2018-2019学年高中化学 专题4.3 蛋白质和核酸(含解析)(选修5)

专题03 蛋白质和核酸一．蛋白质 1．组成及结构特点蛋白质的元素组成有C 、H 、O 、N 、S 、P 等，其分子是由多个氨基酸缩水连接而成的高分子。

2．化学性质 (1)两性蛋白质的多肽由氨基酸脱水形成，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，因此，蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。

(2)水解 ①水解原理②水解过程蛋白质――→水解酸、碱或酶多肽――→水解氨基酸。

(3)盐析向蛋白质溶液中加入一定浓度的某些盐[如Na 2SO 4、(NH 4)2SO 4、NaCl 等]溶液，使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的现象。

盐析是一个可逆过程。

(4)变性概念 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影响 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、乙醇、福尔马林、丙酮等 特点变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去生理活性，在水中不能重新溶解，是不可逆过程(5)颜色反应：分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色。

(6)蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味。

(7)胶体的性质：用一束光照射蛋白质溶液，会产生丁达尔效应。

典例1下列关于蛋白质的叙述中，不正确的是 ( ) A ．蚕丝、羊毛、病毒等主要成分都是蛋白质B ．蛋白质溶液中加入饱和(NH 4)2SO 4溶液，蛋白质析出，虽再加水，也不溶解C ．重金属盐能使蛋白质凝结D ．浓硝酸使皮肤呈黄色是由于浓硝酸与蛋白质发生了颜色反应 【答案】B【解析】蛋白质中加入(NH 4)2SO 4溶液后产生盐析，加水后，蛋白质又继续溶解。

