8.2.5蛋白质和氨基酸-高一化学讲义（苏教2019）原卷版

专题8有机化合物的获得与应用第二单元食品中的有机化合物第5课时蛋白质和氨基酸[学习目标]1.能从官能团的角度认识糖类、蛋白质的组成、结构和性质，培养宏观辨识及微观探析的能力。2.掌握葡萄糖、淀粉、蛋白质的组成和主要性质，能设计实验探究葡萄糖、淀粉、蛋白质的性质，培养科学探究精神。3.了解糖类、蛋白质在生产生活中的应用，提高创新意识与社会责任。课前预习课前预习知识点01蛋白质1．存在与组成（1）存在：蛋白质是组成的基础物质。动物的肌肉、毛皮以及在人体新陈代谢中起催化作用的、运输氧气的、引起疾病的和、抵抗疾病的抗体中都含有蛋白质。（2）组成：主要由、、、、等元素组成，属于天然高分子化合物。动物的毛发、皮革、蚕丝、豆浆、鸡蛋清、牛奶等主要成分都是蛋白质。2．蛋白质的性质（1）【实验探究】实验操作实验现象蛋白质溶液加饱和硫酸铵溶液，再加蒸馏水加稀硫酸，再加蒸馏水加硫酸铜溶液，再加蒸馏水加甲醛溶液，再加蒸馏水加热，再加蒸馏水（2）蛋白质的性质①盐析概念：某些浓的无机盐溶液使蛋白质的溶解度而使其从溶液中析出的过程。盐析过程中，蛋白质的和没有发生改变。特点：盐析是过程，在加入蒸馏水，沉淀又。②变性概念：在加热、强酸、强碱、重金属盐、紫外线、福尔马林的作用下，蛋白质原有的或会发生改变，这种变化称为蛋白质的变性。特点：变性后的蛋白质不能再恢复，变性是过程。③蛋白质的水解反应天然蛋白质在一定条件下能发生水解反应，最终转化为。④显色反应：某些蛋白质遇浓硝酸显色。⑤灼烧：蛋白质被灼烧时，会产生的气味，利用此性质可鉴别蛋白质。知识点02氨基酸1．氨基酸的结构特点（1）结构：氨基酸分子中均含有（）和（）基团。（2）α­氨基酸：分子中氨基连接在离羧基的碳原子上的氨基酸。2．化学性质（1）两性：①氨基酸分子中的基能与酸反应。②氨基酸分子中的基能与碱反应。（2）生成多肽：在一定条件下，氨基酸之间能发生反应生成多肽，多再经过一系列的变化，从而构成。（3）羧基的反应：氨基酸的羧基，在一定条件下可以发生反应、成盐反应。知识点03酶1．酶的定义和作用（1）定义：酶是一种具有作用的物质，它是一种最有效的天然生物催化剂。绝大多数酶是。（2）作用：生命活动中的新陈代谢，与遗传信息传递和表达有关的所有化学变化都是在酶的催化作用下进行的。2．酶的特点酶的催化作用具有很强的专一性和高效性。（1）专一性：人的唾液中有催化淀粉水解的酶，胃液中有催化蛋白质水解的酶，血液和新鲜的动物肝脏中有酶（能催化双氧水的分解）。（2）高效性：酶的催化反应速率比一般的催化反应速率大1010～1014倍。（3）特殊的温度效应：在很的条件下就具有很强的催化效能。知识点总结知识点总结考点1蛋白质和氨基酸1．蛋白质的存在与组成(1)存在：蛋白质广泛存在于生命体内，是组成细胞的基础物质。动物的肌肉、毛皮、血液等中都含有蛋白质；大多数酶都是蛋白质。(2)组成：主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，属于天然高分子化合物。2．蛋白质的性质按表中实验操作完成实验，并填写下表实验内容实验操作实验现象蛋白质的性质加饱和(NH4)2SO4溶液，再加蒸馏水有白色沉淀析出，加入蒸馏水又溶解加稀硫酸，再加蒸馏水有白色沉淀析出，加入蒸馏水，沉淀不溶解加CuSO4溶液，再加蒸馏水有白色沉淀析出，加入蒸馏水，沉淀不溶解加甲醇溶液，再加蒸馏水有白色沉淀析出，加入蒸馏水，沉淀不溶解加热，再加蒸馏水有白色沉淀析出，加入蒸馏水，沉淀不溶解(1)蛋白质的盐析①概念：浓无机盐溶液使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出的过程叫盐析。