2025年高中化學新教材同步 選擇性必修第三冊 第4章　第2節(jié)　蛋白質(zhì)

第二節(jié)蛋白質(zhì)［核心素養(yǎng)發(fā)展目標］1.能根據(jù)氨基酸、蛋白質(zhì)的官能團及官能團的轉(zhuǎn)化，認識不同氨基酸、蛋白質(zhì)及其性質(zhì)上的差異。2.認識蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎，是人體的必需營養(yǎng)物質(zhì)，但是蛋白質(zhì)的攝入量過多或過少都不利于人體健康，要合理安排飲食，注意營養(yǎng)搭配。一、氨基酸的結構和性質(zhì)1.氨基酸的組成和結構(1)定義羧酸分子烴基上的氫原子被氨基(—NH2)取代得到的化合物稱為氨基酸。(2)結構注①R可以是烴基，也可以是氫原子。②組成人體內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，其中有8種必須通過食物供給，稱為必需氨基酸。③天然氨基酸大多數(shù)是α?氨基酸，組成蛋白質(zhì)的氨基酸主要是α?氨基酸。α?氨基酸除甘氨酸外，一般均含有連接4個不同原子或原子團的手性碳原子，具有對映異構體。2.常見的氨基酸俗名結構簡式系統(tǒng)命名甘氨酸H2N—CH2—COOH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?巰基丙酸3.氨基酸的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)天然氨基酸均為無色晶體，熔點較高，多在200~300℃熔化時分解。一般能溶于水，而難溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。(2)化學性質(zhì)①氨基酸的兩性氨基酸分子中含有酸性基團(—COOH)和堿性基團(—NH2)。因此氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應生成鹽。a.與酸反應+HCl。b.與堿反應+NaOH。②成肽反應兩個氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定條件下，通過氨基與羧基間縮合脫去水，形成含有肽鍵()的化合物，發(fā)生成肽反應，該反應屬于取代反應。如：+。(1)氨基酸分子中的—COOH能電離出H+顯酸性，—NH2能結合H+顯堿性()(2)成肽反應的規(guī)律為—COOH脫—OH，—NH2脫—H，是分子間脫水反應，屬于取代反應()(3)肽鍵易水解生成羧基與氨基()(4)氨基酸能發(fā)生酯化反應、成肽反應和水解反應()答案(1)√(2)√(3)√(4)×兩種氨基酸(可以是相同分子之間，也可以是不同分子之間)脫水可形成二肽，將甘氨酸()與丙氨酸()混合，反應生成的二肽有幾種？寫出其結構簡式。答案4種1.某有機物的結構簡式如圖所示：下列關于該有機物的描述不正確的是()A.該有機物具有兩性，可與酸、堿反應B.該有機物是由4種氨基酸分子脫水形成的四肽化合物C.形成該有機物的氨基酸不都是α?氨基酸D.是形成該有機物的其中一種氨基酸答案C解析A對，該有機物中含有氨基、羧基，具有兩性，可與酸、堿反應；B對，該有機物是由4種氨基酸分子(H2NCH2COOH、、、)脫水形成的四肽化合物。2.苯丙氨酸的結構簡式為。(1)該分子的酸性基團是，苯丙氨酸與NaOH溶液反應的化學方程式：__________________。(2)該分子的堿性基團是，苯丙氨酸與鹽酸反應的化學方程式：________________________。(3)兩分子苯丙氨酸形成二肽的化學方程式：________________________________________________。(4)在一定條件下，兩分子苯丙氨酸也可以形成六元環(huán)狀有機物，請寫出反應的化學方程式：______。答案(1)—COOH(或羧基)+NaOH+H2O(2)—NH2(或氨基)+HCl(3)2+H2O(4)2+2H2O(1)氨基酸的縮合機理氨基酸的成肽反應原理是由氨基提供的氫原子與羧基提供的羥基結合生成水。即，脫去一分子水后形成肽鍵()。