《2018-2019版高中化學 專題5 生命活動的物質基礎 第二單元 氨基酸 蛋白質 核酸 第2課時學案 蘇教版選修5.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019版高中化學 專題5 生命活動的物質基礎 第二單元 氨基酸 蛋白質 核酸 第2課時學案 蘇教版選修5.doc（16頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第2課時　蛋白質　酶　核酸 [學習目標定位]　1.知道蛋白質的組成和結構及其有關性質。2.知道酶催化的特點。3.認識蛋白質、核酸等的意義。 一、蛋白質的結構與性質 1．結構 由氨基酸通過肽鍵等相互連接而形成的一類具有特定結構和一定生物學功能的生物大分子。蛋白質和多肽都是由氨基酸構成的有機化合物，它們之間沒有嚴格的界限。 2．性質 (1)兩性 在多肽鏈的兩端存在著自由的氨基和羧基，因此蛋白質既能與酸反應，又能與堿反應。 (2)水解 ①水解原理： ②水解過程： 蛋白質多肽氨基酸。 (3)鹽析 ①按下列實驗操作完成實驗： ②實驗現(xiàn)象：加入飽和(NH4)2SO4或Na2SO4溶液，試管內蛋白質產生沉淀，加蒸餾水后沉淀溶解。 ③結論：少量的鹽[如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等]能促進蛋白質溶解，但當鹽溶液濃度較大時，則會使蛋白質的溶解度降低而從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。 ④蛋白質的鹽析是一個可逆過程，采用多次鹽析和溶解可分離提純蛋白質。 (4)蛋白質的變性 ①按下列實驗操作完成實驗： 實驗操作Ⅰ： 實驗操作Ⅱ： ②實驗現(xiàn)象：加熱及加入醋酸鉛溶液，Ⅰ、Ⅱ兩支試管內蛋白質均產生沉淀；加入蒸餾水后沉淀不溶解。 ③結論：在某些物理因素或化學因素的影響下，蛋白質的理化性質和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為蛋白質的變性。能使蛋白質變性的因素有： 物理因素：加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線照射、超聲波等； 化學因素：強酸、強堿、重金屬鹽、三氯乙酸、乙醇、丙酮等。 ④蛋白質的變性是一個不可逆過程，變性后的蛋白質在水中不溶解，同時也會失去原有的生理活性。利用蛋白質的變性，可用于殺菌消毒，而疫苗等生物制劑的冷凍保存則是為了防止變性。 (5)顏色反應：主要用于檢驗蛋白質的存在。 ①含苯環(huán)的蛋白質遇濃硝酸顯黃色。 ②蛋白質遇雙縮脲試劑顯紫玫瑰色。 ③蛋白質遇茚三酮試劑顯藍色。 3．存在和作用 (1)存在：蛋白質是細胞和組織結構的重要組成部分，存在于一切生物體中。 (2)作用：有些蛋白質負責輸送氧氣，激素或酶在新陳代謝中起調節(jié)和催化作用，抗體能預防疾病的發(fā)生，核蛋白與遺傳相關。 4．空間結構 (1)分類：按照蛋白質中多肽鏈本身及其之間的空間結構，將蛋白質的結構層次分為四級。 (2)四級結構 ①一級結構：氨基酸殘基在蛋白質肽鏈中的排列順序。其決定了蛋白質的生物活性。 ②二級結構：蛋白質分子中的肽鏈按一定的規(guī)律卷曲或折疊形成的特定的空間結構。 ③三級結構：在二級結構的基礎上，肽鏈按照一定的空間結構進一步形成的更復雜的結構。 ④四級結構：具有三級結構的多肽鏈按一定的空間排列方式結合在一起形成的聚集體結構。 1.蛋白質鑒別方法 (1)顏色反應：蛋白質(結構中含有苯環(huán))遇濃硝酸變?yōu)辄S色。 (2)灼燒法：灼燒蛋白質會產生燒焦羽毛的氣味。 2．