专题2 核酸和蛋白质
Ⅰ.核酸
一、核酸的组成和分类
1．核酸的分类
天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
2．核酸的组成
核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷，核苷继续水解得到戊糖和碱基。因此，核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。其中的戊糖是核糖或脱氧核糖，它们均以环状结构存在于核酸中，对应的核酸分别是核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。转化关系如图所示：
3．戊糖结构简式
4．碱基
碱基是具有碱性的杂环有机化合物，RNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(分别用字母A、G、C、U表示)；DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(用字母T表示)。结构简式分别可表示为：
腺嘌呤(A)：
鸟嘌呤(G)：
胞嘧啶(C)：
尿嘧啶(U)：
胸腺嘧啶(T)：
二、核酸的结构及生物功能
1．DNA分子的双螺旋结构具有以下特点：DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结构；每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧；两条链上的碱基通过氢键作用，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，结合成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
2．RNA也是以核苷酸为基本构成单位，其中的戊糖和碱基与DNA中的不同，核糖替代了脱氧核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。
3．基因
核酸是生物体遗传信息的载体。有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，被称为基因。
4．DNA分子的生物功能
DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。在细胞繁殖分裂过程中，会发生DNA分子的复制。亲代DNA分子的两条链解开后作为母链模板，在酶的作用下，利用游离的核苷酸各自合成一段与母链互补的子链，最后形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子，使核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代，并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。
5．RNA的生物功能
RNA则主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。
6．我国在核酸的研究中取得的成绩
(1)1981年，我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法，人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸转移核糖核酸。
(2)1999年，我国参与了人类基因组计划，成为参与该项计划的唯一发展中国家。
(3)2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。
7．对核酸的结构和生物功能研究的意义
使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源，有助于提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展。
三、核酸的结构与性质
5．核酸有两种：含核糖的是核糖核酸(RNA)，含脱氧核糖的是脱氧核糖核酸(DNA)，人类的基因组通过从细胞核里的DNA向蛋白质的合成机制发出生产蛋白质的指令运作，这些指令通过mRNA传送。核糖是合成核酸的重要原料，常见的两种核糖结构简式：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．由戊醛糖→脱氧核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)可看成是一个氧化过程
Ⅱ.蛋白质
一、氨基酸的结构和性质
1．氨基酸的分子结构
(1)从结构上看，氨基酸可以看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物。
(2)官能团：分子中既含有—COOH(羧基)又含有—NH2(氨基)。
(3)天然氨基酸主要是α-氨基酸，其结构简式可以表示为。
2．常见的氨基酸
俗名 结构简式 系统命名
甘氨酸 H2N—CH2COOH 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
