2018-2019版高中化学 专题5 生命活动的物质基础 第二单元 氨基酸 蛋白质 核酸 第2课时学案 苏教版选修5.doc

第2课时蛋白质酶核酸学习目标定位1.知道蛋白质的组成和结构及其有关性质。2.知道酶催化的特点。3.认识蛋白质、核酸等的意义。一、蛋白质的结构与性质1结构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。蛋白质和多肽都是由氨基酸构成的有机化合物，它们之间没有严格的界限。2性质(1)两性在多肽链的两端存在着自由的氨基和羧基，因此蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。(2)水解水解原理：水解过程：蛋白质多肽氨基酸。(3)盐析按下列实验操作完成实验：实验现象：加入饱和(NH4)2SO4或Na2SO4溶液，试管内蛋白质产生沉淀，加蒸馏水后沉淀溶解。结论：少量的盐如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等能促进蛋白质溶解，但当盐溶液浓度较大时，则会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。蛋白质的盐析是一个可逆过程，采用多次盐析和溶解可分离提纯蛋白质。(4)蛋白质的变性按下列实验操作完成实验：实验操作：实验操作：实验现象：加热及加入醋酸铅溶液，、两支试管内蛋白质均产生沉淀；加入蒸馏水后沉淀不溶解。结论：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。能使蛋白质变性的因素有：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。蛋白质的变性是一个不可逆过程，变性后的蛋白质在水中不溶解，同时也会失去原有的生理活性。利用蛋白质的变性，可用于杀菌消毒，而疫苗等生物制剂的冷冻保存则是为了防止变性。(5)颜色反应：主要用于检验蛋白质的存在。含苯环的蛋白质遇浓硝酸显黄色。蛋白质遇双缩脲试剂显紫玫瑰色。蛋白质遇茚三酮试剂显蓝色。3存在和作用(1)存在：蛋白质是细胞和组织结构的重要组成部分，存在于一切生物体中。(2)作用：有些蛋白质负责输送氧气，激素或酶在新陈代谢中起调节和催化作用，抗体能预防疾病的发生，核蛋白与遗传相关。4空间结构(1)分类：按照蛋白质中多肽链本身及其之间的空间结构，将蛋白质的结构层次分为四级。(2)四级结构一级结构：氨基酸残基在蛋白质肽链中的排列顺序。其决定了蛋白质的生物活性。二级结构：蛋白质分子中的肽链按一定的规律卷曲或折叠形成的特定的空间结构。三级结构：在二级结构的基础上，肽链按照一定的空间结构进一步形成的更复杂的结构。四级结构：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。1.蛋白质鉴别方法(1)颜色反应：蛋白质(结构中含有苯环)遇浓硝酸变为黄色。(2)灼烧法：灼烧蛋白质会产生烧焦羽毛的气味。2蛋白质盐析和变性的不同点盐析变性变化条件浓的轻金属盐受热、紫外线、强酸、强碱、重金属盐、某些有机物变化实质物理变化(溶解度降低)化学变化(蛋白质性质改变)变化过程可逆不可逆用途分离、提纯蛋白质杀菌、消毒例1(2018无锡一中高二期末)下列关于蛋白质的叙述中不正确的是()A人工合成具有生命活力的蛋白质结晶牛胰岛素是我国科学家在1965年首次合成的B在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质析出，加水，不溶解C重金属盐类能使蛋白质凝结，所以误食重金属盐类能使人中毒D浓硝酸溅在皮肤上能使皮肤变黄，这是由于浓硝酸和蛋白质发生了颜色反应答案B解析1965年我国首次合成了结晶牛胰岛素，A项正确；在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，发生盐析使蛋白质析出，但是盐析是物理变化，再加水后，析出的蛋白质还会溶解，B项错误；重金属盐是有毒的，其原因是重金属的离子能引起蛋白质变性，C项正确；结构中含苯环的蛋白质遇到浓硝酸变为黄色，D项正确。