高中化学基础课时17　蛋白质

第二节蛋白质基础课时17蛋白质课标要求1.认识氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，知道氨基酸和蛋白质的关系，了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。2.认识蛋白质的组成和性质特点。认识人工合成多肽、蛋白质等的意义，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1.氨基酸的分子结构(1)氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物。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。α－氨基酸除甘氨酸外，一般均含有连接4个不同原子或原子团的手性碳原子，具有对映异构体。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2－氨基丙酸苯丙氨酸2－氨基－3－苯基丙酸谷氨酸2－氨基戊二酸半胱氨酸2－氨基－3－巯基丙酸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，一般都能溶于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。(2)化学性质(3)二肽与多肽由两个氨基酸分子缩合后形成的含有肽键的化合物称为二肽，有多个氨基酸分子缩合生成多肽。多肽常呈链状，因此也叫肽链。肽链能盘曲、折叠，还可以相互结合，形成蛋白质。1.慕尼黑工业大学和莱布尼茨食品系统生物学研究所的一项新研究表明，榴莲中的“乙硫氨酸”()是其散发出特殊气味的原因。下列有关该物质的叙述错误的是()A.能与盐酸反应B.在一定条件下能生成二肽C.乙硫氨酸的分子式为C6H12NSO2D.1mol该物质与碳酸氢钠溶液充分反应得到44gCO2答案C解析该物质中含有氨基，氨基显碱性，能与盐酸反应，A正确；该结构中含有氨基、羧基，可发生分子间取代生成二肽，B正确；由结构简式可知该物质的分子式为：C6H13NSO2，C错误；1mol该物质中含有1mol—COOH，能消耗1mol碳酸氢钠，生成1mol二氧化碳，即44gCO2，D正确。2.一种二肽的结构简式为，合成这种二肽的氨基酸是()答案D解析本题中成肽反应的断键、成键位置如图：，所以合成这种二肽的氨基酸是和【题后归纳】1.氨基酸成肽反应原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.氨基酸的缩合反应(1)两分子间缩合H2N—CH2COOH＋H2N—CH2COOH→(2)分子间或分子内缩合成环(3)缩聚成多肽或蛋白质nH2N—CH2COOH→二、蛋白质1.蛋白质的组成和结构(1)组成：蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子。主要含有C、H、O、N、S等元素组成，属于天然有机高分子。(2)四级结构2.蛋白质的化学性质(1)与氨基酸性质类似，具有两性。(2)水解蛋白质eq\o(→,\s\up7(酶、酸或碱),\s\do5(水解))多肽eq\o(→,\s\up7(酶、酸或碱),\s\do5(逐步水解))氨基酸食物中的蛋白质在人体内各种蛋白酶的作用下水解成氨基酸，再重新合成所需要的蛋白质。(3)盐析含义少量的某些可溶性盐[如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等]能促进蛋白质溶解，但当盐达到一定浓度时，则会使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，这种作用称为盐析实验探究实验现象试管内溶液产生沉淀，加蒸馏水后沉淀溶解实验结论蛋白质的盐析是一个可逆过程，不影响其活性。采用多次盐析和溶解可分离提纯蛋白质(4)变性含义在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象变性因素物理因素：加热、加压、搅拌、振荡、超声波、紫外线照射和放射线等化学因素：强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛等有机物实验探究实验操作实验现象三支试管内蛋白质均产生沉淀；加入蒸馏水后沉淀不溶解实验结论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应用乙醇、苯酚、碘、紫外线可使蛋白质变性，可用于杀菌消毒(5)显色反应：向盛有鸡蛋清溶液的试管中加入5滴浓硝酸，产生白色沉淀，加热后沉淀变黄色。