人教版高中化学选修五第四章 第三节 蛋白质和核酸

第三节蛋白质和核酸[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：能根据氨基酸、蛋白质的官能团及官能团的转化，认识不同氨基酸、蛋白质及性质上的差异。

2.科学态度与社会责任：认识蛋白质是生命活动的物质基础，是人体需要的必需营养物质，但是蛋白质的摄入量过多或过少都不利于人体健康，要合理安排饮食，注意营养搭配。

一、氨基酸的结构和性质1．氨基酸的分子结构(1)从结构上看，氨基酸可以看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物。

分子中既含有羧基又含有氨基。

(2)天然氨基酸几乎都是α­氨基酸，其结构简式可以表示为。

2．常见的氨基酸俗名结构简式系统命名甘氨酸H2N—CH2COOH 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3.氨基酸的性质 (1)物理性质天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，能溶于强酸或强碱溶液中，大部分能溶于水，难溶于乙醇、乙醚。

(2)化学性质 ①两性氨基酸分子中含有酸性基团—COOH ，碱性基团—NH 2。

甘氨酸与盐酸反应的化学方程式是―→甘氨酸与NaOH 溶液反应的化学方程式是―→②成肽反应氨基酸分子间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，该反应属于取代反应。

如：――→催化剂△(1)氨基酸的缩合机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。

(2)多肽分子中肽键个数的判断由n个氨基酸分子发生成肽反应，生成一个肽链时，会生成(n－1)个水分子和(n－1)个肽键。

例1根据美国《农业研究》杂志报道，美国科学家发现半胱氨酸能增加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中不正确的是() A．半胱氨酸属于α­氨基酸B．半胱氨酸具有两性C．两分子半胱氨酸脱水形成二肽的结构简式为D．与NaOH溶液混合加热时，可放出一种碱性气体答案 C解析由题给半胱氨酸的结构简式可知，分子中氨基和羧基连在同一个碳原子上，所以半胱氨酸属于α­氨基酸，A项正确；因为氨基为碱性基团，羧基为酸性基团，所以它具有两性，B项正确；两分子的半胱氨酸脱水形成二肽应是氨基与羧基脱水缩合的结果，形成的二肽的结构简式应为C项不正确；因是氨基酸的铵盐，故电离出的NH＋4与OH－在加热条件下反应会放出氨气，D项正确。

【考点】氨基酸的结构与性质【题点】氨基酸的结构与性质的综合相关链接氨基酸缩合的反应规律(1)两分子间缩合―→(2)分子间或分子内缩合成环―→―→二、蛋白质的结构和性质 1．蛋白质的组成和结构(1)组成：蛋白质中主要含有C 、H 、O 、N 等元素，属于天然有机高分子化合物。

其溶液具有胶体的某些性质。

(2)四级结构2．蛋白质的化学性质 (1)特征反应①颜色反应：分子中含有苯基的蛋白质遇浓硝酸变黄色。

②蛋白质灼烧，可闻到烧焦羽毛的特殊气味。

(2)两性形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸发生成肽反应形成的，在多肽链的两端存在着自由的氨基和羧基，侧链中也有酸性或碱性基团，所以蛋白质与氨基酸一样具有两性，能与酸或碱反应。

(3)水解反应蛋白质―――――→酶、酸或碱水解多肽―――――→酶、酸或碱逐步水解氨基酸 (4)盐析向蛋白质溶液中加入一定浓度的盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)溶液，会使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的现象称为蛋白质的盐析。

盐析是一个可逆过程，可用于分离提纯蛋白质。

(5)变性蛋白质在某些物理因素(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、乙醇、福尔马林、丙酮等)的影响下，其理化性质和生理功能发生改变的过程称为蛋白质的变性。

蛋白质变性后在水中不能重新溶解，是不可逆过程，可用于杀菌消毒。

蛋白质盐析和变性的不同点例2下列关于蛋白质的说法不正确的是()A．蛋白质是由多种α­氨基酸加聚而生成的天然高分子化合物B．通常用酒精消毒，其原理是酒精使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性C．浓的硫酸钠溶液能使溶液中的蛋白质析出，加水后析出的蛋白质又溶解D．鉴别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 A解析氨基酸生成蛋白质发生的是分子间的脱水反应而不是加聚反应，故A项错误；无论何种形式的消毒，其原理都是使细菌中的蛋白质变性而失去原有生理活性，故B项正确；盐析不能使蛋白质变性，故C项正确；“人造丝”的成分是纤维素，灼烧时没有烧焦羽毛的气味，故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3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()A．2种B．3种C．4种D．5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类数了。

