新人教版高中化学选修5氨基酸、蛋白质和核酸

氨基酸、蛋白质和核酸复习目标：1了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，氨基酸与人体健康的关系。 2了解蛋白质的组成、结构和性质。 3了解化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。复习重点、难点：蛋白质的组成、结构和性质。课时划分：一课时复习过程：知识梳理一、蛋白质的基石-氨基酸氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（-NH2）取代后的衍生物。目前发现的天然氨基酸约有300种，构成蛋白质的氨基酸约有30余种，其中常见的有20余种。1、-氨基酸的构型、分类和命名构成蛋白质的20余种常见氨基酸中除脯氨酸外，都是-氨基酸，其结构可用通式表示。：这些-氨基酸中除甘氨酸外，都含有手性碳原子。请标出手性碳原子。练习 写出赖氨酸的分子式： ，赖氨酸的官能团是： 和 。2、几种常见的氨基酸：(1) 甘氨酸 结构简式：分子式：(2) 丙氨酸 结构简式：分子式： (3) 谷氨酸 结构简式：分子式：2、氨基酸的化学性质氨基酸都是白色晶体，熔点高，易溶于水，难溶于有机溶剂。(1)两性：氨基酸分子中既有 基（NH2），又有 基（COOH），因此它既能跟 反应，又能跟 反应，具有 性。与盐酸反应的化学方程式：与氢氧化钠反应的化学方程式：(2)氨基酸的分子里既有酸性基（羧基），又有碱性基（氨基），氨基酸的分子间能互相结合而形成高分子化合物。 (3)氨基酸中氨基的反应：大多数氨基酸可以定量与亚硝酸反应，生成-羟基酸,并放氮气。(4)氨基酸的受热分解反应：-氨基酸受热时发生分子间脱水生成酰胺；3、氨基酸的来源：二、蛋白质1、蛋白质的组成(1)蛋白质的元素组成： 等。(2)蛋白质是 高分子化合物,其相对分子量很 ,从几万到几十万乃至几千万。如核蛋白的相对分子质量就超过两千万。(3)构成蛋白质的基本结构单元是 。（注意氨、铵、胺的区别。如氨气、氨基，铵根离子，苯胺）2、蛋白质的结构蛋白质的结构通常分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构四种层次，蛋白质的二级、三级、四级结构又统称为蛋白质的空间结构或高级结构。如：蛋白质的一级结构多肽链 O H2N-CH-C-OH | R1 O H2N-CH-C-OH | R2+ O O H2N-CH-C- NH-CH-C-OH | | R1 R2- H2O肽键天然蛋白质是由-氨基酸组成的。-氨基酸分子间可以发生脱水反应生成酰胺。酰胺键 称为“肽键”。氨基酸分子之间以肽键形式首尾相连形成的化合物称为肽，由两个氨基酸缩合形成的肽称为二肽，由三个氨基酸缩合形成的肽称为三肽，由多个氨基酸缩合形成的肽称为多肽。3、蛋白质的性质(1) 蛋白质的胶体性质:蛋白质是大分子化合物，其分子大小一般在1-100 nm之间，其水溶液具有胶体溶液的一般特性。例如具有丁达尔现象、布朗运动，不能透过半透膜以及较强的吸附作用等。(2) 盐析：蛋白质在浓无机盐溶液中因胶体凝聚而析出，叫做盐析，盐析是 逆的。鸡蛋清蛋白溶液加入饱和(NH4)2SO4，有 ；在所得沉淀中加入蒸馏水， 。采用多次盐析法，可以 蛋白质。 (3)变性：由蛋白质变性引起的蛋白质凝结是 的,其使蛋白质的性质变化；蛋白质变性凝结后丧失 ，还失去 。4.颜色反应：蛋白质可以和许多试剂发生特殊的颜色反应.如某些蛋白质跟浓硝酸作用产生黄色。颜色反应可用于 蛋白质，此外,蛋白质 产生烧焦羽毛的气味。5.水解反应：蛋白质在 、 或 的催化下,最终水解成氨基酸。