蛋白質鹽析和變性的不同點 鹽析 變性 變化條件 濃的輕金屬鹽 受熱、紫外線、強酸、強堿、重金屬鹽、某些有機物 變化實質 物理變化(溶解度降低) 化學變化(蛋白質性質改變) 變化過程 可逆 不可逆 用途 分離、提純蛋白質 殺菌、消毒 例1　(2018無錫一中高二期末)下列關于蛋白質的敘述中不正確的是(　　) A．人工合成具有生命活力的蛋白質——結晶牛胰島素是我國科學家在1965年首次合成的 B．在蛋白質溶液中加入飽和硫酸銨溶液，蛋白質析出，加水，不溶解 C．重金屬鹽類能使蛋白質凝結，所以誤食重金屬鹽類能使人中毒 D．濃硝酸濺在皮膚上能使皮膚變黃，這是由于濃硝酸和蛋白質發(fā)生了顏色反應 答案　B 解析　1965年我國首次合成了結晶牛胰島素，A項正確；在蛋白質溶液中加入飽和硫酸銨溶液，發(fā)生鹽析使蛋白質析出，但是鹽析是物理變化，再加水后，析出的蛋白質還會溶解，B項錯誤；重金屬鹽是有毒的，其原因是重金屬的離子能引起蛋白質變性，C項正確；結構中含苯環(huán)的蛋白質遇到濃硝酸變?yōu)辄S色，D項正確。 【考點】蛋白質的組成和性質 【題點】蛋白質的組成、鹽析、變性和鑒別 例2　當含有下列結構片段的蛋白質水解時，產生的氨基酸的種類有(　　) A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 答案　B 解析　蛋白質水解時肽鍵斷裂，然后在一端補上—OH，在—NH—一端補上H，即可確定氨基酸的種數(shù)了。水解時產生的氨基酸為 【考點】 蛋白質的水解反應 【題點】多肽的水解原理 二、酶和核酸 1．酶 酶是一類由細胞產生的、對生物體內的化學反應具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)是蛋白質。酶對于許多有機化學反應和生物體內進行的復雜的反應具有很強的催化作用，酶的催化作用具有以下特點： (1)條件溫和，不需加熱。在接近體溫和接近中性的條件下，酶就可以起催化作用。 (2)具有高度的專一性。例如，蛋白酶只能催化蛋白質的水解反應，淀粉酶只對淀粉水解起催化作用。 (3)具有高效催化作用。酶催化的化學反應速率比普通的催化劑高107～1013倍。 2．核酸 (1)概念 核酸是一類含磷的生物高分子化合物，一般由幾千到幾十萬個原子組成，相對分子質量可達十幾萬到幾百萬。因最早由細胞核中分離得到，而且具有酸性而得名。 (2)分類 (3)作用 ①生物體內，核酸主要以與蛋白質結合成核蛋白的形式存在于細胞中。核蛋白水解后能得到核酸，它是核蛋白中的非蛋白部分，進一步水解，得到由堿基、戊酸及磷酸組成的核苷酸。 ②DNA是遺傳信息的儲存和攜帶者，雙螺旋結構決定了生物合成蛋白質的特定結構。RNA主要存在于細胞質中，以DNA為模板形成。 　酶的性質 (1)酶本身所具有的性質可以結合蛋白質的性質來掌握，高溫可使酶變性失去催化活性。 (2)酶的催化作用具有不同于工業(yè)催化劑的特點。 例3　下列有關酶的說法中錯誤的是(　　) A．酶是具有催化作用的蛋白質 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．酶只有在強酸、強堿條件下才能發(fā)揮作用 答案　D 解析　酶是具有催化作用的蛋白質，其催化作用具有選擇性和專一性，因此要尋找一些特殊的酶。高溫、重金屬鹽、強酸、強堿等條件可使酶(蛋白質)失去活性(變性)。 【考點】 酶的性質 【題點】酶的性質 例4　下列說法中不正確的是(　　) A．組成天然蛋白質的氨基酸幾乎都是α氨基酸 B．利用鹽析可以分離和提純蛋白質 C．DNA是生物體遺傳信息的載體，蛋白質合成的模板 D．RNA主要存在于細胞核中，它根據DNA提供的信息控制體內蛋白質的合成 答案　D 解析　RNA主要存在于細胞質中，根據DNA提供的信息控制體內蛋白質的合成；DNA主要存在于細胞核中，它是生物體遺傳信息的載體，蛋白質合成的模板；鹽析不改變蛋白質的生理活性，蛋白質只是暫時失去溶解性，利用多次鹽析和溶解可分離、提純蛋白質。 