水解时产生的氨基酸为【考点】蛋白质的水解反应【题点】多肽的水解原理思维启迪能根据典型有机物分子的结构和性质的关系进行分析和判断，从而得出正确的结论，促进“宏观辨识与微观探析”化学学科素养的发展。

相关链接蛋白质溶液与盐溶液的反应盐溶液的浓度大小，轻金属盐溶液和重金属盐溶液对蛋白质的影响是不同的：(1)浓的轻金属盐溶液能使蛋白质发生盐析。

蛋白质凝结成固体而从溶液中析出，盐析出来的蛋白质仍保持原有的性质和生理活性，盐析是物理过程，也是可逆的。

利用盐析，可分离提纯蛋白质。

(2)稀的轻金属盐溶液，不会降低蛋白质在水中的溶解度，反而会促进蛋白质的溶解。

(3)重金属盐溶液，不论是浓溶液还是稀溶液，均能使蛋白质变性，变性后的蛋白质不再具有原有的可溶性和生理活性，变性过程是化学过程，变性是不可逆的。

加热、紫外线、强酸、强碱、某些有机物也能使蛋白质变性。

利用此性质可杀菌、消毒。

三、酶和核酸1．酶酶具有生理活性，是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的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。

酶的催化作用具有以下特点：①条件温和，不需加热。

②具有高度的专一性。

③具有高效催化作用。

2．核酸(1)核酸是一类分子骨架由磷酸和五碳糖交叉排列而成的长链高分子化合物，它在生物体的生长、繁殖、遗传、变异等生命现象中起着决定性作用。

(2)核酸的类别及其比较(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4下列有关酶的说法中错误的是() A．大多数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解析大多数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1．某物质的球棍模型如图所示，下列关于该物质的说法不正确的是()A．该物质的结构简式为B．该物质可以发生加成反应C．该物质为两性化合物D．该物质的分子之间可以发生脱水反应答案 A解析该物质中的六元环为苯环，能发生加成反应，分子中存在氨基和羧基，具有两性，也能发生分子间的脱水反应。

【考点】氨基酸的结构与性质【题点】氨基酸的结构与性质2．甘氨酸和丙氨酸混合，在一定条件下发生缩合反应生成二肽的化合物共有()A．4种B．3种C．2种D．1种答案 A解析同种氨基酸缩合反应生成二肽的化合物各有一种，甘氨酸和丙氨酸发生缩合反应生成二肽的化合物有两种。

【考点】氨基酸的性质【题点】氨基酸之间的缩合反应3．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α­氨基酸B．利用盐析可以分离和提纯蛋白质C．DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板D．RNA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：【考点】蛋白质的水解反应【题点】蛋白质的水解反应原理5．下列说法正确的是()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溶液使蛋清液发生盐析，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．甘氨酸(H2N—CH2—COOH)既有酸性，又有碱性，是最简单的氨基酸答案 D解析A项，蛋白质除含C、H、O、N元素，还可能含有S、P等元素；B项，CuSO4溶液和浓HNO3均会使蛋白质变性；C项，酶的催化作用具有专一性；甘氨酸中—NH2显碱性，—COOH显酸性，D项正确。

6．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RNAC．DNA大量存在于细胞质中D．1981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。

题组一氨基酸的结构与性质1．α­丙氨酸是组成人体蛋白的氨基酸之一，如图是α­丙氨酸的分子结构模型图，下列对α­丙氨酸的叙述不正确的是()A．α­丙氨酸分子由碳、氢、氧、氮四种原子构成B．α­丙氨酸中氧元素的质量分数最大C．α­丙氨酸的分子式为C3H7O2ND．α­丙氨酸与CH3CH2CH2NO2以及互为同分异构体答案 B【考点】氨基酸的组成与结构【题点】氨基酸的组成与同分异构体的判断2．关于氨基酸的下列叙述中，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α­氨基酸、β­氨基酸等多种氨基酸答案 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；氨基酸分子间能发生成肽反应，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α­氨基酸。

【考点】氨基酸的性质与应用【题点】氨基酸的性质3．下列物质中能与盐酸反应的物质有()A．①③B．②④C．①②D．③④答案 C解析①中含—NH2，与盐酸反应生成与盐酸反应生成与盐酸不反应。