化学选择性必修3第二节 蛋白质学案及答案

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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。
图说考点
必备基础——自学·尝试
[新知预习]
一、氨基酸
1．氨基酸的分子结构
羧酸分子中______上的氢原子被______取代得到的化合物，分子中既含有______，又含有______，天然氨基酸全为______________，其通式可写为____________________。
2．常见的氨基酸
甘氨酸(氨基乙酸)：__________，
谷氨酸(2－氨基戊二酸)：
________________________________________________________________________，
丙氨酸(2－氨基丙酸)：______________，
苯丙氨酸(2－氨基－3－苯基丙酸)：________________________________________________________________________。
3．氨基酸的性质
(1)物理性质
(2)化学性质
①两性
在氨基酸分子中，—COOH是酸性基团，—NH2是碱性基团，甘氨酸分别与盐酸、氢氧化钠的反应为：
②成肽反应
在酸或碱的存在下加热，两个氨基酸分子在一定条件下，通过______和______间缩合脱去水，形成含有肽键的化合物。
例如：
―→________________________________________________________________________。
二、蛋白质
1．蛋白质的组成
蛋白质的组成元素有________________等，少量蛋白质还含有微量________________等，属于天然有机高分子化合物。
2．蛋白质的分子结构
蛋白质分子中的四级结构
3．蛋白质的性质
(1)两性：形成蛋白质的多肽是由多个______缩合形成的，在多肽链的两端必然存在着自由的__________，同时侧链中也往往存在酸性或碱性基因，因此，蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。
(2)水解：蛋白质________________。
(3)盐析：少量的盐[如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等]能促进蛋白质溶解，当盐在蛋白质溶液达到一定浓度时，蛋白质的溶解度________，而从溶液中析出，称为________。当向上述体系中再加入水时，盐析出的蛋白质又会________，所以盐析是一个________过程。
(4)变性：在某些物理或化学因素的影响下，蛋白质的________和________发生改变，称为蛋白质的变性。蛋白质的变性是一个______过程，变性后的蛋白质在水中________________，失去________。
(5)显色反应：某些蛋白质(含有苯环)溶液与______作用，会有白色沉淀产生，加热后沉淀变____，称为蛋白质的显色反应。
(6)蛋白质灼烧有________的特殊气味。
三、酶
1．概念：酶是一类由________产生的、对生物体内的化学反应具有________作用的有机化合物，其中绝大多数是蛋白质。
2．催化特点
(1)________，不需加热。在接近体温和中性的条件下，酶的活性最高。
(2)具有________________。例如，蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，淀粉酶只对淀粉和糖原等多糖的水解起催化作用。
(3)具有________________。酶催化的化学反应速率，比普通催化剂高107倍。
[即学即练]
1．判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)。
(1)氨基酸一定能发生缩聚反应。( )
(2)氨基酸分子中的—COOH能电离出H＋显酸性，—NH2能结合H＋显碱性。( )
(3)成肽反应的规律为—COOH脱—OH，—NH2脱—H。( )
(4)氨基酸分子、烃分子中的氢原子数均为偶数。( )
(5)磨豆浆的大豆富含蛋白质，豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸。( )
(6)蛋白质的水解产物都只含有一个羧基和一个氨基。( )
(7)天然蛋白质水解的最终产物是α－氨基酸。( )
(8)通过盐析可提纯蛋白质，并保护其生理活性。( )
2．氨基酸不能发生的反应是( )
A．酯化反应 B．中和反应
C．成肽反应 D．水解反应
3．有一分子式为C8H14N2O5的二肽，经水解得到丙氨酸和另一种氨基酸X，则X的化学式可能是( )
A．C3H7NO3 B．C5H9NO4
C．C5H11NO5 D．C5H7NO4
4．如图表示蛋白质分子结构的一部分，当蛋白质发生水解反应时，断裂的键是( )
A．只有①② B．只有①
C．只有② D．①②③④
5．下列物质能够自身聚合成高分子化合物的是( )
6．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
核心素养——合作·分享
提升点一 氨基酸的特征反应——成肽反应
例1. (1)α­氨基酸能与HNO2反应得到α­羟基酸。如：
试写出下列变化中A、B、C、D四种有机物的结构简式：