【考点】蛋白质的组成和性质【题点】蛋白质的组成、盐析、变性和鉴别例2当含有下列结构片段的蛋白质水解时，产生的氨基酸的种类有()A2种 B3种C4种 D5种答案B解析蛋白质水解时肽键断裂，然后在一端补上OH，在NH一端补上H，即可确定氨基酸的种数了。水解时产生的氨基酸为【考点】 蛋白质的水解反应【题点】多肽的水解原理二、酶和核酸1酶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。酶对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的反应具有很强的催化作用，酶的催化作用具有以下特点：(1)条件温和，不需加热。在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起催化作用。(2)具有高度的专一性。例如，蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，淀粉酶只对淀粉水解起催化作用。(3)具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率比普通的催化剂高1071013倍。2核酸(1)概念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到几百万。因最早由细胞核中分离得到，而且具有酸性而得名。(2)分类(3)作用生物体内，核酸主要以与蛋白质结合成核蛋白的形式存在于细胞中。核蛋白水解后能得到核酸，它是核蛋白中的非蛋白部分，进一步水解，得到由碱基、戊酸及磷酸组成的核苷酸。DNA是遗传信息的储存和携带者，双螺旋结构决定了生物合成蛋白质的特定结构。RNA主要存在于细胞质中，以DNA为模板形成。酶的性质(1)酶本身所具有的性质可以结合蛋白质的性质来掌握，高温可使酶变性失去催化活性。(2)酶的催化作用具有不同于工业催化剂的特点。例3下列有关酶的说法中错误的是()A酶是具有催化作用的蛋白质B酶的催化作用具有选择性和专一性C高温或重金属盐能降低酶的活性D酶只有在强酸、强碱条件下才能发挥作用答案D解析酶是具有催化作用的蛋白质，其催化作用具有选择性和专一性，因此要寻找一些特殊的酶。高温、重金属盐、强酸、强碱等条件可使酶(蛋白质)失去活性(变性)。【考点】 酶的性质【题点】酶的性质例4下列说法中不正确的是()A组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是氨基酸B利用盐析可以分离和提纯蛋白质CDNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板DRNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成答案D解析RNA主要存在于细胞质中，根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成；DNA主要存在于细胞核中，它是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板；盐析不改变蛋白质的生理活性，蛋白质只是暂时失去溶解性，利用多次盐析和溶解可分离、提纯蛋白质。