3.氨基酸的性质
(1)物理性质
溶剂 水 强酸或强碱 乙醇、乙醚
溶解性 大多数能溶 能溶 难溶
(2)化学性质
①两性
氨基酸分子中含有酸性基团—COOH，碱性基团—NH2。
甘氨酸与盐酸反应的化学方程式是
＋HCl―→。
甘氨酸与NaOH溶液反应的化学方程式是
＋NaOH―→。
②成肽反应
两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定条件下，通过氨基与羧基间缩合脱去水，形成含有肽键()的化合物，发生成肽反应，该反应属于取代反应。如：
。
氨基酸二肽或多肽蛋白质。
③氨基酸缩合的反应规律
a．两分子间缩合
―→。
b．分子间或分子内缩合成环
―→，―→。
二、蛋白质
1．蛋白质的组成和结构
(1)组成：蛋白质中主要含有C、H、O、N、S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)四级结构
2．蛋白质的化学性质
(1)特征反应
①显色反应：分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色。其他一些试剂也可以与蛋白质作用呈现特定的颜色，可用于蛋白质的分析检测。
②蛋白质灼烧，可闻到烧焦羽毛的特殊气味。
(2)两性
形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸缩合形成的，在多肽链的两端必然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)水解反应
蛋白质多肽氨基酸
(4)盐析
向蛋白质溶液中加入一定浓度的盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)溶液，会使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的现象称为蛋白质的盐析。盐析是一个可逆过程，可用于分离提纯蛋白质。
(5)变性
蛋白质在某些物理(如加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等)或化学因素(如强酸、强碱、重金属盐、乙醇、福尔马林、丙酮等)的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象称为蛋白质的变性。蛋白质变性后在水中不能重新溶解，是不可逆过程，可用于杀菌消毒。
三、酶
酶具有生理活性，是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的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。酶的催化作用具有以下特点：
①条件温和，不需加热。
②具有高度的专一性。
③具有高效催化作用。
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1．棉、麻、羊毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O( )
2．食用花生油和鸡蛋清都能发生水解反应( )
3．蚕丝、帛的主要成分均是蛋白质，属于天然高分子( )
4．用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维( )
5．蛋白质水解的条件是酸、碱或酶( )
一、氨基酸的两性和成肽反应
1．(1)分别写出谷氨酸在强酸或强碱性条件下，粒子存在形式的结构简式。
(2)一种二肽的结构简式为，写出合成这种二肽的氨基酸的结构简式。
二、蛋白质的盐析和变性的区别
2．(1)向鸡蛋清溶液中，加入下列哪些溶液可以使蛋白质发生盐析： (填字母，下同)；加入下列哪些溶液可以使蛋白质发生变性： 。
A．HCl溶液 B．CuSO4溶液
C．(NH4)2SO4溶液 D．甲醛溶液
E．酒精溶液 F．NaOH溶液
G．Na2SO4溶液 H．Pb(Ac)2溶液
(2)请比较蛋白质的盐析和变性的区别有哪些？举例说明盐析和变性的作用。
3．(1)下面是一个蛋白质部分水解生成的四肽分子结构示意图，它可以看作是4个氨基酸缩合掉3个水分子而得。
式中，R、R′、R″、R?可能是相同的或不同的烃基或取代基的烃基。—NH—CO—称为
肽键，现有一个“多肽”，其分子式是C55H70O19N10。
蛋白质完全水解的产物类别是 ，该多肽是 (填汉字)肽。
(2)取1～5号五支试管，分别加入2.0 mL 3.0%的过氧化氢溶液，实验如下：
编号 往试管中加入物质 实验结果
1 1 mL唾液 无气泡
2 锈铁钉 少量气泡
3 两小块新鲜猪肝 大量气泡
4 两小块新鲜猪肝，0.5 mL 1.0 mol·L－1的盐酸 无气泡
5 两小块新鲜猪肝，0.5 mL 1.0 mol·L－1的NaOH溶液 无气泡
注：新鲜猪肝中含较多的过氧化氢酶。
①能说明酶催化具有专一性的试管编号是什么？
②能说明酶催化具有高效性的试管编号是什么？
③4、5号试管中无气泡的原因是什么？
1.氨基酸和蛋白质的结构、性质及应用
a.根据氨基酸的结构分析其性质以及成肽规律
(1)(2023汇编，4分)下列对氨基酸的描述正确的是 (填序号)。
①氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性
②氨基酸为高分子化合物，种类较多，分子中都含有—COOH和—NH2
③只有不同种类的氨基酸之间才能形成多肽
④α－氨基丙酸与α－氨基苯丙酸混合物脱水成肽，能生成4种二肽
⑤氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子，在电场作用下向负极移动
⑥氨基酸CH2(NH2)CH2COOH是由天然蛋白质水解得到的，既可以和酸反应，又可以和碱反应
⑦若两种二肽互为同分异构体，则二者的水解产物一定不同
答案：④
解析：蛋白质遇重金属离子会变性，而氨基酸遇重金属离子不会变性，故①错误。有机高分子化合物的相对分子质量通常高达104～106以上，又称为聚合物。氨基酸属于小分子化合物，种类较多，氨基酸分子中都含有—COOH和—NH2，故②错误。多肽是由多个氨基酸分子通过肽键相连而成，氨基酸分子中都含有—COOH和—NH2，同种氨基酸之间的—COOH和—NH2也能反应生成肽键，故③错误。α－氨基丙酸与α－氨基苯丙酸混合物脱水成二肽时，它们能相同分子间脱水缩合生成2种二肽，还可以不同分子间脱水缩合生成2种二肽，即共生成4种二肽，故④正确。氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成氨基酸钠盐，电离出的阳离子和阴离子在电场作用下分别向电源负极和正极移动，故⑤错误。天然蛋白质水解得到的都是α－氨基酸，而CH2(NH2)CH2COOH不属于α－氨基酸，故⑥错误。两种二肽互为同分异构体，如一分子甘氨酸()和一分子丙氨酸()形成的二肽有两种构成方式，但二者水解后都产生一分子甘氨酸和一分子丙氨酸，故⑦错误。
b.根据蛋白质的组成和结构分析其性质及应用
(2)(2023汇编，4分)下列有关蛋白质的说法不正确的是 (填序号)。
①强酸、强碱、重金属盐等可使蛋白质变性(2020.01浙江选考)
②蛋白质水解时中的C—N键断裂
③向鸡蛋清的溶液中加入饱和硫酸钠溶液产生沉淀，加水后沉淀可溶解
④所有蛋白质在微热条件下都能与硝酸反应显黄色
⑤大豆富含蛋白质，由大豆制得的豆浆加热后含有大量氨基酸
⑥根据纤维在火焰上燃烧产生的气味，可以鉴别蚕丝与棉花(2020.07浙江选考)
答案：④⑤
解析：加热、强酸、强碱、重金属盐及某些有机物等，均可使蛋白质发生变性，故①正确，不符合题意。蛋白质水解最终产物为氨基酸，则其肽键在水解过程中断裂C—N键，生成羧基和氨基，故②正确，不符合题意。硫酸钠浓溶液能使蛋白质盐析，而盐析是可逆的，故加水后蛋白质沉淀还能继续溶解，故③正确，不符合题意。含苯环的蛋白质在微热的条件下遇硝酸显黄色，并非所有蛋白质都是如此，故④错误，符合题意。豆浆中含有蛋白质，加热会使蛋白质变性，而蛋白质只有在催化剂(或酶)的催化下才能水解成氨基酸，故⑤错误，符合题意。蚕丝主要成分是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味；而棉花则属于纤维素，灼烧时则基本没有明显气味，故⑥正确，不符合题意。
3.核酸的组成、结构及性质特点
(3)(2020北京大兴区模拟，3分)核酸检测对防疫新冠肺炎意义重大。图1是脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，它的碱基中胞嘧啶的结构如图2，下列说法正确的是( )
A.脱氧核糖核酸中含有的化学键都是不同原子形成的极性共价键
B.2－脱氧核糖(C5H10O4)与葡萄糖属于同系物，都能发生银镜反应
C.胞嘧啶分子式为C4H5N3O，含有的官能团是氨基和肽键
D.脱氧核糖核酸由磷酸、2－脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成
答案：D
解析：根据脱氧核糖核酸结构可知，其中含有的化学键既有不同原子形成的极性共价键，也有碳碳之间形成的非极性共价键，故A项错误。根据图示可知，2－脱氧核糖(C5H10O4)无醛基，不能发生银镜反应，与葡萄糖不是同系物，故B项错误。胞嘧啶分子式为C4H5N3O，含有的官能团是酰胺基和碳氮双键、碳碳双键及氨基，故C项错误。图示为脱氧核糖核酸结构片段，由其结构判断可知脱氧核糖核酸由磷酸、2－脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成，故D项正确。
经典习题
1.(2023汇编，4分)下列关于糖类、蛋白质、核酸的说法中正确的是 (填序号)。
①做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体
②核酸检测是确认病毒类型的有效手段，核酸是高分子化合物
③糖类、蛋白质均属于天然有机高分子化合物(2021湖南单科)
④酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质(2018全国Ⅰ)
⑤取2 mL 20%的蔗糖溶液于试管中，加入适量稀硫酸后水浴加热5 min；再加入适量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，若没有生成砖红色沉淀 ，则蔗糖在酸性水溶液中稳定(2021.01浙江选考)
