高中化学苏教版 (2019)选择性必修3第二单元 蛋白质学案

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修3第二单元 蛋白质学案，共12页。学案主要包含了氨基酸的组成，蛋白质的结构与性质，核酸的结构与生物功能等内容，欢迎下载使用。
一、氨基酸的组成、结构与性质
1.氨基酸
(1)含义
①氨基酸分子中含有的官能团是 和 。
②从结构上看,氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被 取代的产物。
(2)α-氨基酸:天然氨基酸均为 ,结构简式可表示为 。
(3)氨基酸的特点和命名
①从蛋白质水解得到的氨基酸最常见的有20种,除甘氨酸外,其余都是手性分子,且都是L型。
②通常情况下,氨基酸的英文缩写取其英文名称的前三个字母,氨基酸的中文缩写则将其俗名中的氨酸省略,如亮氨酸的中文缩写为亮。
2.常见的氨基酸
3.氨基酸的物理性质
固态氨基酸主要以 形式存在,熔点 , 挥发, 溶于有机溶剂。常见的氨基酸均为 结晶,熔点在200 ℃以上。
4.氨基酸的化学性质
(1)两性(—NH2表现 性,—COOH表现 性)
①氨基酸中的氨基与羧基相互作用形成的两性离子为 (称为内盐)。
②氨基酸在酸、碱性不同条件下的存在形态 。
③当溶液中氨基酸主要以 的形态存在时,在水中的溶解度最小,可形成晶体析出,利用此性质可控制溶液的 分离氨基酸。同理也可分离多肽和蛋白质分子。
(2)分子间脱水反应——成肽反应
羧基和氨基可以发生像酯化反应那样的脱水反应,形成 键。组成肽的氨基酸单元称为氨基酸残基,二肽分子中含 个氨基酸残基,三肽分子中含有 个氨基酸残基,通常把有氨基的一端写在左边叫 端,把有羧基的一端叫 端,写在右边。一般用氨基酸的缩写从左向右排列来表示肽分子的结构。试写出两个丙氨酸脱去一分子水形成的二肽分子的结构简式: 。
(3)显色反应(也称为茚三酮反应)
凡含有—NH2的α-氨基酸遇茚三酮均显紫色反应,是鉴定氨基酸的重要反应。
氨基酸的分子中存在氨基和羧基,第一个被发现的氨基酸是在1806年,由法国化学家在芦笋里面分离出了天冬氨酸,你知道氨基酸有哪些性质吗?
【问题讨论】
1.如何分离提纯氨基酸?
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2.甘氨酸与丙氨酸的混合物在一定条件下可发生反应生成链状二肽,能够生成二肽的种数是多少?
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3.多肽分子的名称与其所含肽键个数有什么关系?与形成它的氨基酸分子个数又有什么关系?
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【探究归纳】
1.氨基酸的性质及其应用
2.氨基酸缩合的反应规律
(1)两分子间缩合
+—→+H2O
(2)分子间或分子内缩合成环
—→+2H2O
—→+H2O
(3)缩聚成多肽或蛋白质
—→+nH2O
1.一种二肽的结构简式为,合成这种二肽的氨基酸是( )
A.H2NCH2—COOH和H2NCH2—CH2—COOH
B.
C.H2NCH2—COOH
D.H2NCH2—COOH和
2.下列有关丙氨酸的说法不正确的是( )
A.属于α-氨基酸
B.既有酸性又有碱性,是一种两性化合物
C.在强酸性溶液中,主要以阴离子形式存在
D.天然氨基酸都是晶体,一般都溶于水
3.是由多种氨基酸分子脱水缩合生成的四肽,这种四肽水解时不能产生的氨基酸是( )
A.
B.
C.
D.
