1、第 2 课时 蛋白质 酶 核酸 学习目标定位 1.知道蛋白质的组成和结构及其有关性质。2.知道酶催化的特点。3.认 识蛋白质、核酸等的意义。 1蛋白质是一类非常重要的含氮生物高分子化合物，其相对分子质量从几万到几千万。它 是由 C、O、H、N、S 等元素组成，有些蛋白质中含有 P，少量蛋白质还含有微量 Fe、Cu、Zn、Mn 等。 2蛋白质在生产、生活中的作用 (1)蛋白质存在于一切细胞中，组成人体蛋白质的氨基酸有必需和非必需之分，必需氨基酸 共 8 种，非必需氨基酸共 12 种。 (2)蛋白质是人类必需的营养物质。 (3)蛋白质在工业上也有广泛的用途。动物的毛和蚕丝的成分都是蛋白质，它们是重
2、要的纺 织原料。 探究点一 蛋白质的结构和性质 1蛋白质的结构 (1)任何一种蛋白质分子在天然状态下均具有独特而稳定的结构。 (2)蛋白质分子特定的空间结构：蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式和排列顺序，称为蛋 白质的一级结构。多肽链卷曲盘旋和折叠的空间结构，称为蛋白质的二级结构。蛋白质分 子在二级结构基础上进一步盘曲折叠形成的三维结构，称为蛋白质的三级结构，进一步形 成蛋白质的四级结构。 (3)蛋白质的性质不仅取决于多肽链氨基酸的种类、数目及排列顺序，还与其特定的空间结 构有关。 2蛋白质的化学性质 (1)蛋白质的特征反应 颜色反应：取一小块鸡皮，置于蒸发皿中，滴加 35 滴浓硝酸，在酒精灯上
3、微热，观察 到的现象是鸡皮遇浓硝酸变黄色。实验结论：浓硝酸可使某些蛋白质显黄色，常用此反应 来鉴别蛋白质。 蘸取少量鸡蛋清或取一根头发，放在酒精灯火焰上灼烧，可闻到烧焦羽毛的特殊气味。 常用此反应区分毛料纤维与合成纤维。 (2)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。 (3)蛋白质的水解 蛋白质 多肽 氨基酸 酶 、 酸 或 碱 水 解 酶 、 酸 或 碱 逐 步 水 解 天然蛋白质水解的产物为 氨基酸，蛋白质水解时，多肽链中的 CN 键断裂，碳原子上 连
4、接羟基，形成 COOH，氮原子上连接氢原子，形成 NH2。 (4)蛋白质的盐析 按下列实验操作完成实验： 实验现象：加入饱和(NH 4)2SO4或 Na2SO4溶液，试管内蛋白质均产生沉淀，加蒸馏水后沉 淀溶解。 结论：少量的盐如(NH 4)2SO4、Na 2SO4、NaCl 等能促进蛋白质溶解，但当盐溶液浓度较 大时，则会使蛋白质溶解度降低而从溶液中析出，这种作用称为盐析。 蛋白质的盐析是一个可逆过程，采用多次盐析和溶解可分离提纯蛋白质。 (5)蛋白质的变性 按下列实验操作完成实验： 实验操作： 实验操作： 实验现象：加热及加入醋酸铅溶液，、两支试管内蛋白质均产生沉淀；加入蒸馏水 后沉淀不溶
5、解。 结论：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、甲醛等有机物。 蛋白质的变性是一个不可逆过程，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保存则要防止变性。 归纳总结 蛋白质的盐析和变性的不同 盐析 变性 变化条件 浓的轻金属盐 受热、紫外线、强酸、强碱、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
6、变) 变化过程 可逆 不可逆 用途 分离、提纯蛋白质 杀菌、消毒 活学活用 1下列关于蛋白质的叙述中，不正确的是( ) A蚕丝、羊毛、病毒等主要成分都是蛋白质 B蛋白质溶液中加入饱和(NH 4)2SO4溶液，蛋白质析出，虽再加水，也不溶解 C重金属盐能使蛋白质凝结 D浓硝酸溅到皮肤上能使皮肤呈黄色是由于浓硝酸与蛋白质发生了颜色反应 答案 B 解析 蛋白质溶液中加入饱和(NH 4)2SO4溶液，发生盐析现象，该过程为可逆的，加水，蛋 白质又可溶解。 2下列结构片断的蛋白质在胃中水解时，不可能产生的氨基酸是( ) 答案 C 解析 蛋白质水解时化学键断裂的部位是肽键( )中的碳氮键： 然后在羰基的部