⑥在大豆蛋白溶液中，加入硫酸铜溶液，蛋白质会发生变性(2018.11浙江选考)
⑦福尔马林能使蛋白质发生变性，可用于浸制动物标本(2018.04浙江选考)
答案：②⑥⑦
解析：做衣服用的棉和麻是植物纤维，属于纤维素，淀粉和纤维素都可以用通式(C6H10O5)n表示，但由于组成分子的n值不同，所以分子式不同，不是同分异构体，故①错误。核酸是一种生物大分子，相对分子质量可达上百万，属于高分子化合物，故②正确。糖类分为单糖、二糖和多糖，其中属于多糖的淀粉、纤维素的相对分子质量上万，属于天然有机高分子化合物，蛋白质也属于天然有机高分子化合物，而单糖和二糖相对分子质量较小，不属于天然有机高分子化合物，故③错误。大多数酶属于蛋白质，是高效的生物催化剂，使用条件温和，具有专一性和高效性，但酶不只包括蛋白质，故④错误。蔗糖为二糖，在酸性条件下可以水解产生单糖，检验醛基可证明蔗糖水解，应向水解液中加入NaOH溶液至溶液呈碱性，再加入新制Cu(OH)2悬浊液，故⑤错误。在大豆蛋白溶液中加入重金属盐会使蛋白质变性，故⑥正确。福尔马林能使蛋白质变性，故能杀菌消毒，可用于浸泡动物标本，防止其腐败变质，故⑦正确。
2.(多选)(2023改编，4分)生命科学和人体健康与化学息息相关，下列说法正确的是( )
A.淀粉无甜味，糖尿病患者多食无碍
B.DNA双螺旋的两个螺旋链是通过氢键相互结合的
C.疫苗一般应冷藏储存，以避免蛋白质变性(2018全国Ⅱ)
D.任何金属离子均可使蛋白质变性而使人中毒
答案：BC
解析：淀粉虽然没有甜味，但是属于多糖，在人体内能水解生成葡萄糖，糖尿病患者不能摄入过多，故A项错误。DNA分子中含有N—H键，并且N的电负性较大，符合氢键形成条件，实际上DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的，故B项正确。疫苗中的有效成分为蛋白质，蛋白质在温度较高时易发生变性，因此疫苗应冷藏储存，故C项正确。重金属可使蛋白质变性从而使人中毒，钠离子、钙离子、亚铁离子等是人体必需的金属离子，适当摄入有利于人体健康，故D项错误。
3.(2020北京延庆区模拟，3分)脑啡肽结构简式如图，下列有关脑啡肽说法错误的是( )
A.一个分子中含有四个肽键
B.其水解产物之一的分子结构简式为
C.一个分子由五种氨基酸分子缩合生成
D.能发生取代、氧化、缩合反应
答案：C
解析：肽键由羧基与氨基脱水缩合形成，结构简式为－CO－NH－，脑啡肽含有4个肽键，故A项正确，不符合题意。脑啡肽在一定条件下水解可得到4种氨基酸：NH2CH2COOH、CH3CH(CH3)CH2CH(NH2)COOH，故B项正确，不符合题意，C项错误，符合题意。脑啡肽存在羧基和氨基，可以发生取代反应和缩合反应，可以发生燃烧等氧化反应，故D项正确，不符合题意。
4.(2023改编，2分)醋酸纤维是以醋酸和纤维素为原料制得的人造纤维，因具有弹性好、不易起皱、酷似真丝等优点，是目前市场上广泛采用的一种服装面料。下列有关说法正确的是( )
A.醋酸纤维属于天然高分子材料
B.纤维素和淀粉水解，其最终产物不相同
C.[(C6H7O2)(OOCCH3)3]n——三醋酸纤维素属于酯类化合物
D.三醋酸纤维素比二醋酸纤维素吸湿性更好
答案：C
解析：醋酸纤维是合成纤维，不属于天然高分子材料，故A项错误。纤维素和淀粉水解的最终产物均为葡萄糖，故B项错误。[(C6H7O2)(OOCCH3)3]n——三醋酸纤维素含有酯基，属于酯类化合物，故C项正确。纤维素的分子式可表示为[C6H7O2(OH)3]n，与醋酸发生酯化反应生成醋酸纤维，可知二醋酸纤维素相比三醋酸纤维素会多出一个羟基，羟基易与水分子形成氢键，所以二醋酸纤维素吸水性强于三醋酸纤维素，故D项错误。
5.(2023改编，2分)核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据，某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如图，它在蛋白酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸，下列说法错误的是( )
A.核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物
B.该核糖核酸催化水解所使用的蛋白酶是蛋白质，其催化活性与温度有关
C.该核糖核酸水解生成的碱基中不含氮元素
D.该核糖核酸完全水解生成的酸是H3PO4
答案：C
解析：核酸的基本结构单元是核苷酸，是由核苷酸聚合形成的，故A项正确，不符合题意。蛋白酶属于蛋白质，温度较高时蛋白质会发生变性，则酶的催化活性与温度有关，故B项正确，不符合题意。核糖核酸水解生成的碱基含有N、H、C等元素，故C项错误，符合题意。该核糖核酸是由磷酸、戊糖和碱基缩合而成的生物大分子，该核糖核酸完全水解的产物含有磷酸，故D项正确，不符合题意。
6.(2021北京西城区模拟，3分)一种新型高分子M的合成方法如图，下列说法不正确的是( )
A.酪氨酸能与酸、碱反应生成盐
B.1 mol环二肽最多能与2 mol NaOH反应
C.高分子M中含有结构片段
D.高分子M在环境中可降解为小分子
答案：B