二、蛋白质的结构与性质
1.蛋白质的组成
(1)蛋白质是由 通过 等相互连接而形成的一类具有特定结构和一定生物学功能的生物大分子。
(2)蛋白质的相对分子质量从几万到几千万,它由 等元素组成,有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Cu等元素。
2.蛋白质的结构
(1)蛋白质和多肽都是由 构成的有机化合物,它们之间没有严格的界限。一般认为多肽中包含4~50个氨基酸残基,蛋白质中包含50个以上的氨基酸残基。
(2)蛋白质的四级结构
(3)蛋白质的性质不仅取决于多肽链氨基酸的种类、数目及排列顺序,还与其特定的空间结构有关。
3.蛋白质的性质
(1)两性
蛋白质的多肽由多个氨基酸缩合形成,在多肽链的两端必然存在着自由的 与 ,同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团。因此,蛋白质既能与 反应,又能与 反应。
(2)水解
①水解原理
在酸、碱或酶的作用下,肽键断裂,碳原子连接羟基,氮原子连接氢原子。
+H2O—→ + 。
②水解过程
蛋白质多肽二肽α-氨基酸
(3)盐析
①含义:向蛋白质溶液中加入浓的无机盐溶液(如饱和硫酸铵溶液、硫酸钠溶液等),能够破坏蛋白质溶解形成的胶体结构而降低蛋白质的溶解性,使蛋白质转变为沉淀析出。这种作用称为盐析。
②特点与应用:蛋白质的盐析是一个 过程,可以用于分离提纯蛋白质。
(4)变性
(5)颜色反应(主要用于检验蛋白质的存在)
①含苯环的蛋白质遇浓硝酸显 ;
②蛋白质遇双缩脲试剂加热至沸腾显 ;
③蛋白质遇茚三酮试剂加热至沸腾显 。
4.酶
(1)概念
是活细胞产生的一类具有 功能的生物分子,绝大多数的酶是 。
(2)催化特点
酶催化反应具有 、 、 等特点。
使用酶作催化剂时,反应温度不能过高,原因是高温下蛋白质变性,酶失去催化活性,溶液的pH太高或太低,以及重金属离子的存在都会降低酶的催化活性。
(3)应用
酶已经得到了广泛的应用,如蛋白酶用于医药、制革等工业,淀粉酶用于食品、发酵、纺织等工业,有的酶还可用于疾病的诊断。
1.下列物质中可以使蛋白质变性的是( )
①福尔马林 ②酒精 ③高锰酸钾溶液
④硫酸铵溶液 ⑤硫酸铜溶液 ⑥双氧水
⑦硝酸
A.除④⑦外B.除③⑥外
C.①②⑤D.除④外
2.下列有关氨基酸和蛋白质的说法不正确的是( )
A.福尔马林能使蛋白质变性,可用于浸制动物标本
B.苯酚、乙醇、硫酸铜、氢氧化钠和硫酸铵均能使蛋白质变性
C.中国科学家在世界上首次人工合成具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素
D.将天然的甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸混合,在一定条件下生成的链状二肽有9种
3.下列说法正确的是( )
A.蛋白质属于天然高分子化合物,组成元素只有C、H、O、N
B.用浓Na2SO4、CuSO4溶液或浓HNO3溶液使蛋清液发生盐析,进而分离、提纯蛋白质
C.蛋白酶是蛋白质,它不仅可以催化蛋白质的水解反应,还可以催化淀粉的水解反应
D.甘氨酸(H2N—CH2—COOH)既有酸性,又有碱性,是最简单的氨基酸
4.图示表示一个反应过程,图中的黑球表示两个相同的单糖或其单元,则图中的a、b、c分别表示( )
A.麦芽糖、麦芽糖酶、葡萄糖
B.蔗糖、蔗糖酶、果糖
C.乳糖、乳糖酶、葡萄糖
D.淀粉、淀粉酶、葡萄糖
三、核酸的结构与生物功能
1.核酸的分类及组成
(1)定义:核酸可以看作 、 和 通过一定方式结合而成的生物大分子。
(2)分类:核酸分为脱氧核糖核酸( )和核糖核酸( ),绝大多数生物体的遗传物质是 。
(3)组成
①核酸主要以与蛋白质结合成核蛋白的形式存在于细胞中。
②核酸进一步水解,得到核苷酸,核苷酸则由碱基、戊糖及磷酸组成。
③核酸中的戊糖可以为核糖或脱氧核糖,对应的核酸分别为RNA和DNA。
(4)两种核酸中的碱基(具有 性的杂环有机化合物)
①RNA中的碱基主要有 、 、 和 四种。
② DNA中的碱基主要有 、 、 和 四种。
(5)核酸的合成与水解
2.核酸的结构
(1)和蛋白质类似,核酸也有一级结构、二级结构和三级结构。
(2)核酸的一级结构是指组成核酸的核苷酸排列顺序,核酸的二级结构和三极结构是指核酸的空间结构。
(3)DNA的双螺旋结构就是核酸的二级结构,在DNA的双螺旋结构中,不同的碱基通过氢键两两配对。
(4)碱基配对存在着严格的关系,即一条链上的碱基A与另一条链上的碱基T通过两个氢键配对;同样,G和C之间通过三个氢键配对,这一规律称为碱基互补配对原则。
3.核酸的生物功能
(1)DNA主要存在于细胞核中,是遗传信息的储存和携带者,DNA的结构决定了生物合成蛋白质的特定结构,并保证把这种特性遗传给下一代。
(2)RNA主要存在于细胞质中,它们以DNA为模板而形成,将DNA的遗传信息翻译并表达成具有特定功能的蛋白质。
1.(2023·济南高二检测)下列关于如图所示过程的叙述错误的是( )
A.甲是磷酸,在不同的核苷酸中种类相同
B.乙是戊糖,在DNA中是脱氧核糖,在RNA中是核糖
C.丙是碱基,在人体细胞遗传物质中有5种
D.丁是核苷酸,在一个细胞中有8种
2.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主要存在于细胞质中
D.脱氧核糖核酸水解得到脱氧核糖、磷酸和四种碱基
3.核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据。某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如图,它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸。下列说法不正确的是( )
A.核酸也可能通过人工合成的方法得到
B.该核糖核酸水解生成的戊糖能溶于水
C.该核酸水解生成的碱基中含有氮元素
D.该核酸完全水解生成的酸是H3PO3
4.下列说法正确的是( )
A.DNA分子和RNA分子均是双链结构
B.DNA分子中的双链通过碱基间的氢键作用相连接
C.DNA分子中的4种碱基有6种配对方式
D.核酸分子中存在大量的苯环结构
第二单元 蛋白质
一、
1.(1)①氨基 羧基 ②氨基 (2)α-氨基酸
2.
