人教版选修5 第四章第三节　蛋白质和核酸 学案.doc

目标导航1.了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质。2.了解二肽、多肽的概念。3.了解蛋白质的组成、结构和性质。4.认识人工合成多肽、蛋白质、核酸等的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。一、氨基酸的结构和性质1氨基酸的组成和结构(1)组成氨基酸可看作是羧酸分子中烃基上的h被氨基取代后的产物。(2)结构氨基酸的结构简式可表示为，其官能团为氨基(nh2)和 羧基(cooh)。(3)常见的氨基酸俗名结构简式系统命名甘氨酸h2nch2cooh氨基乙酸丙氨酸氨基丙酸谷氨酸2氨基1，5戊二酸苯丙氨酸氨基苯丙酸2.氨基酸的性质(1)物理性质溶剂水强酸或强碱乙醇、乙醚溶解性大多数能溶能溶大多数难溶(2)化学性质两性氨基酸分子中含有酸性官能团cooh和碱性官能团nh2，因此具有两性，可与碱、酸反应生成盐。a与盐酸的反应：hclb与氢氧化钠反应：naohh2o。成肽反应两个氨基酸分子，在酸或碱的存在下加热，通过一分子的nh2和另一分子的cooh间脱去一分子水，缩合成含有肽键的化合物。例如：氨基酸二肽或多肽蛋白质。二、蛋白质的结构和性质1组成和结构(1)组成蛋白质中含有c.h、o、n、s等元素，有些含有p，少量的蛋白质还含有fe.cu、zn、mn等元素，属于天然有机高分子化合物。(2)结构蛋白质分子中的四级结构一级结构二级结构三级结构(三维)四级结构2性质(1)两性：蛋白质的结构中含有nh2和cooh，因此能与酸反应又能与碱反应。(2)水解：蛋白质在酸、碱或酶的作用下，水解生成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到氨基酸，天然蛋白质水解的最终产物都是氨基酸。水解原理：h2o。水解过程：蛋白质多肽氨基酸。(3)盐析概念：向蛋白质溶液中加入大量的浓无机盐溶液(如(nh4)2so4.na2so4溶液等)，使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出。特点：盐析是一个可逆过程，盐析出的蛋白质稀释后仍能溶解，即盐析只是物理变化，只改变蛋白质的溶解度，并不影响蛋白质的化学性质和活性。应用：多次盐析和溶解可以分离、提纯蛋白质。(4)变性概念：在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的物理、化学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、三氯乙酸、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，在水中不能再溶解，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。三、酶和核酸1酶(1)概念：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。(2)催化特点条件温和，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。具有高度的专一性。例如，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，淀粉酶只对淀粉起催化作用。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)组成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)分类、存在及作用分类脱氧核糖核酸(dna)核糖核酸(rna)存在大量存在于细胞核中主要存在于细胞质中作用生物遗传信息的载体；还指挥着蛋白质的合成、细胞的分裂和制造新的细胞根据dna提供的信息控制体内蛋白质的合成【练一练】1关于氨基酸的下列叙述中，错误的有_。(1)氨基酸都不能发生水解反应(2)氨基酸能发生中和、酯化、成肽反应(3)天然蛋白质水解最终可以是氨基酸、氨基酸等多种氨基酸(4)n肽是由n个氨基酸分子脱去n个水分子形成的，其中含有(n1)个肽键(5)分子式相同的氨基酸与硝基化合物互为同分异构体(6)蛋白质水解的最终产物是氨基酸答案(3)(4)2下列关于蛋白质的叙述正确的有_。