含有苯环的蛋白质均能发生这个反应。该方法可用于蛋白质的分析检测。3.酶(1)含义：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化合物，其中绝大多数是蛋白质。(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。3.诺贝尔化学奖授予将“化学生物学提升为现代最大科学”的三位化学家，利用三人的研究成果，可以迅速地辨识蛋白质，制造出溶液中蛋白质分子的三维空间影像。下列关于蛋白质的说法不正确的是()A.蛋白质在酶的作用下最终水解成氨基酸B.蚕丝的主要成分是纤维素C.向蛋白质溶液中加入饱和硫酸钠溶液，析出蛋白质固体，此过程发生了物理变化D.浓硝酸溅到皮肤上，使皮肤呈现黄色是由于浓硝酸与皮肤发生了显色反应答案B解析蛋白质在酶的作用下最终水解成氨基酸，A正确；蚕丝的主要成分是蛋白质，B错误；向蛋白质溶液中加入饱和Na2SO4溶液，蛋白质发生盐析，但蛋白质的活性并没有改变，此过程发生了物理变化，C正确；皮肤不慎沾上浓硝酸会出现黄色，是蛋白质发生显色反应的结果，D正确。4.华裔科学家钱永健曾获得诺贝尔化学奖，帮助他获奖的是能发出鲜艳绿色的绿色荧光蛋白GFP(GreenFluorescentProtein的缩写)。下列对GFP的结构和性质预测错误的是()A.GFP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C.GFP在一定条件下会发生水解，且水解产物一定只有α－氨基酸D.灼烧GFP会产生烧焦羽毛的气味答案B解析GFP是一种蛋白质，具有蛋白质的结构特征和性质。蛋白质是天然高分子，其水溶液是胶体，可以通过滤纸，A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；GFP是一种天然蛋白质，天然蛋白质水解的产物是α－氨基酸，C正确；灼烧蛋白质时会产生烧焦羽毛的特殊气味，D正确。1.下列关于氨基酸的叙述不正确的是()A.天然氨基酸在室温下都是晶体，一般都能溶于水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.两个氨基酸分子脱水后形成的二肽中含有两个肽键答案D解析天然氨基酸熔点较高，室温下均为无色晶体，一般都能溶于水，A选项正确；氨基酸中的氨基、羧基都不能水解，故不能发生水解反应，B选项正确；氨基酸是两性化合物，氨基能与酸反应、羧基能与碱反应均生成盐，C选项正确；二肽中的“二”指的是发生反应的氨基酸的数目，并不是生成物中肽键的数目，D选项错误。2.下列有关说法正确的是()A.蛋白质在紫外线的照射下会失去生理活性B.蛋白质溶液不能产生丁达尔效应C.蛋白质溶液中加入硫酸铜可产生盐析现象D.蚕丝、羊毛、棉花的主要成分都是蛋白质答案A解析蛋白质在紫外线照射下发生变性，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变，故A正确；蛋白质溶液为胶体，具有丁达尔效应，故B错误；Cu2＋属于重金属离子，使蛋白质发生变性，失去生理活性，故C错误；蚕丝、羊毛主要成分是蛋白质，棉花的主要成分是纤维素，故D错误。3.下列关于酶的叙述中，错误的是()A.酶是一种氨基酸B.酶的催化条件通常较温和C.酶是生物体中重要的催化剂D.酶在重金属盐作用下会失去活性答案A解析酶是生物活细胞产生的一种生物催化剂，在体内的化学反应中加快反应速度，绝大多数的酶本质是蛋白质，A错误；酶的催化作用会受到温度的影响，需要适宜的温度和pH，催化条件通常较温和，B正确；酶是生物活细胞产生的一种生物催化剂，具有催化效率高、专一性的特点，C正确；酶是蛋白质在重金属盐作用下发生变性会失去活性，D正确。4.紫杉醇是一种新型抗癌药，其分子式为C47H51NO14，它是由如下的A酸和B醇生成的一种酯。A：(C6H5是苯基)B：R—OH(R是一个含C、H、O的基团)(1)A可在无机酸催化下水解，其反应方程式是_________________。(2)A水解所得的氨基酸不是天然蛋白质水解产物，因为氨基不在_________________________(填希腊字母)位。(3)写出ROH的分子式：。