人教版 (2019)选择性必修3第二节 蛋白质学案
展开1.结构特点
(1)定义:羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物。含有的官能团有羧基和氨基。
(2)结构特点
①α氨基酸的结构简式可表示为,其官能团为氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。
②手性碳原子:除甘氨酸外,一般α氨基酸中含手性碳原子,是手性分子,具有对映异构体。
(3)重要的氨基酸
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,多在200~300 ℃熔化时分解。一般能溶于水,而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
(2)化学性质
①两性
氨基酸分子中含有酸性基团—COOH和碱性基团—NH2,因此氨基酸是两性化合物,能与酸、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(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,发生成肽反应。
PS:①两分子氨基酸二肽―→三肽―→四肽―→…―→多肽(肽键)。
②肽链通过盘曲、折叠,相互结合形成蛋白质。
二、蛋白质
1.定义与组成
蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子,是一般细胞中含量最多的有机分子。主要由C、H、O、N、S等元素组成,有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Cu等元素。
2.四级结构
3.蛋白质的主要性质
(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氨基与羧基,同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团。因此,蛋白质既能与酸反应,又能与碱反应。
(2)水解
①水解原理
②水解过程
蛋白质eq \(―――――→,\s\up12(水解),\s\d4(酸、碱或酶))多肽氨基酸。
(3)盐析:①定义:少量的某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能促进蛋白质的溶解。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定浓度时,反而使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出,这种作用称为盐析。
②特点与应用:蛋白质的盐析是一个可逆过程,可以用于分离提纯蛋白质。
(4)变性
PS: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。
(5)显色反应——可用于蛋白质的分析检测
①向蛋白质溶液加入浓硝酸会有白色沉淀产生,加热后沉淀变黄色。
②固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变黄色。
PS:烫发原理:一般烫发时使用的还原剂可以使头发中的二硫键断裂,产生游离的巯基(—SH)。再用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状。然后用氧化剂使巯基之间发生反应,生成新的二硫键(—S—S—),使头发的形状得以固定。
三、酶
1.概念
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化合物,其中绝大多数是蛋白质。
2.催化特点
(1)条件温和、不需加热,一般接近体温和中性条件。
(2)具有高度的专一性,如蛋白酶只能催化蛋白质水解反应。
(3)具有高效催化作用,一般是普通催化剂的107倍。
PS: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。
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。
【针对训练】
1.下列关于氨基酸的叙述中,不正确的是( )
A.天然氨基酸室温下都是晶体,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
2.关于生物体内氨基酸的叙述中错误的是( )
A.构成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可表示为
B.人体内氨基酸的分解代谢最终产物是水、二氧化碳和尿素
C.人体内所有氨基酸均可以互相转化
D.两分子氨基酸通过脱水缩合可以形成二肽
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-氨基酸的结构简式是
B.人体内所有氨基酸均可以互相转化
C.两个氨基酸分子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.据美国《农业研究》杂志报道,美国的科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病毒感染者的免疫力,对控制艾滋病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为,则下列说法错误的是( )
A.两分子半胱氨酸脱水形成二肽的结构简式为
B.半胱氨酸是一种两性物质
C.可与过量NaOH溶液反应放出氨气
D.天然蛋白质水解产物均为氨基酸
5.下图表示蛋白质分子结构的一部分,图中A、B、C、D标出了分子中不同的键,当蛋白质发生水解反应时,断裂的键是( )
A.AB.BC.CD.D
6.如图为两种氨基酸的结构示意图,若2分子氨基酸通过肽键形成二肽,则形成的二肽共有几种结构( )
A.2种B.3种C.4种D.5种