②条件：浓的轻金属盐溶液或铵盐溶液。少量的无机盐能促进蛋白质的溶解。③特点：盐析是可逆过程，继续加水时，能使沉淀溶解，不影响蛋白质的生理活性。可用来分离、提纯蛋白质。(2)蛋白质的变性①概念：蛋白质的变性是在紫外线照射、加热或加入酸、碱、重金属盐、福尔马林的情况下，蛋白质发生性质上的改变而聚沉的过程。②蛋白质的变性是不可逆的化学变化过程，可以利用这一性质进行杀菌消毒。(3)蛋白质的水解反应①蛋白质eq\o(→,\s\up10(酸、碱或酶等催化剂),\s\do4(水解反应))多肽eq\o(→,\s\up7(水解反应))氨基酸(最终产物)②几种常见的氨基酸a．甘氨酸b．丙氨酸c．谷氨酸它们共同的官能团为羧基(—COOH)和氨基(—NH2)。③氨基酸的化学性质(4)蛋白质的特征反应3．蛋白质在生产、生活中的应用(1)蛋白质存在于一切细胞中，是人类必需的营养物质。(2)毛和蚕丝的成分都为蛋白质，可以制作服装。(3)绝大多数酶也是蛋白质，是重要的催化剂。4.蛋白质的盐析与变性比较(1)蛋白质的盐析属于物理变化，是可逆过程。盐析析出的蛋白质，加入较多量的水，还会溶解。利用盐析可分离和提纯蛋白质。(2)蛋白质的变性是一种化学变化，是不可逆的。这种变化使蛋白质的化学组成或空间结构发生变化，因而生理功能会随之改变。【大招总结】1．氨基酸额两性氨基酸具有两性，既能与酸反应，又能与碱反应，如2．成肽反应氨基酸分子中氨基和羧基能发生缩合反应，也叫成肽反应。(1)实质：羧基脱去羟基，氨基脱去氢原子。(2)氨基酸分子中的羧基与氨基可以发生类似于酯化反应的脱水反应，生成二肽。如两分子氨基乙酸生成二肽的反应方程式为：3．蛋白质的盐析和变性的区别盐析变性含义蛋白质在某些盐的浓溶液中因溶解度降低而析出外界条件使蛋白质化学组成或空间结构发生改变条件浓的无机盐溶液加热或加入某些有机化合物(甲醛、苯酚、酒精)、强酸、强碱、重金属盐(如铅盐、铜盐、汞盐)、紫外线照射等特征可逆过程，不改变蛋白质的生理活性不可逆过程，蛋白质失去生理活性实质溶解度降低，物理变化结构或性质改变，化学变化应用分离、提纯蛋白质杀菌消毒4．蛋白质变性的应用：杀菌消毒。如：医院里对一些医疗器械进行高温蒸煮，对患者住过的床铺进行紫外线照射，注射前用蘸有乙醇体积分数为75%的酒精棉球擦拭皮肤等。农业上用波尔多液(由硫酸铜、生石灰和水制成)来消灭病虫害。不小心误服可溶性重金属盐应立即给病人服用豆浆、牛奶等。福尔马林（36~40%甲醛溶液）用于浸制动物标本。5．蛋白质的特征反应（1）含有苯环的蛋白质能与浓硝酸反应生成黄色沉淀，用于蛋白质的鉴别。（2）灼烧蛋白质时产生烧焦羽毛的气味，用于蛋白质的鉴别。6．蛋白质存在与组成(1)存在：蛋白质是组成细胞的基础物质。动物的肌肉、毛皮以及在人体新陈代谢中起催化作用的酶、运输氧气的血红蛋白、引起疾病的细菌和病毒、抵抗疾病的抗体中都含有蛋白质。(2)组成：蛋白质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，属于天然高分子化合物。7．蛋白质的性质(1)蛋白质的盐析：按表中实验操作完成实验，并填写下表：实验操作实验现象实验结论向鸡蛋清溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，有沉淀析出，沉淀加入到蒸馏水中时又溶解饱和(NH4)2SO4溶液能降低鸡蛋清在水中的溶解度，但不改变鸡蛋清的性质由实验可知：①概念：浓无机盐溶液使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出的过程叫盐析。