蛋白质蛋白月示蛋白胨多肽二肽-氨基酸蛋白质的水解反应，对研究蛋白质以及在生物体中的代谢都具有十分重要的意义。4、酶：特殊的蛋白质，生物制造的催化剂。酶的特性： 离开生物机体后仍具 。酶的作用：催化许多有 和 的复杂反应。酶作催化剂的特点： 、 、 。三、核酸简介核酸可分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两类，RNA主要存在于细胞质中，控制生物体内蛋白质的合成；DNA主要存在于细胞核中，决定生物体的繁殖、遗传及变异。因此，核酸化学是分子生物学和分子遗传学的基础。现在已知某些核酸也有酶的作用。核酸的组成为：疑难点拨一、比较蛋白质的盐析、变性与胶体的凝聚盐 析变 性胶体凝聚概 念蛋白质溶液中加浓无机盐溶液，使蛋白质析出蛋白质在某些条件作用下凝聚，丧失生理活性胶体中加入强电解质，不同电荷的胶体或加热而使之凝聚成大颗粒对 象高分子等(如蛋白质等)高分子(如蛋白质)带电的胶粒变化条件浓无机盐溶液受热、紫外线、强酸、强碱、重金属盐，某些有机物等强电解质，不同电荷的胶体，加热变化实质物理变化(溶解度降低)化学变化物理变化变化过程可逆不可逆不可逆用 途分离，提纯杀菌，消毒等鉴别，分离等二、酶酶是具有生物活性的蛋白质，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，不需加热加压。常压时，在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起催化作用，3050之间酶的催化活性最强，超过适宜的温度时，酶将逐渐失去催化活性。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，淀粉酶只能对淀粉的水解起催化作用。其它酶也是如此，就像一把钥匙开一把锁一样。3.具有高效性，即有很高的催化效率。由酶催化的化学反应速率，比用其它催化剂催化的化学反应速率高1071013倍。目前，人们已经知道的酶有数千种。工业上大量使用的酶多数是通过微生物发酵制得的，并且有许多种酶已制成了晶体。酶已得到了广泛的应用，如淀粉酶应用于食品、饮料、纺织、制药等工业，蛋白酶用于医药、制革等方面，脂肪酶用于脂肪水解、羊毛脱脂和合成洗涤剂工业，酶还常应用于对疾病的诊断。典例剖析例1、 酶是蛋白质，因而酶有蛋白质的特性。酶又是生物制造出来的催化剂，能在许多有机反应中发挥作用。下图表示温度t与反应速率的关系曲线中，有酶参加的是( )解析：要从两个方面把握酶的催化作用：一是在室温下酶就能对某些有机反应充分发挥催化作用；二是酶作为蛋白质在稍高温度下会发生变性而失去催化作用。A图表示随温度升高反应速率持续加大；B图表示随温度升高反应速率减小，常温下反应速率没有出现最佳状态；C图表示在适宜的温度下反应速率最小。均不符合题意。D图表示在适宜的温度下反应速率最大，随温度升高反应速率减慢，符合酶的性质。答案：D。例2、 (全国高考题)L一多巴是一种有机物，它可用于帕金森综合症的治疗，其结构简式如下： OHHOCH2CHCOOH NH2 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-多巴酸碱性的叙述正确的是( ) A既没有酸性，又没有碱性 B既具有酸性，又具有碱性 C只有酸性，没有碱性 D只有碱性，没有酸性 解析：从L-多巴的结构式可知，分子中含有羧基、酚羟基可推知化合物具有酸性，含有氨基可推知化合物具有碱性。答案： B。例3、某天然蛋白质遇浓HNO3 显黄色，水解产物中含有A；A由C、H、O、N元素组成；A能与盐酸或烧碱反应。一定条件下，两分子A发生缩合反应生成B和一个分子水，B的式量为312。据此推断A和B的结构简式 、 。 