答案(1)(2)α(3)C31H38O11解析化合物A中存在－NH－CO－原子团，其酸性催化水解应在—NH—CO—之间发生，其中－NH－转变成－NH2，－CO－转变成－COOH，前者得到β－氨基酸，因而不是构成天然蛋白质的氨基酸，醇B的分子式可由紫杉醇的分子式与酸A的分子式相减，再加上1分子水而得出。A级合格过关练1.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，衣服的汗渍、血液及人体排放的蛋白质油渍遇到它，皆能水解除去。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腈纶织品④蚕丝织品⑤涤纶织品⑥锦纶织品A.①②③④⑤⑥ B.②④C.③④⑤ D.③⑤⑥答案B解析加酶洗衣粉，能将衣服上的汗渍、血迹和人体排放的蛋白质分解而除去，主要成分是蛋白质的制品就不能用加酶洗衣粉。①棉织品的主要成分为纤维素，②毛织品和④蚕丝织品的主要成分为蛋白质，③腈纶织品、⑤涤纶织品、⑥锦纶织品的主要成分是合成纤维，这说明毛和蚕丝的主要成分都是蛋白质，在酶存在下能水解，故不能使用加酶洗衣粉。2.(2023·兰州高二期中)下列关于蛋白质的叙述中不正确的是()A.蚕丝、病毒、酶的主要成分都是蛋白质B.人工合成的具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰岛素是我国最先合成的C.重金属盐能使蛋白质变性，所以吞服“钡餐”会使人中毒D.浓硝酸使皮肤呈黄色，这是由于蛋白质与浓硝酸发生了颜色显色反应答案C解析熟蚕结茧时所分泌丝液凝固而成的连续长纤维，主要成分是蛋白质；酶是具有催化能力的特殊蛋白质；病毒由蛋白质和核酸组成，A正确；结晶牛胰岛素是我国科学家1965年首次合成的，B正确；可溶性重金属盐会使蛋白质变性，而“钡餐”的主要成分BaSO4既不溶于水也不溶于酸，吞服时不会使人中毒，C错误；浓硝酸能使蛋白质发生颜色反应，人的皮肤主要是由蛋白质构成，所以将浓硝酸沾到了皮肤上，会产生黄色斑点，D正确。3.《天工开物》中记载丝织品的处理：“凡帛织就犹是生丝，煮练方熟。练用稻稿灰入水煮。以猪胰脂陈宿一晚，入汤浣之，宝色烨然。”下列有关说法不正确的是()A.生丝的主要成分为蛋白质B.稻稿灰含有碳酸钾，其入水后溶液呈碱性C.该过程实际就是生丝的除杂过程D.生丝煮练之后变为熟丝，熟丝的成分是氨基酸答案D解析根据题目信息分析可知，生丝为蛋白质，所以A项正确；稻稿灰中含有碳酸钾，溶于水导致溶液呈碱性，故B项正确；上述过程为生丝除杂的过程，C项正确；生丝煮练的目的是除去杂质，所得熟丝的主要成分仍为蛋白质，故D项错误。4.青霉素是医学上一种常用的抗生素，在人体内经酸性水解后，得到青霉氨基酸，青霉氨基酸的结构简式如图所示(分子中的—SH与—OH具有类似性质)。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.青霉氨基酸不能与酸反应C.多个青霉氨基酸分子能形成多肽D.1mol青霉氨基酸与足量的金属钠反应生成0.5molH2答案C解析青霉氨基酸分子中碳原子间均为碳碳单键，所有碳原子呈锯齿状，不在同一直线上，A错误；青霉氨基酸分子中含有—NH2，能与酸反应生成盐，B项错误；青霉氨基酸分子中含有氨基和羧基，多个青霉氨基酸分子能形成多肽，C项正确；青霉氨基酸分子中—COOH、—SH均可以与Na反应，所以1mol青霉氨基酸与足量的金属钠反应生成1molH2，D项错误。5.(2023·苏州高二期中)α－氨基酸指的是氨基和羧基都连在同一个碳原子上的氨基酸。两个氨基酸分子脱去一分子水形成的化合物称为二肽。下列有关说法正确的是()A.将饱和(NH4)2SO4溶液加入鸡蛋清溶液中，以提取鸡蛋清B.在油脂中加入淀粉酶，以促进油脂水解C.最简单的α－氨基酸是甘氨酸(氨基乙酸)，由两个甘氨酸分子形成的二肽有两种D.酶是生物体内重要的催化剂，它是一种氨基酸，具有两性答案A解析将饱和(NH4)2SO4溶液加入鸡蛋清溶液中，会发生盐析现象，可以提取鸡蛋清，A正确；淀粉酶不能促进油脂水解，B错误；最简单的α－氨基酸是甘氨酸(氨基乙酸)，两个甘氨酸分子形成的二肽只有1种，C错误；大多数酶主要成分为蛋白质，D错误。6.下列说法正确的是()A.若两种二肽互为同分异构体，则二者的水解产物一定不同B.蛋白质不能发生水解反应C.用甘氨酸(H2N—CH2—COOH)和丙氨酸()缩合最多可形成4种二肽D.