备考高考化学——学案543蛋白质和核酸

备考高考化学——学案543蛋白质和核酸

教学目的 ‎1.能说出氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，查阅资料了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。‎ ‎2.了解蛋白质的组成、结构和性质，认识人工合成多肽、蛋白质的意义，体会化学科学在生命科学发展中作用。   ‎ 教学重点：蛋白质和氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质。‎ 教学难点：蛋白质的化学组成，相对分子质量，基本组成单位，分子结构，主要功能。‎ 教学过程：‎ ‎—．氨基酸 ‎1．定义：羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基(—NH2)取代后的衍生物叫氨基酸，羧酸分子中与羧基相连的碳原子上的氢原子被氨基取代后的产物叫α一氨基酸。蛋白质最终都水解得到α-氨基酸。‎ ‎2．α－氨基酸的通式为： ，其官能团为： 、 。‎ ‎3．常见的氨基酸有：‎ 甘氨酸(α一氨基乙酸)，结构简式为： ‎ 丙氨酸（α—氨基丙酸）： ‎ 谷氨酸(α—氨基戊二酸)： ‎ ‎[导练]试写出下面氨基酸的结构简式：‎ ‎（1）丙氨酸（α-氨基丙酸）（2）苯丙氨酸（α-氨基-β-苯基丙酸）‎ ‎4．同分异构体：α一氨基酸与碳原子数相同的硝基化合物互为同分异构体，‎ ‎ 如甘氨酸（NH2CH2COOH）与硝基乙烷（CH3CH2NO2）互为同分异构体。‎ ‎5．氨基酸的性质 ‎ ⑴‎ 氨基酸分子中既有氨基，又有羧基，所以它既能与强酸反应，又能与强碱反应。因此，氨基酸具有两性。‎ CH2‎ ‎—COOH NH2‎ ‎ ‎ ‎ ＋ NaOH → ‎ CH2‎ ‎—COOH NH2‎ ‎ ‎ ‎ ＋ HCl → ‎ ‎ ⑵缩合反应：‎ ‎ 氨基酸分子间发生缩合反应生成肽和水。此反应原理与醇和羧酸反应生成酯类似。由氨基提供的氢原子与羧基提供的羟基结合成水，氨基与羧基间形成的化学键叫肽键。两个氨基酸分子在—定条件下缩合的产物叫二肽：‎ CH2‎ ‎—COOH NH2‎ CH2‎ ‎—COOH NH2‎ ‎＋ → ‎ ‎ “—CONH—”为肽键。肽键(-CO-NH-)是一种酰胺键。如：‎ ‎ ‎ ‎ 二肽进一步缩合生成多肽。由多个氨基酸结合的肽叫多肽。多肽再进一步缩合生成高分子。一般多肽与蛋白质在分子量上有区别。当分子量小于10000时是多肽；当分子量大于10000时是蛋白质。‎ ‎[导练]1．书写出乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式。‎ ‎ 2．书写出氨基乙酸与α-氨基丙酸脱水而成二肽的方程式。‎ 二．蛋白质 ‎1．蛋白质的组成和结构：‎ ‎⑴蛋白质含有 等元素。‎ ‎⑵蛋白质是由氨基酸组成的，天然蛋白质水解的最终产物是 ，所以说，氨基酸是蛋白质的基石。蛋白质属于天然有机高分子化合物。天然蛋白质是由不同的α一氨基酸通过肽键结合成的复杂高分子化合物，结构和组成十分复杂。目前，人类对蛋白质的结构，特别是空间结构的认识还十分有限。1965年，我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了 ，对蛋白质的研究做出了重要贡献。‎ ‎2．蛋白质性质：‎ ‎ ⑴ 水解反应：‎ 天然蛋白质在酸、碱或酶的作用下最终水解为α一氨基酸。‎ ‎⑵ 变性：‎ ‎【科学探究】[实验4-3] 按下列方案进行实验，并与盐析现象比较，思考 操作1‎ 现象1‎ 解释 操作2‎ 现象2‎ 解释 加入鸡蛋清溶液3mL 加热 加入蒸馏水 加入2 滴1%醋酸铅溶液 加入蒸馏水 实验结果；蛋白质均凝结，然后向四只试管中分别加入清水。现象是凝结的蛋白质不再溶解。‎ ‎ 等都能使蛋白质变性（产生凝结现象）。变性是不可逆的，利用此性质可以进行消毒，同时又会引起中毒。