3．用途（1）蛋白质是人类必需的营养物质，成年人每天大约要摄取60～80 g 蛋白质。

（2） 动物胶可用于制造照相胶卷和感光纸等。

（3） 酶——一类特殊的蛋白质，是生物体内重要的催化剂。

一般温度越高，化学反应速率越快。

在酶作催化剂的反应中，酶是一种蛋白质，温度过高会发生变性而失去活性。

【拓展提升】1. 蛋白质的存在及组成蛋白质广泛存在于生物体内，是组成细胞的基础物质。

蛋白质是构成人体的基础物质，约占人体除水分外剩余质量的一半。

蛋白质含有C 、H 、O 、N 、S 、P 等元素，结构非常复杂，相对分子质量从几万到几千万，是天然的有机高分子化合物。

2. 蛋白质的性质⑴ 水解：蛋白质＋H 2O ―――――→酸或碱或酶氨基酸。

⑵ 颜色反应：蛋白质遇浓HNO 3变为黄色。

含有苯环的蛋白质才能发生颜色反应。

⑶ 燃烧：点燃蛋白质，则有烧焦羽毛的气味。

⑷ 变性：蛋白质(如鸡蛋白溶液)受热达到一定温度时就会凝结，这种凝结是不可逆的，即凝结后不能在水中重新溶解，蛋白质的这种变化叫做变性。

除加热外，在紫外线、X 射线，强酸、强碱，铅、铜、汞等重金属的盐类，以及一些有机化合物如酒精、甲醛、苯、甲酸等作用下，蛋白质均会发生变性。

蛋白质变性后，不仅丧失了原有的可溶性，同时也失去了生理活性。

① 当人误食重金属盐类时，可以喝大量牛奶、蛋清或豆浆解毒。

原因是上述食品中含有较多的蛋白质，可以跟重金属盐类形成不溶于水的化合物而排出体外。

这样可以减轻重金属盐类对胃肠黏膜的危害，起到缓解毒性的作用。

② 医院里用高温蒸煮、照射紫外线、喷洒来苏尔水、涂抹酒精溶液等方法消毒杀菌，都是使细菌的蛋白质变性而杀死细菌。

二．氨基酸1. 重要的氨基酸几种重要的氨基酸的结构简式：甘氨酸()、丙氨酸()、谷氨酸()。

2. 氨基酸的结构特点氨基酸中既含有氨基(—NH2)，又含有羧基(—COOH)。

3. 氨基酸的性质氨基酸结构中含有羧基和氨基，所以既有酸性，又有碱性；既能与碱反应，又能与酸反应，还可在氨基酸之间发生反应。

典例2下列物质中既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是( )①NaHCO3②(NH4)2S ③Al(OH)3④NH4Cl⑤H2N—CH2—COOH ⑥CH3COOHA．①②③B．①②④⑤C．⑤⑥D．①②③⑤【答案】D【解析】①NaHCO3是酸式盐，既能和NaOH反应，又能和盐酸反应，故符合题意；②(NH4)2S能和盐酸反应生成硫化氢，和氢氧化钠反应生成氨气，故符合题意；③是两性氢氧化物，既能跟酸反应又能跟碱反应，故符合题意；④只能跟碱反应生成氨气，故不符合题意；⑤—COOH显酸性，—NH2显碱性，符合题意；⑥只能和碱反应生成盐，故不符合题意。

⑴ 与酸反应：甘氨酸与盐酸反应的化学方程式为。

⑵ 与碱反应：甘氨酸与氢氧化钠反应的化学方程式为＋H2O。

⑶ 自身反应：两个氨基酸分子间生成二肽的化学方程式为(或)＋H2O，其中基团称为肽键。

4. 甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸的氨基都位于与羧基相邻的碳原子上，这样的氨基酸叫做α－氨基酸。

天然蛋白质水解的最终产物都是α－氨基酸。

典例3一种二肽的结构简式为，合成这种二肽的氨基酸是( )【答案】D【解析】由二肽结构可知，它是两分子氨基酸脱水形成的，从肽键入手可分析出两氨基酸的分子结构分别是：和。

三、酶1．概念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，其中大多数是蛋白质。

2．催化特点(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。

四、核酸1．概念核酸是一类含磷的生物高分子化合物。

2．分类【拓展延伸】1．蛋白质的水解在酸、碱或酶的作用下，肽键断裂，碳原子连接羟基，氮原子连接氢原子。

肽键水解原理示意图如下：2．盐析和变性的比较盐析变性概念蛋白质在某些盐的浓溶液中溶蛋白质在加热、强酸、强碱等条件下性质发解度降低而析出生改变而凝结起来特征可逆不可逆实质溶解度降低，物理变化结构、性质改变，化学变化条件碱金属、镁、铝等轻金属盐或铵盐的浓溶液加热、强酸、强碱、强氧化剂、紫外线、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等用途分离、提纯蛋白质杀菌、消毒实例硫酸铵或硫酸钠等盐溶液使蛋白质盐析重金属盐(例如硫酸铜)溶液能使蛋白质变性3．二肽的形成氨基酸分子的羧基与另外1个氨基酸分子的氨基脱水形成肽键(与酯化反应类似)，根据参与反应的羧基或氨基的不同可形成多种二肽。

如谷氨酸与谷氨酸之间形成两种二肽；甘氨酸与丙氨酸可形成4种二肽：分子间或分子内脱水成环3．氨基酸分子缩聚成高分子化合物课后练习：1．甘氨酸在NaOH溶液中存在的形式是( )A．H2N—CH2—COONa B．H2N—CH2—COOHC．D．H2N—CH2—COO－【答案】D【解析】在NaOH溶液中甘氨酸分子中的羧基与氢氧根离子发生中和反应。

2．下列说法错误的是 ( )A．鸡蛋清和淀粉可以用浓硝酸鉴别B．核酸是高分子化合物C．分子式为C5H8O2，既与碳酸钠溶液反应又与溴的四氯化碳溶液反应的有机物有8种D．乳酸薄荷醇酯()仅能发生水解、氧化、消去反应【答案】D【解析】鸡蛋清遇浓硝酸显黄色，可以鉴别，A正确；B正确；能与Na2CO3溶液反应生成CO2，说明此分子中含有羧基，能与溴的四氯化碳溶液反应说明此分子含有碳碳双键，根据碳链异构和双键、羧基官能团异构可得有8种同分异构体，分别为HOOC—CH===CH—CH2—CH3、HOOC—CH2—CH===CH—CH3、CH2===CH—CH2—CH2—COOH、，C正确；含—COOC—可发生水解，含—OH可发生氧化、消去、酯化反应，且含—OH能与Na反应等，则除水解、氧化、消去反应外，还可发生置换反应、酯化反应，D错误。

