高中化学必修2 课时7.4.2 蛋白质高一化学精品讲义

蛋白质和核酸

【学习目标】

1、掌握氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质

2、掌握蛋白质的组成、结构和性质，熟悉蛋白质的用途

【主干知识梳理】

一、氨基酸的结构

1、组成和结构

(1)组成：从结构上看，氨基酸可看作是羧酸分子中烃基上的H被氨基取代的化合物

(2)结构：天然氨基酸几乎都是α-氨基酸，其结构简式可以表示为

(3)官能团：氨基(—NH2)和羧基(—COOH)

(4)常见的氨基酸

【对点训练1】

1、分子式为C3H7O2N的有机物经实验分析，发现分子中的原子有如图所示的连接顺序，则此有机物一定是(　　)

A．硝基化合物      B．硝酸酯        C．α-氨基酸           D．蛋白质

2、某含氮有机物C4H9NO2有多种同分异构体，其中属于氨基酸的同分异构体数目有(　　)

A．3种            B．4种           C．5种             D．6种

2、氨基酸的性质

(1)物理性质：天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，在200～300 ℃熔化时分解，能溶于强酸或强碱溶液中，除少数外一般都能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚

(2)化学性质

①两性：氨基酸分子中含有酸性官能团—COOH和碱性官能团—NH2，因此具有两性，可与酸、碱反应生成盐

a．与盐酸的反应：

b．与氢氧化钠反应：

②成肽反应：两个氨基酸分子，在酸或碱的存在下加热，通过一分子的—NH2和另一分子的—COOH间脱去一分子水，缩合成含有肽键()的化合物，称为成肽反应，由几分子氨基酸结合而成叫几肽

【微点拨】

①氨基酸的缩合机理：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。肽键可简写为“—CONH—”，不能写成“—CNHO—”，两者的连接方式不同

②多肽分子中肽键个数的判断：由n个氨基酸分子发生成肽反应，生成一个肽链时，会生成(n－1)个水分子和

(n－1)个肽键

【对点训练2】

1、甘氨酸和丙氨酸混合，在一定条件下发生缩合反应生成二肽的化合物共有(　　)

A．4种      B．3种      C．2种     D．1种

2、有一分子式为C8H14N2O5的二肽，经水解得丙氨酸和另一种氨基酸X，则X的分子式可能是(　　)

A．C3H7NO3　　　B．C5H9NO4            C．C5H11NO5         D．C5H7NO4

二、蛋白质——构成细胞的基本物质

1、组成元素：蛋白质是一类非常复杂的天然有机高分子，由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成

【微点拨】蛋白质有的溶于水，如：鸡蛋清；有的难溶于水，如：丝、毛等

2、化学性质

(1)蛋白质的两性：蛋白质的多肽由氨基酸脱水形成，在多肽链的两端存在着自由的氨基和羧基，侧链中也有酸性或碱性基团，所以蛋白质与氨基酸一样具有两性，既能与酸反应，又能与碱反应

(2)蛋白质的水解：蛋白质酸、碱或酶的作用下，水解成相对分子质量较小的肽类化合物，最终逐步水解得到各种氨基酸。食物中的蛋白质在人体内各种酶的作用下水解成各种氨基酸，氨基酸被肠壁吸收进入血液，再在人体内重新合成人体所需的蛋白质

①水解原理：

②水解过程：蛋白质多肽氨基酸

(3)蛋白质的胶体性质：蛋白质是大分子化合物，其分子大小一般在1~100 nm之间，其水溶液具有胶体溶液的一般特性。如：具有丁达尔现象、布朗运动，不能透过半透膜以及较强的吸附作用

(4)蛋白质的盐析

①概念：浓无机盐溶液使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出的过程叫盐析

②条件：浓的轻金属盐溶液或铵盐溶液。少量的无机盐能促进蛋白质的溶解

③特点：盐析是可逆过程，继续加水时，能使沉淀溶解，不影响蛋白质的生理活性。采用多次盐析和溶解可分离提纯蛋白质

(5)蛋白质的变性

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。能使蛋白质变性的因素有：

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、甲醛等

②特点：蛋白质的变性是一个不可逆的化学变化过程，变性后的蛋白质在水中不溶解，同时也会失去原有的生理活性。利用蛋白质的变性，可用于杀菌消毒，而疫苗等生物制剂的冷冻保存则为了防止变性