7、位补充OH，氮原子的部位补充氢原子。 探究点二 酶和核酸 1酶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物，其中绝大多数 是蛋白质。酶对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的反应具有很强的催化作用， 酶的催化具有以下特点： (1)条件温和，不需加热。在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起催化作用。 (2)具有高度的专一性。例如，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，淀粉酶只对淀粉起催化作用。 (3)具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率，比普通的催化剂高 10710 13倍。 2核酸是一类含磷的生物高分子化合物。它在生物体的生长、繁殖、遗传、变异等生命现 象中起着决定性的作用。其类别
8、如下表所示： 分类 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 存在 大量存在于细胞核中 主要存在于细胞质中 生理作用 生物遗传信息的载体；还指挥着蛋白质的 合成、细胞的分裂和制造新的细胞 根据 DNA 提供的信息控制体内蛋 白质的合成 归纳总结 酶本身所具有的性质可以结合蛋白质的性质来掌握，酶的催化作用要与工业催化剂比较记 忆，从而更好地掌握酶的催化特点。 活学活用 3近年来克隆技术快速发展，各国先后克隆出了羊、牛、猪、猴等多种动物。克隆技术的 关键是找到一些特殊的酶，这些酶能激活普通体细胞，使之能像生殖细胞一样发育成个体。 下列有关酶的叙述中错误的是( ) A酶是活细胞产生的具有催化作用的
9、有机物，大多数酶是蛋白质 B酶的催化作用具有专一性 C高温或重金属盐能降低酶的活性 D酶只有在强酸或强碱的条件下才能发挥作用 答案 D 解析 酶是一类具有催化作用的有机物。酶的催化作用具有专一性、高效性及条件温和等 特点。由于大多数酶是蛋白质，所以，高温、重金属盐、强酸、强碱等条件能使酶发生变 性而失去催化活性。所以选项中 D 的描述是错误的。 4下列说法中不正确的是( ) A组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是 氨基酸 B利用盐析可以分离和提纯蛋白质 CDNA 是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板 DRNA 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 答案 D 解析 R
10、NA 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 主要存 在于细胞核中，它是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板；盐析不改变蛋白质的生 理活性，只是蛋白质暂时失去溶解性，利用多次盐析和溶解可分离和提纯蛋白质。 1下列不属于天然高分子化合物的是( ) A淀粉 B氨基酸 C纤维素 D蛋白质 答案 B 2下列变化肯定属于不可逆过程的是( ) A电离 B水解 C盐析 D蛋白质变性 答案 D 解析 蛋白质的变性属于不可逆过程。 3下列关于蛋白质的说法不正确的是( ) A蛋白质是由多种 氨基酸加聚而生成的天然高分子化合物 B通常用酒精消毒，其原理是酒精使细菌中的蛋白质变性而
11、失去生理活性 C浓的 Na2SO4溶液能使溶液中的蛋白质析出，加水后析出的蛋白质又溶解 D鉴别织物成分是蚕丝还是“人造丝”可采用灼烧闻气味的方法 答案 A 解析 氨基酸生成蛋白质发生的是脱去水分子的缩聚反应而不是加聚反应，故 A 项错误； 无论何种形式的消毒，其原理都是使细菌中的蛋白质变性而失去原有的生理活性(死亡)， 故 B 项正确；盐析不能使蛋白质变性，故 C 项正确；“人造丝”的成分是纤维素，灼烧时 没有烧焦羽毛的气味，故 D 项正确。 4下列关于酶的叙述中，不正确的是( ) A酶是一种糖类物质 B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
12、解析 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。 5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 _。 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 颜色 (4)产生白色沉淀 变性 基础过关 一、