肽鍵可簡寫為“—CONH—”，不能寫成“—CNHO—”。(2)多肽分子中肽鍵個數(shù)的判斷由n個氨基酸分子發(fā)生成肽反應，生成一個肽鏈時，會生成(n-1)個水分子和(n-1)個肽鍵。二、蛋白質(zhì)和酶1.蛋白質(zhì)的組成和結構(1)定義蛋白質(zhì)是由多種氨基酸通過肽鍵等相互連接形成的一類生物大分子。(2)組成蛋白質(zhì)中主要含有C、H、O、N、S等元素，屬于天然有機高分子，其溶液具有膠體的某些性質(zhì)。(3)結構蛋白質(zhì)的結構不僅取決于多肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序，還與其特定的空間結構有關。2.蛋白質(zhì)的性質(zhì)(1)兩性形成蛋白質(zhì)的多肽是由多個氨基酸縮合形成的，在多肽鏈的兩端必然存在著自由的氨基與羧基，側(cè)鏈中也往往存在酸性或堿性基團，所以蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性，能與酸、堿反應。(2)水解蛋白質(zhì)多肽氨基酸肽鍵水解原理示意圖如下：(3)鹽析①概念：少量的某些可溶性鹽(如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等)能促進蛋白質(zhì)的溶解。但當這些鹽在蛋白質(zhì)溶液中達到一定濃度時，反而使蛋白質(zhì)的溶解度降低而使其從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。②實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象加入飽和(NH4)2SO4溶液，產(chǎn)生白色沉淀，加入H2O之后，沉淀溶解結論蛋白質(zhì)的鹽析是一個可逆過程，鹽析出的蛋白質(zhì)在水中仍能溶解，并不影響其活性用途采用多次鹽析和溶解，可以分離提純蛋白質(zhì)(4)變性①概念在某些物理或化學因素的影響下，蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。a.物理因素：加熱、加壓、攪拌、振蕩、超聲波、紫外線和放射線等。b.化學因素：強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛等。②實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象三支試管內(nèi)均產(chǎn)生白色沉淀，加水后沉淀均不溶解結論變性后的蛋白質(zhì)在水中不能重新溶解，失去原有的生理活性，發(fā)生了不可逆的變化③生活中的應用a.利用蛋白質(zhì)變性：食物加熱后，其中的蛋白質(zhì)發(fā)生了變性，有利于人體消化吸收；乙醇、苯酚和碘等作為消毒防腐藥可以使微生物的蛋白質(zhì)變性，導致其死亡，達到消毒的目的；紫外線可用于殺菌消毒。b.防止蛋白質(zhì)變性：疫苗等生物制劑需要在低溫下保存；攀登高山時為防止強紫外線引起皮膚和眼睛的蛋白質(zhì)變性灼傷，需要防曬護目。(5)顯色反應實驗操作實驗現(xiàn)象加入濃硝酸生成白色沉淀，加熱后沉淀變黃色結論含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃硝酸會出現(xiàn)黃色，可用于檢驗蛋白質(zhì)3.酶(1)定義酶是一類由細胞產(chǎn)生的、對生物體內(nèi)的化學反應具有催化作用的有機化合物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)。(2)特點①高效的催化作用。②條件溫和，一般在接近體溫和中性的條件下反應。③高度的專一性。(3)應用應用廣泛，如蛋白酶用于醫(yī)藥、制革等工業(yè)，淀粉酶用于食品、發(fā)酵、紡織等工業(yè)，有的酶還可用于疾病的診斷。(1)向兩份蛋白質(zhì)溶液中分別加入飽和NaCl溶液和CuSO4溶液，均有固體析出，且兩者的原理相同()(2)蛋白質(zhì)遇濃硝酸都會顯黃色()(3)蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物主要是α?