(1)蛋白质是由多种氨基酸加聚而成的天然高分子化合物(2)医用酒精、84消毒液、紫外线能杀菌消毒所依据的原理是使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性(3)在临床上解救cu2、pb2、hg2等重金属盐中毒的病人时，要求病人服用大量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆等(4)鸡蛋白溶液中，加入浓的硫酸铵溶液有沉淀析出，加水后沉淀不溶解(5)浓的na2so4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，但失去生理活性(6)蛋白质的分子能透过半透膜(7)鉴别织物成分是真丝，还是人造丝，可采用灼烧闻气味的方法(8)下图表示蛋白质分子结构的一部分，当蛋白质发生水解反应时，断裂的键只有答案(2)(3)(7)3下列物质：丙氨酸纤维素蛋白质小苏打al(oh)3苯酚钠(nh4)2co3。其中既能与盐酸反应又能与naoh反应的是()a bc d答案b解析既能与盐酸反应，又能与naoh溶液反应的物质有：金属铝；两性氧化物(如氧化铝)；两性氢氧化物(如氢氧化铝)；弱酸的酸式盐(如nahco3)；弱酸的铵盐如(nh4)2co3；氨基酸和蛋白质；只有b选项符合。4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。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、不需加热，高度专一，催化效率高等特点。5l多巴是一种有机物，它可用于帕金森综合征的治疗，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解析l多巴含有碱性基团nh2，能与强酸反应生成盐。一、氨基酸的反应规律1氨基酸的两性氨基酸分子中的cooh能电离出h，显酸性；氨基能结合h，能与酸反应。2氨基酸缩合(1)两分子间缩合(2)分子间或分子内缩合成环(3)缩聚成多肽或蛋白质【特别提醒】氨基酸的缩合机理脱去一分子水后形成肽键。当多肽或蛋白质水解时断裂肽键上的“cn”键。【例1】已知氨基酸在一定条件下能与亚硝酸(hno2)反应得到羟基酸。hno2n2h2o根据如图所示关系回答下列有关问题：(1)a.b的结构简式：a_；b_。(2)cd的化学方程式为_。(3)ce的化学方程式为_。解析的分子式为c3h7no2，分子组成与b(c6h10n2o2)分子组成的关系：2c3h7no2b(c6h10n2o2)2h2o，据此可知b为环状结构。结合题给信息，c应是与亚硝酸(hno2)反应得到的。c能发生脱水反应，比较d.e的摩尔质量可知，d在分子组成上比e多一个“h2o”，d是两分子c脱去一分子水的产物，e是两分子c脱去两分子水的产物。【解题反思】(1)天然蛋白质水解的最终产物是氨基酸，氨基酸分子中共有的官能团是nh2和cooh。(2)所有的铵盐都能与碱反应生成氨气。(3)由n个氨基酸分子发生成肽反应，生成多肽时，会生成(n1)个水分子和(n1)个肽键。变式训练1a.b.c.d四种含氮的化合物分子式分别为c2h7o2n，c2h5o2n，c3h7o2n、c2h5o2n，a.b.c都能与强酸、强碱反应，d则不能。又知c为天然蛋白质水解的产物。请回答下列问题。(1)写出下列物质的结构简式：a_、b_、c_、d_。(2)b和c混合，在一定条件下发生反应，生成的只含一个“conh”键的链状有机物共有_种。答案(1)ch3coonh4h2nch2coohch3ch2no2(2)4解析(1)能和强酸、强碱反应的含氮化合物有铵盐、氨基酸，a分子中含氢多，推知a是铵盐，即ch3coonh4；b为；c为氨基酸，则c的结构简式为。d符合氨基酸的通式，但不与强酸、强碱反应，应该为硝基化合物，即ch3ch2no2。(2)h2nch2cooh和形成的二肽有4种，其结构如下：、二、蛋白质的性质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。n肽完全水解生成(n1)个氨基酸分子。2盐析、变性和渗析的比较盐析变性渗析原理根据盐溶液对蛋白质溶解度的影响，加入无机盐，使蛋白质从溶液中析出一定条件下，使蛋白质凝聚失去原有的生理活性根据分散质粒子直径大小，利用半透膜分离胶粒与小分子和离子条件浓的盐溶液，如(nh4)2so4.na2so4.nacl等溶液加热、紫外线、x射线、重金属盐、强酸、强碱、三氯乙酸、乙醇、丙酮等胶体、半透膜、水变化物理变化化学变化物理变化特点可逆，蛋白质仍保持原有活性不可逆，蛋白质失去原有活性可逆，需多次换水用途分离提纯蛋白质消毒、灭菌，如给果树使用波尔多液，保存动物标本除杂，如除去淀粉溶液中的nacl杂质【特别提醒】1蛋白质的分离与提纯(1)常用盐析法分离提纯蛋白质，因为盐析是可逆的。