高中化学人教版 (新课标)选修5 有机化学基础第三节 蛋白质和核酸学案设计

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修5 有机化学基础第三节 蛋白质和核酸学案设计，共14页。学案主要包含了催化效率高等特点等内容，欢迎下载使用。
1．了解氨基酸的结构，掌握氨基酸的性质。
2．了解蛋白质的结构及用途，掌握蛋白质的性质。了解酶的性质。
3．了解核酸的分类及作用。
知识点一．氨基酸的结构和性质
1．氨基酸的分子结构
氨基酸是羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基(—NH2)取代后的生成物。氨基酸的命名是以羧酸为母体，氨基为取代基，碳原子的编号通常把离羧基最近的碳原子称为α碳原子，离羧基次近的碳原子称为β碳原子，以此类推。
特别提示 ①构成天然蛋白质的氨基酸均为α­氨基酸；②α­氨基酸中R为烃基或H，其中与羧基相连的碳为α­碳(当R不为H时)为手性碳原子；③分子式相同的氨基酸与硝基化合物互为同分异构体。如与CH3CH2NO2互为同分异构体。
2．氨基酸的物理性质
天然的氨基酸均为无色晶体，熔点较高，在200～300℃时熔化分解。它们大多数都能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚。
3．氨基酸的化学性质
(1)氨基酸的两性
氨基酸分子中既含有氨基，又含有羧基，羧基是酸性基团，氨基是碱性基团。因此，氨基酸是两性化合物，能与酸或碱反应生成盐：
H2N—CH2COOH＋NaOH→H2N—CH2COONa＋H2O
H2N—CH2COOH＋HCl→ClH3N—CH2COOH
(2)成肽反应
①概念
两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)，在酸或碱的存在下加热，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，称为成肽反应。
b．两种氨基酸缩水可形成4种二肽
如甘氨酸与丙氨酸混合后可形成以下4种二肽：
知识点二．蛋白质的组成、结构与性质
1．蛋白质的组成与结构
(1)组成
蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成的，是重要的含氮生物高分子化合物。
(2)结构
蛋白质分子结构的显著特征是：任何一种蛋白质分子在天然状态下均具有独特而稳定的结构。蛋白质的特殊功能和活性与多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序，还与其空间结构密切相关。
2.蛋白质的性质
(1)两性
形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸脱水形成的，在多肽链的两端存在着自由的氨基与羧基，因此蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。
(2)水解
蛋白质在酸、见或酶的作用下水解生成肽类化合物，最终水解生成多种氨基酸。
(3)盐析
少量的盐(如硫酸铵、Na2SO4、NaCl等)能促进蛋白质溶解。当蛋白质溶液中加入的盐溶液达到一定浓度时，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，该过程是可逆的，采用多次盐析和溶解可以分离提纯蛋白质。
(4)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、三氯乙酸、乙醇、丙酮等)的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象称为蛋白质的变性，该过程是不可逆的，蛋白质不能重新溶解，也失去了原有的生理活性。
(5)颜色反应
含有苯基的蛋白质加入浓硝酸会有白色沉淀产生，加热，沉淀变黄色这一性质是蛋白质的颜色反应。
知识点三．酶
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蛋白质，酶的催化作用具有以下特点：①条件温和、不需要加热；②具有高度的专一性；③具有高效催化作用。
知识点四．核酸