3．下列说法正确的是 ( )A．将(NH4)2SO4溶液加入蛋白质溶液，出现沉淀，表明可使蛋白质变性B．糖类、油脂和蛋白质均可发生水解反应C．向蛋白质溶液中滴加CuSO4溶液，有固体析出，说明蛋白质发生盐析D．酒精能使蛋白质变性，可用于杀菌消毒【答案】D【解析】(1)物理因素使蛋白质变性，发生的是化学变化。

(2)蛋白质溶液是胶体，与盐溶液作用发生凝聚。

(3)酶是蛋白质，温度高，蛋白质发生变性，因此，并不是温度越高，酶的催化效果越好。

4．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，衣物的汗渍、血迹及人本身排放的蛋白质、油渍遇到它，都能水解而被除去，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腈纶制品④蚕丝制品⑤涤纶制品⑥锦纶制品A．①②③B．②④C．③④⑤D．③⑤⑥【答案】B【解析】加酶洗衣粉中加入的少量碱性蛋白酶能使蛋白质水解而被除去，因此，主要成分为蛋白质的毛织品和蚕丝制品，不能用加酶洗衣粉洗涤。

5．下列过程不属于化学变化的是 ( )A．在蛋白质溶液中，加入饱和硫酸铵溶液，有沉淀析出B．皮肤不慎沾上浓硝酸而呈现黄色C．在蛋白质溶液中加入硫酸铜溶液，有沉淀析出D．用稀释的福尔马林溶液(0.1%～0.5%)浸泡植物种子【答案】A【解析】A项在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，是盐析过程，析出的蛋白质性质并无变化，即没有新物质生成，加水后，析出的蛋白质仍能溶解，A项不是化学变化；B项皮肤不慎沾上浓硝酸显黄色属于蛋白质的颜色反应，是化学变化；C项在蛋白质溶液中加入硫酸铜溶液，析出沉淀是因为蛋白质变性，是化学变化；D项用稀释的福尔马林溶液杀死种子上的细菌和微生物，即使这些生物体的蛋白质发生变性反应，是化学变化。

6．氨基酸不能发生的反应是( )A．酯化反应B．与碱的中和反应C．成肽反应D．水解反应【答案】D【解析】氨基酸分子中含有羧基和氨基，可以发生酯化、中和、成肽反应。

7．苯丙氨酸()有多种同分异构体。

其中同时符合下列两个条件：①有带两个取代基的苯环；②有一个硝基直接连接在苯环上的异构体有 ( )A．3种B．5种C．6种D．10种【答案】C【解析】根据题意，—NO2直接连在苯环上，则另一取代基应为—C3H7，—C3H7有正丙基和异丙基两种异构体，再考虑在苯环上邻、间、对三种位置异构，得知符合条件的异构体共有六种。

8．青霉素是医学上一种常用的抗生素，在体内经酸性水解后，得到青霉氨基酸，其结构简式如图所示(分子中的—SH与—OH具有类似性质)。

青霉氨基酸下列关于青霉氨基酸的推断合理的是 ( )A．青霉氨基酸分子中所有碳原子均在同一直线上B．青霉氨基酸只有酸性，没有碱性C．青霉氨基酸分子间能形成多肽D．1 mol青霉氨基酸与足量的金属钠反应生成0.5 mol H2【答案】C【解析】分子中含有—NH2，所以有碱性，除了—COOH外，还有—SH可以与Na反应，所以生成的H2为1 mol。

9．褪黑素是一种内源性生物钟调节剂，在人体内由食物中的色氨酸转化得到，如图所示。

下列说法不正确的是( )A．色氨酸分子中存在氨基和羧基，可形成内盐，具有较高的熔点B．在色氨酸水溶液中，可通过调节溶液的pH使其形成晶体析出C．在一定条件下，色氨酸可发生缩聚反应D．褪黑素与色氨酸结构相似，也具有两性化合物的特性【答案】D【解析】色氨酸分子中存在氨基和羧基，可以分子内脱水形成内盐，色氨酸分子间可以形成氢键，具有较高的熔点，A正确；色氨酸分子中含有氨基和羧基，能与酸、碱反应，因此调节溶液pH能使其形成晶体析出，B正确；色氨酸分子中含有氨基和羧基，分子间可发生缩聚反应，C正确；色氨酸分子中含有氨基和羧基，褪黑素分子中含有，二者的结构不相似，D错误。