【考點】蛋白質的綜合考查 【題點】蛋白質的組成、提純 1．(2018揚州中學期中)下列關于糖類、油脂、蛋白質的說法正確的是(　　) A．糖類物質一定能發(fā)生水解反應 B．油脂可用于制造肥皂等 C．糖類、油脂、蛋白質的組成元素均為C、H、O D．蛋白質遇飽和硫酸鈉溶液會凝聚，失去生理功能 答案　B 解析　糖類中的單糖不水解，二糖、多糖均可水解，A項錯誤；油脂在堿性條件下水解，生成高級脂肪酸鹽(肥皂)和丙三醇(甘油)，B項正確；糖類、油脂的組成元素均為C、H、O，蛋白質除了含有C、H、O外，還含有N、S、P等元素，C項錯誤；蛋白質遇飽和硫酸鈉溶液會凝聚，再加水，蛋白質可以繼續(xù)溶解，不會破壞蛋白質的生理功能，D項錯誤。 【考點】蛋白質的性質 【題點】蛋白質的變性 2．欲將蛋白質從水中析出而又不改變它的生物活性應加入(　　) A．甲醛溶液 B．飽和Na2SO4溶液 C．CuSO4溶液 D．濃硫酸 答案　B 解析　A、C、D選項中的試劑都能使蛋白質發(fā)生變性。 【考點】 蛋白質的性質 【題點】蛋白質的變性與鹽析 3．下列關于蛋白質的說法正確的是(　　) A．蛋白質屬于天然高分子化合物，組成元素只有C、H、O、N B．用濃Na2SO4、CuSO4溶液或濃HNO3使蛋清發(fā)生鹽析，進而分離、提純蛋白質 C．蛋白酶是蛋白質，它不僅可以催化蛋白質的水解反應，還可以催化淀粉的水解反應 D．蛋白質水解產生的甘氨酸(H2N—CH2—COOH)既顯酸性，又顯堿性，是最簡單的氨基酸 答案　D 解析　蛋白質的組成元素除C、H、O、N外，還可能有S等元素，A錯；濃CuSO4溶液和濃HNO3均會使蛋白質變性，不能用于蛋白質的分離、提純，B錯；酶的催化作用具有高度的專一性，蛋白酶只能催化蛋白質的水解反應，不能催化其他反應，C錯。 【考點】 蛋白質的組成與性質 【題點】蛋白質的組成與性質 4．當含下列結構片段的蛋白質在胃液中水解時，不可能產生的氨基酸是(　　) 答案　D 解析　氨基酸水解，斷鍵部分是，如圖所示： 得到四種氨基酸：①是；②是；③是；④是。 【考點】 蛋白質的水解反應 【題點】蛋白質的水解反應原理 5．(1)從雞蛋白的溶液中提取蛋白質的方法有________和________。 (2)雞蛋變質時，常聞到有刺激性氣味的氣體，該氣體主要是________，說明蛋白質中含有________元素。 (3)誤食重金屬鹽會中毒，這是因為_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)濃HNO3濺到皮膚上，使皮膚呈________色，這是由于濃HNO3和蛋白質發(fā)生了________反應的緣故。 (5)鑒定一種物質的成分是真絲還是人造絲，可分別取一小塊進行________，這是因為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)鹽析　滲析　(2)H2S　硫　(3)重金屬鹽會使蛋白質變性　(4)黃　顏色　(5)灼燒　真絲的主要成分是蛋白質，有燒焦羽毛的氣味 解析　(1)提取蛋白質的方法可以從兩個方面考慮：一是讓蛋白質沉淀出來；二是讓其他物質分離出去。(2)我們常說硫化氫有臭雞蛋的氣味，這是因為雞蛋白腐敗，蛋白質分解會放出硫化氫。(3)重金屬離子會使蛋白質變性，蛋白質廣泛存在于生物體內，是生命的基礎，肌肉、皮膚、毛發(fā)等的主要成分是蛋白質。(4)蛋白質和許多試劑可發(fā)生特殊的顏色反應。(5)人造絲是人造纖維。 【考點】 蛋白質的結構與性質 【題點】蛋白質的性質的綜合應用 [對點訓練] 題組一　蛋白質的組成和性質 1．