13、蛋白质的结构和性质 1下图表示蛋白质分子结构的一部分，图中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 B C D 答案 C 解析 氨基酸形成肽键时，它是由羧基(COOH)脱羟基(OH)，氨基(NH 2)脱氢原子结合 而成的。因此，水解时断裂的键为蛋白质分子中CONH的 CN 键。 2诺贝尔化学奖曾授予以色列的 Aaron Ciechanover 和 Avram Hershko 以及美国的 Irwin Rose 三名科学家。三人因在蛋白质控制系统方面的重大发现而共同获得该奖项。下列有关 蛋白质的说法正确的是( ) A人工方法不能合成具有生命活力的蛋白质 B蛋白质的变性是
14、可逆过程 C蛋白质的盐析是可逆过程 D分离蛋白质和氯化钠的混合液常采用过滤的方法 答案 C 3下列过程不属于化学变化的是( ) 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现黄色 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(0.1%0.5%)浸泡植物种子 答案 A 4下列关于蛋白质的叙述正确的是( ) A鸡蛋黄的主要成分是蛋白质 B鸡蛋生食营养价值更高 C鸡蛋白遇碘变蓝色 D蛋白质水解的最终产物是氨基酸 答案 D 二、蛋白质的典型应用 5流感病毒为蛋白质病毒，在 75 时加热数分钟，可杀死流感病毒。上述方法是利用了 蛋白质性质中的( )
15、A盐析 B变性 C水解 D颜色反应 答案 B 解析 加热可以使蛋白质变性。 6下列说法中错误的是( ) A在豆浆中加少量石膏，能使豆浆凝结为豆腐 B误服可溶性重金属盐，立即服用大量牛奶、蛋清或豆浆解毒 C用灼烧的方法可鉴别毛织物 D温度越高，酶对某些化学反应的催化效率越高 答案 D 7下列过程与蛋白质变性无关的是( ) A用煮沸的方法可消毒医疗器械 B用福尔马林保存生物标本 C鸡蛋白加入(NH 4)2SO4溶液，可以观察到有沉淀析出 D鸡蛋白溶液里加入少量乙酸铅溶液，可以观察到有沉淀生成 答案 C 解析 蛋白质溶液加入轻金属盐或铵盐溶液，产生盐析现象，而与变性无关。 8为了鉴别某白色纺织品的成
16、分是蚕丝还是“人造丝” ，通常选用的方法是( ) 滴加浓硝酸 灼烧 滴加浓硫酸 滴加酒精 A B C D 答案 C 解析 本题考查了蛋白质的特性：(1)遇浓硝酸变黄；(2)灼烧有烧焦羽毛的气味。蚕丝的 成分是蛋白质， “人造丝”的主要成分是纤维素，因此可利用蛋白质的特征反应：颜色反应 和灼烧后闻气味的方法加以鉴别。 三、酶的性质及应用 9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， 衣服上的汗渍、血迹以及人体排放出来的蛋白质、油脂等遇到它，皆能水解而除去。在洗 涤下列衣料时，不能或不宜使用该洗衣粉的是( ) 棉织品 毛织品 腈纶织品 蚕丝织品 涤纶织品 锦纶织品
17、 A B C D 答案 B 解析 根据信息知，洗衣粉中的酶可以使蛋白质发生水解。毛织品、蚕丝织品的主要成分 是蛋白质，不能用该洗衣粉洗涤。 10为保证加酶洗衣粉的效果，应注意( ) A用沸水冲泡洗衣粉 B用含氯较高的自来水 C室温时，用软水溶解洗衣粉 D和其他洗涤剂混合使用 答案 C 解析 酶是一种具有催化作用的蛋白质，具有蛋白质的一切性质。高温易使蛋白质变性， 含氯(Cl 2)较高的自来水也会使蛋白质变性。不同洗涤剂的酸碱性不同，不能混合使用。 能力提升 11(1)从鸡蛋白的溶液中提纯蛋白质的方法有_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
18、。 (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_色，这是由于浓硝酸与蛋白质发生了_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 _。 答案 (1)盐析 渗析 (2)H 2S 硫 (3)重金属盐会使蛋白质变性 (4)黄 颜色 (5)灼 烧 真丝是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味 解析 (1)提纯蛋白质的方法可以从两个方面考虑：一是让蛋白质沉淀出来；二是让其他物 质出去。(2)我们常说硫化氢有臭鸡蛋的气味，这是因为鸡蛋白腐烂，蛋白质分解会放出硫 化氢。(3)重金属离子会使蛋白质变性，蛋白质广泛存在于生物体内，是生命的基础，肌肉、