氨基酸()(4)通常用酒精消毒，其原理是酒精使細菌中的蛋白質(zhì)鹽析而失去生理活性()(5)燙發(fā)時，主要破壞頭發(fā)中的二硫鍵(—S—S—)()(6)蛋白質(zhì)被灼燒時會產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味，可用于鑒別合成纖維與蛋白質(zhì)()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)√1.做胃部透視時服用“鋇餐”為何不會中毒？能否改服BaCO3？提示胃酸里含有大量鹽酸，鋇餐的成分是BaSO4，BaSO4不溶于水，也不會和鹽酸反應。而BaCO3會和鹽酸反應：BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O，鋇離子是重金屬離子，會讓蛋白質(zhì)發(fā)生變性，對人體造成傷害。2.因誤服鉛、汞等重金屬鹽中毒的患者在急救時，為什么可口服牛奶、蛋清或豆?jié){？提示使重金屬鹽與牛奶等發(fā)生變性作用，從而減少人體蛋白質(zhì)變性，降低危害，緩解毒性。3.絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，能催化多種化學反應，以酶作催化劑時，溫度與化學反應速率的關系曲線如圖所示：(1)化學反應速率隨溫度變化的原因是什么？提示酶的催化作用需要適宜的溫度，在合適溫度下催化效率最高，當溫度超過一定范圍會失去催化作用。(2)分析加酶洗衣粉為何不能在70℃以上的水中使用？提示洗衣粉中有酶存在，超過適宜的溫度，酶將失去活性。1.生命中無時無刻不進行著許許多多的化學反應，這些反應要根據(jù)環(huán)境的變化和身體的需要而靈活控制、自動調(diào)節(jié)，以維持生命活動，所有這一切都離不開酶。下列有關酶的敘述錯誤的是()A.酶是具有催化功能的有機化合物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)B.酶的催化作用具有高效性和專一性C.高溫或紫外線的照射會使酶失去生理活性D.酶通常在強酸或強堿的條件下發(fā)揮作用答案D2.下列有關蛋白質(zhì)的敘述不正確的是()A.向蛋白質(zhì)溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液，蛋白質(zhì)析出，再加水也不溶解B.1965年我國科學家首先合成結晶牛胰島素C.重金屬鹽能使蛋白質(zhì)變性，所以誤食重金屬鹽會中毒D.濃硝酸濺在皮膚上，皮膚呈黃色，是由于濃硝酸和蛋白質(zhì)發(fā)生顯色反應答案A解析向蛋白質(zhì)溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液，蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析，鹽析是可逆的，再加水后蛋白質(zhì)可以溶解，A項錯誤。蛋白質(zhì)溶液與鹽溶液的作用(1)濃的輕金屬鹽溶液能使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析。鹽析是物理過程，是可逆的。(2)稀的輕金屬鹽溶液不會降低蛋白質(zhì)在水中的溶解度，反而會促進蛋白質(zhì)的溶解。(3)重金屬鹽溶液，不論是濃溶液還是稀溶液，均能使蛋白質(zhì)變性，變性是化學過程，是不可逆的。課時對點練［分值：100分］(選擇題1~13題，每小題6分，共78分)題組一氨基酸1.下列關于氨基酸的敘述不正確的是()A.天然氨基酸在室溫下都是晶體，一般都能溶于水B.氨基酸都不能發(fā)生水解反應C.氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應生成鹽D.兩個氨基酸分子脫水后形成的二肽中含有兩個肽鍵答案D解析天然氨基酸熔點較高，室溫下均為無色晶體，一般都能溶于水，A項正確；氨基酸中的氨基、羧基都不能水解，故不能發(fā)生水解反應，B項正確；氨基酸是兩性化合物，氨基能與酸反應、羧基能與堿反應，均生成鹽，C項正確；二肽中的“二”指的是發(fā)生反應的氨基酸的數(shù)目，并不是生成物中肽鍵的數(shù)目，D項錯誤。