7.美国华裔科学家钱永健因在研究绿色荧光蛋白方面做出的贡献而获得诺贝尔化学奖。下列关于绿色荧光蛋白的说法不正确的是( )
A.一定含有C、H、O、N四种元素
B.绿色荧光蛋白可水解生成葡萄糖
C.绿色荧光蛋白属于高分子化合物
D.绿色荧光蛋白的分子中含有肽键
8.下列过程中不涉及蛋白质变性的是( )
A.酒精杀菌、消毒
B.腌制松花蛋
C.淀粉水解
D.给重金属盐中毒的患者服用大量鲜牛奶
9.酪氨酸是一种生命活动不可缺少的氨基酸,它的结构简式如下:
(1)酪氨酸能发生的化学反应类型有________(填字母)。
A.取代反应B.氧化反应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与氯化铁溶液能发生显色反应;
③氨基()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:____________。
10.A是某天然蛋白质在一定条件下发生水解得到的产物之一。经测定:A的相对分子质量不超过200,其中氧元素所占质量分数约为26.5%;等物质的量的A分别与NaOH、Na充分反应,消耗两者的物质的量之比为1:2;经仪器分析A分子中含有苯环,不含和基团。
(1)测定A的相对分子质量的仪器是_________,A的摩尔质量为__________。
(2)一定条件下A分子间发生反应生成聚酯的化学方程式为__________。
(3)A的同分异构体有多种,写出符合下列条件的所有异构体的结构简式:__________。
① 与A具有相同的官能团,是二取代苯,且苯环上的一溴代物有两种
② 催化氧化产物能发生银镜反应
③ 分子中氨基与羧基的位置关系与A分子中的氨基与羧基的位置关系不同
答案以及解析
1.答案:D
解析:天然氨基酸熔点较高,室温下均为晶体,一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂;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α-氨基酸。
2.答案:C
解析:部分氨基酸可以在人体内相互转化,但是有几种氨基酸在人体内不能合成,必须从食物中获得,称为必需氨基酸,故C错误。
3.答案:B
解析:α-氨基酸的结构简式为;人体内氨基酸分解代谢的最终产物是水、二氧化碳和尿素;两个氨基酸分子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.答案:A
解析:一个半胱氨酸分子中的羧基与另一个半胱氨酸分子中的氨基发生脱水缩合,生成二肽的结构简式应为,故A错误;半膀氨酸分子中含有羧基和氨基,羧基显酸性,氨基显碱性,因此半胱氨酸是一种两性物质,故B正确;中含有,加入过量NaOH溶液,能产生,故C正确;天然蛋白质水解的最终产物是氨基酸,故D正确。
5.答案:C
解析:两个氨基酸分子(可以相同,也可以不同)在一定条件下,通过氨基和羧基间缩合脱去水形成含有肽键的化合物,发生成肽反应,所以蛋白质水解断裂的是肽键,故选C。
6.答案:C
解析:形成的二肽可能为2分子形成的二肽、2分子形成的二肽、 的羧基和的氨基脱去一分子水形成的二肽、的羧基和的氨基脱去一分子形成的二肽,共4种。故选C。
7.答案:B
解析:绿色荧光蛋白是蛋白质,含有氨基和羧基,所以一定含有C、H、O、N四种元素,故A正确;绿色荧光蛋白是蛋白质,可水解生成氨基酸,故B错误;绿色荧光蛋白是蛋白质,属于高分子化合物,故C正确;绿色荧光蛋白是蛋白质,分子中含有肽键,故D正确。
8.答案:C
解析:酒精能杀菌、消毒是由于酒精能使蛋白质变性,A正确;腌制松花蛋用到的生石灰遇水生成的氢氧化钙能使蛋白质变性,B正确;淀粉水解和蛋白质无关,C错误;重金属盐能使蛋白质变性,服用鲜牛奶可以减轻重金属盐对人体的伤害,D正确。
9、
(1)答案:ABCD
解析:由酪氨酸的结构简式可知,分子中含有氨基、羧基、酚羟基及苯环,酪氨酸能发生中和反应、酯化反应、取代反应和氧化反应。
(2)答案:5
解析:由于碳骨架相同,且含有酚羟基,侧链不变,将酪氨酸中的羟基置于邻、间位,有2种;侧链变为“”后与—OH处于邻、间、对位的有3种,共5种。
(3)答案:
解析:酚羟基和羧基均能与NaOH溶液发生反应。
10.答案:(1)质谱仪;181
(2)
(3)
解析:(1)测定有机物的相对分子质量的仪器是质谱仪。A的相对分子质量不超过200,其中氧元素所占质量分数约为26.5%,由可知,A中最多可有3个氧原子,A是天然蛋白质的水解产物, 则A为氨基酸,分子中含有、COOH,等物质的量的A分别与NaOH、Na充分反应,消耗两者的物质的量之比为1:2,可知分子中还含有OH(醇羟基),COOH与OH个数之比为1:1,即分子中含有1个COOH和1个OH,则A分子中含有3个氧原子,A的摩尔质量为。
(2)根据上述分析,A为氨基酸,A分子中含有苯环、、COOH、OH,不含和,可推得A的结构简式为;A分子中含OH和COOH,一定条件下可发生缩聚反应生成聚酯。
(3)满足条件:①与A具有相同的官能团,是二取代苯,且苯环上的一溴代物有两种,说明含有、OH、COOH,两取代基在苯环上是对位位置关系;②催化氧化产物能发生银镜反应,说明分子中含有结构;③分子中氨基与羧基的位置关系与A分子中的氨基与羧基的位置关系不同,符合条件的有机物的结构简式为。
俗名
结构简式
系统命名
甘氨酸
氨基乙酸
丙氨酸
2氨基丙酸
谷氨酸
2氨基戊二酸
苯丙氨酸
2氨基3苯基丙酸
半胱氨酸
2氨基3巯基丙酸
概念
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
加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等
化学因素
强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛、丙酮等
特点
变性会使蛋白质的结构发生变化,使其失去原有的生理活性,在水中不能重新溶解,是不可逆过程
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