1、专题5 生命活动的物质基础人类以其不懈的探索精神，探索宇宙，探索海洋，探求周围的一切未解之谜，同时也不懈探索着人体本身的奥秘，探索着生命之谜。本专题呈现给同学们几类重要生命物质的基础知识。通过本专题学习，可使我们了解这些物质的组成、结构、性质和变化，从化学的角度了解物质与生命活动的关系，提高我们对生命现象的科学认识，同时也为部分同学进一步在生命科学领域的深造奠定一定的基础。糖类、油脂、蛋白质和核酸既是组成我们人体的重要物质，也是我们食物中的营养物质。本专题分为两个单元，第一单元学习的是“能量物质”糖类和油脂，包括它们的分类、结构、性质、用途等基本知识；第二单元学习的是“生命基础”氨基酸、蛋白质
2、、核酸，包括它们的结构、性质、检验等知识。本专题是在学习过烃和烃的衍生物，同学们已经掌握了一定的有机化学基础知识，了解了常见有机物的结构特征，各种基团的性质特点等知识以后才作介绍的，同学们已经具备了学好本专题所必要的基础。但由于本专题涉及的化合物总体比较复杂，学习上把握重点、要点尤显重要。(1)总体的学习要求是“物简则学细，物繁则学浅”，如单糖和氨基酸结构不是太复杂，要求了解得深入、细致些，蛋白质和核酸结构复杂，则要求粗浅些。(2)糖类的学习要抓住一个概念(糖类概念)、两个官能团(羰基和羟基)、三个反应(水解、醛基氧化、羟基酯化)和几种代表物；油脂的学习主要抓住分子结构这一中心，然后就不难掌握
3、物质间差异、性质、用途等知识；氨基酸和蛋白质的重点在它们的重要性质、相互转化及检验方法上。对核酸，作一般性了解即可。学习重点：油脂、糖类、蛋白质、氨基酸的性质和用途。学习难点：1油脂的结构。2葡萄糖的结构和性质。3蛋白质的组成和性质。本专题重点介绍的糖类、油脂、氨基酸、蛋白质和核酸，都与人类的生命活动密切相关，同时又是生活、生产中常见的物质。学习中应紧密联系日常生活经验、学过的知识及生物学科的相关知识，充分利用化学实验、多媒体资料、网上资源、自主学习及合作探究等多种方式学习。第一单元中，葡萄糖和油脂的化学性质是学习的重点和难点。葡萄糖属于多官能团的烃的衍生物，是以前所学有机知识的延续和发展。要
4、积极参与葡萄糖分子结构的探究活动，进一步理解“结构决定性质、性质反映结构”这一思想，学习科学探究的方法。可以利用对比的方法学习葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖、淀粉与纤维素等。要掌握糖类之间的相互转化关系：单糖 水解缩合低聚糖 水解缩聚 多糖。在学习油脂时可联系生活经验比较脂肪和油脂在结构和物理性质上的区别，通过比较油脂和酸，认识油脂的主要化学性质水解，及在酸性条件、碱性条件下水解的不同。第二单元中氨基酸的化学性质是学习的重点和难点，学习氨基酸的两性时要联系氨和羧酸的性质，从平衡移动的角度认识氨基酸在溶液中的主要存在形式。在学习氨基酸的分子间缩合反应时，可通过与酯化反应对比，观看多媒体模拟，弄清断键
5、与成键的规律。蛋白质的性质是本单元的学习重点，首先要积极动手做实验，认真观察实验现象，然后联系胶体的性质，进行讨论、理解、归纳总结，对盐析与变性要从条件、特点、应用等多方面进行对比。通过学习要了解人工合成多肽、蛋白质、核酸等的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。第一单元 糖类 油脂 所谓调和油就是通过特殊的工艺将几种不同的植物油按照一定的比例进行配制而成，其营养成分比单一原料的食用油高出很多。目前我们食用的油类产品都存在着缺点，比如花生油，含有黄曲霉素，增加火气，不利健康。调和油取长补短，综合了各种油的优点。而且食用调和油，利于各成分的吸收。世界卫生组织、联合粮农组织和中国营养学