A________________、B________________、C________________、D________________。
(2)下列物质中，既能与NaOH反应，又能与硝酸反应，还能水解的是________。(填字母)
A．①②③④ B．④⑤⑥⑦⑨
C．③④⑤⑥⑧⑨ D．全部
[提升1] 根据下图所示的化合物的结构，分析回答下列问题。
(1)该化合物中，①表示______，④表示________，⑦表示________。
(2)该化合物由______个氨基酸失去________个水分子而形成。
(3)该化合物称为__________，含__________个肽键，编号是__________。
状元随笔 成肽规律：
a．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。
b．在成肽反应与酯化反应中，羧基的断键位置是相同的，都是断开的碳氧单键。
关键能力
氨基酸的特征反应——成肽反应
1．定义：两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)，在一定条件下，通过氨基与羧基间缩合脱去水，形成含有肽键的化合物，称为成肽反应。
2．反应规律：
状元随笔 氨基酸的缩合机理——羧脱羟基，氨脱氢
，脱去一分子水后形成肽键
(CONH)。肽键可简写为“—CONH—”，不能写成“—CNHO—”，两者的连接方式不同。
提升点二 蛋白质的性质
例2. (1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有________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－，有人用滴加溶液的方法除Cl－，这样操作错误的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)现有淀粉和蛋白质胶体的混合液，要把蛋白质和淀粉分离开，可进行的操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________，要检验其中蛋白质的存在，可取混合液体少许，向其中加入1 mL________，加热至沸腾，溶液中生成______________，说明有蛋白质存在。
[提升2] 在澄清的蛋白质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________反应的缘故。
(4)加热煮沸，现象为__________________________________________，
此过程称为蛋白质的________。
关键能力
蛋白质的性质与探究
1．蛋白质的两性
形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸发生成肽反应形成的，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，能与酸或碱反应。
2．蛋白质的水解
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。
n肽完全水解生成(n＋1)个氨基酸分子
3．盐析
4．变性
5.显色反应
状元随笔
(1)蛋白质的分离与提纯
①常用盐析法分离提纯蛋白质，因为盐析是可逆的。
②可用渗析法除去蛋白质溶液(属于胶体)中的杂质离子，因为蛋白质属于高分子化合物，不能透过半透膜，而离子可以通过。
(2)蛋白质的检验方法
①用浓硝酸使含有苯环的蛋白质发生显色反应；②灼烧蛋白质时有烧焦羽毛的特殊气味，如可用于鉴别针织品是棉麻的还是蚕丝或羊毛的。
素养形成——自测·自评
1.α­丙氨酸是组成人体蛋白的氨基酸之一，如图是α­丙氨酸的分子结构模型图，下列对α­丙氨酸的叙述不正确的是( )
A．α­丙氨酸分子由碳、氢、氧、氮四种原子构成
B．α­丙氨酸中氧元素的质量分数最大
C．α­丙氨酸的分子式为C3H7O2N
D．α­丙氨酸与CH3CH2CH2NO2以及
互为同分异构体
2．能使蛋白质变性的是( )
①硫酸钾 ②紫外线照射 ③氯酸钾 ④硝酸汞 ⑤氯化铵 ⑥氢氧化钠
A．②④⑥ B．①③⑤
C．①②③ D．③④⑤
3．L－多巴胺是一种有机物，它可用于帕金森综合症的治疗，其结构如下：
下列关于L－多巴胺的说法正确的是( )
A．L－多巴胺既有酸性又有碱性，等物质的量的L－多巴胺最多消耗NaOH和HCl的物质的量之比为1∶1
B．1 ml L－多巴胺最多可与4 ml H2加成
C．L－多巴胺可发生加聚反应形成高分子化合物
D．L－多巴胺可使酸性高锰酸钾溶液褪色
4．瑞典皇家科学院宣布，包括美籍华裔科学家钱永健在内的3名科学家获得2008年度诺贝尔化学奖。帮助他们获奖的是能发出鲜艳绿色的绿色荧光蛋白GFP(Green Flureseent Prtein的英文名称的缩写)，下列对GFP的结构和性质预测错误的是( )
A．GFP可以溶于水，且其水溶液可以通过滤纸
B．为了防止GFP变质，可以培养在福尔马林溶液中
C．GFP在一定条件下会发生水解，且水解产物一定只有α­氨基酸
D．灼烧GFP会产生烧焦羽毛的气味
5．含有下列结构片段的蛋白质在胃液中水解时，不可能产生的氨基酸是( )
6．某些儿童偏食，喜欢吃一些豆类作物制成的食品，不喜欢吃肉类食品。豆类作物中含有的天然蛋白质在酶的作用下，发生水解生成A、B两种有机物，其中，A的化学式为C4H7O4N，B的化学式为C6H14O2N2。已知A、B的分子结构中均不含甲基，且链端都有官能团。试回答：