核酸是一类含磷的生物高分子化合物。根据其组成，核酸分为脱氧核糖酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
类型一．氨基酸的结构和性质
例1．据最近的美国《农业研究》杂志报道，美国科学家发现半胱氨酸能增强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．半胱氨酸是一种两性化合物
C．两分子半胱氨酸脱水形成的二肽的结构简式为
D．与NaOH溶液加热时可放出一种碱性气体
解析：本题综合考查了氨基酸的结构与性质。由题给半胱氨酸的结构简式可知，氨基在羧基的邻位碳原子上，所以是α­氨基酸，A项正确；因为氨基为碱性基团，羧基为酸性基团，所以它是一种两性化合物，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反应的结果，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，故电离生成的NHeq \\al(＋,4)与OH－反应会放出氨气，D项正确。
答案：C
例2．分子式为C8H14N2O5的二肽，经水解后得到丙氨酸和另一种氨基酸A，则A的分子式为
A．C5H7NO3 B．C5H9N2O5
C．C5H9NO2 D．C5H9NO4
解析：根据二肽＋水―→丙氨酸＋A，利用原子守恒可知A的分子式为C5H9NO4。
答案：D
类型二．蛋白质的性质
例1．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．蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质会析出，再加水也不溶解
C．重金属盐会使蛋白质变性，所以误食重金属盐会使人中毒
D．浓硝酸溅到皮肤上能使皮肤呈黄色，这是由于蛋白质和浓硝酸发生了颜色反应
解析：掌握蛋白质的性质是解答本题的关键。蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液有蛋白质析出，这是蛋白质的盐析过程，再加入水时蛋白质仍能溶解；可溶性重金属盐会使蛋白质变性，变性是不可逆的过程，误食重金属盐会使人中毒。
答案：B
例2．欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性质，应加入
A．福尔马林溶液
B．18.4 ml/L的硫酸溶液
C．饱和Na2SO4溶液
D．1.0 ml/L的CuSO4溶液
解析：福尔马林溶液、18.4 ml/L的硫酸、1.0 ml/L的CuSO4均能使蛋白质变性，饱和Na2SO4溶液能使蛋白质发生盐析，该过程是可逆过程，盐析出的蛋白质稀释后仍能溶解，不影响蛋白质的活性。
答案：C
例3．下列关于酶的叙述中，不正确的是
A．酶是一种糖类物质
B．绝大多数的酶是蛋白质
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
解析：酶是一种蛋白质，而不是糖类物质；酶具有蛋白质的性质，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。
答案：A
例4．关于氨基酸的叙述正确的是
A．氨基酸都含有氨基和羧基
B．组成生物体内蛋白质的氨基酸都能在人体内合成
C．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
D．氨基酸能发生成肽反应，也能发生水解反应
解析：氨基酸都含有氨基和羧基，A正确；组成蛋白质的氨基酸有20多种，其中有8种氨基酸人体内不能合成，必须通过食物供给，B不正确；天然蛋白质水解的最终产物为α­氨基酸，C不正确；氨基酸不能发生水解反应，D不正确。
答案：A
基础演练
一．选择题
1．下列物质水解后能生成两性化合物的是
A．脂肪 B．蔗糖 C．蛋白质 D．明矾
2．下列不属于天然高分子化合物的是
A．淀粉 B．纤维素 C．油脂 D．蛋白质
3．下列说法中，不正确的是
A．利用盐析可以分离提纯蛋白质
B．酶在高温或重金属盐作用下其催化效率会降低
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
4．下列有机物水解断键处(用虚线表示)不正确的是
A．B．[ C．[网D．
5．L­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：
