人教版高中化学选修5 蛋白质和核酸
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第三节蛋白质和核酸学习目标核心素养1.了解氨基酸的组成和结构,知道氨基酸的两性。
2.了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质,知道氨基酸和蛋白质的关系。
3.了解蛋白质的组成、结构和性质(盐析、变性、水解、颜色反应等)。
了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。
4.认识蛋白质、酶、核酸等物质与人体健康的关系。
1.从微观官能团的角度理解氨基酸、蛋白质性质和核酸的性质,形成结构决定性质的观念,能从宏观和微观相结合的视角分析和解决实际问题。
(宏观辨识与微观探析)2.从蛋白质的性质出发,具有较强的问题意识,设计实验方案,并能对实验进行评价和优化。
(科学探究与创新意识)3.认识蛋白质和核酸在生命科学发展中的重要应用,感受化学对社会发展的重大贡献。
(科学态度与社会责任)一、氨基酸的结构与性质1.概念和结构:(1)概念:羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。
(2)结构:α-氨基酸的结构简式为,官能团为氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。
(3)常见的氨基酸。
俗名结构简式系统命名甘氨酸α-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.氨基酸的性质:(1)物理性质。
颜色状态熔点溶解性水强酸或强碱乙醇、乙醚无色晶体较高大多数能溶能溶难溶(2)化学性质。
①两性。
氨基酸分子中既含有羧基,又含有氨基,是两性化合物,因而能与酸、碱反应生成盐。
a.α 氨基酸与盐酸的反应:。
b.α 氨基酸与氢氧化钠的反应:。
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,通过一分子的氨基和另一分子的羧基间脱去一分子水,缩合成含有肽键()的化合物的反应,称为成肽反应。
例如,氨基酸二肽或多肽蛋白质。
【微思考】既能与酸反应,又能与碱反应的物质有哪些?提示:氨基酸、Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的酸式盐(如NaHCO3)、弱酸的铵盐[如(NH4)2CO3]。
【教材二次开发】教材介绍了氨基酸的成肽反应,成肽反应的反应机理是什么?有哪些成肽方式?提示:酸脱羟基、氨脱氢。
课时跟踪检测(十六)蛋白质和核酸1.化学与生产、生活、社会密切相关,下列说法错误的是()A.葡萄糖、麦芽糖均能与银氨溶液反应B.甘氨酸和丙氨酸缩合最多可以形成四种二肽C.富含蛋白质的豆浆煮沸后即可得人体所需的氨基酸D.油脂在氢氧化钾溶液中水解可制得汽车洗涤用的液体肥皂解析:选C葡萄糖、麦芽糖结构中均含有醛基,故均可与银氨溶液反应,A项正确;甘氨酸和丙氨酸缩合形成二肽可为①两甘氨酸缩合、②两丙氨酸缩合、③甘氨酸羧基与丙氨酸氨基缩合、④丙氨酸羧基与甘氨酸氨基缩合,故最多形成四种二肽,B项正确;富含蛋白质的豆浆煮沸后只是蛋白质的变性,并不会水解为氨基酸,C项错误;油脂在氢氧化钾溶液中水解可得高级脂肪酸钾,为液体肥皂的有效成分,故油脂在氢氧化钾溶液中水解可制得汽车洗涤用的液体肥皂,D项正确。
2.甘氨酸在NaOH溶液中存在的形式是()<解析:选D在NaOH溶液中甘氨酸分子中的羧基与氢氧根离子发生中和反应。
3.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%~%)浸泡植物种子解析:选A A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。
4.下列关于蛋白质的叙述错误的是()A.加热能杀死流感病毒是因为病毒的蛋白质受热发生变性B.在豆浆中加少量石膏,能使豆浆凝结为豆腐|C.蛋白质水解的最终产物是氨基酸D.任何结构的蛋白质遇到浓硝酸都会变成黄色解析:选D只有含苯基的蛋白质遇到浓硝酸才会变黄色。
5.下列物质中既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是()①NaHCO3②(NH4)2S③Al(OH)3④NH4Cl⑤H2N—CH2—COOH⑥CH3COOHA.①②③ B.①②④⑤C.⑤⑥ D.①②③⑤解析:选D①NaHCO3是酸式盐,能和NaOH反应,能和盐酸反应,故符合题意;②(NH4)2S能和盐酸反应生成硫化氢,和氢氧化钠反应生成氨气,故符合题意;③是两性氢氧化物,既能跟酸反应又能跟碱反应,故符合题意;④只能跟碱反应生成氨气,故不符合题意;⑤—COOH显酸性,—NH2显碱性,符合题意;⑥只能和碱反应,生成盐,故不符合题意。
6.将淀粉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悬浊液(加热)和浓硝酸微热作用,其现象分别是()A.显蓝色、无明显现象、显黄色{B.显蓝色、红色沉淀、无明显现象C.无明显现象、变黑色、显黄色D.无明显现象、红色沉淀、无明显现象解析:选C淀粉在淀粉酶的作用下水解生成葡萄糖,葡萄糖透过玻璃纸,而酶蛋白留在袋内。
新制Cu(OH)2悬浊液受热分解显黑色,酶蛋白遇浓HNO3发生颜色反应。
7.苯丙氨酸()有多种同分异构体。
其中同时符合下列两个条件:①有带两个取代基的苯环;②有一个硝基直接连接在苯环上的异构体有() A.3种B.5种C.6种D.10种解析:选C根据题意,—NO2直接连在苯环上,则另一取代基应为—C3H7,—C3H7有正丙基和异丙基两种异构体,再考虑在苯环上邻、间、对三种位置异构,得知符合条件的异构体共有六种。