解析：酪氨酸含有氨基，能与酸反应生成盐，含有羧基、酚羟基，能与碱反应生成盐，故A项正确，不符合题意。1 mol环二肽含有2 mol酚羟基，且水解可以生成2 mol羧基，则1 mol环二肽最多能与4 mol NaOH反应，故B项错误，符合题意。由高分子M的结构可知，存在结构片段，故C项正确，不符合题意。高分子M含有酯基、肽键，可以发生水解反应，最终可降解为小分子，故D项正确，不符合题意。专题2 核酸和蛋白质
Ⅰ.核酸
一、核酸的组成和分类
1．核酸的分类
天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
2．核酸的组成
核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷，核苷继续水解得到戊糖和碱基。因此，核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。其中的戊糖是核糖或脱氧核糖，它们均以环状结构存在于核酸中，对应的核酸分别是核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。转化关系如图所示：
3．戊糖结构简式
4．碱基
碱基是具有碱性的杂环有机化合物，RNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(分别用字母A、G、C、U表示)；DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(用字母T表示)。结构简式分别可表示为：
腺嘌呤(A)：
鸟嘌呤(G)：
胞嘧啶(C)：
尿嘧啶(U)：
胸腺嘧啶(T)：
二、核酸的结构及生物功能
1．DNA分子的双螺旋结构具有以下特点：DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结构；每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧；两条链上的碱基通过氢键作用，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，结合成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
2．RNA也是以核苷酸为基本构成单位，其中的戊糖和碱基与DNA中的不同，核糖替代了脱氧核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。
3．基因
核酸是生物体遗传信息的载体。有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，被称为基因。
4．DNA分子的生物功能
DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。在细胞繁殖分裂过程中，会发生DNA分子的复制。亲代DNA分子的两条链解开后作为母链模板，在酶的作用下，利用游离的核苷酸各自合成一段与母链互补的子链，最后形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子，使核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代，并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。
5．RNA的生物功能
RNA则主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。
6．我国在核酸的研究中取得的成绩
(1)1981年，我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法，人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸转移核糖核酸。
(2)1999年，我国参与了人类基因组计划，成为参与该项计划的唯一发展中国家。
(3)2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。
7．对核酸的结构和生物功能研究的意义
使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源，有助于提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展。
三、核酸的结构与性质
5．核酸有两种：含核糖的是核糖核酸(RNA)，含脱氧核糖的是脱氧核糖核酸(DNA)，人类的基因组通过从细胞核里的DNA向蛋白质的合成机制发出生产蛋白质的指令运作，这些指令通过mRNA传送。核糖是合成核酸的重要原料，常见的两种核糖结构简式：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．由戊醛糖→脱氧核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)可看成是一个氧化过程
Ⅱ.蛋白质
一、氨基酸的结构和性质
1．氨基酸的分子结构
(1)从结构上看，氨基酸可以看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物。