6、会等权威机构研究得出，当人体吸收的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的平衡比例达到 111 时，才可以达到最健康、完美的营养吸收。1了解糖类的组成、结构特点及其分类。2了解葡萄糖的结构式，了解葡萄糖的用途。(重点、难点)3了解蔗糖与麦芽糖、淀粉与纤维素的区别及其水解产物。(重点、难点)4了解油脂的组成、结构，理解油脂的结构特点，掌握油脂的重要性质。(重点)第1课时 糖类课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、糖的组成和分类1概念和组成(1)概念：_或 _以及它们的_。(2)组成：由_三种元素组成，大多数糖可用通式_(m、n 可以相同，也可以不同)表示，所以糖类最早被
7、称为_。多羟基醛多羟基酮脱水缩合物C、H、OCn(H2O)m碳水化合物2分类：根据糖类_划分。能否水解以及水解产物二、葡萄糖与果糖1分子组成和结构特点2.物理性质3.葡萄糖的化学性质4葡萄糖的用途葡萄糖用于制镜业、糖果制造业、医药工业；葡萄糖可直接被人体吸收，因此体弱和低血糖患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养。三、蔗糖和麦芽糖四、淀粉和纤维素1淀粉(1)组成：通式为_，属于天然_化合物。(C6H10O5)n有机高分子(2)性质 溶 解 性：_ 冷 水，在 热 水 中 形 成_。水解反应：C6H10O5n淀粉nH2O酸或酶nC6H12O6葡萄糖特征反应：遇碘_，可用于鉴定淀粉的存在
8、。(3)用途：除在体内被酶水解成_供机体利用外，还是重要的食品工业原料，用于制备葡萄糖、酿制食醋、酿酒，也是药片中的赋形剂。不溶于胶状淀粉糊显蓝色葡萄糖2纤维素(1)组成：通式为_或_，属于天然_化合物。(C6H10O5)nC6H7O2(OH)3n有机高分子(2)性质溶解性：_。水解反应：_。酯化反应：纤维素中的葡萄糖单元中含有_，可与含氧酸发生酯化反应。(3)用途纤维素可用于纺织工业、造纸业等，还可以用来制备硝酸纤维、醋酸纤维等化工原料。一般不溶于水和有机溶剂C6H10O5n纤维素nH2OHnC6H12O6葡萄糖醇羟基探究点一 葡萄糖的结构与性质一、实验推测葡萄糖的结构二、葡萄糖的化学性质1
9、氧化反应2.还原反应葡萄糖分子中含有醛基。醛基中的碳氧双键能够发生加成反应，葡萄糖可被催化加氢还原成己六醇。CH2OH(CHOH)4CHOH2催化剂CH2OH(CHOH)4CH2OH(己六醇)3酯化反应葡萄糖分子中的羟基能与羧酸发生酯化反应，1 mol 葡萄糖最多能与 5 mol 一元羧酸发生酯化反应。4取代反应葡萄糖可与金属钠反应生成氢气。因为葡萄糖分子中有五个醇羟基，所以 1 mol 葡萄糖最多可与 5 mol 金属钠反应，生成2.5 mol H2。5发酵生成乙醇C6H12O6酒化酶2C2H5OH2CO21葡萄糖分子在一定条件下若被氧化成羧酸，最多能形成几元羧酸？提示：葡萄糖的结构简式为
10、CH2OH(CHOH)4CHO，在一定条件下若被氧化，则最多能形成二元羧酸。2将葡萄糖溶液分别滴入酸性 KMnO4 溶液和溴水中，会有何现象？提示：.酸性 KMnO4 溶液和溴水均会褪色，因为它们都是强氧化剂，可以氧化葡萄糖中的醛基而被还原。【例 1】根据葡萄糖的结构和性质回答下列问题：(1)发生银镜反应时，1 mol 葡萄糖完全反应需银氨络离子_mol，反应后葡萄糖变为_，其结构简式是_。(2)与乙酸反应生成酯，从理论上讲 1 mol 葡萄糖完全酯化需要_mol 乙酸。(3)1 mol 葡萄糖完全转化为 CO2和 H2O，所需氧气的体积在标准状况下为_L，反应的化学方程式是_。2 葡萄糖酸铵
11、 CH2OH(CHOH)4COONH45134.4CH2OH(CHOH)4CHO6O26CO26H2O【思路分析】解答本题应从葡萄糖的结构和官能团入手：含有一个醛基，可看成一元醛；含有五个羟基，可看成五元醇。【解析】根据葡萄糖的组成、结构和性质进行推断，即发生银镜反应时，1 mol 醛基被 2 mol Ag(NH3)2氧化，反应后葡萄糖转化为葡萄糖酸铵。葡萄糖分子中含有 5 个羟基，从理论上讲，1 mol 葡萄糖完全酯化时需 5 mol 乙酸。若使 1 mol C6H12O6完全转化为 CO2和 H2O，则需要 6 mol O2。葡萄糖在不同条件下可以被氧化成不同的物质。已知：RCOOHCH2