【考点】蛋白质的综合考查【题点】蛋白质的组成、提纯1(2018扬州中学期中)下列关于糖类、油脂、蛋白质的说法正确的是()A糖类物质一定能发生水解反应B油脂可用于制造肥皂等C糖类、油脂、蛋白质的组成元素均为C、H、OD蛋白质遇饱和硫酸钠溶液会凝聚，失去生理功能答案B解析糖类中的单糖不水解，二糖、多糖均可水解，A项错误；油脂在碱性条件下水解，生成高级脂肪酸盐(肥皂)和丙三醇(甘油)，B项正确；糖类、油脂的组成元素均为C、H、O，蛋白质除了含有C、H、O外，还含有N、S、P等元素，C项错误；蛋白质遇饱和硫酸钠溶液会凝聚，再加水，蛋白质可以继续溶解，不会破坏蛋白质的生理功能，D项错误。【考点】蛋白质的性质【题点】蛋白质的变性2欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的生物活性应加入()A甲醛溶液 B饱和Na2SO4溶液CCuSO4溶液 D浓硫酸答案B解析A、C、D选项中的试剂都能使蛋白质发生变性。【考点】 蛋白质的性质【题点】蛋白质的变性与盐析3下列关于蛋白质的说法正确的是()A蛋白质属于天然高分子化合物，组成元素只有C、H、O、NB用浓Na2SO4、CuSO4溶液或浓HNO3使蛋清发生盐析，进而分离、提纯蛋白质C蛋白酶是蛋白质，它不仅可以催化蛋白质的水解反应，还可以催化淀粉的水解反应D蛋白质水解产生的甘氨酸(H2NCH2COOH)既显酸性，又显碱性，是最简单的氨基酸答案D解析蛋白质的组成元素除C、H、O、N外，还可能有S等元素，A错；浓CuSO4溶液和浓HNO3均会使蛋白质变性，不能用于蛋白质的分离、提纯，B错；酶的催化作用具有高度的专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，不能催化其他反应，C错。【考点】 蛋白质的组成与性质【题点】蛋白质的组成与性质4当含下列结构片段的蛋白质在胃液中水解时，不可能产生的氨基酸是()答案D解析氨基酸水解，断键部分是，如图所示：得到四种氨基酸：是；是；是；是。【考点】 蛋白质的水解反应【题点】蛋白质的水解反应原理5(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有_和_。(2)鸡蛋变质时，常闻到有刺激性气味的气体，该气体主要是_，说明蛋白质中含有_元素。(3)误食重金属盐会中毒，这是因为_。(4)浓HNO3溅到皮肤上，使皮肤呈_色，这是由于浓HNO3和蛋白质发生了_反应的缘故。(5)鉴定一种物质的成分是真丝还是人造丝，可分别取一小块进行_，这是因为_。答案(1)盐析渗析(2)H2S硫(3)重金属盐会使蛋白质变性(4)黄颜色(5)灼烧真丝的主要成分是蛋白质，有烧焦羽毛的气味解析(1)提取蛋白质的方法可以从两个方面考虑：一是让蛋白质沉淀出来；二是让其他物质分离出去。(2)我们常说硫化氢有臭鸡蛋的气味，这是因为鸡蛋白腐败，蛋白质分解会放出硫化氢。(3)重金属离子会使蛋白质变性，蛋白质广泛存在于生物体内，是生命的基础，肌肉、皮肤、毛发等的主要成分是蛋白质。(4)蛋白质和许多试剂可发生特殊的颜色反应。(5)人造丝是人造纤维。【考点】 蛋白质的结构与性质【题点】蛋白质的性质的综合应用 对点训练题组一蛋白质的组成和性质1下列物质中可以使蛋白质变性的是()福尔马林酒精高锰酸钾溶液硫酸铵溶液 硫酸铜双氧水硝酸A除、外 B除、外C D除外答案D【考点】蛋白质的组成和性质【题点】蛋白质的变性2(双选)(2018徐州高二期末)下列说法正确的是()A苯和苯乙烯互为同系物B糖类和蛋白质一定都是高分子化合物C石油的裂化、裂解和煤的干馏都是化学变化D纤维素和淀粉的组成都可用(C6H10O5)n表示，但不互为同分异构体答案CD解析苯和苯乙烯结构不同，不是同系物，A项错误；单糖和二糖不是高分子化合物，B项错误；石油裂化、裂解和煤的干馏都是化学变化，C项正确；纤维素和淀粉的相对分子质量不同，不是同分异构体，D项正确。【考点】多糖的组成与性质【题点】淀粉、纤维素的组成与性质3市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣服上的汗渍、血迹及人体排出的蛋白质、油渍遇到它，皆能水解而除去。