(2)官能团：分子中既含有—COOH(羧基)又含有—NH2(氨基)。
(3)天然氨基酸主要是α-氨基酸，其结构简式可以表示为。
2．常见的氨基酸
俗名 结构简式 系统命名
甘氨酸 H2N—CH2COOH 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
3.氨基酸的性质
(1)物理性质
溶剂 水 强酸或强碱 乙醇、乙醚
溶解性 大多数能溶 能溶 难溶
(2)化学性质
①两性
氨基酸分子中含有酸性基团—COOH，碱性基团—NH2。
甘氨酸与盐酸反应的化学方程式是
＋HCl―→。
甘氨酸与NaOH溶液反应的化学方程式是
＋NaOH―→。
②成肽反应
两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定条件下，通过氨基与羧基间缩合脱去水，形成含有肽键()的化合物，发生成肽反应，该反应属于取代反应。如：
。
氨基酸二肽或多肽蛋白质。
③氨基酸缩合的反应规律
a．两分子间缩合
―→。
b．分子间或分子内缩合成环
―→，―→。
二、蛋白质
1．蛋白质的组成和结构
(1)组成：蛋白质中主要含有C、H、O、N、S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)四级结构
2．蛋白质的化学性质
(1)特征反应
①显色反应：分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色。其他一些试剂也可以与蛋白质作用呈现特定的颜色，可用于蛋白质的分析检测。
②蛋白质灼烧，可闻到烧焦羽毛的特殊气味。
(2)两性
形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸缩合形成的，在多肽链的两端必然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)水解反应
蛋白质多肽氨基酸
(4)盐析
向蛋白质溶液中加入一定浓度的盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)溶液，会使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出的现象称为蛋白质的盐析。盐析是一个可逆过程，可用于分离提纯蛋白质。
(5)变性
蛋白质在某些物理(如加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等)或化学因素(如强酸、强碱、重金属盐、乙醇、福尔马林、丙酮等)的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象称为蛋白质的变性。蛋白质变性后在水中不能重新溶解，是不可逆过程，可用于杀菌消毒。
三、酶
酶具有生理活性，是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的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。酶的催化作用具有以下特点：
①条件温和，不需加热。
②具有高度的专一性。
③具有高效催化作用。
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1．棉、麻、羊毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O( )
2．食用花生油和鸡蛋清都能发生水解反应( )
3．蚕丝、帛的主要成分均是蛋白质，属于天然高分子( )
4．用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维( )
5．蛋白质水解的条件是酸、碱或酶( )
一、氨基酸的两性和成肽反应
1．(1)分别写出谷氨酸在强酸或强碱性条件下，粒子存在形式的结构简式。
(2)一种二肽的结构简式为，写出合成这种二肽的氨基酸的结构简式。
二、蛋白质的盐析和变性的区别
2．(1)向鸡蛋清溶液中，加入下列哪些溶液可以使蛋白质发生盐析： (填字母，下同)；加入下列哪些溶液可以使蛋白质发生变性： 。
A．HCl溶液 B．CuSO4溶液
C．(NH4)2SO4溶液 D．甲醛溶液
E．酒精溶液 F．NaOH溶液
G．Na2SO4溶液 H．Pb(Ac)2溶液
(2)请比较蛋白质的盐析和变性的区别有哪些？举例说明盐析和变性的作用。
3．(1)下面是一个蛋白质部分水解生成的四肽分子结构示意图，它可以看作是4个氨基酸缩合掉3个水分子而得。
式中，R、R′、R″、R?可能是相同的或不同的烃基或取代基的烃基。—NH—CO—称为
肽键，现有一个“多肽”，其分子式是C55H70O19N10。
蛋白质完全水解的产物类别是 ，该多肽是 (填汉字)肽。
(2)取1～5号五支试管，分别加入2.0 mL 3.0%的过氧化氢溶液，实验如下：
编号 往试管中加入物质 实验结果
1 1 mL唾液 无气泡
2 锈铁钉 少量气泡
3 两小块新鲜猪肝 大量气泡
4 两小块新鲜猪肝，0.5 mL 1.0 mol·L－1的盐酸 无气泡
5 两小块新鲜猪肝，0.5 mL 1.0 mol·L－1的NaOH溶液 无气泡
注：新鲜猪肝中含较多的过氧化氢酶。
①能说明酶催化具有专一性的试管编号是什么？
