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高分子化合物(知識)の問題

難易度 4国公立二次の標準レベル高校化学 高分子化合物(知識)

アミノ酸およびタンパク質に関する記述として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

  • ア アミノ酸の結晶は双性イオンどうしが静電気的な引力で結びついているため、融点が比較的高く、ジエチルエーテルなどの有機溶媒によく溶ける。
  • イ グルタミン酸のような酸性アミノ酸の等電点は、グリシンやアラニンのような中性アミノ酸の等電点よりも大きい値を示す。
  • ウ トリペプチド以上のペプチドやタンパク質の水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加え、さらに少量の硫酸銅(II)水溶液を加えると、赤紫色を呈する。
  • エ タンパク質の水溶液に濃硝酸を加えて加熱すると黄色になり、冷却後にアンモニア水を加えると橙黄色になるのは、タンパク質に硫黄原子を含むアミノ酸が含まれているためである。
  • オ タンパク質を加熱すると凝固して元に戻らなくなるのは、ペプチド結合が切断されて一次構造が壊れるためである。

この問題で使うもの

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  34. 高分子化合物の特徴と重合の種類
  35. タンパク質の構造・変性・検出反応

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

アミノ酸の双性イオンと等電点、タンパク質の変性、タンパク質の検出反応(ビウレット反応・キサントプロテイン反応)の知識を 1 つずつあてはめよう。

ヒント 2

アミノ酸の結晶はイオン結晶に似た性質をもつこと、変性では高次構造が壊れるがペプチド結合は切れないこと、キサントプロテイン反応はベンゼン環のニトロ化によることがポイントである。

ヒント 3

ア(溶媒への溶けやすさ)、エ(呈色の原因)、オ(変性で壊れる構造)にはそれぞれ誤りがある。残るイとウのうち、酸性アミノ酸では側鎖のカルボキシ基の電離を抑えるために等電点がどちら側にずれるかを考えよう。

答えと解説

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ウ

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解説を読む

各選択肢を検討する。

  • ア(誤り): アミノ酸は結晶中で双性イオン()として存在し、イオン結晶に近い性質をもつ。そのため融点が比較的高く、水には溶けやすいが、ジエチルエーテルなどの有機溶媒には溶けにくい。「有機溶媒によく溶ける」が誤り。
  • イ(誤り): 酸性アミノ酸は側鎖にもカルボキシ基をもつので、正味の電荷を 0 にするには水素イオン濃度を大きくして(酸性側にして)カルボキシ基の電離を抑える必要がある。そのため酸性アミノ酸の等電点は中性アミノ酸より小さい(グルタミン酸は約 3.2、グリシン・アラニンは約 6)。「大きい値」が誤り。
  • ウ(正しい): これはビウレット反応である。塩基性条件で が 2 つ以上のペプチド結合と錯イオンをつくり、赤紫色を呈する。ペプチド結合を 2 つ以上もつトリペプチド以上のペプチドやタンパク質で陽性となる(ジペプチドやアミノ酸では呈色しない)。
  • エ(誤り): 記述の操作と色の変化はキサントプロテイン反応として正しいが、その原因は、チロシンやフェニルアラニンなどのベンゼン環をもつアミノ酸がニトロ化されることである。「硫黄原子を含むアミノ酸」が誤り(硫黄の検出は、水酸化ナトリウムとともに加熱して酢酸鉛(II)水溶液を加え、黒色の硫化鉛(II)の沈殿を見る反応で行う)。
  • オ(誤り): 加熱による変性では、二次構造・三次構造などを保っている水素結合などが切れて高次構造(立体構造)が壊れるが、ペプチド結合は切断されず、アミノ酸の配列である一次構造は変わらない。「ペプチド結合が切断されて一次構造が壊れる」が誤り。

よって正しいものは ウ。

別解

ア: アミノ酸の結晶は双性イオンがイオン結合に似た静電気的引力で結びつくため融点が高いが、極性が大きいので水には溶けやすく、ジエチルエーテルなどの有機溶媒には溶けにくい。よって誤り。イ: グルタミン酸などの酸性アミノ酸の等電点は約 3 で、中性アミノ酸(約 6)より小さい。よって誤り。ウ: ビウレット反応で、トリペプチド以上のペプチドやタンパク質は、NaOH 水溶液と少量の硫酸銅(II)水溶液で赤紫色を呈する。よって正しい。エ: 濃硝酸で黄色、アンモニア水で橙黄色になるのはキサントプロテイン反応で、ベンゼン環をもつアミノ酸(チロシン、フェニルアラニンなど)のニトロ化による。硫黄を含むアミノ酸の検出は、NaOH とともに加熱後に酢酸鉛(II)を加えて黒色の PbS ができる反応なので、誤り。オ: 加熱による凝固(変性)は、水素結合などで保たれた高次構造が壊れるためで、ペプチド結合は切れず一次構造は保たれる。よって誤り。正しいのはウのみ。

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