下列衣料不能用加酶洗衣粉洗涤的是()棉织品羊毛织品腈纶织品蚕丝织品 涤纶织品锦纶织品A BC D答案B解析碱性蛋白酶能使蛋白质水解，而羊毛织品和蚕丝织品的主要成分均属于蛋白质，因此不能用加酶洗衣粉洗涤。【考点】蛋白质的组成和性质【题点】蛋白质的水解反应原理4某蛋白质充分水解后能分离出有机物R，R可与等物质的量的KOH或盐酸完全反应。3.75 g R与50 mL 1 molL1的NaOH溶液完全中和，则R的结构简式为()答案A解析有机物R与KOH或HCl反应时为等物质的量完全反应，说明R分子中有一个氨基和一个羧基。此有机物的相对分子质量Mr75，则有：7516(NH2)45(COOH)14()，则R的结构简式为H2NCH2COOH。【考点】蛋白质的组成和性质【题点】蛋白质的水解反应原理题组二酶和核酸5下列关于酶的叙述中不正确的是()A酶是一种糖类物质B酶是一种蛋白质C酶是生物体内产生的催化剂D酶受到高温或重金属盐作用时会变性答案A解析酶是一种蛋白质，而不是糖类物质；酶具有蛋白质的性质，当受到高温或重金属盐作用时会变性；酶还是生物体内产生的高效催化剂，其催化作用具有条件温和、不需要加热、高度专一、催化效率高等特点。【考点】酶和核酸【题点】酶的性质6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。在下图表示温度t与反应速度v的关系曲线中，有酶参加的是()答案D解析酶作为生物催化剂，在适宜的温度下其催化性能很高，但如果温度过高就会失去生理活性，其催化性能降低甚至丧失，综合分析只有D曲线符合。【考点】酶和核酸【题点】酶的性质7下列有关核酸的说法中不正确的是()A核酸是一类含磷的生物高分子化合物B根据组成，核酸分为DNA和RNACDNA大量存在于细胞质中D1981年，我国用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸答案C解析核酸是含磷的生物高分子化合物，据组成可分为DNA和RNA，DNA大量存在于细胞核中。【考点】酶和核酸【题点】核酸的组成、分类和存在题组三多肽的水解8下面是蛋白质分子结构的一部分，其中标出了分子中不同的键，当蛋白质发生水解反应时，断裂的键是()A B C D答案C解析蛋白质水解断键后所得到的水解产物一定是氨基酸，即水解产物分子中既含有氨基，又含有羧基，由此可知应在处断键。【考点】多肽的水解【题点】蛋白质的水解原理9导电聚合物的合成使高分子材料进入“合成金属”和塑料电子学时代，下图所示是我国化学家近年来合成的一些导电聚合物衍生物分子(Me指甲基)：下列关于上述高分子的说法正确的是()A和B的单体都是二烯烃的衍生物；A和B均能在一定条件下水解形成分子式相同的高分子化合物；B水解所得的小分子是一种氨基酸；A和B各1 mol与热碱液反应，均最多消耗2 mol NaOHA BC D答案B【考点】多肽的水解【题点】有机物的水解原理10若1 mol有机物A在稀H2SO4作用下水解生成2 mol B，符合题意的物质A可能是下列物质中的()蔗糖麦芽糖葡萄糖淀粉A BC D答案C解析1 mol物质能水解生成2 mol相同物质的有机物有：麦芽糖、两个相同的羟基羧酸形成的一元酯或二元酯、同种氨基酸形成的二肽。【考点】多肽的水解【题点】蛋白质的水解原理11(双选)下面是天冬酰苯丙氨酸甲酯的结构简式，关于它的说法不正确的是()A是芳香烃B分子式中含有氨基、羧基、酯基三种官能团C既能与NaOH溶液反应，也能与盐酸反应D1 mol该物质最多能与3 mol NaOH反应答案AB解析由于该分子中含有N、O元素，所以属于烃的衍生物，A错误；分子中含有氨基、羧基、酯基和肽键四种官能团，B错误；羧基能与NaOH溶液反应，氨基能与盐酸反应，C正确；羧基、酯基和肽键都能与NaOH反应，D正确。