酸、乙酸乙酯都能发生取代反应，乙酸乙酯中的少量乙酸可用饱和 Na2CO3溶液除去【思路点拨】本题考查有机化学的相关知识，既有对烃及其衍生物性质的考查，又有对生活中常见营养物 质糖类、油脂、蛋白质性质的考查。【答案】

16、A【解析】A 项，乙烯与溴水发生加成反应，使溴水褪色，而苯不与溴水反应；B 项，淀粉水解生成葡萄糖， 油脂在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油，蛋白质水解生成氨基酸；C 项，石油分馏可以得到石油气、汽 油、柴油、煤油、重油等，其中石油气、汽油、柴油和煤油常用作燃料，钠与煤油不反应，且密度比煤油大， 把钠保存在煤油中以隔绝空气；D 项，乙醇和乙酸的酯化反应和乙酸乙酯的水解反应都是取代反应，乙酸乙酯 不溶于水，与饱和 Na2CO3溶液分层，乙酸与 Na2CO3反应生成乙酸钠、水和二氧化碳。【总结升华】蛋白质是由 -氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，在蛋白质分子中存在着氨基和羧基， 因此跟氨基酸相似，蛋白质也是两性物质。另外蛋白质本身还有一些独特的性质，如可发生水解反应、具有胶 体的性质、加入电解质可产生盐析作用、蛋白质的变性、颜色反应、灼烧时可以产生烧焦羽毛的气味。举一反三：举一反三：【变式 1】下列关于蛋白质的叙述中，不正确的是（ ） 。A蛋白质溶液里加(NH4)2SO4溶液可提纯蛋白质B在豆浆中加入少量石膏，能使豆浆凝结为豆腐c温度越高，酶对某些化学反应的催化效率越高D鉴别某纺织物成分是蚕丝还是人造丝可采用灼烧闻气味的方法 【答案】C【变式 2】欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性质应加入（ ）A、甲醛溶液 B、饱和 Na2SO4溶液 C、CuSO4溶液 D、浓硫酸【答案】B