1、第三节 蛋白质和核酸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、氨基酸的结构与性质1氨基酸的分子结构氨基酸可看作是羧酸分子烃基中的氢原子被氨基取代后的产物，分子中既含有氨基，又含有羧基，天然氨基酸几乎全为 氨基酸。2氨基酸的性质(1)两性在氨基酸分子中，羧基是酸性基团，氨基是碱性基团，氨基酸既能跟酸反应，又能跟碱反应生成盐。如甘氨酸与盐酸、氢氧化钠的反应为：HOOCCH2NH2HClHOOCCH2NH3Cl、HOOCCH2NH2NaOHH2NCH2C
2、OONaH2O。(2)成肽反应氨基酸分子之间通过一个分子的羧基和另一个分子的氨基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键()的化合物。如：二、蛋白质的结构与性质1组成蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成，属于天然高分子化合物。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分子脱水形成的，在多肽链的两端存在着氨基和羧基，因此蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。(2)水解蛋白质多肽_氨基酸(3)盐析概念：向蛋白质溶液中加入某些盐溶液如Na2SO4、(NH4)2SO4、MgSO4等，可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的现象。蛋白质的盐析是一个可逆过程。析出后的蛋白质稀释后仍能溶解，并不影响蛋白质
3、的活性。应用：常用于分离、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，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象。影响因素：物理因素主要包括加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等。化学因素主要包括：强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、乙醇、丙酮等。结果：变性会引起蛋白质结构上的改变，是不可逆过程。(5)颜色反应分子中含有苯基的蛋白质跟浓HNO3作用时呈黄色。三、酶与核酸1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。2酶的催化作用具有以下特点：(1)条件温和，不需加热。(2)高度专一性。(3)高效催化作用。3核酸是一类含磷的生物高分子化合物。根据其组成，核酸
4、分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。知识点1 氨基酸的结构与性质新知探究1组成和结构(1)组成：氨基酸可看作是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。(2)结构：氨基酸的结构简式可表示为RCHNH2COOH，其官能团为NH2和 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CH3CHNH2COOH氨基丙酸谷氨酸HOOC(CH2)2CHNH2COOH2氨基1，5戊二酸苯丙氨酸CH2CHNH2COOH氨基苯丙酸2.性质(1)物理性质(2)化学性质，其中叫肽键。问题讨论有两种氨基酸，分别是甘氨酸和丙氨酸，两分子氨基酸之间脱水能形成几种二肽？试
5、写出它们的结构简式。提示：甘氨酸两分子脱水形成二肽，；丙氨酸两分子脱水形成二肽：；甘氨酸与丙氨酸分子间脱水形成两种二肽，共形成四种二肽。名师点拨氨基酸的缩合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。对点演练1下列关于氨基酸的叙述中，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解析：选D氨基酸熔点较高，室温下均为晶体，一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚；氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐；氨基酸分子间能发生成肽反应，但氨基酸都不能发生水解反应；天然蛋白