‎ ‎[思考与交流]思考下列问题并交流 ‎(1) 在临床上解救误服Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋等重金属盐中毒时,要求病人立即服用大量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆。为什么？‎ ‎(2)医院一般使用酒精、蒸煮、高压和紫外线等方法进行消毒杀菌。为什么？‎ ‎ (3)松花蛋的腌制原理是什么？‎ ‎ ⑶ 颜色反应：‎ ‎[指导实验4-4] 进行如下实验，并填写下表 操作1‎ 现象1‎ 解释 操作2‎ 现象2‎ 解释 加入鸡蛋清溶液3mL 滴入数滴浓硝酸 微热 某些蛋白质跟浓硝酸作用会显 色，可用于鉴别蛋白质。‎ ‎⑷ 灼烧：‎ 蛋白质在灼烧时有 气味，用于区别合成纤维与蛋白质(如真丝、纯羊毛线等)。‎ ‎ ⑸ 盐析：‎ ‎ 加入轻金属的盐溶液或铵盐，可以 蛋白质的溶解度，从而析出蛋白质，这一过程称为盐析。盐析是可逆过程，是物理变化过程，盐析后的蛋白质仍具有生理活性。利用一性质，可以 蛋白质 ‎ ⑹ 两性：因有—NH2 和—COOH，所以蛋白质具有两性。‎ ‎3．蛋白质的用途 ‎ ⑴是人类必需的营养物质，成年人大约每天要摄取60g～80g蛋白质。‎ ‎ ⑵动物的毛和蚕丝作纺织原料 ‎⑶动物的皮可以加工成皮革。‎ ‎⑷白明胶可用来制造照相胶卷和感光纸。‎ ‎⑸酪素与甲醛合成酪素塑料，用来制造纽扣、梳子等生活用品。‎ ‎4、酶的概念和特点 ‎ ⑴酶是 。‎ ‎ ⑵酶的特点 ‎ ①具有高度的专—性。如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，淀粉酶只对淀粉起催化作用，如同一把钥匙开一把锁那样。‎ ‎ ②具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率，比普通催化剂高107～1013倍。‎ ‎ ③条件温和、不需加热。在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起作用。在30℃～50℃之间酶的活性最强，超过适宜温度时，酶将逐渐失去活性。 ‎ 三、核酸 ‎1、概念：核酸是一类 的生物高分子化合物。‎ ‎2、分类：（按组成分）‎ ‎⑴脱氧核糖核酸（ ）：大量存在于 中，是生物体 的载体。‎ ‎⑵ （RNA）：主要存在于 中，控制体内 的合成。‎ 阅读P92页，填写下表：‎ 核酸分类 存在 作用 DNA RNA ‎3、性质：‎ 核酸水解产生 ，再水解产生 、 。核苷再水解产生 、 。‎ ‎ [小结] ‎ ‎【阅读材料】‎ ‎ 1．蛋白质盐析和变性的比较 ‎ 盐 析 变 性 变化条件 浓的轻金属盐 受热、紫外线、酸、碱、重金属盐、某些有机物 变化实质 物理变化 (溶解度降低)‎ 化学变化(蛋白质性质改变)‎ 变化过程 可 逆 不 可 逆 用途 分离、提纯蛋白质 杀菌、消毒 ‎ 2．有机物的检验与鉴别常用的方法 思维方式为：官能团—→性质—→方法的选择。常用的试剂和方法见下表。‎ 物质 试剂与方法 现象与结论 饱和烃与不 饱和烃鉴别 加入溴水或酸性KMnO4溶液 褪色的是不饱和烃 苯与苯的 同系物鉴别 加酸性KMnO4溶液 褪色的是苯的同系物 醛基检验 加银氨溶液、水浴加热；‎ 有银镜；‎ 加新制的Cu(OH)2悬浊液 煮沸后有红色沉淀生成 醇 加人活泼金属钠；‎ 有气体放出；‎ 加乙酸、浓H2SO4‎ 有果香味的酯生成 羧酸 加紫色石蕊试液；‎ 显红色；‎ 加Na2CO3溶液 有气体逸出 酯 闻气味或加稀H2SO4‎ 有果香味；检验水解产物 酚类检验 加FeCl3溶液 显紫色 溴水 白色沉淀 淀粉检验 加碘水 显蓝色 蛋白质检验 加浓硝酸微热（或灼烧）‎ 显黄色（烧焦羽毛味）‎ ‎[课堂练习]‎ 一、选择题 ‎1. 正常人的血红蛋白由两条α链（各有141个氨基酸）和两条β链（各有146个氨基酸）构成，问在血红蛋白中有多少个肽键 A. 140 B. 145 C. 574 D. 570‎ ‎2. 蛋白质中的氨基酸分子相互间常见的结合方式称为_______，连接两个氨基酸分子的肽键可表示为 A. 