下列关于L­多巴的叙述正确的是
A．没有碱性，只有酸性 B．既具有酸性，又具有碱性
C．只有酸性，可和NaHCO3反应 D．不能与溴水反应
6．某含氮有机物C4H9NO2有多种同分异构体，其中属于氨基酸的异构体数目有
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
7．形成蛋白质分子结构的层次，从小到大依次是
①氨基酸 ②C、H、O、N等元素 ③氨基酸脱水缩合 ④一条或几条多肽链连接在一起 ⑤多肽 ⑥蛋白质
A．②→①→③→④→⑥→⑤ B．①→②→③→④→⑥→⑤
C．②→①→⑥→③→④→⑤ D．②→①→③→⑤→④→⑥
8．(13房山期末)下列各组物质中，不属于同分异构体的是
A．和
B．和
C．CH2=CH－CH2－COOH 和CH3－CH=CH－COOH
D．CH3－CH2－O－CH2－CH3 和CH3
—CH—
CH2—OH
CH3
9．下列有关蛋白质的说法中，正确的是
A．变性后的蛋白质不能发生水解反应
B．向蛋白质溶液中加入饱和硫酸钠溶液可产生沉淀
C．蛋白质是仅由C、H、O、N 4种元素组成的高分子化合物
D．蛋白质在酸、碱或酶的作用下，最终水解成较小的肽类化合物
10．洗衣粉中加入的碱性蛋白酶，催化活性很强，汗渍、血迹及人体排放的蛋白质油渍遇到它皆能水解而除去，则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晴纶织品 ④蚕丝织品 ⑤涤纶织品 ⑥锦纶织品
A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤⑥
二．填空题
11．蛋白质是生物体内的生命物质，是生命现象的体现者，是原生质的重要组成成分。蛋白质相对分子质量巨大，如甲壳动物的白蓝蛋白的相对分子质量超过了6000000。蛋白质的结构也非常复杂，种类千变万化，不计其数。
(1)蛋白质分子中主要含有________、________、________、________4种元素，还常含有________元素。
(2)蛋白质基本组成单位是氨基酸，α­氨基酸的通式为______________________________。
(3)氨基酸分子的结构特点是________________________________________________。
(4)蛋白质的一级结构是______________________________________，它对蛋白质的性质起着决定性的作用。
(5)任何生物样品中，1 g氮元素相当于6.25 g蛋白质，因此只需测定蛋白质样品中氮元素的质量分数便可知样品中蛋白质的质量分数。ω(蛋白质)＝________，三鹿问题奶粉就是不法分子在兑水的牛奶中加入了三聚氰胺以增加奶粉的含氮量，计算三聚氰胺中氮元素的质量分数为________。
巩固提高
一．选择题
1．核糖[CH2OH(CHOH)3CHO]和脱氧核糖[CH2OH(CHOH)2CH2CHO]是人类生命活动中不可缺少的物质，在一定条件下它们都能发生的是①氧化、②还原、③酯化、④水解、⑤加成、⑥中和这六种反应中的
A．①②③⑤ B．①③④ C．③④⑤ D．④⑤⑥
2．为保证加酶洗衣粉的效果，应注意
A．用沸水冲泡洗衣粉 B．用含氯较高的自来水
C．室温时，用软水溶解洗衣粉 D．和其他洗涤剂混合使用
3．将淀粉浆和淀粉酶的混合物放入半透膜袋中，扎好后浸入流动的温水中，经过足够的时间后，取出袋内的液体，分别与：①碘水 ②新制Cu(OH)2加热 ③浓硝酸(微热)作用，其现象依次是
A．显蓝色；无红色沉淀；显黄色 B．不显蓝色；无红色沉淀；显黄色
C．显蓝色；有红色沉淀；不显黄色 D．不显蓝色；有红色沉淀；不显黄色
4．(13西城期末)糖类、油脂和蛋白质都是人体必需的基本营养物质，下列说法中不正确的是
A．淀粉、油脂和蛋白质都能发生水解反应
B．糖类、油脂和蛋白质都属于高分子化合物
C．氨基酸既可以与盐酸反应，也能与NaOH反应
D．采用多次盐析和溶解，可以分离提纯蛋白质
5．(13西城期末) 下列说法正确的是
A．在酸性条件下，CH3CO18OC2H5水解的产物是CH3CO18OH和C2H5OH
B．用甘氨酸（H2NCH2COOH）和丙氨酸（CH3CHNH2COOH）缩合，最多可形成4种二肽