8.人类肝脏蛋白质两谱三图三库已全面破译完成,它将为肝脏疾病的预警、预防、诊断和治疗提供科学依据。
下列关于乙肝病毒的说法不正确的是()A.属于高分子化合物]B.水解的最终产物能与酸或碱反应C.遇浓硝酸会变性D.水解时碳氧键断裂解析:选D乙肝病毒由蛋白质和核酸构成,蛋白质和核酸都是高分子化合物,A正确;蛋白质最终水解的产物是氨基酸,氨基酸既有—COOH,也有—NH2因此能与酸或碱反应,B 正确;乙肝病毒的外壳是蛋白质,蛋白质与硝酸发生颜色反应,因此遇到浓硝酸会变性,C 正确;蛋白质的水解只是肽键的断裂,碳氧键不断裂,D错误。
9.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,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《10.营养品和药品都是保证人类健康不可缺少的物质,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。
①属于氨基酸且“碳骨架”与酪氨酸相同;②羟基直接连在苯环上;③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:答案:(1)ABCD!(2)51.下列说法错误的是()A.鸡蛋清和淀粉可以用浓硝酸鉴别B.核酸是高分子化合物C.分子式为C5H8O2,既与碳酸钠溶液反应又与溴的四氯化碳溶液反应的有机物有8种D.乳酸薄荷醇酯()仅能发生水解、氧化、消去反应解析:选D鸡蛋清遇浓硝酸显黄色,淀粉和浓硝酸不反应,可以鉴别,A正确,B正确;能与Na2CO3溶液反应生成CO2,说明此分子中含有羧基,能与溴的四氯化碳溶液反应说明此分子含有碳碳双键,根据碳链异构和双键、羧基官能团异构可得有8种同分异构体,分别为水解,含—OH可发生氧化、消去反应,且含—OH能与Na反应等,则除水解、氧化、消去反应外,还可发生置换反应,D错误。
2.百服宁口服液为解热镇痛药,主要用于治疗头痛、发烧。
其主要化学成分的结构简式如下,下列有关该有机物的叙述正确的是();A.分子式为C8H10NO2B.该有机物属于α氨基酸C.该有机物属于α氨基酸的同分异构体有3种D.该有机物与FeCl3溶液发生显色反应解析:选D根据结构简式可知该物质的分子式为C8H9NO2,A错误;该有机物没有氨基、羧基,因此不属于氨基酸,B错误;该有机物属于α氨基酸的同分异构体只有1种,C错误;该有机物含有酚羟基,因此可以与FeCl3溶液发生显色反应,D正确。
3.下列关于蛋白质的叙述中不正确的是()A.蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液,蛋白质会析出,若再加入水也不溶解B.蛋白质的分子不能透过半透膜C.重金属盐使蛋白质变性,但吞服“钡餐”不会引起中毒`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:选A硫酸铵加入到蛋白质溶液中会使蛋白质盐析而不是变性;“钡餐”是BaSO4,它是难溶性物质,不会产生大量的Ba2+,不会使蛋白质变性,所以吞服“钡餐”不会引起中毒。
4.由下列结构片段组成的蛋白质在胃液中水解,能够产生的氨基酸是()解析:选D多肽水解时肽键断裂,则该结构片段产生的氨基酸有CH3CH(NH2)COOH、H2NCH2COOH、HSCH2CH(NH2)COOH,故D符合。
5.某蛋白质充分水解后能分离出有机物R,R可与等物质的量的KOH或盐酸完全反应。
3.75 g R与50 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液完全中和,则R的结构简式为()解析:选A有机物R与KOH或HCl反应时为等物质的量完全反应,说明R分子中有一个氨基和一个羧基。
此有机物的相对分子质量M r=错误!=75,则有:75-16(—NH2)-45(—COOH)=14(),说明R中还含有一个残基,则R的结构简式为H2N—CH2—COOH。
-6.色氨酸是植物体内生长素生物合成重要的前体物质,普遍存在于高等植物中。
纯净的色氨酸为白色或微黄色结晶,微溶于水易溶于盐酸或氢氧化钠,其结构如图所示,下列关于色氨酸的说法不正确的是()A.色氨酸的分子式为C11H12N2O2B.色氨酸能发生取代、加成、酯化、中和反应C.色氨酸微溶于水而易溶于酸或碱溶液是因为其与酸、碱都能反应生成盐D.将色氨酸与甘氨酸(NH2CH2COOH)混合,在一定条件下最多可形成三种二肽解析:选D根据结构简式可知色氨酸的分子式为C11H12N2O2,A正确;色氨酸分子中还有羧基、氨基和碳碳双键,能发生取代、加成、酯化、中和反应,B正确;氨基是碱性基团,羧基是酸性基团,则色氨酸微溶于水而易溶于酸或碱溶液是因为其与酸、碱都能反应生成盐,C正确;由于同种氨基酸之间也形成二肽,则将色氨酸与甘氨酸(NH2CH2COOH)混合,在一定条件下形成的二肽不止3种,D错误。
7.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¥8.F是新型降压药替米沙坦的中间体,可由下列路线合成:(1)A→B的反应类型是________,D→E的反应类型是________,E→F的反应类型是________。
(2)写出满足下列条件的B的所有同分异构体__________________________(写结构简式)。
①含有苯环②含有酯基③能与新制Cu(OH)2悬浊液反应(3)C中含有的官能团名称是________。
已知固体C在加热条件下可溶于甲醇,下列C→D 的有关说法正确的是________。
a.使用过量的甲醇,是为了提高D的产率b.浓硫酸的吸水性可能会导致溶液变黑c.甲醇既是反应物,又是溶剂d.D的化学式为C9H9NO4(4)已知在一定条件下可水解为和R2—NH2,F在强酸和长时间加热条件下发生水解反应的化学方程式是________________________________。