③蛋白质盐析与变性的比较

(6)蛋白质的特征反应——检验蛋白质

①颜色反应

②蛋白质的灼烧

3、鉴别蛋白质的两种方法

4、蛋白质的用途

(1)蛋白质是人类必需的营养物质，能保证身体健康

(2)动物的毛、皮和蚕丝的主要成分是蛋白质，可应用于工业上

(3)酶是一类特殊的蛋白质，是生物体内重要的催化剂

【对点训练3】

1、下列关于蛋白质的组成与性质的叙述中正确的是(　　)

A．蛋白质在酶的作用下水解的最终产物为氨基酸

B．向蛋白质溶液中加入CuSO4、Na2SO4浓溶液，均会使其变性

C．天然蛋白质仅由碳、氢、氧、氮四种元素组成

D．蛋白质、纤维素、油脂都是高分子化合物

2、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的硫酸铵溶液，蛋白质析出，将其放入水中又溶解

B．蛋白质能透过滤纸，但不能透过半透膜

C．重金属盐使蛋白质分子变性，所以吞“钡餐”(主要成分是硫酸钡)会引起中毒

D．浓硝酸溅到皮肤上，皮肤立即变黄

3、能使蛋白质变性的是(　　)

①硫酸钾　②甲醛　③氯酸钾　④硝酸汞　⑤氯化铵　⑥氢氧化钠

A．②④⑥        B．①③⑤         C．①②③         D．④⑤⑥

4、棉花和羊毛都具有的特点是(　　)

A．遇浓硝酸显黄色                      B．灼烧后有烧焦羽毛的气味

C．燃烧产物只有二氧化碳和水            D．在一定条件下能发生水解

【课后作业】

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

2、下列关于氨基酸的叙述中，不正确的是(　　)

A．天然的氨基酸都是晶体，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

3、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

4、下列物质中与甘氨酸互为同分异构体的是(　　)

5、(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

6、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(　　)

7、下列物质既可与强酸反应又可与强碱反应的是(　　)

8、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．蛋白质在浓硝酸的作用下可发生水解反应

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．蛋白质在酶等催化剂作用下可以水解，生成氨基酸

9、现有四种试剂：①新制氢氧化铜悬浊液；②浓硝酸；③硝酸银溶液；④碘水。为了鉴别葡萄糖、淀粉、食盐、鸡蛋清四瓶无色溶液，分别选择合适的试剂，正确的顺序是(　　)

A．①②③④      B．④①②③     C．①④②③      D．①④③②

10、下列叙述不正确的是(　　)

A．蛋白质属于天然有机高分子化合物，没有蛋白质就没有生命

B．所有蛋白质遇浓硝酸都变黄，称为颜色反应

C．人工最早合成的具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰岛素是中国科学家在1965年合成的

D．可以用灼烧法来鉴别蛋白质

11、市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣服的汗渍、血液及人体排放的蛋白质油渍遇到它，皆能水解除去。下列衣料中不能用加酶洗衣粉洗涤的是(　　)

①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④蚕丝织品　⑤涤纶织品　⑥锦纶织品

A．①②③④⑤⑥      B．②④      C．③④⑤      D．③⑤⑥

12、下列变化不是化学变化的是(　　)

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

13、下列说法不正确的是(　　)

A．向鸡蛋白溶液中滴入饱和硫酸铵溶液，不会析出白色沉淀

B．向沸水中滴入饱和氯化铁溶液，能制取氢氧化铁胶体

C．浓硝酸溅在皮肤上能使皮肤呈现黄色，是由于浓硝酸和蛋白质发生了颜色反应

D．蛋白质在体内经消化后生成碳酸、尿素等

14、市场上有一种加酶洗衣粉，它是在洗衣粉中加入少量的碱与蛋白酶制成的。蛋白酶的催化活性很强，衣物的汗渍、血迹及人体排放的蛋白质、油渍遇到它，都能水解而除去。下列衣料中，不能用加酶洗衣粉洗涤的是(　　)

  ①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④丝织品

  A．①    B．②③          C．①③   D．②④

15、下列实验中，没有颜色变化的是(　　)

A．葡萄糖溶液与新制的Cu(OH)2混合加热         B．淀粉溶液中加入碘酒

C．鸡蛋清中加入浓硝酸                         D．淀粉溶液中加入稀硫酸

16、现有淀粉溶液、蛋清、葡萄糖溶液，区别它们时，下列试剂和对应现象依次是(　　)

试剂：①新制Cu(OH)2　②碘水　③浓硝酸

  现象：a.变蓝色　b．砖红色沉淀　c．变黄色

  A．②—a、①—c、③—b                  B．③—a、②—c、①—b    

C．②—a、③—c、①—b                  D．②—c、③—a、①—b

17、(多选)下列关于蛋白质的叙述中，正确的是(　　)

