高中化学第四章第三节蛋白质和核酸教案新人教版选修5.docx

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高中化学第四章第三节蛋白质和核酸教案新人教版选修5

高中化学第四章第三节蛋白质和核酸教案新人教版选修5

第三节　蛋白质和核酸

[课标要求]

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。

　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。

6．核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。

1．组成和结构

（1）组成

氨基酸可看作是羧酸分子烃基上的H被氨基取代后的产物。

（2）结构

α氨基酸的结构简式可表示为

，其官能团为—COOH和—NH2。

（3）常见的氨基酸

俗名

结构简式

系统命名

甘氨酸

H2N—CH2—COOH

氨基乙酸

丙氨酸

α氨基丙酸

谷氨酸

2氨基1,5戊二酸

苯丙氨酸

α氨基苯丙酸

2．性质

（1）物理性质

（2）化学性质

①两性：

氨基酸的化学性质主要由—NH2、—COOH和它们的相互作用决定。

羧基是酸性基团，可与碱反应，氨基是碱性基团，可与酸反应，表现出两性。

a．与盐酸的反应：

b．与NaOH溶液的反应：

②成肽反应：

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。

例如：

③二肽：

由两个氨基酸分子脱水后形成的含有肽键的化合物称为二肽。

④多肽：

二肽可以继续与其他氨基酸分子脱水生成三肽、四肽、五肽以至生成长链的多肽。

[特别提醒]　

（1）—NH2是碱性基团，—COOH是酸性基团，故氨基酸既能与强酸反应，也能与强碱反应。

（2）分子式相同的氨基酸与硝基化合物互为同分异构体。

（3）二肽是指两分子氨基酸缩去1分子水形成含有肽键的化合物，n肽则是n分子氨基酸缩去n－1分子水形成的含有n－1个肽键的化合物。

1．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？

试写出它们的结构简式。

2．既能与强酸反应又能与强碱反应的物质有哪些？

提示：

（1）单质：

如Al、Zn等；

（2）两性氧化物：

如Al2O3、ZnO等；

（3）两性氢氧化物：

如Al（OH）3、Zn（OH）2等；

（4）弱酸的酸式盐：

如NaHCO3、NaHSO3、NaHS等；

（5）弱酸的铵盐：

如（NH4）2CO3、（NH4）2SO3、NH4HS等；

（6）具有双官能团的某些有机物：

如氨基酸、蛋白质、

等。

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

2．氨基酸的缩合反应

（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

1．关于氨基酸的下列叙述中，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α氨基酸、β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；天然蛋白质水解的最终产物是多种α氨基酸。

2．下列物质中与甘氨酸互为同分异构体的是（　　）

解析：

选B　相同碳原子数的氨基酸与硝基化合物互为同分异构体。

甘氨酸的结构简式为NH2CH2COOH，与其互为同分异构体的是C2H5NO2。

3．L多巴是一种有机物，它可用于帕金森氏综合症的治疗，其结构简式如下图所示。

下列关于L多巴的酸、碱性的叙述正确的是（　　）

A．既没有酸性，也没有碱性B．既具有酸性，也具有碱性

C．只有酸性，没有碱性D．只有碱性，没有酸性

解析：

选B　L多巴中的氨基（—NH2）具有碱性，羧基（—COOH）和酚羟基具有酸性。

4．

某期刊封面上有一个分子X的球棍模型图，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。

（1）X是________。

A．卤代羧酸　　B．酯　　C．氨基酸　　D．醇钠

（2）现有下列物质

①X与上述物质中的________是同分异构体。

②X与上述物质中的Y是同系物，则Y的同分异构体中与X是同系物的共有________种。

解析：

（1）左边绿球结合4个原子，故可推出绿球为碳原子，继而推出白球为氢原子。

思考右边绿球：

根据碳的四价理论，右下方红球必是2个单键、右上方红球必是1个双键，因此推出红球为氧原子。

同理推出左上方的蓝球形成了三个单键，应为氮原子。

故X为H2NCH2COOH。

（2）①X（H2NCH2COOH）与B是分子式相同，结构不同，互为同分异构体。

②与X是同系物的只有D，它的同分异构体中属于氨基酸的数目推导思路是先碳链异构，再插入—NH2：

答案：

（1）C　

（2）①B　②5

1．蛋白质的组成与结构

（1）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）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α氨基酸。