19、皮肤、毛发等的主要成分都是蛋白质。(4)蛋白质与许多试剂可发生特殊的颜色反应。(5) 人造丝是人造纤维。 12某人工合成的多肽具有如下结构： 试回答下列问题： (1)若 n3，则该化合物为_肽(填汉字)。 (2)若 n200，则该化合物的一个分子水解时所需水分子的数目为_。 (3)该化合物水解可以得到的单体有_、_、_(写结构简式)。 答案 (1)九 (2)599 (3)H 2NCH2COOH 解析 蛋白质水解产生几种氨基酸，该结构就为几肽；同理，肽键比氨基酸数目少一个。 13据报道，人从食物中摄取碘后，碘在甲状腺中积存下来通过一系列化学反应可形成甲 状腺素。甲状腺素的结构如下： (1)甲状腺
20、素的分子式为_。 (2)在甲状腺内，甲状腺素的合成过程可能是 ,二碘酪氨酸两分子二碘酪氨酸 ,甲状腺素和 丙氨酸 试回答下列问题： 上述两步反应类型分别是_反应、_反应。 试写出上述第一步变化的化学方程式_。 答案 (1)C 15H11NO4I4 (2)取代 取代 解析 根据合成过程，两步反应均应属于取代反应。人体缺碘会导致甲状腺肿大、脑功能 衰退等病症的出现。 14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
21、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_。 答案 (1)酸性 碱性 解析 天然蛋白质的水解产物都是 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，C 2H3O2只能为CH 2COOH，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NH 2，即CH 2CH2CH2CH2NH2。则 B 的结构简式为 。另
22、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，则其水溶液 显碱性。氨基酸分子中含有羧基(COOH)和氨基(NH 2)，具有两性，可以与碱或酸发生反 应，生成相应的盐和水。 拓展探究 15 “凯式定氮法”测定奶粉中蛋白质的含量是由丹麦人约翰凯达尔发明的，其原理是用 强酸处理蛋白质样品，让样品当中的氮释放出来，通过测得氮的含量，再乘以系数 6.38， 即为蛋白质含量。凯式定氮法步骤如下： 样品处理：准确称取一定质量的奶粉试样置于烧瓶中，加入稀硫酸及相应催化剂，一定 条件下充分反应，所得产物用水溶解并冷却后全部转移到容量瓶中定容。 碱化蒸馏：量取一定体
23、积容量瓶中的溶液转移至图示中的反应管中，再加入足量 NaOH 溶 液，塞好进样口橡皮塞。通入高温水蒸气，用吸收剂吸收产生的氨气。 滴定：向吸收氨气后的溶液中滴加指示剂，用标准盐酸溶液滴定至终点。 根据以上知识回答下列问题： (1)样品处理的目的是_ _。 (2)碱化蒸馏时反应的离子方程式为_，冷凝管中冷却水的进水口为 _(填“A”或“B”)；如何通过简单的实验确定生成的氨气全部被水蒸气蒸出并进 入锥形瓶_。 (3)凯式定氮法测定奶粉中蛋白质的含量灵敏度高，操作简单，缺点是 _ _。 (4)当奶粉含下列杂质或出现下列错误的实验操作时，会使所测蛋白质含量值“增大”的是 _(填字母)。 A含三聚氰胺
24、( ) B样品入口未用蒸馏水冲洗 C第(1)步定容时俯视刻度线 D滴定开始时仰视读数，滴定终点时俯视读数 答案 (1)将奶粉中氮元素全部转化为 NH 4 (2)NH OH NH3H 2O B 取最后一滴冷凝管中流出的液体，用红色 4 = = = = = 石蕊试纸(或 pH 试纸)检验不变蓝(或呈中性) (3)无法确定氮元素是否一定来自于蛋白质 (4)AC 解析 奶粉中蛋白质含量值“增大”主要来自于两个方面，一是奶粉中含有非来自于蛋白 质的氮，二是测定过程中的错误操作或实验误差。因三聚氰胺是非蛋白质，且含氮量较高， 故奶粉中含三聚氰胺时，会使所测奶粉中蛋白质的含量值增大；当第(1)步定容时俯视刻度 线，所得溶液中 NH 浓度偏大，使所测奶粉中蛋白质含量增加；当样品入口未用蒸馏水冲 4 洗时，NH 未全部变为氨气被吸收，故所测奶粉中蛋白质含量减少；滴定开始时仰视读数， 4 滴定终点时俯视读数，盐酸的体积读数偏低，计算得到的氨含量偏低，故所测奶粉中蛋白 质含量值偏低。