【考点】多肽的水解【题点】氨基酸的两性与肽键的水解12某种解热镇痛药的结构简式为，当它完全水解时，可得到的产物有()A2种 B3种C4种 D5种答案C解析该有机物水解时断开图示虚线处的键补OH，O补H，NH补H，可以得到CH3COOH、CH3CH2COOH 4种有机物。【考点】多肽的水解【题点】肽键的水解综合强化13根据下面所示回答问题：(1)该化合物中，表示的官能团名称是_。(2)该化合物是由_个氨基酸分子间脱去_个水分子而形成的_肽，肽键编号分别是_。(3)该化合物水解后生成氨基酸的结构简式除甘氨酸外从左至右，依次为_、_、_。答案(1)氨基(2)43四解析该化合物分子中有3个肽键，显然是由4个氨基酸分子脱去3个水分子而形成的四肽。【考点】多肽的水解【题点】蛋白质的水解原理14下列是某蛋白质的结构片段：(1)上述蛋白质的结构片段的水解产物中不属于氨基酸的结构简式是_。(2)上述蛋白质的结构片段水解后的氨基酸中，某氨基酸中碳、氢原子数比值最大。该氨基酸与NaOH反应的化学方程式为_。该氨基酸二分子缩合形成环状物质的分子式为_。该氨基酸的同分异构体中，属于硝基化合物且苯环上除硝基外只有甲基的同分异构体有_种。(3)已知上述蛋白质结构片段的式量为364，则水解成的各氨基酸的式量之和为_。答案(1) (2)C16H14N2O26(3)436解析(1)根据蛋白质的水解规律，可得该蛋白质的结构片段水解生成的氨基酸如下：，其中不属于氨基酸。(2)分子中碳、氢原子数比值最大，其分子式为C8H9NO2，两分子该氨基酸缩合形成环状物质时应脱去两分子H2O。根据原子守恒可知所得缩合物的分子式为C16H14N2O2；满足题意的同分异构体应为6种，分别是 (六个位置上是硝基)。(3)水解生成了4种氨基酸，共增加了4个H2O的式量，即水解生成的各氨基酸的式量之和为36472436。【考点】多肽的水解【题点】蛋白质的水解原理15“凯式定氮法”测定奶粉中蛋白质的含量是由丹麦人约翰凯达尔发明的，其原理是用强酸处理蛋白质样品，让样品当中的氮释放出来，通过测得氮的含量，再乘以系数6.38，即为蛋白质含量。凯式定氮法步骤如下：样品处理：准确称取一定质量的奶粉试样置于烧瓶中，加入稀硫酸及相应催化剂，一定条件下充分反应，所得产物用水溶解并冷却后全部转移到容量瓶中定容。碱化蒸馏：量取一定体积容量瓶中的溶液转移至图示中的反应管中，再加入足量NaOH溶液，塞好进样口橡皮塞。通入高温水蒸气，用吸收剂吸收产生的氨气。滴定：向吸收氨气后的溶液中滴加指示剂，用标准盐酸溶液滴定至终点。根据以上知识回答下列问题：(1)样品处理的目的是_。(2)碱化蒸馏时反应的离子方程式为_，冷凝管中冷却水的进水口为_(填“A”或“B”)；如何通过简单的实验确定生成的氨气全部被水蒸气蒸出并进入锥形瓶_。(3)凯式定氮法测定奶粉中蛋白质的含量灵敏度高，操作简单，缺点是_。(4)当奶粉含下列杂质或出现下列错误的实验操作时，会使所测蛋白质含量值“增大”的是_(填字母)。A含三聚氰胺()B样品入口未用蒸馏水冲洗C第(1)步定容时俯视刻度线D滴定开始时仰视读数，滴定终点时俯视读数答案(1)将奶粉中氮元素全部转化为NH(2)NHOHNH3H2OB取最后一滴冷凝管中流出的液体，用红色石蕊试纸(或pH试纸)检验不变蓝(或呈中性)(3)无法确定氮元素是否一定来自于蛋白质(4)AC解析(4)奶粉中蛋白质含量值“增大”主要来自于两个方面，一是奶粉中含有非来自于蛋白质的氮，二是测定过程中的错误操作或实验误差。因三聚氰胺是非蛋白质，且含氮量较高，故奶粉中含三聚氰胺时，会使所测奶粉中蛋白质的含量值增大；当第(1)步定容时俯视刻度线，所得溶液中NH浓度偏大，使所测奶粉中蛋白质含量增加；当样品入口未用蒸馏水冲洗时，NH未全部变为氨气被吸收，故所测奶粉中蛋白质含量减少；滴定开始时仰视读数，滴定终点时俯视读数，盐酸的体积读数偏低，计算得到的氨含量偏低，故所测奶粉中蛋白质含量值偏低。【考点】蛋白质的结构与性质【题点】蛋白质含氮量的测定