6、质水解的最终产物是多种氨基酸。知识点2 蛋白质的结构与性质新知探究1蛋白质的组成与结构(1)蛋白质的组成蛋白质是由多种氨基酸脱水形成的高分子化合物。由C、H、O、N、S等元素组成。(2)蛋白质的结构2蛋白质的性质(1)两性：蛋白质的结构中含有NH2和COOH，因此既能与酸反应又能与碱反应，是两性分子。(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化合物，最终水解得到各种氨基酸。天然蛋白质水解的最终产物都是氨基酸。水解原理：(3)盐析概念：向蛋白质溶液中加入大量的浓盐溶液如NaCl、(NH4)2SO4溶液等，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。加入的盐：
7、轻金属盐或铵盐，如Na2SO4、(NH4)2SO4等。特点：盐析不影响蛋白质的结构和生物活性，是物理过程，具有可逆性。利用盐析可分离提纯蛋白质。(4)变性概念：在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象，称为蛋白质的变性。影响蛋白质变性的因素：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、丙酮等(5)颜色反应分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色。(6)蛋白质灼烧有烧焦的羽毛味。问题讨论为什么医院一般使用酒精、蒸煮、高压或紫外线等方法进行消毒杀菌？为什么用福尔马林(35%的甲醛溶液)保存尸体？为什么农业上用波尔多
8、液(由CuSO4、CaO和H2O制成)来消灭病虫害？提示：酒精、蒸煮、高压和紫外线等方法可以使细菌、病毒中的蛋白质变性死亡，起到消毒、杀菌作用。用福尔马林(35%的甲醛溶液)保存尸体，也是利用甲醛可以使蛋白质变性从而杀灭细菌的原理防止尸体腐烂变质。波尔多液中的重金属盐(CuSO4)可使蛋白质凝结而达到消灭病虫害的目的。名师点拨 渗析、盐析和变性的比较渗析盐析变性内涵利用半透膜分离胶体粒子与分子、离子加入无机盐溶液使胶体中的物质析出一定条件下，使蛋白质失去原有的生理活性条件胶体、半透膜、水较多量的轻金属盐或铵盐，如、NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等加热、紫外线、X射线、重金属盐、强酸
9、、强碱、乙醇、丙酮等特点可逆，需多次换水可逆，蛋白质仍保持原有活性不可逆，蛋白质失去原有活性实例除去淀粉溶胶中的NaNO3杂质向皂化反应液中加食盐晶体，使肥皂析出；向蛋白质溶胶中加浓Na2SO4溶液使蛋白质析出消毒、灭菌、给果树使用波尔多液、保存动物标本等对点演练2下列关于蛋白质性质的说法中，不正确的是()A往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，有些蛋白质遇到浓硝酸时会显黄色D蛋白质既能与强酸反应又能与强碱反应解析：选A当往蛋白质溶液中加入浓的Na2SO4、(NH4)2SO4等盐溶液时，蛋白质会发生盐析，而往蛋白质溶液中加入可溶性重金
10、属盐溶液时，蛋白质才会发生变性。知识点3 酶与核酸 新知探究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：2核酸(1)概念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。因最早由细胞核中分离得到，而且具有酸性而得名。(2)分类对点演练3下列说法中不正确的是()A酶的催化条件通常比较温和B酶在重金属盐作用下会失去活性CDNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板DRNA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解析：选DRNA主要存在于细胞质中，根据DNA