(1)试判断A、B的水溶液的酸碱性：
A________；B________。
(2)写出A、B的结构简式：A________________________________________________________________________；
B____________________。
(3)写出A与NaOH溶液反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
第二节 蛋白质
必备基础
新知预习
一、
1．烃基 氨基 氨基 羧基 α－氨基酸
2．H2N—CH2—COOH
3．(1)大多数能溶 能溶 难溶
② —COOH
二、
1．C、H、O、N、S P、Fe、Cu、Zn
3．(1)氨基酸 氨基与羧基 (2)多肽 氨基酸 (3)降低 盐析 溶解 可逆 (4)性质 生理功能 不可逆
不能重新溶解 原有的生理活性 (5)浓硝酸 黄色
(6)烧焦羽毛
三、
1．细胞 催化
2．(1)条件温和 (2)高度的专一性 (3)高效催化作用
即学即练
1．答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)×
(7)√ (8)√
2．答案：D
3．解析：水解方程为，
根据质量守恒可得X的化学式。
答案：B
4．解析：蛋白质是氨基酸中氨基和羧基脱水形成肽键而形成的，则蛋白质发生水解反应时，是从肽键中断开“C—N”键。
答案：C
5．解析：有机物分子中同时含有—COOH和—OH或—COOH和—NH2，则能够自身发生缩聚反应。
答案：C
6．解析：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。
答案：D
核心素养
例1 解析：(1)生成A的反应显然是中和反应；生成B的反应是题给信息的应用，只要把—NH2改写成—OH即可；生成C的反应是氨基酸分子间成环的脱水缩合反应。生成D的反应从B的结构容易推得是酯化反应。
(2)Al2O3、Al(OH)3、氨基酸与NaOH、HNO3均能发生反应，但三者均不能发生水解反应；二肽和蛋白质分子结构中均含有、—COOH及，因此与NaOH、HNO3均能发生反应，且均能发生水解反应；中含有—OH和—COONa，酚羟基能与NaOH反应，—COONa能与HNO3反应，且—COONa能水解；纤维素与NaOH不反应。
答案：(1)
(2)B
提升1 解析：—NH2为氨基，—CH3为甲基，—COOH为羧基，化合物中有n个肽键，就由n＋1个氨基酸失去n个水分子而形成，也叫n＋1肽。
答案：(1)氨基 甲基 羧基 (2)4 3 (3)四肽 3 ③⑤⑥
例2 解析：(1)提取蛋白质的方法有两种：盐析和渗析。
(2)蛋白质变质分解放出H2S气体，H2S有臭鸡蛋气味。
(3)Ag＋能使蛋白质变性凝结，且Ag＋与Cl－结合成AgCl沉淀，二者无法分离。
(4)蛋白质与浓HNO3发生显色反应。
(5)人造丝属于人造纤维，采用灼烧法区别真丝和人造丝。
(6)利用颜色反应鉴别蛋白质，利用盐析法分离蛋白质和淀粉溶液。
答案：(1)盐析 渗析 (2)H2S 硫 (3)Ag＋能使蛋白质变性凝结，无法与AgCl沉淀分离 (4)黄 显色 (5)灼烧 真丝的主要成分是蛋白质，灼烧有烧焦羽毛的气味 (6)向溶液中加入适量(NH4)2SO4或Na2SO4溶液，使蛋白质盐析变成沉淀，过滤，分离出蛋白质 浓硝酸 黄色沉淀
提升2 解析：蛋白质遇浓的轻金属盐能发生盐析，加热或遇到甲醛能使蛋白质变性。蛋白质与浓硝酸发生显色反应而呈黄色。
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 显色
(4)产生白色沉淀 变性
素养形成
1．答案：B
2．答案：A
3．解析：L－多巴胺分子中含有氨基和羧基，还含有两个酚羟基，等物质的量的L－多巴胺最多消耗NaOH和HCl的物质的量之比为3∶1，故A不正确；苯环与H2按1∶3的比例加成，—COOH中与H2不反应，故B不正确；L－多巴胺属于氨基酸，可通过缩聚反应形成高分子化合物，故C不正确；L－多巴胺中有酚类结构，酚具有较强还原性，可被酸性高锰酸钾氧化，故D正确。
答案：D
4．解析：GFP是一种天然蛋白质，天然蛋白质水解产物是α­氨基酸，C正确；蛋白质是天然高分子化合物，其水溶液是胶体，可以通过滤纸，A正确；灼烧蛋白质时会产生烧焦羽毛的特殊气味，D正确；福尔马林溶液的主要成分是甲醛(HCHO)，它能使GFP变性，B错误。
答案：B
5．答案：D
6．解析：天然蛋白质的水解产物都是α－氨基酸，故A、B的分子结构中均含有，除此之外，A分子中剩余C2H3O2—。根据已知条件“不含甲基，且链端都含有官能团”可知，C2H3O2—只能为—CH2—COOH则A的结构简式为：。B分子中剩余部分为C4H10N—，同理可得该部分官能团只能为—NH2，即—CH2—CH2—CH2—CH2—NH2。则B的结构简式为：。另外，在氨基酸分子中，一般来说若羧基数目大于氨基数目，则其分子显酸性，若氨基数目大于羧基数目，溶液则显碱性，氨基酸分子中含有羧基(—COOH)和氨基(—NH2)，具有两性，可以与碱或酸发生反应，生成相应的盐和水。
答案：酸性 碱性
(2)
(3)
溶剂
水
强酸或强碱
乙醇、乙醚
溶解性
__________
____
____
步骤
现象
结论
有白色沉淀产生，加热，沉淀变黄色
含苯基的蛋白质遇浓硝酸生成白色沉淀，加热后，变成黄色不溶物