②能说明酶催化具有高效性的试管编号是什么？
③4、5号试管中无气泡的原因是什么？
1.氨基酸和蛋白质的结构、性质及应用
a.根据氨基酸的结构分析其性质以及成肽规律
(1)(2023汇编，4分)下列对氨基酸的描述正确的是 (填序号)。
①氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性
②氨基酸为高分子化合物，种类较多，分子中都含有—COOH和—NH2
③只有不同种类的氨基酸之间才能形成多肽
④α－氨基丙酸与α－氨基苯丙酸混合物脱水成肽，能生成4种二肽
⑤氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子，在电场作用下向负极移动
⑥氨基酸CH2(NH2)CH2COOH是由天然蛋白质水解得到的，既可以和酸反应，又可以和碱反应
⑦若两种二肽互为同分异构体，则二者的水解产物一定不同
b.根据蛋白质的组成和结构分析其性质及应用
(2)(2023汇编，4分)下列有关蛋白质的说法不正确的是 (填序号)。
①强酸、强碱、重金属盐等可使蛋白质变性(2020.01浙江选考)
②蛋白质水解时中的C—N键断裂
③向鸡蛋清的溶液中加入饱和硫酸钠溶液产生沉淀，加水后沉淀可溶解
④所有蛋白质在微热条件下都能与硝酸反应显黄色
⑤大豆富含蛋白质，由大豆制得的豆浆加热后含有大量氨基酸
⑥根据纤维在火焰上燃烧产生的气味，可以鉴别蚕丝与棉花(2020.07浙江选考)
3.核酸的组成、结构及性质特点
(3)(2020北京大兴区模拟，3分)核酸检测对防疫新冠肺炎意义重大。图1是脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，它的碱基中胞嘧啶的结构如图2，下列说法正确的是( )
A.脱氧核糖核酸中含有的化学键都是不同原子形成的极性共价键
B.2－脱氧核糖(C5H10O4)与葡萄糖属于同系物，都能发生银镜反应
C.胞嘧啶分子式为C4H5N3O，含有的官能团是氨基和肽键
D.脱氧核糖核酸由磷酸、2－脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成
经典习题
1.(2023汇编，4分)下列关于糖类、蛋白质、核酸的说法中正确的是 (填序号)。
①做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体
②核酸检测是确认病毒类型的有效手段，核酸是高分子化合物
③糖类、蛋白质均属于天然有机高分子化合物(2021湖南单科)
④酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质(2018全国Ⅰ)
⑤取2 mL 20%的蔗糖溶液于试管中，加入适量稀硫酸后水浴加热5 min；再加入适量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，若没有生成砖红色沉淀 ，则蔗糖在酸性水溶液中稳定(2021.01浙江选考)
⑥在大豆蛋白溶液中，加入硫酸铜溶液，蛋白质会发生变性(2018.11浙江选考)
⑦福尔马林能使蛋白质发生变性，可用于浸制动物标本(2018.04浙江选考)
2.(多选)(2023改编，4分)生命科学和人体健康与化学息息相关，下列说法正确的是( )
A.淀粉无甜味，糖尿病患者多食无碍
B.DNA双螺旋的两个螺旋链是通过氢键相互结合的
C.疫苗一般应冷藏储存，以避免蛋白质变性(2018全国Ⅱ)
D.任何金属离子均可使蛋白质变性而使人中毒
3.(2020北京延庆区模拟，3分)脑啡肽结构简式如图，下列有关脑啡肽说法错误的是( )
A.一个分子中含有四个肽键
B.其水解产物之一的分子结构简式为
C.一个分子由五种氨基酸分子缩合生成
D.能发生取代、氧化、缩合反应
4.(2023改编，2分)醋酸纤维是以醋酸和纤维素为原料制得的人造纤维，因具有弹性好、不易起皱、酷似真丝等优点，是目前市场上广泛采用的一种服装面料。下列有关说法正确的是( )
A.醋酸纤维属于天然高分子材料
B.纤维素和淀粉水解，其最终产物不相同
C.[(C6H7O2)(OOCCH3)3]n——三醋酸纤维素属于酯类化合物
D.三醋酸纤维素比二醋酸纤维素吸湿性更好
5.(2023改编，2分)核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据，某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如图，它在蛋白酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸，下列说法错误的是( )
A.核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物
B.该核糖核酸催化水解所使用的蛋白酶是蛋白质，其催化活性与温度有关
C.该核糖核酸水解生成的碱基中不含氮元素
D.该核糖核酸完全水解生成的酸是H3PO4
6.(2021北京西城区模拟，3分)一种新型高分子M的合成方法如图，下列说法不正确的是( )
A.酪氨酸能与酸、碱反应生成盐
B.1 mol环二肽最多能与2 mol NaOH反应
C.高分子M中含有结构片段
D.高分子M在环境中可降解为小分子