2.α?丙氨酸是組成人體蛋白的氨基酸之一，如圖是α?丙氨酸的分子結構模型圖，下列對α?丙氨酸的敘述不正確的是()A.α?丙氨酸分子由碳、氫、氧、氮四種元素構成B.α?丙氨酸中氧元素的質(zhì)量分數(shù)最大C.α?丙氨酸的分子式為C3H7O2ND.α?丙氨酸與CH3CH2CH2NO2以及互為同分異構體答案B3.一種二肽的結構簡式如圖，合成這種二肽的氨基酸是()A.和B.C.D.和答案D解析該二肽的結構簡式為，斷裂肽鍵，氨基上增加一個氫原子，酮羰基上增加一個羥基，所以合成這種二肽的氨基酸是和，故選D。題組二蛋白質(zhì)4.(2023·九江高二檢測)我國為人類科技發(fā)展作出巨大貢獻。下列成果研究的物質(zhì)屬于蛋白質(zhì)的是()A.陶瓷燒制B.黑火藥C.造紙術D.合成結晶牛胰島素答案D解析陶瓷的主要成分是硅酸鹽，陶瓷燒制研究的物質(zhì)是硅的化合物，A不符合題意；黑火藥研究的物質(zhì)是硫、碳和硝酸鉀，B不符合題意；造紙術研究的物質(zhì)是纖維素，C不符合題意；胰島素的主要成分是蛋白質(zhì)，故合成結晶牛胰島素研究的物質(zhì)是蛋白質(zhì)，D符合題意。5.(2023·廈門高二檢測)欲將蛋白質(zhì)從水中析出而又不改變它的性質(zhì)應加入()A.甲醛溶液 B.飽和Na2SO4溶液C.CuSO4溶液 D.濃硫酸答案B解析甲醛、強酸(如硫酸)、強堿、重金屬鹽(如CuSO4溶液)等物質(zhì)能使蛋白質(zhì)變性，而蛋白質(zhì)溶液中加入飽和Na2SO4溶液會發(fā)生鹽析，鹽析是一個可逆的過程，不改變蛋白質(zhì)的性質(zhì)，故選B。6.下列說法不正確的是()A.一定濃度的酒精能使蛋白質(zhì)變性，可用于殺菌消毒B.千年銀杏可用“波爾多液”(硫酸銅溶液與熟石灰混合)防治蟲害，其利用了蛋白質(zhì)變性的原理C.氨基酸在人體內(nèi)的唯一代謝方式是合成組織蛋白質(zhì)D.疫苗一般應冷藏存放，其目的是避免蛋白質(zhì)變性答案C解析一定濃度的酒精能使病毒、細菌中的蛋白質(zhì)變性而失去生理活性，A項正確；銅離子為重金屬離子，可以使蛋白質(zhì)變性，B項正確；氨基酸在人體內(nèi)還可以合成一些具有一定生理功能的蛋白質(zhì)，如某些激素，C項錯誤；疫苗一般冷藏存放，其目的是避免蛋白質(zhì)因受熱變性而失去生理活性，D項正確。7.(2024·青島適應性檢測)化學助力人們對美好生活的追求。燙發(fā)原理如圖。下列說法錯誤的是()A.頭發(fā)的主要成分蛋白質(zhì)屬于高分子B.“軟化”時應加入氧化劑，“定型”時應加入還原劑C.應避免頻繁地燙、染發(fā)，以減少對頭發(fā)和頭皮的傷害D.燙發(fā)過程中既有極性鍵、非極性鍵的斷裂又有極性鍵、非極性鍵的形成答案B解析“軟化”時，硫元素化合價從-1價變?yōu)?2價，硫元素化合價降低，應加入還原劑，“定型”時，硫元素化合價升高，應加入氧化劑，B錯誤；頻繁染發(fā)、燙發(fā)會破壞頭發(fā)中的蛋白質(zhì)，導致頭發(fā)干枯、分叉，C正確；燙發(fā)過程中有S—S非極性鍵的斷裂和形成，也有S—H極性鍵的斷裂和形成，D正確。題組三酶8.1997年，英國的“克隆羊”備受世界關注?！翱寺⊙颉钡年P鍵技術之一是找到一些特殊的酶，這些酶能激活普通體細胞使之像生殖細胞一樣發(fā)育成個體。下列有關酶的敘述錯誤的是()A.高溫或重金屬鹽能降低酶的活性B.酶的催化作用具有選擇性和專一性C.酶不是高分子D.酶有著廣泛的應用，有的酶還可用于疾病的診斷答案C解析絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)在高溫或重金屬鹽作用下發(fā)生變性，活性降低，故A正確；酶的專一性和選擇性是指一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學反應，故B正確。9.市場上有一種加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的堿性蛋白酶，它的催化活性很強，衣服上的汗?jié)n、油漬、血跡及人體排出的蛋白質(zhì)遇到它，皆能水解而除去。