11、提供的信息控制体内蛋白质的合成；DNA主要存在于细胞核中，它是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板；绝大部分酶是蛋白质，在高温、重金属盐作用下会变性失去活性。1下列关于生物体内氨基酸的叙述，错误的是()A氨基酸分子的结构通式是CH2NHRCOOHB人体内氨基酸的分解代谢最终产物是水、二氧化碳和尿素C人体内所有氨基酸均可以相互转化D两分子氨基酸通过脱水缩合形成二肽解析：选C在人体内能够通过转氨基作用形成的是非必需氨基酸，由于人体无法产生某些中间产物，所以有8种氨基酸必须从食物中获得，故称之为必需氨基酸。2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
12、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%)浸泡植物种子解析：选AA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。故选A。3下列关于蛋白质的说法中，不正确的是()A蛋白质属于天然高分子化合物，没有蛋白质就没有生命B
13、HCHO 和(NH4)2SO4的溶液均能使蛋白质变性C某些蛋白质跟浓HNO3作用会变黄D可以采用多次盐析或多次渗析的方法提纯蛋白质解析：选BHCHO会使蛋白质变性；(NH4)2SO4不是重金属盐，不会使蛋白质变性，但会使蛋白质发生盐析。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大多数酶是一种蛋白质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解析：选A大多数酶是一种蛋白质，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。5下列有关核酸的说法中，不正确的
14、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RNACDNA大量存在于细胞质中D1981年，我国用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸解析：选C核酸是含磷的生物高分子化合物，据组成可分为DNA和RNA，DNA大量存在于细胞核中。6在澄清的蛋白质(分子结构中含有苯基)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。解析：饱和NaCl溶液能使蛋白质凝结成固体析出，称之为盐析；甲醛能使蛋白质变性，以固体形式析出；蛋白质遇浓硝酸变黄，
15、发生颜色反应。答案：(1)产生白色沉淀盐析(2)产生白色沉淀变性(3)蛋白质变为黄色颜色一、选择题1为保障全民健康公共场所要定期进行消毒；毛巾、口罩等个人用品要经常用开水蒸煮；被褥要放在太阳光下直射，其目的是()A使多糖水解B使油脂水解C使氨基酸变性 D使蛋白质变性解析：选D对公共场所消毒，毛巾、口罩用开水蒸煮，晒被褥等目的是使病毒、细菌蛋白质变性。2在四种化合物NaHCO3；Al(OH)3；(NH4)2CO3；H2NCH2COOH中，跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是()A BC D解析：选DAl、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的酸式盐、弱酸的铵盐、氨基酸、蛋白质都既可以与酸反应，又可以与强
16、碱反应。3双选下列说法中，正确的是()A氨基酸既能与强酸反应又能与强碱反应B任何结构的蛋白质遇浓硝酸(微热)都能变成黄色C温度越高，酶对某些反应的催化效率越高D核酸水解的最终产物是磷酸、戊糖和碱基解析：选A、D含苯环结构的蛋白质遇浓硝酸会变成黄色；温度高时，酶会变性，使其催化效率降低。4要使蛋白质从水溶液中析出而又不改变蛋白质的主要性质，应向其中加入()A饱和Na2SO4溶液 B浓NaOH溶液C饱和CaSO4溶液 D浓BaCl2溶液解析：选A蛋白质发生盐析的条件是加入浓的轻金属盐，A项合格，C项因CaSO4微溶，B、D两项会使蛋白质变性。5生活中常常碰到涉及化学知识的某些问题，下列叙述正确的是