①水解原理：

②水解过程：

。

（3）盐析

①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。

②加入的盐：

轻金属盐或铵盐，如Na2SO4、（NH4）2SO4等。

③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。

④利用盐析可分离提纯蛋白质。

（4）变性

①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。

②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

分子中含有苯基的蛋白质遇浓硝酸呈黄色。

（6）蛋白质灼烧有烧焦的羽毛气味。

[特别提醒]

（1）盐析是物理变化，是可逆的，变性是化学变化，不可逆。

（2）只有含苯环的蛋白质遇硝酸才会显黄色。

1．如何鉴别蛋白质？

如何分离提纯蛋白质？

提示：

（1）鉴别蛋白质的主要依据有：

①有些蛋白质分子中有苯基存在，这样的蛋白质与浓硝酸反应时呈黄色。

②蛋白质灼烧时有烧焦的羽毛气味（常以此来区别毛纺物和棉纺物、合成纤维等）。

（2）常用盐析来分离提纯蛋白质。

2．在临床上如何解救误服重金属盐的病人？

提示：

解救Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋等重金属盐中毒的病人时常让他们服用大量生鸡蛋、牛奶或豆浆，这是因为生鸡蛋、牛奶和豆浆中含有的丰富蛋白质可与Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋等重金属盐反应，起到解毒作用。

1．蛋白质的检验方法

（1）蛋白质的颜色反应

含有苯基的蛋白质加浓硝酸，微热，生成黄色固体。

（2）灼烧法

灼烧蛋白质，可闻到烧焦羽毛气味。

这一现象可用于丝绸、羊毛等动物性纤维（蛋白质）与其他类纤维的区分。

2．蛋白质的分离和提纯方法

（1）常用盐析法来分离和提纯蛋白质，因为盐析是可逆的。

在蛋白质溶液中加入某些一定浓度的盐溶液，蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，析出的蛋白质又能溶于水中，并不影响它的活性。

（2）对于蛋白质溶液（属于胶体），可用渗析法除去其中的杂质离子，因为蛋白质属于高分子化合物，不能通过半透膜，而离子可以通过。

将蛋白质溶液装入半透膜袋内，置于流动的蒸馏水中即可。

1．下列关于蛋白质的叙述中不正确的是（　　）

A．天然蛋白质水解的最终产物是α氨基酸

B．蛋白质溶于水后，若加入饱和Na2SO4溶液，会使蛋白质溶解度降低而析出

C．在蛋白质溶液中，加入1%醋酸铅溶液，产生白色沉淀，过滤后，向白色沉淀中加入蒸馏水，沉淀溶解

D．蛋白质分子中含有肽键（

）

解析：

选C　A项天然蛋白质都是α氨基酸脱水缩合形成的高分子化合物，所以水解的最终产物是α氨基酸，正确。

B项会产生盐析现象，正确。

C项蛋白质已发生变性，再加水沉淀不会溶解，错误。

D项蛋白质分子中含有羧基与氨基形成的肽键，正确。

2．下列有机物水解时，键断裂处不正确的是（　　）

解析：

选D　肽键（

）水解时，断键部位为

3．

是一种由三种α氨基酸分子脱水缩合生成的五肽的结构简式，这种五肽彻底水解时，不可能产生的氨基酸是（　　）

解析：

选D　蛋白质水解时是从肽键（

）处断裂而生成氨基酸，该五肽水解生成的α氨基酸分别为

4．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）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

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

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。

（2）性质：

具有酸性。

（3）分类和作用

[特别提醒]　

（1）酶是一种蛋白质，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特性。

（3）酶和核酸都属于高分子化合物。

1．下列关于酶的叙述中，不正确的是（　　）

A．酶是一种糖类物质

B．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　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。

2．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

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

解析：

选D　盐析不改变蛋白质的生理活性，只是使蛋白质的溶解度降低，利用多次盐析和溶解可分离提纯蛋白质；酶是蛋白质，在高温或重金属盐作用下会发生变性而失去生理活性，从而使其催化效率降低；RNA主要存在于细胞质中，根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成；DNA大量存在于细胞核中，它是生物体遗传信息的载体。

3．近年克隆技术快速发展，各国先后克隆出了羊、牛、猪、猴等多种动物。

克隆技术的关键技术之一就是找到特殊的酶，这些酶能激活普通细胞，使之能像生殖细胞一样发育成个体。

下列有关酶的叙述中错误的是（　　）

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

解析：

选D　A、B项正确。

高温、重金属盐、强酸、强碱都能使蛋白质凝聚，使酶失去活性，所以C项正确、D项错。