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- 2021-07-03 发布
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第三节 蛋白质和核酸
[明确学习目标] 1.了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质。2.了解蛋白质的组成、结构和性质。
一、氨基酸的结构与性质
1.组成和结构
氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。氨基酸分子中含有氨基和羧基两种官能团。组成蛋白质的氨基酸几乎都是α氨基酸,其通式可写为
。
2.性质
(1)物理性质
(2)化学性质
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二、蛋白质的组成与性质
1.组成
蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成的结构复杂的化合物。
2.性质与应用
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三、酶、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
2.核酸
(1)组成
一类含磷的生物高分子化合物,相对分子质量可达十几万至几百万。
(2)分类、存在及作用
1.α氨基酸的成肽反应与酯化反应有何相同之处?
提示:①都是—COOH脱去—OH;
②都属于取代反应;
③都有H2O生成。
2.你能用哪些方法检验蛋白质?
提示:灼烧、颜色反应。灼烧产生烧焦羽毛气味的是蛋白质;遇浓HNO3产生黄色沉淀的是蛋白质。
3.使用加酶洗衣粉时,可以在热水中溶解吗?为什么?
提示:酶是具有高效催化作用的蛋白质,其催化作用条件温和,不需加热;若使用热水溶解,蛋白质会变性而失去其生理活性,影响洗涤效果。
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一、成肽反应
(1)两分子间缩合成二肽
(2)分子间或分子内缩合成环
(3)缩聚成多肽或蛋白质
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[即时练]
答案 C
解析 根据命名规则,从羧基开始算,与它相连的C原子为α位,氨基连在α C原子上的氨基酸属于α氨基酸,所以半胱氨酸属于α氨基酸,A项正确;因为氨基为碱性基团,羧基为酸性基团,所以它具有两性,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脱水缩合的结构,形成的二肽的结构简式应为
2.L多巴是一种有机物,可用于帕金森综合征的治疗,其结构简式如图。
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下列关于L多巴的叙述中不正确的是( )
A.长期暴露在空气中易变质
B.既有酸性,又有碱性
C.一定条件下能发生聚合反应
D.分子中只有6个碳原子共平面
答案 D
解析 该有机物中含酚羟基,易被空气中的氧气氧化;氨基显碱性,羧基显酸性;氨基和羧基可以发生聚合反应;分子中至少有7个碳原子共平面。
方法规律
既能与强酸溶液反应,又能与强碱溶液反应的物质
(1)铝;(2)两性氧化物,如氧化铝;(3)两性氢氧化物,如氢氧化铝;(4)弱酸的酸式盐,如NaHCO3;(5)弱酸的铵盐,如(NH4)2CO3等;(6)氨基酸和蛋白质。
二、盐析、变性和渗析的比较
盐析
变性
渗析
原理
加入无机盐溶液使蛋白质从溶液中析出
一定条件下,使蛋白质失去原有的生理活性
利用半透膜分离胶体粒子与普通分子、离子
条件
浓的轻金属盐或铵盐,如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl溶液等
加热、紫外线、X射线、重金属盐、强酸、强碱、乙醇、丙酮等
胶体、半透膜、水等
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
需多次换水
实例
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
除去淀粉溶胶中的NaNO3杂质
[即时练]
3.(双选)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,任何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 AC
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,
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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。
4.(1)提纯蛋白质的方法有________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________________________________。
答案 (1)盐析 渗析 (2)H2S 硫 (3)Ag+能使蛋白质变性、凝结而无法与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,灼烧时有烧焦羽毛的气味
解析 (5)人造丝属于人造纤维,采用灼烧法区别真丝和人造丝。
三、酶、核酸
1.大多数酶是蛋白质,除具有它的特性外,也具有蛋白质的性质。