17、()人的皮肤在强紫外线的照射下将会失去生理活性用甲醛溶液浸泡海产品保鲜变质的油脂有难闻的特殊气味，是由于油脂发生了水解反应棉花和木材的主要成分都是纤维素，禽类羽毛和蜘蛛丝的主要成分都是蛋白质蜂蚁叮咬人的皮肤时将分泌物甲酸注入人体，此时可在患处涂抹小苏打或稀氨水A BC D全部解析：选A甲醛有毒，不能用于浸泡食用品(海产品)；变质的油脂有难闻的特殊气味，是由于油脂发生了氧化反应。6在鸡蛋清溶液中加入下列物质，有沉淀析出，再加入适量蒸馏水，沉淀又溶解的是()A乙酸铅 B丙酮C食盐 D浓硫酸解析：选C鸡蛋清属于蛋白质，在蛋白质溶液中加入食盐，蛋白质凝聚析出是盐析，该过程是可逆的，加水后蛋白质仍可溶解
18、，C项正确；而强酸、强碱、重金属盐类、丙酮、甲醛等都可使蛋白质变性而凝固析出，该过程不可逆，蛋白质变性后，失去了原有的可溶性，乙酸铅、丙酮、浓H2SO4都可使蛋白质变性。7近年来高铁酸钾(K2FeO4)已经被广泛应用在水处理方面，高铁酸钾的氧化性超过高锰酸钾，是一种集氧化、吸附、凝聚、杀菌的新型高效的多功能水处理剂。高铁酸钾在水处理过程中涉及到的过程正确的有()蛋白质的变性蛋白质的盐析胶体聚沉盐类水解焰色反应氧化还原反应A BC D解析：选B高铁酸钾具有强氧化性，可以使蛋白质变性，正确；属于电解质，可以使胶体聚沉，正确；高铁酸钾被还原后生成的三价铁离子水解生成氢氧化铁胶体具有吸附作用，可以净水
19、，正确。8诺贝尔化学奖获得者之一钱永健在发现和研究绿色荧光蛋白(GFP)如何发光等方面做出了突出贡献。下列对GFP的叙述合理的是()AGFP在硫酸铜或饱和硫酸铵溶液中发生盐析，盐析是可逆过程BGFP在酸、碱、酶作用下发生水解，水解的最终产物氨基酸只能与碱反应CGFP在乙醇中会凝结、变性，变性为不可逆过程DGFP与水的液态混合物可用盐析法分离，盐析法为化学方法解析：选CGFP是蛋白质，CuSO4为重金属盐，会使GFP变性，变性是不可逆的，A项错误；GFP的水解产物氨基酸既能与碱反应也能与酸反应，B项错误；乙醇使GFP变性，C项正确；盐析法是物理方法，D项错误。9氨基酸在溶液中按两种方式电离以下判
20、断正确的是()A增大溶液的pH，浓度减小B降低溶液的pH，浓度减小C如溶液的pH适当，两种氨基酸离子的浓度可能相同DpH改变，对电离方式无影响解析：选C增大溶液的pH，即增大OH的浓度，H被中和，所以浓度减小，浓度增大。减小溶液的pH，即增大H的浓度，OH被中和，浓度增大，浓度减小。因此改变pH，对电离方式有影响。10形成蛋白质分子结构的层次，从小到大依次是()氨基酸C、H、O、N等元素氨基酸脱水缩合 一条或几条多肽链连接在一起多肽蛋白质ABCD解析：选D蛋白质是由C、H、O、N等元素组成的，氨基酸通过脱水缩合而成多肽，一条或几条多肽链连接在一起而形成蛋白质。11某有机物M的结构简式如下：下列
21、有关M的叙述中正确的是()AM的分子式为C12H15O5N2BM可以发生水解反应、中和反应、加成反应、消去反应CM的水解产物中一定含有醇类D1 mol M最多可以与1 L 4 mol/L的NaOH溶液完全反应解析：选DA项，由键线式可以得出该分子中含有14个H，错误；B项，该分子中含有酯基和肽键，可以发生水解反应，含有羧基，可以发生中和反应，含有苯环，可以发生加成反应，但不能发生消去反应，错误；C项，水解产物有酚，无醇，错误；D项，与NaOH溶液反应时，1 mol 羧基、肽键和酯基各需要1 mol NaOH，酯水解生成的酚还要继续消耗1 mol NaOH，正确。12某含氮有机物C4H9NO2有
22、多种同分异构体，其中属于氨基酸的异构体数目有()A3种 B4种C5种 D6种解析：选C氨基酸分子中一定含有氨基(NH2)和羧基(COOH)，根据化学式C4H9NO2可知，除NH2和COOH外，残余基团为“C3H6”。当烃基“C3H6”无支链时的同分异构体为：，当烃基“C3H6”有支链时的同分异构体为：，。二、非选择题13某有机物含有C、H、O、N四种元素，如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_(填编号)。取代反应消去反应加聚反应氧化反应酯化反应缩聚反应(3)该有机物发生水解反应的化学方程式为_。解析：(1)分析该有机物的球棍模型可知