3.内盐 较高 不易 难 无色
4.(1)碱 酸 ①
②
③两性离子 pH (2)肽 2 3 N C
问题讨论
1.当溶液中的氨基酸主要以两性离子的形态存在时,它在水中的溶解度最小,可以结晶析出。不同的氨基酸出现这种情况的pH各不相同,利用这一差异可以通过控制溶液的pH分离氨基酸。
2.甘氨酸与甘氨酸、丙氨酸与丙氨酸、甘氨酸与丙氨酸可形成2种二肽,共4种。
3.二肽是由两个氨基酸分子脱去一分子水形成的含有肽键的化合物,分子中有一个肽键;三肽是由三个氨基酸分子脱去两分子水形成的,有两个肽键;n肽是由n个氨基酸分子脱去(n-1)个水分子形成的,其中含有(n-1)个肽键。
对点训练
1.D [本题主要是考查成肽反应的断键、成键位置:,所以合成这种二肽的氨基酸应该是和。]
2.C [丙氨酸()属于α-氨基酸,A项正确;氨基酸中的氨基能结合H+而显碱性,羧基能电离出H+而显酸性,故丙氨酸是一种两性化合物,B项正确;在强酸性溶液中,丙氨酸分子中的—NH2与H+结合生成—NH3+,因此主要以阳离子形式存在,C项错误;天然氨基酸均为无色晶体,一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,D项正确。]
3.D [断开肽键,从左到右产生的氨基酸为A、C、A、B、C。所以不产生D。选D。]
二、
1.(1)氨基酸 肽键 (2)C、H、O、N、S、P 2.(1)氨基酸
3.(1)氨基 羧基 酸 碱 (2)① —NH2
(3)②可逆 (4)加热 强酸 强碱 重金属盐 生理活性 不可逆 (5)①黄色 ②紫玫瑰色 ③紫蓝色 4.(1)催化 蛋白质 (2)条件温和 效率高 高度专一
对点训练
1.D [①福尔马林是甲醛的水溶液,可以使蛋白质变性,正确;②酒精可以使蛋白质失去生理活性而变性,正确;③高锰酸钾溶液有强氧化性,有杀菌、消毒能力,可以使蛋白质变性,正确;④硫酸铵溶液不能使蛋白质变性,错误;⑤硫酸铜溶液是重金属盐溶液,能使蛋白质失去生理活性而变性,正确;⑥双氧水有强氧化性,有杀菌、消毒能力,可以使蛋白质变性,正确;⑦硝酸有强腐蚀性和强氧化性,可以使蛋白质变性,正确,故符合题意的是①②③⑤⑥⑦。]
2.B [福尔马林是甲醛的水溶液,能使蛋白质发生变性,可用于浸制动物标本,A正确;硫酸铵能使蛋白质发生盐析,不能使蛋白质发生变性,B错误;两分子氨基酸通过成肽反应形成含有1个肽键的二肽,甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸三种氨基酸,同种氨基酸分子各形成1种二肽,不同种氨基酸分子之间形成6种二肽,故生成的链状二肽共有9种,D正确。]
3.D [A项,蛋白质除含C、H、O、N元素,还可能含有S、P等元素;B项,CuSO4溶液和浓HNO3均会使蛋白质变性;C项,酶的催化作用具有专一性;甘氨酸中—NH2显碱性,—COOH显酸性,D项正确。]
4.A
三、
1.(1)磷酸 戊糖 碱基 (2)DNA RNA DNA (4)碱 ①腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) ②腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) (5)碱基 磷酸 核苷酸
对点训练
1.C
2.C [核酸是一类含磷的生物高分子化合物,A项正确;根据组成,核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),B项正确;DNA主要存在于细胞核中,C项错误;DNA水解得到脱氧核糖、磷酸和四种碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶),D项正确。]
3.D
4.B [
核酸分子中存在大量的杂环结构,没有苯环结构,D项错误。]
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
含义
在某些物理或化学因素的影响下,蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象
影响
因素
物理因素
、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等
化学因素
、 、 、乙醇、甲醛、丙酮等
特点
变性会使蛋白质的结构发生变化,使其失去原有的 ,在水中不能重新溶解,是 过程
在日常生活中有时需要利用蛋白质变性,如食物加热、消毒等,有时防止蛋白质变性,如疫苗等生物制剂需低温保存等