2.高温可使蛋白质变性,故高温时可使酶失去催化活性。
3.酶和核酸都属于高分子化合物。
[即时练]
5.下列有关酶的叙述中错误的是( )
A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,大多数酶是蛋白质
B.酶的催化作用具有专一性
C.高温或重金属盐能降低酶的活性
D.酶只有在强酸或强碱的条件下才能发挥作用
答案 D
解析 酶是一类具有催化作用的有机物。酶的催化作用具有专一性、高效性及条件温和等特点。由于大多数酶是蛋白质,所以高温、重金属盐、强酸、强碱等条件能使酶发生变性而失去催化活性。所以选项中D的描述是错误的。
6.下列有关核酸的叙述中,正确的是( )
A.除病毒外,一切生物都有核酸存在
B.核酸是由C、H、O、P、N等元素组成的小分子有机物
C.核酸是生物的遗传物质
D.组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸
答案 C
解析 一般地说,病毒由核酸和蛋白质组成,A的叙述不正确;核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的有机高分子物质,B的叙述也不正确;核酸根据所含五碳糖的不同分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类,其中脱氧核苷酸是DNA的基本单位,D的叙述也不对。
本课归纳总结
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1.α氨基酸的结构为,氨基酸具有两性,既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应。氨基酸分子间脱水可形成肽键。
2.蛋白质分子结构中含有肽键,天然蛋白质水解的最终产物是α氨基酸。
3.蛋白质的性质可概括为水解、盐析、变性、颜色反应、灼烧有烧焦羽毛的气味。
4.蛋白质遇铵盐、轻金属盐可发生盐析,该过程为可逆过程,可用于蛋白质的提纯。
5.加热、强酸、强碱、重金属盐、乙醇、紫外线等能使蛋白质变性。
1.氨基酸不能发生的反应是( )
A.酯化反应 B.成肽反应
C.水解反应 D.与强碱溶液的中和反应
答案 C
解析 氨基酸分子中含有—COOH,可发生酯化反应和中和反应;含有—NH2和—COOH,可发生成肽反应;氨基酸是构成蛋白质的基础物质,不能发生水解反应。
2.关于生物体内氨基酸的叙述错误的是( )
A.构成蛋白质的α-氨基酸的结构通式是
B.人体内所有氨基酸均可以互相转化
C.两个氨基酸通过脱水缩合形成二肽
D.人体内氨基酸分解代谢的最终产物是二氧化碳、水和尿素
答案 B
解析 α-氨基酸的通式为;人体内氨基酸分解代谢的最终产物是水、二氧化碳和尿素;两个氨基酸脱水缩合可形成二肽;在人体内能够通过转氨基作用形成的只有12种非必需氨基酸,还有8种必需氨基酸必须从食物中摄取,因此“人体内所有氨基酸均可以相互转化”的说法是错误的。
3.(双选)下列说法中,正确的是( )
A.组成蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸
B.加热会使蛋白质变性,因此吃生鸡蛋比吃熟鸡蛋好
C.酶的催化作用必须在强碱性条件下才能进行
D.根据其组成,可将核酸分为DNA和RNA
答案 AD
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解析 变性前后的蛋白质水解的产物几乎都是α-氨基酸,因此,生、熟鸡蛋的营养价值差别不大,而吃熟鸡蛋是人们的日常习惯;酶的催化作用在接近体温、接近中性的环境下就可进行。
4.(双选)下列有机物水解断键处(用虚线表示)不正确的是( )
答案 BC
解析 选项B是酯的水解,其断键位置是“”;选项C、D的水解均相当于肽键的水解,其断键位置均应是“”。
5.有机物X是天然蛋白质的水解产物,由C、H、O、N四种元素组成。其相对分子质量为165,分子中N与C的原子个数比为1∶9,回答下列问题。
(1)X的化学式为________________________。
(2)X中所含官能团名称为__________________。
(3)X分子中苯环上仅有一个侧链,且含有一个—CH2—,一个,则X的结构简式为______________,X可以发生的反应类型是__________(填字母)。
A.酯化反应 B.加成反应
C.消去反应 D.水解反应
(4)有机反应常发生在官能团处,写出X在一定条件下生成六元环状化合物(化学式为C18H18O2N2)的化学方程式(有机物写结构简式,下同):________。
(5)X在肝脏中经一种酶作用可转化为酪氨酸(为α-氨基酸),即:X―→酪氨酸(C9H11NO3),酪氨酸遇FeCl3
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溶液显紫色,且苯环上的一溴代物有两种。则酪氨酸的结构简式为______________________,写出酪氨酸与NaOH溶液反应的化学方程式:__________________。
答案 (1)C9H11O2N(或C9H11NO2)
(2)羧基、氨基
解析 由题意X是α-氨基酸,分子中N与C的原子个数比为1∶9,且相对分子质量为165,则1个X分子中含9个碳原子,1个氮原子,从而确定X的分子式为C9H11NO2或C9H11O2N;
(3)X是α-氨基酸,—NH2与—COOH连在一个碳原子上,有一个侧链,且含有一个—CH2—,一个,则X的结构简式为,X分子结构中含有一个苯环能发生加成反应,含有羧基,能发生酯化反应。
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