氨基酸、蛋白质均属于有机高分子答案C解析一分子H2N—CH2—COOH和一分子H2N—CH2CH2—COOH可以形成2种二肽，这2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选项错误；蛋白质可发生水解反应生成氨基酸，B选项错误；甘氨酸(H2N—CH2COOH)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选项正确；高分子化合物的相对分子质量一般在一万以上，故氨基酸不属于高分子化合物，D选项错误。7.下列叙述正确的是()A.蛋白质水解的最终产物主要是α－氨基酸B.通过盐析作用析出的蛋白质不能再溶于蒸馏水C.蛋白质溶液不能发生丁达尔效应D.蛋白质溶液加入Na2SO4、CuSO4均发生盐析答案A解析蛋白质水解的最终产物主要是α－氨基酸，A项正确；盐析是一个可逆过程，通过盐析作用析出的蛋白质可再溶于蒸馏水，B项错误；蛋白质与水形成的溶液具有胶体的性质，可以发生丁达尔效应，C项错误；蛋白质遇CuSO4溶液发生变性，D项错误。8.下列关于的说法不正确的是()A.可以脱水生成碳碳双键B.可以脱水生成肽键C.可以脱水生成环酯D.1mol该物质最多可与3molNaOH发生反应答案D解析该结构中含有醇羟基，且羟基所连碳的邻位碳有氢原子，能发生消去反应生成碳碳双键，A正确；该结构中含有羧基和氨基，能发生分子间脱水生成肽键，B正确；该结构中既含羧基也含羟基，能发生分子内酯化反应生成环酯，C正确；该结构中只有酚羟基和羧基能与NaOH反应，因此1mol该物质最多只能消耗2molNaOH，D错误。9.某有机物含有C、H、O、N四种元素，下图是该有机物的球棍模型：(1)该有机物的分子式为，结构简式为。(2)该有机物可能发生的反应有(填数字序号)。①取代反应②消去反应③加聚反应④氧化反应⑤酯化反应⑥缩聚反应(3)该有机物发生水解反应的化学方程式为______________________________。答案(1)C5H11NO2CH3CH2CONHCH2CH2OH(2)①②④⑤(3)CH3CH2CONHCH2CH2OH＋H2Oeq\o(→,\s\up7(一定条件))CH3CH2COOH＋H2NCH2CH2OH解析(1)分析该有机物的球棍模型可知，该有机物分子中含有4个价键的碳原子5个，1个价键的氢原子11个，3个价键的氮原子1个，2个价键的氧原子2个，故其分子式为C5H11NO2，其结构简式为。(2)该有机物分子中含有－OH，可发生取代、酯化、消去、氧化等反应，因含有，可发生水解反应。B级素养培优练10.下列关于蛋白质的说法不正确的是()A.蛋白质是由多种氨基酸缩聚而成的高分子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Na2SO4溶液能使溶液中的蛋白质析出，加水后析出的蛋白质不溶解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C解析由氨基酸合成蛋白质发生的是缩聚反应，故A项正确；酒精消毒的原理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；盐析属于物理变化，是可逆过程，只改变蛋白质的溶解度，不改变蛋白质的活性，故C项错误；“人造丝”的成分是纤维素，灼烧时没有类似烧焦羽毛的气味，故D项正确。11.下列有关酶的说法错误的是()A.酶的定向进化可以为有机化学领域提供有用的生物催化剂B.温度越高，越有利于加强酶的催化效果C.绝大多数的酶是具有高效催化功能的蛋白质D.在人的消化液中，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，脂肪酶只能催化脂肪的水解答案B解析酶具有专一性、高效性，酶的定向进化可以为有机化学领域提供有用的生物催化剂，A正确；酶具有生物活性，在高温下会失活，则较高温度时，酶的催化效果变低，B错误；酶是一类具有催化功能的有机物，酶绝大多数是蛋白质，C正确；酶的作用具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质水解，脂肪酶只能催化脂肪水解，D正确。12.现有一个多肽分子，分子式为CxHyN12Od(x、y、d为正整数)，将它完全水解后只得到下列三种氨基酸：丙氨酸()、天门冬氨酸()、苯丙氨酸()，该多肽分子水解后得到天门冬氨酸的分子个数为()A.d－12 B.d－13C.(d－12)/2 D.(d－13)/2答案D解析由题给信息并结合多肽的分子式可知，该多肽是十二肽。设丙氨酸、天门冬氨酸和苯丙氨酸的个数分别是a、b、c，则根据氮原子守恒可知a＋b＋c＝12，氧原子守恒可知2a＋4b＋2c＝d＋11，解得b＝(d－13)