②条件：浓的轻金属盐溶液或铵盐溶液。少量的无机盐能促进蛋白质的溶解。③特点：盐析是可逆过程，继续加水时，能使沉淀溶解，不影响蛋白质的生理活性。可用来分离、提纯蛋白质。(2)蛋白质的变性按表中实验操作完成实验，并填写下表：实验操作实验现象加热后，鸡蛋清沉淀，沉淀放入蒸馏水中不溶解加入CuSO4溶液后，鸡蛋清沉淀，沉淀放入蒸馏水中不溶解加入甲醛的水溶液后，鸡蛋清沉淀，沉淀放入蒸馏水中不溶解实验结论加热、CuSO4溶液、甲醛都能使蛋白质的性质发生改变由实验可知：①蛋白质的变性是在紫外线照射、加热或加入酸、碱、重金属盐、有机物(乙醇、苯酚、甲醛等)的情况下，蛋白质发生性质上的改变而聚沉的过程。②蛋白质的变性是不可逆的化学变化过程，可以利用这一性质进行杀菌消毒。(3)水解：蛋白质在一定条件下能发生水解反应，水解产物为氨基酸。8．几种重要的氨基酸名称结构简式甘氨酸(氨基乙酸)丙氨酸(α­氨基丙酸)谷氨酸(α­氨基戊二酸)(1)组成：氨基酸分子主要由C、H、O、N四种元素组成。(2)结构：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。(3)α­氨基酸：分子中氨基连接在离羧基最近的碳原子上的氨基酸。9．氨基酸化学性质(1)两性：①能与酸反应，体现其具有碱性。②能与碱反应，体现其具有酸性。(2)成肽反应：在一定条件下，氨基酸之间能发生反应，生成多肽，多肽再经过一系列复杂的变化，从而构成结构更为复杂的蛋白质。10．酶：酶是一种具有催化作用的物质，绝大多数酶是蛋白质，具有以下特点：(1)条件：温和条件。(2)具有很强的专一性。(3)具有很强的催化效能，催化反应速率大。11．高温、紫外线、酒精等都可以使蛋白质变性，杀死细菌，起到消毒作用。不小心误服可溶性重金属盐应立即服用大量鲜牛奶或豆浆或鸡蛋清等蛋白质含量丰富的食物，可使重金属与服用的蛋白质发生变性作用，从而减轻重金属对机体的危害。12．加酶洗衣粉的催化活性很强，衣服的汗渍、油渍、血液及人体排放的蛋白质遇到它，皆能与它发生水解反应而除去。毛织品、蚕丝织品的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉能使蛋白质水解，所以含有蛋白质的衣服不能用加酶洗衣粉洗涤。13．蛋白质的性质典型例题典型例题【例1】蒙古牧民喜欢用银器盛鲜牛奶，现代科学证明，用银器盛放鲜牛奶确有其科学依据，其科学依据是A．溶有极微量的银离子，可杀死牛奶中的细菌防止牛奶变质B．用银器盛放牛奶，可以补充入体所必需的银元素C．银易导热，牛奶凉得快D．银的化学性质稳定，坚固耐用【答案】A【解析】A．银离子是重金属离子，可使细菌(蛋白质)变性，选项A正确；B．银元素不是人体必需元素，不需要补充，选项B错误；C．内蒙古天气寒冷，凉得快不利于饮用，选项C错误；D．银器并不坚固耐用，选项D错误；答案选A。【例2】国家卫健委公布的新冠肺炎诊疗方案指出，75%医用酒精可有效灭活病毒。下列关于酒精的说法中错误的是A．酒精可以任意比例溶于水B．酒精的浓度越高，杀菌消毒效果越好C．医用酒精可以使病毒中的蛋白质失去生理活性D．医用酒精严禁口服【答案】B【解析】A．酒精可以任意比例溶于水，故A正确；B．95%的酒精能将细菌表面包膜的蛋白质迅速凝固，并形成一层保护膜，阻止酒精进入细菌体内，因而不能将细菌彻底杀死，而70%75%的酒精即能顺利地进入到细菌体内，又能有效地将细菌体内的蛋白质凝固，因而可彻底杀死细菌，所以医用酒精浓度为75%，故B错误；C．