解析：解答本题首先要对蛋白质的性质有清楚的认识，能够从蛋白质遇HNO3变黄推断出该蛋白质分子结构中含有苯环，继而推断出A的分子结构从而使全题获得突破。（1）由水解产物逆推A的分子量。（2）由题给信息知：A分子中应含有苯环、羧基、氨基。另外天然蛋白质水解成 氨基酸。设A的结构简式为 ，则M=165n=1，即结构简式为： 例4、某蛋白质含氮量为15%，若从食物摄取的蛋白质经过人体的新陈代谢后，完全变成尿素排出体外，若排出的尿素为25g时，则应从食物中摄取的蛋白质是几克？解析：尿素的分子式是CO（NH2）2 ，建立关系式：2NCO（NH2）2 ，由尿素算出相当的氮元素的质量求解。CO（NH2）2 的相对分子质量为60，含N为214份。设含N为x g：蛋白质的质量为： 例5、某氨基酸分子中有9个氢原子，相对分子质量是147。该氨基酸0.318g溶于水后，加入0.107mol/L的NaOH溶液40.5mL恰好完全中和，求该氨基酸的结构简式。解析：由题给数据先求出某氨基酸的物质的量，据此与中和它的NaOH的物质的量来求出含有羧基的数目，再推导其结构简式。氨基酸的物质的量为： 。耗用的NaOH的物质的量为： 所以氨基酸分子中含有2个羧基。可能的化学式： 氨基酸为： 例6、A、B两种有机化合物，分子式都是C9H11O2N(1)化合物A是天然蛋白质的水解产物，光谱测定显示，分子结构中不存在甲基化合物A的结构简式为_(2)化合物B是某种芳香烃硝化的推一产物（硝基连在苯环上）化合物B的结构简式是_。解析：本题的思维方式可从两方面进行，一种是利用天然蛋白质的水解产物均为 氨基酸，再结合书本上给出的四种氨基酸，很容易想到它是苯丙氨酸另一种是利用（2）题的答案反推（1），因为C9H12的分子结构必有对称性，可知它是： 即B为 联想到硝基化合物与氨基酸为同分异构关系可得正确答案：A 例7、某蛋白质含氮16.8%，现欲测定该蛋白质水溶液的浓度，做了如下实验：(1)取该蛋白质溶液0.50mL，用含催化剂的热硫酸处理，使蛋白质中的有机氮全部转变为NH4+。(2)用强碱溶液处理，并用10.00mL0.020molL-1的盐酸吸收逸出的全部NH3。(3)再用0.010molL-1的氢氧化钠溶液中和未反应的盐酸，消耗氢氧化钠溶液5.00mL，求1mL该蛋白质溶液中含有蛋白质多少毫克?解析：依题意先求出与NH3化合的HCl的物质的量，即为0.50mL蛋白质溶液中所含N原子的物质的量，进而求N元素的质量，最后由1mL蛋白质溶液中氮元素的质量及(N)16.8%，即可求解。n(N)n(NH4+)n(NH3)n(HCl)-n(NaOH)10.0010-3L0.020molL-1-0.010molL-15.0010-3L1.5010-4molm(N)1.5010-4mol14gmol-12.110-3g0.50mL蛋白质溶液中：m(蛋白质) g12.510-3g12.5mg则1mL该蛋白质溶液中含蛋白质为25mg。例8、（生化综合）现有一条多肽，其化学式为C55H70O19N10，已知将它彻底水解后只得到下列四种氨基酸：甘氨酸H2NCH2COOH、丙氨酸CH3CH(NH2)COOH、苯丙氨酸PhCH2CH(NH2)COOH和谷氨酸HOOCCH2 CH2CH(NH2)COOH。(1)上述四种氨基酸可用通式_表示，它们的共同特点是_。(2)多肽中连结两个氨基酸之间的键是_，结构表示为_。(3)氨基酸结合形成多肽的方式是_，该多肽是_肽。(4)该多肽水解后有_个谷氨酸，_个苯丙氨酸（填数字）。解析：本题为一道与蛋白质有关的综合性题目，（1）、（2）、（3）题为基本知识，较易解决。纵观这四种氨基酸的结构式可以看出，每个氨基酸只含有一个N原子，而该多肽含有10