C．C2H5Br与NaOH的乙醇溶液混合后加热，将所得气体通入高锰酸钾酸性溶液中，若溶液褪色，则证明有乙烯生成
D．将电石与饱和食盐水反应生成的气体通入溴的四氯化碳溶液中，若溶液褪色，证明有乙炔生成
6．(14西城期末)下列关于甘氨酸（H2N-CH2-COOH）性质的说法，正确的是
A．只有酸性，没有碱性 B．只有碱性，没有酸性
C．既有酸性，又有碱性 D．既没有酸性，又没有碱性
7．(14西城期末)下列说法中，正确的是
A．蛋白质遇硫酸钠溶液变性
B．天然气的主要成分是甲烷
C．涤纶、锦纶、蚕丝都属于合成纤维
D．植物油不能使溴的四氯化碳溶液褪色
8．(13八十中期末)下列叙述中，正确的是
①能发生酯化反应的酸一定是羧酸 ②油脂水解后得到的醇都是丙三醇
③天然蛋白质水解的最后产物是α—氨基酸 ④淀粉、纤维素、油脂都是高分子化合物
A．只有③ B．②③ C．①③ D．①④
9．(13八十中期末)下列说法正确的是
A．硫酸钠溶液和醋酸铅溶液均能使蛋白质变性
B．油脂是高级脂肪酸甘油酯，均不能发生氢化反应
C．H2N—CH2—COOH既能与盐酸反应、又能与氢氧化钠溶液反应
二．填空题
10．α­氨基酸溶于亚硝酸(HNO2)，反应后得α­羟基酸，如：
根据下图判断：
写出下列物质的结构简式：A____________，B____________，C____________，D____________，E____________。
一．选择题
1．某期刊封面上有一个分子的球棍模型图，如图所示。图中“棍”代表单键或双键或三键。不同颜色的球代表不同元素的原子，该模型图可代表一种
A．氨基酸
B．醇钠
C．卤代羧酸
D．酯
2．(13西安高陵质检)下列物质能够自身聚合成高分子化合物的是
3．(13长沙高二质检)用酒精灭菌消毒，可使细菌和病毒蛋白质的生理活性发生变化。这种变化属于
A．水解 B．变性 C．盐析 D．颜色反应
4．为了鉴别某白色纺织品的成分是蚕丝还是“人造丝”可选用的方法是
A．滴加浓盐酸 B．滴加浓硫酸
C．滴加酒精 D．灼烧
5．将淀粉浆和淀粉酶的混合物放入玻璃纸袋中，扎好袋口，浸入流动的温水中，相当一段时间后，取袋内液体分别与碘水、新制Cu(OH)2（加热）和浓HNO3（微热）作用，其现象分别是
A．显蓝色、无现象、显黄色 B．显蓝色、红色沉淀、无现象
C．无现象、变黑色、显黄色 D．无现象、红色沉淀、无现象
6．(13淄博高二调研)下列叙述正确的是
A．蛋白质溶液中加入大量食盐细粒，搅拌，蛋白质沉淀，此沉淀不溶于水
B．高温或日常用的消毒剂可使禽流感病毒蛋白质变性
C．棉花、羊毛、木材和草类的主要成分都是纤维素
D．误食重金属盐引起人体中毒，可喝大量的食盐水解毒
7．(13长沙高二质检)右图是只含有C、H、O、N的某有机物简易球棍模型。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C3H7O2N
B．该有机物的名称为α­氨基丙酸
C．该有机物能发生加成反应
D．该有机物分子之间能发生聚合反应
8．在四种化合物：①NaHCO3、②Al(OH)3、③(NH4)2S、④HN2—CH2COOH中，跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是
A．仅②④ B．仅①② C．仅①②③ D．①②③④
9．在四种化合物①NaHCO3 ②Al(OH)3 ③(NH4)2S ④中跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是
A．②④ B．①② C．①②③ D．①②③④
10．下面是某种蛋白质分子结构的一部分，其中A、B、C、D表示该分子中的化学键，当其水解时断裂的化学键是
二．填空题
11．在澄清的蛋白质溶液中加入以下几种物质：
(1)加入大量饱和食盐水，现象为________________，此过程叫做________。
(2)加入甲醛溶液，现象为________________，此过程称为蛋白质的________。
(3)加入浓硝酸并微热，现象为________________，这是由于浓硝酸与蛋白质发生了________反应的缘故。
(4)加热煮沸，现象为________________，此过程称为蛋白质的 ________。
12．化合物A、B的分子式同为C9H11O2N。
（1）A是天然蛋白质的水解产物，光谱测定显示其分子结构中不存在甲基。A的结构简式为____________________。