医用酒精可以使病毒中的蛋白质变性，失去生理活性，故C正确；D．医用酒精浓度高，能灼伤人体器官内黏膜，严禁口服，故D正确；故选B。【例3】下列关于有机物的说法中，正确的是①糖类和蛋白质都是高分子化合物，一定条件下能发生水解②汽油、柴油和植物油都是碳氢化合物，完全燃烧只生成CO2和H2O③纤维素进入人体内会完全水解为葡萄糖从而为人体提供能量④95%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒⑤乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平⑥酯在碱性条件下的水解反应叫皂化反应⑦石油裂解能得到乙烯，乙烯是生产聚乙烯的原料⑧液化石油气可由石油分馏获得，汽油可由石油分馏或重油裂化获得A．②③⑤⑦ B．⑤⑦⑧ C．①④⑦⑧ D．①⑥⑦⑧【答案】B【解析】①糖类中有单糖不能水解，①错误；②植物油是油脂，油脂是高级脂肪酸与甘油形成的酯，是酯类物质，②错误；③人体不含纤维素酶，不能水解纤维素，③错误；④75%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒，④错误；⑤乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平，⑤正确；⑥油脂在碱性条件下得水解叫皂化反应，⑥错误；⑦石油裂解能得到乙烯，乙烯是生产聚乙烯的原料，⑦正确；⑧液化石油气可由石油分馏获得，汽油可由石油分馏或重油裂化获得，⑧正确；综上所述，⑤⑦⑧正确，B符合题意；故选B。【例4】下列实验方案设计、现象和结论都正确的是实验目的方案设计现象和结论A探究反应物浓度对化学反应速率的影响分别取10mL0.1mol·Lˉ1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·Lˉ1Na2S2O3溶液、5mL蒸馏水于两支试管中，然后同时加入10mL0.1mol·Lˉ1H2SO4溶液前者出现浑浊的时间更短，说明增大Na2S2O3浓度，可以加快反应速率B探究压强对化学反应速率的影响在容积不变的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，向其中通入氩气，反应速率不变化学反应速率不受压强影响C检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液若溶液变红，则Fe(NO3)2晶体已氧化变质D研究淀粉的水解程度取0.5g淀粉于试管中，加入适量20%的硫酸溶液后沸水浴加热5min，再滴加过量氢氧化钠溶液，再加入适量碘水若溶液没有变成蓝色，则淀粉已经水解完全【答案】A【解析】【详解】A．Na2S2O3浓度不同，H2SO4浓度相同，可以探究反应物浓度对化学反应速率的影响，故A选；B．容积不变的容器中通入惰性气体氩气，虽然压强增大，但各物质浓度均无改变，所以反应速率不变，实验方案的设计和结论均错误，故B不选；C．将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4，在酸性溶液中，硝酸根离子具有强氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，滴加KSCN溶液会变红，不能由此判断检验Fe(NO3)2晶体已经氧化变质，方案设计和结论均错误，故C不选；D．淀粉水解后加入过量氢氧化钠溶液，再加入碘水，碘能和氢氧化钠反应，所以溶液不会变蓝，方案设计和结论均错误，故D不选；故选A。【例5】淀粉是重要的营养物质，在大米、小麦、马铃薯中大量存在。淀粉在一定条件下可以水解生成物质A，人体中A在酶的作用下缓慢氧化，释放能量；物质B是一种植物生长调节剂。有关物质的相互转化关系如图：