下列物質中可以使蛋白質變性的是(　　) ①福爾馬林?、诰凭、鄹咤i酸鉀溶液?、芰蛩徜@溶液 ⑤硫酸銅?、揠p氧水　⑦硝酸 A．除④、⑦外 B．除③、⑥外 C．①②⑤ D．除④外 答案　D 【考點】蛋白質的組成和性質 【題點】蛋白質的變性 2．(雙選)(2018徐州高二期末)下列說法正確的是(　　) A．苯和苯乙烯互為同系物 B．糖類和蛋白質一定都是高分子化合物 C．石油的裂化、裂解和煤的干餾都是化學變化 D．纖維素和淀粉的組成都可用(C6H10O5)n表示，但不互為同分異構體 答案　CD 解析　苯和苯乙烯結構不同，不是同系物，A項錯誤；單糖和二糖不是高分子化合物，B項錯誤；石油裂化、裂解和煤的干餾都是化學變化，C項正確；纖維素和淀粉的相對分子質量不同，不是同分異構體，D項正確。 【考點】多糖的組成與性質 【題點】淀粉、纖維素的組成與性質 3．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，衣服上的汗?jié)n、血跡及人體排出的蛋白質、油漬遇到它，皆能水解而除去。下列衣料不能用加酶洗衣粉洗滌的是(　　) ①棉織品　②羊毛織品?、垭婢]織品?、苄Q絲織品 ⑤滌綸織品?、掊\綸織品 A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤⑥ 答案　B 解析　堿性蛋白酶能使蛋白質水解，而羊毛織品和蠶絲織品的主要成分均屬于蛋白質，因此不能用加酶洗衣粉洗滌。 【考點】蛋白質的組成和性質 【題點】蛋白質的水解反應原理 4．某蛋白質充分水解后能分離出有機物R，R可與等物質的量的KOH或鹽酸完全反應。3.75 g R與50 mL 1 molL－1的NaOH溶液完全中和，則R的結構簡式為(　　) 答案　A 解析　有機物R與KOH或HCl反應時為等物質的量完全反應，說明R分子中有一個氨基和一個羧基。此有機物的相對分子質量Mr＝＝75，則有：75－16(—NH2)－45(—COOH)＝14()，則R的結構簡式為H2N—CH2—COOH。 【考點】蛋白質的組成和性質 【題點】蛋白質的水解反應原理 題組二　酶和核酸 5．下列關于酶的敘述中不正確的是(　　) A．酶是一種糖類物質 B．酶是一種蛋白質 C．酶是生物體內產生的催化劑 D．酶受到高溫或重金屬鹽作用時會變性 答案　A 解析　酶是一種蛋白質，而不是糖類物質；酶具有蛋白質的性質，當受到高溫或重金屬鹽作用時會變性；酶還是生物體內產生的高效催化劑，其催化作用具有條件溫和、不需要加熱、高度專一、催化效率高等特點。 【考點】酶和核酸 【題點】酶的性質 6．酶是蛋白質，因而具有蛋白質的特性，酶又是生物制造出來的催化劑，因而能在許多有機反應中發(fā)揮作用。在下圖表示溫度t與反應速度v的關系曲線中，有酶參加的是(　　) 答案　D 解析　酶作為生物催化劑，在適宜的溫度下其催化性能很高，但如果溫度過高就會失去生理活性，其催化性能降低甚至喪失，綜合分析只有D曲線符合。 【考點】酶和核酸 【題點】酶的性質 7．下列有關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．根據組成，核酸分為DNA和RNA C．DNA大量存在于細胞質中 D．1981年，我國用人工方法合成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸 答案　C 解析　核酸是含磷的生物高分子化合物，據組成可分為DNA和RNA，DNA大量存在于細胞核中。 【考點】酶和核酸 【題點】核酸的組成、分類和存在 題組三　多肽的水解 8．