（2）B是某芳香烃硝化的唯一产物（硝基在苯环上）。B的结构简式是_________。
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
一．选择题
1．下列关于蛋白质的叙述不正确的是
A．蛋白质溶液中加入饱和的硫酸铵溶液，蛋白质析出，如再加水也不溶解
B．蛋白质中的蛋白质分子能透过滤纸，但不能透过半透膜
C．重金属盐使蛋白质变性，所以吞服“钡餐”会引起中毒
D．浓硝酸溅在皮肤上，能使皮肤呈黄色是由于蛋白质和浓HNO3发生了颜色反应
2．下列物质能使蛋白质变性的是
①K2SO4 ②HCHO ③MgSO4 ④Hg(NO3)2 ⑤NH4Cl ⑥KOH
A．②④⑥ B．①③⑤ C．①②③ D．④⑤⑥
3．下列物质互为同分异构体的是
A．淀粉和纤维素 B．甘氨酸和硝基乙烷
C．醋酸和硬脂酸 D．甲醇和甲醚
4．下列关于酶的说法错误的是
A．酶是一种具有催化作用的蛋白质 B．酶的催化作用具有高度的专一性
C．酶的催化作用不受外界条件的影响 D．酶的催化作用具有高效性
5．下列有关核酸的说法不正确的是
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RNA
C．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
6．下列关于蛋白质的叙述错误的是
A．天然蛋白质经水解生成α 氨基酸
B．蛋白质溶于水时，加入少量的Na2SO4能促进蛋白质溶解，若加入大量Na2SO4时则会使蛋白质溶解度降低
C．蛋白质溶液中加入甲醛可以使蛋白质从溶液中析出，加水又溶解
D．蛋白质溶液能发生丁达尔效应
7．1997年，英国的“克隆羊”备受世界关注。“克隆羊”的关键技术之一是找到一些特殊的酶，这些酶能激活普通体细胞，使之像生殖细胞一样发育成个体。下列有关酶的叙述错误的是
A．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．酶只有在强酸性或强碱性条件下才能发挥作用
8．某种解热镇痛药的结构简式为：当它完全水解时可以得到的产物有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
9．有以下物质：①甘氨酸 ②苯丙氨酸 ③谷氨酸 ④丙氨酸 ⑤硝基丙烷。其中属于同分异构体的是_________，属于同系物的是_________
A．①④ B．②③ C．④⑤ D．①⑤
二．填空题
10．含有氨基（—NH2）的化合物通常能够与盐酸反应，生成盐酸盐。如：
R—NH2+HClR—NH2·HCl（R代表烷基、苯基等）。现有两种化合物A和B，它们互为同分异构体。已知：①它们都是对位二取代苯 ②它们的相对分子质量都是137 ③A既能被NaOH溶液中和，又可以跟盐酸成盐，但不能与FeCl3溶液发生显色反应 B既不能被NaOH溶液中和，也不能跟盐酸成盐 ④它们的组成元素只可能是C、H、O、N、Cl中的几种。
请按要求填空：
（1）A和B的分子式是____________________。
（2）A的结构简式是____________________。B的结构简式是______________________。
本讲参考答案
基础演练
一．选择题
1．CD 2．C 3．D 4．BC 5．B 6．C 7．D 8．A 9．B 10．B
二．填空题
11．(1)C H O N S (2) (3)至少含有一个—NH2和一个—COOH
(4)蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式和排列顺序 (5)ω(N)×6.25 66.7%
巩固提高
一．选择题
1．A 2．C 3．B 4．B 5．B 6．C 7．B 8．B 9．C
二．填空题
10．
当堂检测
一．选择题
1．A 2．C 3．B 4．D 5．C 6．B 7．C 8．D 9．D 10．C
二．填空题
11．(1)产生白色沉淀 盐析 (2)产生白色沉淀 变性
(3)产生沉淀并变为黄色 颜色 (4)产生白色沉淀 变性
12．
家庭作业
一．选择题
1．AC 2．A 3．B 4．C 5．C 6．C 7．D 8．C 9．C A
二．填空题
10．（1）C7H7NO2（或C7H7O2N）（2）HOOCNH2 CH3NO2