(1)A分子中的官能团名称是_______。(2)反应①的反应类型是_______，反应②的化学方程式为_______。(3)已知在通常情况下18g物质A完全氧化生成和液态水放出热量，请写出表示A的燃烧热的热化学方程式_______。(4)检验淀粉是否完全水解的方法是_______。(5)物质B的一种同系物D比B的相对分质量大14，请写出D与反应生成的所有可能的有机物的结构简式_______。【答案】

醛基、羟基

加成反应

取少量淀粉水解液于试管中，滴加碘水，若溶液不变蓝，则说明淀粉水解完全，反之则说明淀粉没有水解完全

、【解析】【分析】淀粉在催化剂作用下水解生成物质A，物质A在酶作用下转化为CH3CH2OH，故可推知：物质A为葡萄糖(CH2OH(CHOH)4CHO)，物质B催化剂条件下与H2O反应生成乙醇，且物质B是一种植物生长调节剂，故推知物质B为乙烯(CH2=CH2)，乙醇催化氧化生成乙醛，故物质C为乙醛(CH3CHO)，据此分析解题。【详解】(1)淀粉水解生成的A为葡萄糖，其含有的官能团是醛基、羟基，故答案为：醛基、羟基；(2)物质B为一种植物生长调节剂，且能与水反应生成乙醇，所以B为乙烯，乙烯与水加成反应生成乙醇。乙醇催化氧化的化学反应方程式为，故答案为：；(3)18g物质A(葡萄糖)的物质的量为，所以其热化学反应方程式为：，故答案为：；(4)取少量淀粉水解后的溶液于试管中，加入少量的碘水，若溶液变蓝，则说明没有水解完全，反之则水解完全，故答案为：取少量淀粉水解液于试管中，滴加碘水，若溶液不变蓝，则说明淀粉水解完全，反之则说明淀粉没有水解完全；(5)物质B的一种同系物D比B的相对分质量大14，则D为，其与加成生成和，故答案为：、。强化训练强化训练1．下列说法正确的是A．油脂、糖类和蛋白质都是高分子化合物B．石油裂化和煤干馏是化学变化，而石油分馏和煤液化是物理变化C．75%的乙醇溶液可用于医疗消毒，福尔马林可用于种子消毒，两者原理相同D．葡萄糖能够在酶的作用下分解生成乙醇和二氧化碳，所以葡萄糖不是单糖2．下列物质对应的组成不正确的是A．小苏打：Na2CO3 B．生石膏：C．甘氨酸： D．工业盐：3．下列说法错误的是A．油脂可以用来制造油漆 B．NaHCO3可用来治疗胃酸过多C．双氧水溶液可用来杀灭COVID19病毒 D．生物质能、可燃冰、氢能都属于可再生能源4．唐代赵蕤所题《嫘祖圣地》碑文记载：“嫘祖首创种桑养蚕之法，抽丝编绢之术，谏诤黄帝，旨定农桑，法制衣裳……弼政之功，殁世不忘”。下列有关说法正确的是A．丝绸制品主要成分是蛋白质，不能高温烫熨B．“抽丝编绢”涉及化学变化C．蚕丝和棉纤维都是天然高分子，用灼烧法无法鉴别D．蚕丝水解可以生成葡萄糖5．下列实验设计、现象和结论都正确的是目的方案设计现象和结论A检验高温下铁与水蒸气反应的产物中是否含有三价铁取铁与水蒸气反应后的固体，先加入稀盐酸溶解，再加入KSCN溶液溶液变血红色则有三价铁，若不变血红色则无三价铁B检验MnO2和浓盐酸反应之后是否有酸剩余取少量反应后的溶液于试管中，依次加入AgNO3和稀硝酸若出现白色沉淀，则酸剩余C探究淀粉水解过程在试管中加入2mL淀粉溶液和少量稀硫酸，加热3～5min，冷却后加入少量新制Cu(OH)2加热若未出现砖红色沉淀，则淀粉未发生水解D检验蛋白质的性质取2mL蛋白质溶液于试管中，加入适量醋酸铅溶液，再加入足量水若产生沉淀不溶解，则蛋白质变性A．