A．蛋白质溶液里加(NH4)2SO4溶液能使蛋白质析出             

B．在豆浆中加少量石膏能使豆浆凝结为豆腐

C．蛋白质在人体中发生了水解反应，水解最终产物是尿素      

D．任何结构的蛋白质遇到浓HNO3都会变成黄色

18、2004年诺贝尔化学奖授予了三位科学家，他们在研究消化道中蛋白质被降解为氨基酸的领域中作出了卓越贡献。下列关于蛋白质和氨基酸的说法中，错误的是(　　)

  A．蛋白质降解生成氨基酸属于水解反应          B．氨基酸既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应

  C．蛋白质和氨基酸都属于高分子化合物          D．可用浓硝酸鉴别含苯环的蛋白质和氨基酸

19、下列物质鉴别方法不正确的是(可以加热)(　　)

  A．用新制Cu(OH)2鉴别醋酸溶液和酒精溶液       B．用新制Cu(OH)2鉴别蔗糖溶液和葡萄糖溶液

  C．用浓HNO3鉴别淀粉溶液和鸡蛋清             D．用溴的四氯化碳溶液鉴别花生油和大豆油

20、某种解热镇痛药的结构简式为，当它完全水解时，可得到的产物有(　　)

A．2种     B．3种   C．4种     D．5种

21、实验室用燃烧法测定某种氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成。取ng该种氨基酸放在纯氧气中充分燃烧，生成CO2、H2O和N2。现按图所示装置进行实验：

请回答下列有关问题：

(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________(用字母填空)。操作时应先点燃________处的酒精灯

(3)A装置中发生反应的化学方程式是_______________________________________________________

(4)装置D的作用是_________________________________

(5)读取N2体积时，应注意：①____________________________________________________

                         ②____________________________________________________

(6)实验中测得N2的体积为VmL(已折算为标准状况)。为确定此氨基酸的分子式，还需要的有关数据有______

   A．生成CO2气体的质量   B．生成H2O的质量   C．通入O2的体积   D．氨基酸的相对分子质量

【蛋白质和核酸】答案

【对点训练1】

1、C。解析：每个碳原子的总键数为4，每个氮原子的总键数为3，每个氧原子的总键数为2，氢原子只有一个键。显然斜向相连的三个大白球应为碳原子，与最下方的碳原子相连的两个中白球应为氧原子，从键数看，下方的氧与碳之间应为双键，黑球应为N原子，最小的白球是氢原子。

2、C。解析：属于氨基酸的有五种，它们是

【对点训练2】

1、A。解析：同种氨基酸缩合反应生成二肽的化合物各有一种，甘氨酸和丙氨酸发生缩合反应生成二肽的化合物有两种。

2、B。解析：水解方程式为C8H14N2O5＋H2O―→＋X，根据质量守恒可得X的分子式。

【对点训练3】

1、A。解析：蛋白质水解的最终产物为氨基酸，故A正确；Na2SO4是轻金属盐，向蛋白质溶液中加入Na2SO4浓溶液，会使其发生盐析而不是变性，故B错误；某些蛋白质还含有S、P等元素，故C错误；蛋白质和纤维素是高分子化合物，油脂不属于高分子化合物，故D错误。

2、C。解析：向蛋白质溶液中加入饱和的硫酸铵溶液，蛋白质的溶解度降低而析出，将其放入水中又会重新溶解，A正确；蛋白质分子的直径在1～100 nm之间，符合胶体分散质粒子的直径范围，故蛋白质分子能透过滤纸，但不能透过半透膜，B正确；重金属盐能使蛋白质变性，变性是不可逆的，但硫酸钡难溶于水和盐酸，因此不会引起中毒，C错误；皮肤中含有多种蛋白质，含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色(颜色反应)，所以浓硝酸溅到皮肤上，使皮肤呈黄色，D正确。

3、A。解析：能使蛋白质变性的化学因素有强酸、强碱、重金属盐类，三氯乙酸、乙醇、丙酮、甲醛等有机物。

4、D。解析：棉花的主要成分为纤维素，羊毛的主要成分为蛋白质，二者共同的性质是都能发生水解反应。“遇浓硝酸显黄色、灼烧后有烧焦羽毛的气味”是蛋白质的特征反应；蛋白质燃烧不仅生成二氧化碳和水，还生成含氮的物质、硫的氧化物等。

【课后作业】

1、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、D。解析：天然的氨基酸均为晶体，一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚；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；氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐；天然蛋白质水解的最终产物是多种α­氨基酸。

