2020高中化学专题5生命活动的物质基础第二单元氨基酸蛋白质核酸教案苏教版选修5

2020高中化学专题5生命活动的物质基础第二单元氨基酸蛋白质核酸教案苏教版选修5

第二单元　氨基酸　蛋白质　核酸 ‎[明确学习目标]　1.认识常见的氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸和谷氨酸。2.知道氨基酸的两性、成肽反应；认识人工合成多肽的意义。3.知道蛋白质的组成和结构及其有关性质。4.知道酶催化的特点。5.认识人工合成蛋白质、核酸等的意义。‎ 一、氨基酸 ‎1．物理性质 固态氨基酸主要以内盐的形式存在，熔点较高，不易挥发，难溶于有机溶剂，常见的氨基酸均为无色结晶。‎ ‎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，在酸性条件下主要以阳离子形态存在；在碱性条件下主要以阴离子形态存在，其反应关系为：‎ 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。所以可以通过控制溶液的pH分离氨基酸。‎ ‎(2)脱水反应 氨基酸分子之间通过—NH2和—COOH脱去一分子水生成肽键。例如2分子甘氨酸脱水的化学方程式为：‎ 2H2N—CH2—COOH―→‎ 二、蛋白质 ‎1．蛋白质的组成 - 14 -‎ ‎(1)定义 蛋白质是由氨基酸通过肽键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)组成 蛋白质中含有C、H、O、N及少量的S，有的还含有微量的Cu、Fe、Zn、Mn等元素，属于天然有机高分子化合物，其溶液具有胶体的某些性质。‎ ‎2．性质 ‎(1)两性 在多肽链的两端存在着自由的氨基和羧基，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 ‎(3)盐析 ‎①过程：向蛋白质溶液中加入浓的无机盐[如Na2SO4、(NH4)2SO4等]溶液，破坏蛋白质溶解形成的胶体结构从而降低蛋白质的溶解性，使蛋白质转变为沉淀析出。‎ ‎②特点：只改变了蛋白质的溶解度，而没有改变它们的化学性质，是可逆的过程。‎ ‎③应用：多次盐析和溶解可以分离、提纯蛋白质。‎ ‎(4)变性 ‎①影响因素 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、乙醇、丙酮、三氯乙酸(CCl3COOH)、甲醛(福尔马林)等。‎ ‎②特点：变性会使蛋白质发生结构上的改变，也会使其丧失原有的生理活性，是不可逆过程。‎ ‎③应用：利用蛋白质的变性原理可以对环境进行杀菌、消毒，还可以将动物的皮加工成皮革等。‎ ‎(5)颜色反应：主要用于检验蛋白质的存在。‎ - 14 -‎ ‎①含苯环的蛋白质遇浓硝酸显黄色。‎ ‎②蛋白质遇双缩脲试剂显紫玫瑰色。‎ ‎③蛋白质遇茚三酮试剂显蓝色。‎ ‎3．存在和作用 ‎(1)存在：蛋白质是细胞和组织结构的重要组成部分，存在于一切生物体中。‎ ‎(2)作用：蛋白质负责输送氧气，激素或酶在新陈代谢中起调节或催化作用，抗体能预防疾病的发生，核蛋白与遗传相关。‎ ‎4．蛋白质的空间结构 三、酶、核酸 ‎1．酶的含义 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，绝大多数酶是蛋白质。‎ ‎2．酶的催化作用的主要特点 ‎(1)条件温和；‎ ‎(2)效率高；‎ ‎(3)高度专一。‎ ‎3．核酸 - 14 -‎ ‎(1)生物体内，核酸主要以与蛋白质结合成核蛋白的形式存在于细胞中。核蛋白水解后能得到核酸，它是核蛋白中的非蛋白部分，进一步水解，得到由碱基、戊糖及磷酸组成的核苷酸。‎ ‎(2)DNA是遗传信息的储存和携带者，双螺旋结构决定了生物合成蛋白质的特定结构。RNA主要存在于细胞质中，以DNA为模板形成。‎ ‎1．氨基酸与羧酸有什么关系？为什么氨基酸具有两性？‎ 提示：氨基酸()可以看成是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基(—NH2)取代的产物。氨基酸分子中含有酸性官能团—COOH和碱性官能团—NH2。氨基酸分子中的氨基能结合H＋，显碱性，能与酸反应；而羧基能电离出H＋，显酸性，能与碱反应。故氨基酸既具有酸性又具有碱性，即氨基酸具有两性。‎ ‎2．在形成蛋白质的过程中氨基酸发生了成肽反应，破坏了氨基和羧基，那么蛋白质为什么还具有两性呢？‎ 提示：蛋白质分子中，氨基酸的氨基和羧基虽然大部分结合成为肽键，但是蛋白质分子内仍含有各种酸性基团和碱性基团，如肽链末端的氨基和羧基。蛋白质分子中可能含有多条肽链，每条肽链的末端均含有未反应的氨基或羧基，故蛋白质分子具有两性。‎ 一、氨基酸的结构与性质 氨基酸的脱水反应 ‎(1)分子间缩合成肽 ‎(2)分子间缩合成环 - 14 -‎ 二元羧酸与乙二胺也可形成环状化合物，如下列反应：‎ ‎(3)分子内缩合成环 ‎(4)缩聚成高分子化合物 - 14 -‎ ‎ [对点练习]‎ ‎1．科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病病毒感染者的免疫力，对控制艾滋病病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为，则下列说法中不正确的是(　　)‎ 答案　C 解析　由题给半胱氨酸的结构简式可知，氨基在羧基的邻位碳原子上，所以半胱氨酸是α氨基酸，A项正确；因为氨基为碱性基因，羧基为酸性基团，所以半胱氨酸是一种两性化合物，B项正确；两分子的半胱氨酸脱水形成的二肽应是氨基与羧基相结合脱去一分子H2O形成的，形成二肽的结构简式应为 - 14 -‎ 答案　C 解析　‎ - 14 -‎ 二、蛋白质的结构与性质 盐析与变性的比较 ‎[对点练习]‎ - 14 -‎ ‎3．