A B．B C．C D．D6．化学创造美好生活。下列项目与所述的化学知识有关联的是选项项目化学知识A衣：羊毛衫不能用碱性洗涤剂洗涤蛋白质在藏性条件下易水解B食：可用作葡萄酒抗氧化剂具有漂白性C住：在建筑中可用作耐火材料具有两性D行：用处理汽车尾气中的氮氧化物极易溶于水A．A B．B C．C D．D7．下列过程中，不可逆的是A．蛋白质盐析 B．酯的水解 C．蛋白质变性 D．酯化反应8．下面实验操作不能实现实验目的的是（

）A．鸡蛋白溶液中，加入浓的硫酸铵溶液有沉淀析出，加入水后沉淀溶解B．取样灼烧，可以鉴别某白色织物是棉织品还是羊毛制品C．乙醇、乙酸和乙酸乙酯能用饱和Na2CO3溶液鉴别D．取少量淀粉溶液，加入一定量稀硫酸，水浴加热几分钟后，再加入新制的氢氧化铜悬浊液并且加热，观察现象，判断淀粉的水解的产物中是否含有葡萄糖9．下列说法正确的是A．油脂、糖类和蛋白质都是高分子化合物，一定条件下能发生水解B．鸡蛋清中加入Na2SO4、CuSO4溶液都会因变性产生沉淀C．石油的分馏和煤的干馏都属于物理变化D．75%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒10．下列有关生活中常见物质的说法正确的是A．涤纶衬衣、橄榄油、牛皮鞋均是由有机高分子化合物构成的B．豆浆煮沸后，蛋白质变成了氨基酸C．高锰酸钾溶液、酒精、双氧水能杀菌消毒，都利用了其强氧化性D．蔗糖、淀粉、油脂均能水解产生非电解质11．下列诗句与化学有关。其中说法错误的是A．“炉火照天地，红星乱紫烟”包含了金属的冶炼过程B．“客从南溟来，遗我泉客珠”中的“珠”属于混合物C．“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”包含了化学变化D．“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”中的“丝”指纤维素12．劳动成就梦想。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是选项劳动项目化学知识A社区服务：用75%的酒精对桌椅消毒75%的酒精可使蛋白质变性B实验操作：NH3和H2O的喷泉实验氨气溶于水呈碱性C生产活动：利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品氢氟酸可与SiO2反应D自主探究：以油脂为原料制肥皂油脂可发生皂化反应A．A B．B C．C D．D13．下列说法正确的是A．淀粉和纤维素互为同分异构体B．乙烯、聚氯乙烯均能使溴的溶液褪色C．乙醇、乙酸、乙酸乙酯都能发生取代反应D．蛋白质、油脂均属于高分子化合物，在一定条件下都能水解14．化学在科学、技术、社会和环境等方面发挥着巨大作用。下列有关说法正确的是A．塑料中植入微量蛋白酶K，有助于塑料降解，活性银离子、乙醇均能使该蛋白酶变性B．制造5G芯片的氮化铝晶圆属于传统无机非金属材料C．氢燃料电池属于二次电池，优点是能源利用率高、清洁无污染D．酿酒过程中葡萄糖在酒化酶的作用下发生水解反应生成乙醇15．客家黄酒是广东名酒，有活气养血、活络通经之功效，黄酒中含有丰富的维生素、氨基酸等营养成分。下列有关说法中错误的是A．黄酒微酸是因为黄酒中的乙醇电离出了氢离子B．酒越陈越香与生成的酯类物质有关C．粮食酿黄酒涉及反应D．氨基酸中均含有氮元素16．查阅资料，了解味精的主要成分。思考在味精的生产过程中，谷氨酸的中和为