12、=CH212O2催化剂高温、高压RCOOCH=CH2H2O。请结合题意回答问题：(1)葡萄糖在酒化酶作用下生成有机物 A，A、B、C、D、E间的转化关系如下图所示：B 是石油化学工业中最重要的基础原料，写出 AB 的化学方程式：_；D 的结构简式为_。C2H5OH浓硫酸170 CH2=CH2H2OCH3COOCH=CH2(2)葡萄糖在一定条件下还可被氧化为 X 和 Y(Y 和 A 的相对分子质量相同)。X 可被催化氧化成 Y，也可与 H2 反应生成 Z。X 和 Y 的结构中有一种相同的官能团是_，检验此官能团需用的试剂是_。(3)F 是人体肌肉细胞中的葡萄糖在缺氧条件下进行无氧呼吸的产物。F、
13、G、H 间的转化关系是：F浓硫酸GZ浓硫酸，H，H 与(1)中的 D 互为同分异构体。CHO银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)G 还可以发生的反应有_(填序号)。.加成反应 .水解反应.氧化反应.消去反应.还原反应本题涉及的所有有机物中，与 F 不论以何种质量比混合(总质量一定)，完全燃烧生成 CO2和 H2O 的物质的量不变的有(写结构简式)_。、HOCH2(CHOH)4CHO、HCHO、CH3COOH解析：(1)葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇和 CO2，所以 A是乙醇，由物质的转化关系可知 B 为 CH2=CH2，C 为CH3COOH；由 题 干 信 息 可 知 B 与 C 反 应 生 成 的
14、 D 为CH3COOCH=CH2。(2)由 X 可被氧化成 Y，X 又可与 H2 反应生成 Z，可推知 X为醛，Y 为酸，Z 为醇；又由于 Y 与 CH3CH2OH 的相对分子质量相同，可知 Y 为甲酸，X 为甲醛，Z 为甲醇。在甲醛和甲酸中都含有CHO，检验CHO 可用银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)。(3)Z 为甲醇，由 GZ浓硫酸H 且 H 与 CH3COOCH=CH2互为同分异构体，可推知 G 为 CH2=CHCOOH，H 为CH2=CHCOOCH3，由 转 化 关 系 可 知F为，由生物学常识可知 F 为前者(乳酸)，分子式为 C3H6O3。中符合要求的有机物必须满足最简式为 CH2
15、O。探究点二 各种糖类结构与性质对比一、葡萄糖与果糖二、蔗糖与麦芽糖蔗糖与麦芽糖均属于重要的二糖，均为白色晶体，易溶于水，都有甜味，二者的相同点、不同点及用途比较如下：三、淀粉和纤维素 四、糖类之间的转化纤维素的酯化反应具有重要作用。纤维素的葡萄糖单元含有三个羟基：，故能与醋酸、硝酸等发生酯化反应。试写出相应的化学方程式。【例 2】下列说法正确的是()A葡萄糖、果糖的分子式均为 C6H12O6，二者互为同分异构体B淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物AC油脂、淀粉、蔗糖和葡萄糖在一定条件下都能发生水解反应D肌醇与葡萄糖的元素组成相同，化学式均为 C6H12O6，满足 Cm(H2O)n，因此
16、，均属于糖类化合物【解析】A 项正确；油脂不是高分子化合物，B 项错误；葡萄糖不能发生水解反应，C 项错误；糖类化合物是指多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成它们的物质。肌醇属于醇，不属于糖类化合物，D 项错误。下列关于有机化合物的认识不正确的是()A麦芽糖及其水解产物均能发生银镜反应B蔗糖、麦芽糖的分子式都是 C12H22O11，二者互为同分异构体C纤维素和淀粉遇碘水均显蓝色D葡萄糖注射液不能产生丁达尔效应现象，不属于胶体C解析：麦芽糖属于还原型糖可发生银镜反应，麦芽糖的水解产物是葡萄糖，葡萄糖也属于还原性糖可发生银镜反应，A 正确；B 项正确；只有淀粉遇碘水显蓝色，C 项错误；葡萄糖注射液属于