下面是蛋白質分子結構的一部分，其中標出了分子中不同的鍵，當?shù)鞍踪|發(fā)生水解反應時，斷裂的鍵是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 答案　C 解析　蛋白質水解斷鍵后所得到的水解產物一定是氨基酸，即水解產物分子中既含有氨基，又含有羧基，由此可知應在③處斷鍵。 【考點】多肽的水解 【題點】蛋白質的水解原理 9．導電聚合物的合成使高分子材料進入“合成金屬”和塑料電子學時代，下圖所示是我國化學家近年來合成的一些導電聚合物衍生物分子(Me指甲基)： 下列關于上述高分子的說法正確的是(　　) ①A和B的單體都是二烯烴的衍生物； ②A和B均能在一定條件下水解形成分子式相同的高分子化合物； ③B水解所得的小分子是一種α氨基酸； ④A和B各1 mol與熱堿液反應，均最多消耗2 mol NaOH A．② B．②③ C．②③④ D．①②③④ 答案　B 【考點】多肽的水解 【題點】有機物的水解原理 10．若1 mol有機物A在稀H2SO4作用下水解生成2 mol B，符合題意的物質A可能是下列物質中的(　　) ①蔗糖?、邴溠刻恰、燮咸烟恰、艿矸? A．①②③ B．④⑤⑧ C．②⑥⑧ D．①⑤⑦ 答案　C 解析　1 mol物質能水解生成2 mol相同物質的有機物有：麥芽糖、兩個相同的羥基羧酸形成的一元酯或二元酯、同種氨基酸形成的二肽。 【考點】多肽的水解 【題點】蛋白質的水解原理 11．(雙選)下面是天冬酰苯丙氨酸甲酯的結構簡式，關于它的說法不正確的是(　　) A．是芳香烴 B．分子式中含有氨基、羧基、酯基三種官能團 C．既能與NaOH溶液反應，也能與鹽酸反應 D．1 mol該物質最多能與3 mol NaOH反應 答案　AB 解析　由于該分子中含有N、O元素，所以屬于烴的衍生物，A錯誤；分子中含有氨基、羧基、酯基和肽鍵四種官能團，B錯誤；羧基能與NaOH溶液反應，氨基能與鹽酸反應，C正確；羧基、酯基和肽鍵都能與NaOH反應，D正確。 【考點】多肽的水解 【題點】氨基酸的兩性與肽鍵的水解 12．某種解熱鎮(zhèn)痛藥的結構簡式為 ，當它完全水解時，可得到的產物有(　　) A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 答案　C 解析　該有機物水解時斷開圖示虛線處的鍵補—OH，—O—補H，—NH—補H，可以得到CH3COOH、CH3CH2COOH 4種有機物。 【考點】多肽的水解 【題點】肽鍵的水解 [綜合強化] 13．根據下面所示回答問題： (1)該化合物中，①表示的官能團名稱是________。 (2)該化合物是由________個氨基酸分子間脫去______個水分子而形成的________肽，肽鍵編號分別是______________。 (3)該化合物水解后生成氨基酸的結構簡式除甘氨酸外從左至右，依次為________________________、________________________、________________________。 答案　(1)氨基　(2)4　3　四?、邰茛? 解析　該化合物分子中有3個肽鍵，顯然是由4個氨基酸分子脫去3個水分子而形成的四肽。 【考點】多肽的水解 【題點】蛋白質的水解原理 14．下列是某蛋白質的結構片段： (1)上述蛋白質的結構片段的水解產物中不屬于α氨基酸的結構簡式是________________________________________________________________________。 (2)上述蛋白質的結構片段水解后的氨基酸中，某氨基酸中碳、氫原子數(shù)比值最大。 ①該氨基酸與NaOH反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________。 ②該氨基酸二分子縮合形成環(huán)狀物質的分子式為_______________。 ③該氨基酸的同分異構體中，屬于硝基化合物且苯環(huán)上除硝基外只有甲基的同分異構體有________種。 (3)已知上述蛋白質結構片段的式量為364，則水解成的各氨基酸的式量之和為________。 答案　(1) (2)① ②C16H14N2O2?、? (3)436 解析　(1)根據蛋白質的水解規(guī)律，可得該蛋白質的結構片段水解生成的氨基酸如下： ，其中不屬于α氨基酸。(2)分子中碳、氫原子數(shù)比值最大，其分子式為C8H9NO2，兩分子該氨基酸縮合形成環(huán)狀物質時應脫去兩分子H2O。根據原子守恒可知所得縮合物的分子式為C16H14N2O2；滿足題意的同分異構體應為6種，分別是 (六個位置上是硝基)。(3)水解生成了4種氨基酸，共增加了4個H2O的式量，即水解生成的各氨基酸的式量之和為364＋72＝436。 【考點】多肽的水解 【題點】蛋白質的水解原理 15．“凱式定氮法”測定奶粉中蛋白質的含量是由丹麥人約翰凱達爾發(fā)明的，其原理是用強酸處理蛋白質樣品，讓樣品當中的氮釋放出來，通過測得氮的含量，再乘以系數(shù)6.38，即為蛋白質含量。凱式定氮法步驟如下： ①樣品處理：準確稱取一定質量的奶粉試樣置于燒瓶中，加入稀硫酸及相應催化劑，一定條件下充分反應，所得產物用水溶解并冷卻后全部轉移到容量瓶中定容。 ②堿化蒸餾：量取一定體積容量瓶中的溶液轉移至圖示中的反應管中，再加入足量NaOH溶液，塞好進樣口橡皮塞。通入高溫水蒸氣，用吸收劑吸收產生的氨氣。 ③滴定：向吸收氨氣后的溶液中滴加指示劑，用標準鹽酸溶液滴定至終點。 根據以上知識回答下列問題： (1)樣品處理的目的是______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)堿化蒸餾時反應的離子方程式為____________________________，冷凝管中冷卻水的進水口為__________(填“A”或“B”)；如何通過簡單的實驗確定生成的氨氣全部被水蒸氣蒸出并進入錐形瓶_________________________________________________________。 (3)凱式定氮法測定奶粉中蛋白質的含量靈敏度高，操作簡單，缺點是 ________________________________________________________________________。 (4)當奶粉含下列雜質或出現(xiàn)下列錯誤的實驗操作時，會使所測蛋白質含量值“增大”的是______________________________________________________(填字母)。 A．含三聚氰胺() B．樣品入口未用蒸餾水沖洗 C．第(1)步定容時俯視刻度線 D．滴定開始時仰視讀數(shù)，滴定終點時俯視讀數(shù) 答案　(1)將奶粉中氮元素全部轉化為NH (2)NH＋OH－NH3↑＋H2O　B　取最后一滴冷凝管中流出的液體，用紅色石蕊試紙(或pH試紙)檢驗不變藍(或呈中性) (3)無法確定氮元素是否一定來自于蛋白質 (4)AC 解析　(4)奶粉中蛋白質含量值“增大”主要來自于兩個方面，一是奶粉中含有非來自于蛋白質的氮，二是測定過程中的錯誤操作或實驗誤差。因三聚氰胺是非蛋白質，且含氮量較高，故奶粉中含三聚氰胺時，會使所測奶粉中蛋白質的含量值增大；當?shù)?1)步定容時俯視刻度線，所得溶液中NH濃度偏大，使所測奶粉中蛋白質含量增加；當樣品入口未用蒸餾水沖洗時，NH未全部變?yōu)榘睔獗晃?，故所測奶粉中蛋白質含量減少；滴定開始時仰視讀數(shù)，滴定終點時俯視讀數(shù)，鹽酸的體積讀數(shù)偏低，計算得到的氨含量偏低，故所測奶粉中蛋白質含量值偏低。 【考點】蛋白質的結構與性質 【題點】蛋白質含氮量的測定