有关蛋白质的叙述正确的是(　　)‎ A．蛋白质溶液中，加入浓的硫酸铵溶液有沉淀析出，加水后沉淀不溶解 B．蛋白质属于天然高分子化合物 C．蛋白质的分子能透过半透膜 D．蛋白质与浓盐酸作用时呈黄色 答案　B 解析　向蛋白质溶液中加浓硫酸铵是盐析过程，盐析是可逆过程，A错误。蛋白质分子的直径在1～100 nm之间，不能透过半透膜，C错误。含有苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色，D错误。‎ ‎4．重复结构单元形成的蛋白质在胃液中水解时，不可能产生的氨基酸是(　　)‎ - 14 -‎ 答案　D 解析　‎ 三、酶、核酸 ‎　核酸的分类与作用 - 14 -‎ ‎[对点练习]‎ ‎5．下列有关酶的说法中错误的是(　　)‎ A．酶是具有催化作用的生物分子，绝大多数是蛋白质 B．酶的催化作用具有选择性和专一性 C．高温或重金属盐能降低酶的活性 D．酶只有在强酸、强碱条件下才能发挥作用 答案　D 解析　酶是具有催化作用的生物分子，绝大多数是蛋白质，其催化作用具有选择性和专一性，因此要寻找一些特殊的酶。高温、重金属盐、强酸、强碱等条件可使酶失去活性。‎ ‎6．核糖是合成核酸的重要原料，常见的两种核糖结构简式为D核糖；戊醛糖CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO。下列关于核糖的叙述不正确的是(　　)‎ A．戊醛糖和D核糖互为同分异构体 B．它们都能发生酯化反应 C．戊醛糖属于单糖 D．戊醛糖→脱氧核糖 ‎(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)可看成是一个氧化过程 答案　D 解析　A项，它们的分子式相同，都为C5H10O5，但结构不同，它们互为同分异构体；B项，分子结构中都有羟基，都能发生酯化反应；C项，戊醛糖不能再水解，属于单糖；D项，戊醛糖(C5H10O5)→脱氧核糖(C5H10O4)少一个氧原子，应为还原过程。‎ - 14 -‎ ‎　　‎ ‎1．某物质的球棍模型如图所示，下列关于该物质的说法不正确的是(　　)‎ A．该物质的结构简式为 B．该物质可以发生加成反应 C．该物质为两性化合物 D．该物质的分子之间可以发生脱水反应 答案　A - 14 -‎ 解析　该物质中的六元环为苯环，能发生加成反应，分子中存在氨基和羧基，具有两性，也能发生分子间的脱水反应。‎ ‎2．下列物质中，①K2SO4；②HCHO；③Na2SO4；④Hg(NO3)2；⑤NH4Cl；⑥KOH能使蛋白质变性的是(　　)‎ A．②④⑥ B．①③⑤‎ C．①②③ D．④⑤⑥‎ 答案　A 解析　加热、强酸、强碱、重金属盐、HCHO、CH3CH2OH等都能使蛋白质变性。‎ ‎3．下列关于酶的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．酶是一种糖类物质 B．大多数酶是一种蛋白质 C．酶是生物体内产生的催化剂 D．酶受到高温或重金属盐作用时会变性 答案　A 解析　大多数酶是一种蛋白质，而不是糖类物质；酶具有蛋白质的性质，当受到高温或重金属盐作用时会变性；酶还是生物体内产生的高效催化剂，其催化作用具有条件温和、不需加热、高度专一、催化效率高等特点。‎ ‎4．下列有关核酸的叙述正确的是(　　)‎ ‎①核酸水解能够生成磷酸　②组成核酸的元素有C、H、O、N、P等　③DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础　④核酸中有含氮碱基，碱基之间有许多氢键　⑤核酸由含氮碱基、戊糖及磷酸三种成分组成 A．①②④ B．①③④‎ C．①②③⑤ D．②③④⑤‎ 答案　D 解析　由核酸的组成、结构和性质作出判断。‎ ‎5．回答下列问题：‎ ‎(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有________和________。‎ ‎(2)鸡蛋腐烂时，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)误食重金属盐会中毒，这是因为________________。‎ ‎(4)浓硝酸溅到皮肤上，使皮肤呈现________色，这是由于浓硝酸和蛋白质发生了________反应的缘故。‎ ‎(5)鉴定一种织物的成分是真丝还是人造丝，可各取一小块进行________，这是因为___________________________________。‎ 答案　(1)盐析　渗析　(2)H2S　硫　(3)重金属盐会使蛋白质变性　(4)黄　颜色　(5)灼烧　真丝的主要成分是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味 解析　(1)提取蛋白质的方法可以从两方面考虑，一是让蛋白质沉淀出来，一是让其他物质分离出去；‎ ‎(2)鸡蛋腐烂时，蛋白质分解放出的硫化氢气体具有刺激性气味；‎ - 14 -‎ ‎(3)重金属离子会使蛋白质变性；‎ ‎(4)蛋白质可与浓硝酸发生特殊的颜色反应；‎ ‎(5)人造丝的主要成分是合成纤维，真丝的主要成分是蛋白质，两者灼烧时的气味不同。‎ ‎　　‎ - 14 -‎