23、，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。答案：(1)C5H11NO2CH3CH2CONHCH2CH2OH(2)(3)CH3CH2CONHCH2CH2OHH2OCH3CH2COOHH2NCH2CH2OH14回答下列问题：(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有_和_。(2)鸡蛋腐烂时，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)误食重金属盐会中毒，这是因为_。(4)
24、浓硝酸溅到皮肤上，使皮肤呈现_色，这是由于浓硝酸和蛋白质发生了_反应的缘故。(5)鉴定一种织物的成分是真丝还是人造丝，可各取一小块进行_，这是因为_。解析：(1)提取蛋白质的方法可以从两方面考虑，一是让蛋白质沉淀出来，一是让其他物质分离出去。(2)鸡蛋腐烂时，蛋白质分解放出的硫化氢气体具有刺激性气味。(3)重金属离子会使蛋白质变性。(4)蛋白质可与浓硝酸等许多试剂发生特殊的颜色反应。(5)人造丝是合成纤维，真丝是蛋白质，两者灼烧时的气味不同。答案：(1)盐析渗析(2)H2S硫(3)重金属盐会使蛋白质变性(4)黄颜色(5)灼烧真丝是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味15营养品和药品都是保证人类健康不
25、可缺少的物质，其性质和制法是化学研究的主要内容。已知酪氨酸是一种生命活动不可缺少的氨基酸，它的结构简式是(1)酪氨酸能发生的化学反应类型有_。A取代反应 B加成反应C酯化反应 D中和反应(2)在酪氨酸的同分异构体中，同时满足如下三个条件的，除酪氨酸外还有_种。属于氨基酸且“碳骨架”与酪氨酸相同；羟基直接连在苯环上；氨基(NH2)不与苯环直接相连。(3)已知氨基酸能与碱反应，写出酪氨酸与足量的NaOH溶液反应的化学方程式：_。解析：COOH能发生酯化反应、中和反应，含有苯环可发生取代反应和加成反应。符合条件的同分异构体包括：、5种。答案：(1)A、B、C、D(2)5(3) 能力提升16A、B两种
26、有机物的分子式相同，都可用CaHbOcNd表示，且acb，acd。已知A是天然蛋白质水解的最终产物；B是一种含有醛基的硝酸酯。试回答：(1)A和B的分子式是_。(2)光谱测定显示，A的分子结构中不存在甲基，则A的结构简式为_。(3)光谱测定显示，B的烃基中没有支链，则B的结构简式为_。解析：(1)因B是含醛基的硝酸酯，可设其结构简式为，与CaHbOcNd相比较得d1，c4，则可得acd5，bac9，从而可确定有机物的分子式为C5H9O4N。(2)A是天然蛋白质水解的最终产物，是氨基酸，则A中含有结构，残基为C3H5O2，因其结构中无甲基，则残基可构成HOOCCH2CH2结构，故A的结构简式为。
27、(3)由B的分子式为C5H9O4N，可求出B的结构简式中n值为4，则B的结构简式为。答案：(1)C5H9O4N(2) (3) 17实验室用燃烧法测定某种氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成。将W g该种氨基酸放在纯氧中充分燃烧，生成CO2、H2O和N2，现按如图所示的装置进行实验：试回答：(1)实验开始时，首先要通入一段时间的氧气，其理由是_。(2)以上装置中需要加热的仪器有_(填字母，下同)。操作时应先点燃_处的酒精灯。(3)写出装置A中发生反应的化学方程式：_。(4)装置D的作用是_。(5)读取N2体积时，应注意：_；_。(6)实验中测得N2的体积为V mL(已换算为标准状况)。为确定此氨
28、基酸的分子式，还需要的有关数据有_(填字母)。A生成二氧化碳气体的质量B生成水的质量C通入氧气的体积D氨基酸的相对分子质量解析：首先明确该实验的原理，氨基酸的燃烧产物为CO2、H2O、N2，通过浓硫酸吸收生成的水，测出生成水的质量；通过碱石灰吸收CO2并测其质量；过量的O2被Cu网吸收后剩余N2，用排水法测得N2的体积。根据m(H2O)、m(CO2)、V(N2)和m(氨基酸)可求出氨基酸的实验式，再由其相对分子质量可求出其分子式。答案：(1)排尽系统中的N2(2)A、DD(3)CxHyOzNpO2xCO2H2ON2(4)吸收未反应的O2，保证最后收集的气体是N2(5)量筒液面与广口瓶液面持平视线与液面最低点的刻度线相切(6)A、B、D