17、溶液不是胶体，因此不能产生丁达尔效应现象，所以选项 D 正确。探究点三 淀粉水解程度的检验一、实验原理判断淀粉水解的程度时，要注意检验产物中是否生成葡萄糖，同时还要确认淀粉是否还存在。用银氨溶液或新制的Cu(OH)2 悬浊液和碘水来检验淀粉是否发生了水解及水解是否已进行完全。二、实验步骤 三、实验现象和结论四、实验操作的易错点1在检验淀粉水解产物的还原性实验之前，要用 NaOH 溶液中和水解反应中作催化剂的稀硫酸，再进行检验。以免硫酸破坏银氨溶液或新制的 Cu(OH)2，从而导致实验失败。2因 I2 与 NaOH 溶液反应，所以要验证混合液中是否有淀粉，应直接取水解液加碘水，而不能在加入 Na
18、OH 溶液后再加碘水。【例 3】某同学设计了如下 3 种方案，以检测淀粉的水解程度。甲方案淀粉溶液稀硫酸微热 水解液NaOH溶液中和液碘水 溶液变蓝结论：淀粉尚未水解乙方案淀粉溶液稀硫酸微热 水解液 银氨溶液水浴加热无银镜产生结论：淀粉尚未水解丙方案 结论：淀粉部分水解上述 3 种方案的结论是否正确？简要说明理由。【解析】解答本题要注意两点：一是淀粉和葡萄糖的检验方案；二是银镜反应要在碱性条件下进行。【答案】甲方案实验设计和结论均不正确。加入 NaOH 溶液后，再检验淀粉是否水解是不正确的，因为 I2 与 NaOH 溶液反应，影响实验结果的判断。同时，如果淀粉部分水解，未水解的淀粉与碘反应，溶
19、液也会变蓝色，所以溶液变蓝并不能说明淀粉尚未水解。乙方案实验设计不正确。因为在酸性条件下即使水解液中有葡萄糖，也不会与银氨溶液发生银镜反应。丙方案实验设计和结论均正确。有银镜产生，说明淀粉水解生成葡萄糖。往水解液中直接加入碘水，溶液变蓝，说明有淀粉存在，因此得出的结论为淀粉部分水解。可通过实验来验证淀粉水解可生成还原性糖，其实验包括下列一些操作过程，这些操作过程正确的顺序是()取少量淀粉加水制成溶液 加热煮沸 加入碱液中和并呈碱性 加入新制 Cu(OH)2 悬浊液 加入几滴稀硫酸 再加热A BC DC1下列说法正确的是()A凡符合 Cm(H2O)n 的化合物一定属于糖，不符合此通式的不属于糖类
20、B纯净的果糖和葡萄糖是无色晶体，且果糖比葡萄糖甜C果糖能发生银镜反应，所以果糖分子中有醛基D葡萄糖是一种单糖的主要原因是因为它是一种多羟基醛B解析：A 说法错误，两种情况均是不一定，CH3COOH 符合该通式不是糖，C6H12O5(鼠李糖)是糖不符合该通式；D 错误，葡萄糖是单糖的原因是不能再水解。2下列关于二糖的说法中不正确的是()A蔗糖与麦芽糖互为同分异构体B蔗糖与麦芽糖的分子式都是 C12H22O11C蔗糖和麦芽糖的水解产物完全相同D麦芽糖能发生银镜反应，蔗糖不能发生银镜反应C解析：蔗糖和麦芽糖的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，A 项正确；蔗糖和麦芽糖的分子式相同，都是 C12H2
21、2O11，B 项正确；蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，麦芽糖水解只生成葡萄糖，C 项错误；麦芽糖是还原性糖，能发生银镜反应，蔗糖是非还原性糖，不能发生银镜反应，D 项正确。3下列关于葡萄糖和果糖说法错误的是()A葡萄糖中含有醛基是还原性糖，而果糖没有醛基是非还原性糖B葡萄糖和果糖都能与 H2在一定条件下作用生成己六醇C葡萄糖与乙酸作用生成葡萄糖五乙酸酯D葡萄糖和果糖都是单糖，互为同分异构体A解析：A.虽然果糖中不含有醛基，但是果糖与葡萄糖一样也是还原性糖。B.葡萄糖含有 5 个OH 和 1 个CHO，果糖中含有 5 个OH 和 1 个CO，醛基和羰基都能与 H2加成，生成己六醇。C.葡萄糖中含有 5