下列衣料不能用加酶洗衣粉洗滌的是()①棉織品②羊毛織品③腈綸織品④蠶絲織品⑤滌綸織品⑥錦綸織品A.①②③ B.②④C.③④⑤ D.③⑤⑥答案B解析堿性蛋白酶能使蛋白質(zhì)水解，而羊毛織品和蠶絲織品的主要成分均屬于蛋白質(zhì)，因此不能用加酶洗衣粉洗滌。10.2018年諾貝爾化學獎的一半獎金授予美國科學家弗朗西斯·阿諾德(FrancesH.Arnold)，獎勵她的工作實現(xiàn)了酶的定向進化。弗朗西斯·阿諾德開發(fā)酶的應用包括發(fā)展更加環(huán)保的化學物質(zhì)生產(chǎn)方式，如制藥工業(yè)、生物工程，造福更加綠色的交通出行。下列有關說法錯誤的是()A.酶的定向進化可以為有機化學領域提供有用的生物催化劑B.溫度越高，越有利于加強酶的催化效果C.絕大多數(shù)的酶是具有高效催化功能的蛋白質(zhì)D.在人的消化液中，蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)的水解，脂肪酶只能催化脂肪的水解答案B解析酶具有專一性、高效性，酶的定向進化可以為有機化學領域提供有用的生物催化劑，A正確；酶在高溫下會變性失活，B錯誤；酶是一類具有催化功能的有機物，酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，C正確；酶的作用具有專一性，D正確。11.下列關于的說法不正確的是()A.可以脫水生成碳碳雙鍵B.可以脫水生成肽鍵C.可以脫水生成環(huán)酯D.1mol該物質(zhì)最多可與3molNaOH發(fā)生反應答案D解析12.(2023·鄭州月考)尿黑酸癥是一種酪氨酸在人體內(nèi)非正常代謝引起的遺傳病，酪氨酸在人體內(nèi)會發(fā)生如圖所示轉(zhuǎn)化：下列說法錯誤的是()A.酪氨酸既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應B.1mol尿黑酸與足量飽和溴水反應，最多消耗3molBr2C.對羥基苯丙酮酸能發(fā)生取代反應D.酪氨酸分子的核磁共振氫譜圖中有6組峰，有1個手性碳原子答案D解析酪氨酸分子中含氨基和羧基，既能與鹽酸反應又能與NaOH溶液反應，A項正確；尿黑酸分子中含有酚羥基，酚羥基的鄰、對位上的氫原子較易被取代，則1mol尿黑酸最多消耗3molBr2，B項正確；對羥基苯丙酮酸分子中含有(酚)羥基、羧基，能發(fā)生取代反應，C項正確；酪氨酸分子中有7種處于不同化學環(huán)境的氫原子()，其核磁共振氫譜圖中有7組峰，有1個手性碳原子()，D項錯誤。13.已知半胱氨酸的結構簡式為，則下列說法不正確的是()A.半胱氨酸屬于α?氨基酸B.半胱氨酸具有兩性C.兩分子半胱氨酸脫水形成二肽的結構簡式為D.與NaOH溶液混合加熱時，可放出一種堿性氣體答案C解析由題給半胱氨酸的結構簡式可知，分子中氨基和羧基連在同一個碳原子上，所以半胱氨酸屬于α?氨基酸，A項正確；因為氨基為堿性基團，羧基為酸性基團，所以它具有兩性，B項正確；兩分子的半胱氨酸脫水形成二肽應是氨基與羧基脫水縮合的結果，形成的二肽的結構簡式應為，C項不正確；因是氨基酸的銨鹽，故電離出的NH4+與OH-在加熱條件下反應會放出氨氣，D項正確。14.(10分)(2023·徐州高二檢測)(1)下面是一個蛋白質(zhì)部分水解生成的四肽分子結構示意圖，它可以看作是4個氨基酸縮合掉3個水分子而得。式中，R、R'、R″、R?可能是相同或不同的烴基或含取代基的烴基。—NH—CO—稱為肽鍵，現(xiàn)有一個“多肽”，其分子式是C55H70O19N10(除肽鍵外，取代基中不含氮原子)。蛋白質(zhì)完全水解的產(chǎn)物是，該多肽是(填漢字)肽。

(2)取1~5號五支試管，分別加入2.0mL3.0%的過氧化氫溶液，實驗如下：編號向試管中加入物質(zhì)實驗結果11mL唾液無氣泡2銹鐵釘少量氣泡3兩小塊新鮮豬肝大量氣泡4兩小塊新鮮豬肝，0.5mL1.0mol·L-1的鹽酸無氣泡5兩小塊新鮮豬肝，0.5mL1.0mol·L-1的NaOH溶液無氣泡注：新鮮豬肝中含較多的過氧化氫酶。①能說明酶催化具有專一性的試管編號是什么？。

②能說明酶催化具有高效性的試管編