3、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。

4、B。解析：相同碳原子数的氨基酸与硝基化合物可能互为同分异构体。甘氨酸的结构简式为，与其互为同分异构体的是CH3CH2—NO2，故选B。]

5、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，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。

6、D。解析：该结构片段产生的氨基酸有CH3CH(NH2)COOH、H2NCH2COOH、HSCH2CH(NH2)COOH，故D符合。

7、C

8、D。解析：蛋白质的组成元素除C、H、O、N外还含有S、P等元素，A错误；某些蛋白质在浓硝酸的作用下，显黄色，发生颜色反应，B错误；酶具有专一性，蛋白酶只可以催化蛋白质的水解反应，C错误。

9、D。解析：葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液共热生成砖红色沉淀；淀粉遇到碘显蓝色；食盐溶液中氯离子与银离子反应生成白色沉淀；鸡蛋清溶液中含有蛋白质，遇到浓硝酸显黄色，故试剂顺序为①④③②。

10、B。解析：蛋白质是生命的基础，A正确；蛋白质与浓硝酸的颜色反应，只有含苯环的蛋白质才能显黄色，不含苯环的蛋白质没有这一性质，B错误；C为常识性知识，正确；蛋白质灼烧时有烧焦羽毛气味，这一性质常用来检验物质中是否含有蛋白质，生活中应用尤其广泛，这也是最简单的一种鉴别方法，D正确。

11、B。解析：根据题意知加酶洗衣粉能使蛋白质水解，所以含有蛋白质的衣服不能用加酶洗衣粉清洗。毛织品和蚕丝织品的主要成分是蛋白质。

12、A。解析：逐一分析各选项所列过程的实质，以有无新物质生成来区别是否为化学变化。A选项在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，有沉淀出现，这是盐析过程，析出的蛋白质性质并无变化，即没有新物质生成，加水后蛋白质仍能溶解，A项不是化学变化；B项皮肤变黄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，这是因为蛋白质变性，属化学变化；D项用稀释的福尔马林溶液杀死种子上的细菌和微生物，使这些生物体的蛋白质发生变性反应，是化学变化。

13、A。解析：蛋白质溶液中加入(NH4)2SO4溶液时，会使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出形成白色沉淀，A项错误。

14、D。解析：蛋白酶可以使蛋白质水解，不能用加酶洗衣粉洗涤主要成分是蛋白质的物品，毛织品、丝织品的主要成分都是蛋白质，故选D。

15、D。解析：淀粉在稀硫酸的催化作用下，最终水解成葡萄糖，但这一过程中没有颜色变化。A选项会有砖红色沉淀产生，B选项淀粉遇碘变蓝色，C选项鸡蛋清遇硝酸会变黄，这是蛋白质的颜色反应。

16、C。解析：：检验淀粉用碘水，现象是溶液变蓝；检验蛋清(蛋白质)用浓HNO3，现象是变黄色(颜色反应)；检验葡萄糖用新制Cu(OH)2，现象是生成砖红色沉淀。

17、AB。解析：：(NH4)2SO4为非重金属盐，加入(NH4)2SO4溶液，蛋白质会产生“盐析”现象，盐析是可逆过程，加水后蛋白质又会继续溶解，A对；豆浆可视为胶体，石膏可使其发生凝聚形成豆腐，B对；蛋白质水解的最终产物是氨基酸，C错；一般情况下，只有含苯环的蛋白质遇到浓HNO3才会发生颜色反应而变黄，D错。

18、C。解析：：蛋白质降解生成氨基酸属于水解(取代)反应，氨基酸具有两性，既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应。蛋白质属于高分子化合物，而氨基酸属于小分子化合物。含苯环的蛋白质遇浓硝酸显黄色，此方法可用于检验含苯环的蛋白质和氨基酸。

19、D。解析：：花生油和大豆油都是液态高级脂肪酸甘油酯。

20、C。解析：

完全水解后的产物是：、CH3COOH、CH3CH2COOH。

21、(1)排除系统中的N2

(2)AD　D

(3)CxHyOzNp＋O2xCO2＋H2O＋N2

(4)吸收未反应的氧气，保证最终收集的气体是N2

(5)①E装置中两侧液面相平　②视线应与刻度线凹液面最低点相切

(6)ABD

解析：通入纯氧气目的是除尽系统中的氮气；加热A处使氨基酸燃烧，加热B处铜网，是为了除去尾气中的氧气；读数时要使量气管两侧液面相平，否则会使所测气体体积不准。