(2)可用渗析法除去蛋白质溶液(属于胶体)中的杂质离子，因为蛋白质属于高分子化合物，不能透过半透膜，而离子可以通过。2蛋白质的颜色反应不是所有的蛋白质都能发生颜色反应，只有结构中含有苯环的遇浓hno3才能呈黄色。3蛋白质的检验加浓hno3溶液显黄色或灼烧有烧焦羽毛气味。4有机物的水解能水解的有机物有卤代烃、酯、低聚糖和多糖、油脂、蛋白质、多肽等。【例2】瑞典皇家科学院宣布，包括美籍华裔科学家钱永健在内的3名科学家获得2008年度诺贝尔化学奖。帮助他们获奖的是能发出鲜艳绿色的绿色荧光蛋白gfp(green fluoreseent protein的英文名称的缩写)，下列对gfp的结构和性质预测错误的是()agfp可以溶于水，且其水溶液可以通过滤纸b为了防止gfp变质，可以培养在福尔马林溶液中cgfp在一定条件下会发生水解，且水解产物一定只有氨基酸d灼烧gfp会产生烧焦羽毛的气味解析gfp是一种天然蛋白质，天然蛋白质水解产物是氨基酸，c正确；蛋白质是天然高分子化合物，其水溶液是胶体，可以通过滤纸，a正确；灼烧蛋白质时会产生烧焦羽毛的特殊气味，d正确；福尔马林溶液的主要成分是甲醛(hcho)，它能使gfp变性，b错误。答案b变式训练2(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)蛋白质溶液中含杂质cl，有人用滴加agno3溶液的方法除cl，这样操作错误的原因是_。除去cl的方法是_。(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，可取一小块进行_，这是因为_ _。(6)现有淀粉和蛋白质胶体的混合液，要把蛋白质和淀粉分离开，可进行的操作是_，要检验其中蛋白质的存在，可取混合液体少许，向其中加入1 ml_，加热至沸腾，溶液中生成_，说明有蛋白质存在。答案(1)盐析渗析(2)h2s硫(3)ag能使蛋白质变性凝结，无法与agcl沉淀分离渗析(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(6)向溶液中加入适量(nh4)2so4或na2so4溶液，使蛋白质盐析变成沉淀，过滤，分离出蛋白质浓硝酸黄色沉淀解析(1)提取蛋白质的方法有两种：盐析和渗析。(2)蛋白质变质分解放出h2s气体，h2s有臭鸡蛋气味。(3)ag能使蛋白质变性凝结，且ag与cl结合成agcl沉淀，二者无法分离。蛋白质溶液是胶体，其中的cl可用渗析的方法除去。(4)蛋白质与浓hno3发生颜色反应。(5)人造丝属于人造纤维，采用灼烧法区别真丝和人造丝。(6)利用颜色反应鉴别蛋白质，利用盐析法分离蛋白质和淀粉溶液。1关于氨基酸的下列叙述，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答案d2一种二肽的结构简式为，合成这种二肽的氨基酸是()答案d解析本题主要是考查成肽反应的断键、成键位置：，所以，合成这种二肽的氨基酸应该是3下列说法正确的是()a若两种二肽互为同分异构体，则二者的水解产物不一致b丙氨酸和苯丙氨酸脱水，最多可生成3种二肽c用甘氨酸和丙氨酸缩合最多可形成4种二肽d氨基酸、淀粉均属于高分子化合物答案c解析a项可以用列举法推断，两种不同的氨基酸可以形成两种二肽，且这两种二肽互为同分异构体，例如，1分子h2nch2cooh和1分子h2nch2ch2cooh可以形成两种二肽，这两种二肽互为同分异构体：h2nch2conhch2ch2cooh和hoocch2nhocch2ch2nh2，但是它们的水解产物相同，a项错误。丙氨酸和苯丙氨酸脱水生成二肽，有4种脱水方式，即丙氨酸和苯丙氨酸分别自身脱水，丙氨酸与苯丙氨酸分子间脱水，二者分子间脱水又有两种形式：丙氨酸分子中的氨基与苯丙氨酸分子中的羧基脱水或丙氨酸分子中的羧基与苯丙氨酸分子中的氨基脱水。故最多生成4种二肽，b项错误。甘氨酸和丙氨酸分别自身缩合可形成2种二肽，交叉缩合可形成2种二肽，c项正确。氨基酸不属于高分子化合物，d项错误。4关于蛋白质性质的说法中，不正确的是()a蛋白质溶液中加入任何盐溶液，都会使蛋白质发生变性b蛋白质水解的最终产物是多种氨基酸c微热条件下，不是所有蛋白质遇到浓硝酸时都会显黄色d蛋白质既能与强酸反应又能与强碱反应答案a解析蛋白质溶液中加入浓的(nh4)2so4.na2so4等溶液时，蛋白质会发生盐析，加入可溶性重金属盐溶液时会发生蛋白质的变性；含有苯环的蛋白质遇浓硝酸才会显黄色。5下图是某只含有c.h、o、n的有机物的简易球棍模型。下列关于该有机物的说法错误的是()a该有机物的分子式为c3h7no2b在一定条件下该有机物可以发生缩合反应，生成高分子化合物c该有机物