缩合 —CO—NH— B. 缩水 —CO—NH—‎ C. 缩合 —CO—CHH— D. 缩水 —COO—NH—‎ ‎3. 20种氨基酸的平均分子量为128，由80个氨基酸构成的蛋白质，其分子量约为 A. 10240 B. 10112 C. 8818 D. 8800‎ ‎4. 血红蛋白分子中含574个氨基酸，4条肽链，在形成此蛋白质分子时，脱下的水分子数和形成的肽键的数目分别是 A. 573和573 B. 573和570 C. 570和573 D. 570和570‎ ‎5. 某一多肽链内共有肽键109个，则此分子中含有—NH2和—COOH的数目至少为 A. 110、110 B. 109、109 C. 9、9 D. 1、1‎ ‎6. 氨基酸的通式是________。甲、乙两个氨基酸缩合时，一个氨基酸的________和另一个氨基酸的________相连，失去的一分子水中的氧来自________，氢来自________‎ ‎，形成的化学键叫________。100个氨基酸形成的肽链，有________个肽键。‎ ‎7. 根据下列图表，回答问题。‎ ‎（1）该图中，A为________，B为________，C为________。‎ ‎（2）该图示为________肽化合物，有________个肽键。‎ ‎（3）该化合物由________个氨基酸分子失去________分子水而成，这种反应叫______。‎ ‎（4）图中R、R'、R''表示氨基酸种类不同，是因为R基的________不同。‎ ‎8．下列过程中，不可逆的是 A、蛋白质的盐析   B、酯的水解 C、蛋白质的变性    D、氯化铁的水解 ‎9．为了鉴别某白色纺织物成分是蚕丝还是人造丝，可以选用的方法是 A、滴加浓硝酸   B、滴加浓硫酸 C、滴加酒精     D、灼烧 ‎10．欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性质应加入 A、甲醛溶液   B、CuSO4溶液 C、饱和Na2SO4溶液    D、浓硫酸 ‎11．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，当蛋白质发生解时，断裂的键是 二、填空题 ‎12．蛋白质、淀粉、脂肪是三种重要的营养物质，其中______不是高分子化合物，这三种物质水解的最终产物分别是蛋白质→________淀粉→_________；脂肪→_________；在蛋白质水解的最终产物分子中，含有_________官能团。‎ ‎13．若将氨基乙酸和丙氨酸混合反应（在一定条件下）最多可得_______种二肽。‎ ‎14．某天然蛋白质遇浓HNO3 显黄色，水解产物中含有A；A由C、H、O、N元素组成；A能与盐酸或烧碱反应。一定条件下，两分子A发生缩合反应生成B和一个分子水，B的式量为312。据此推断A和B的结构简式 。‎ ‎15．A、B两种有机化合物，分子式都是C9H11O2N．‎ ‎　　（1）化合物A是天然蛋白质的水解产物，光谱测定显示，分子结构中不存在甲基．化合物A的结构简式为__________‎ ‎　　（2）化合物B是某种芳香烃硝化的推一产物（硝基连在苯环上）。化合物B的结构简式是__________。‎ 三、计算题 ‎16．某蛋白质含氮量为15%，若从食物摄取的蛋白质经过人体的新陈代谢后，完全变成尿素排出体外，若排出的尿素为25g时，则应从食物中摄取的蛋白质是几克？‎ ‎【答案】1、D2、肽键A3、C4、D5、D ‎6. 结构通式： ‎ ‎ 氨基 羧基 羧基 氨基 肽键 99个 ‎7. （1）氨基 肽键 羧基 （2）三 两 （3）三 两个 脱水缩合 （4）结构8．（C）9．（D）10．（C）11．（C）12．脂肪  氨基酸  葡萄糖  硬（软）脂酸和甘油  氨基和羧基 13．4种 14．‎ ‎15． (1) (2) ‎ ‎16．解答：CO(NH2)2的相对分子质量为60，含N为2×14份。设含N为x g：‎ ‎　　　蛋白质的质量为： 11.667÷15%=77.1(g)‎