22、 个OH，能与乙酸作用生成葡萄糖五乙酸酯。D.葡萄糖和果糖都是单糖，分子式均为 C6H12O6，结构不同，二者互为同分异构体。4将蔗糖水解，并用新制的氢氧化铜悬浊液检验其水解产物的实验中，要进行的主要操作顺序是()加热 滴入稀硫酸 加入新制的氢氧化铜悬浊液 加入适量的氢氧化钠溶液调节至碱性A BC DB解析：蔗糖水解的实验步骤：取少量蔗糖样品加入 35 滴稀硫酸；将混合液煮沸几分钟。检验其水解产物的实验步骤：在冷 却 后 的 溶液 中 加 碱中 和 至 溶液 呈 碱性 因葡 萄 糖 与 新 制Cu(OH)2悬浊液需在碱性条件下发生氧化反应，而此时溶液中有硫酸，呈酸性；加入新制 Cu(OH)2
23、悬浊液溶液；加热。实验结果：有砖红色沉淀产生证明蔗糖已经水解，所以该实验中操作步骤的正确顺序为。5用纤维素为主要原料制备乙酸乙酯的路线如下：下列说法中正确的是()A若用淀粉替代纤维素，一定条件下也能按照此路线制备乙酸乙酯BM 虽然分子结构中无醛基，但仍然可以发生银镜反应C步骤中 1 mol M 完全反应可以生成 3 mol 乙醇D和都发生了氧化还原反应A解析：纤维素和淀粉水解的最终产物都是葡萄糖，淀粉在一定条件下也能够按照此路线制备乙酸乙酯，A 项正确；反应是纤维素的水解，纤维素完全水解产物是葡萄糖，结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO，含有醛基，能发生银镜反应，B 项错误；葡萄糖在酒化酶
24、的作用下产生乙醇和 CO2：C6H12O6酶2C2H5OH2CO2，C 项错误；乙醇被氧化生成乙酸，属于氧化反应，乙醇与乙酸发生酯化反应生成乙酸乙酯，属于取代反应，D 项错误。6下列关于淀粉和纤维素的叙述正确的是()A淀粉与纤维素分子中均含有葡萄糖单元，分子式为(C6H10O5)n。从组成上看，淀粉和纤维素的聚合程度不同，但纯净的淀粉和纯净的纤维素都是纯净物B淀粉和纤维素都是天然的高分子化合物，属于非还原性的多糖，最主要的性质之一是在无机酸溶液的作用下都能水解成单糖C由于纤维素中碳的质量分数高于淀粉，所以纤维素常用来制造火棉D淀粉溶液和纤维素溶液都属于胶体，因为分子直径大，都不能透过半透膜B解
25、析：由于 n 值不确定，所以淀粉和纤维素都是混合物，A项错；因为淀粉和纤维素的实验式相同，都是相同的葡萄糖单元，所以碳元素的质量分数相同，C 项错；淀粉溶液是胶体不能透过半透膜，但纤维素不溶于水，更谈不上是胶体，D 项错误。7某学生称取 9 g 直链淀粉溶于水，测定淀粉水解的百分率，其 程 序 如 下：淀 粉 溶 液 加A溶液加热混 合 液 加B溶液 混 合液加碘水溶液变蓝色加C溶液单质沉淀(1)各步所加试剂为 A_，B_，C_。(2)只加 A 溶液，不加 B 溶液是否可以？_，理由是_。稀硫酸NaOH 溶液银氨溶液不可以银镜反应必须在碱性条件下进行(3)当 析 出 2.16 g 金 属 单
26、质 时，淀 粉 的 水 解 率 是_。8A、B、C、D、E 有下列关系：18%且常温常压下，A、B 为液体，C、D、E 为固体，D 易溶解于水，C 难溶于冷水，在热水中可以部分形成溶液，且 C 遇到碘水变为蓝色。B 的蒸气质量是相同状况下相同体积的乙烷的2 倍，D的相对分子质量是 180。A、B、D 可以与新制取的 Cu(OH)2反应，其中 B 生成蓝色溶液，A、D 在加热的条件下生成红色沉淀，A、D 能够和银氨溶液发生银镜反应。(1)写出 A、B、C、D 的结构简式：A _；B _；C_；D _。CH3CHOCH3COOH(C6H10O5)nCH2OH(CHOH)4CHO(2)写出下列化学方
27、程式。BCu(OH)2：_；DCu(OH)2：_；2CH3COOHCu(OH)2(CH3COO)2Cu2H2OCH2OH(CHOH)4CHO2Cu(OH)2NaOHCH2OH(CHOH)4COONaCu2O3H2OA银氨溶液：_；C 在稀硫酸的作用下水解：_。CH3CHO2Ag(NH3)2OHCH3COONH42Ag3NH3H2O(C6H10O5)nnH2O 稀H2SO4nC6H12O6(葡萄糖)解析：由题给信息可知，A 能发生银镜反应，而 B 可与新制Cu(OH)2反应生成蓝色溶液，则 A 为醛、B 为羧酸；又因 B 的蒸气质量是相同状况下相同体积乙烷的 2 倍，即 B 的相对分子质量为乙烷的 2 倍，所以 B 为乙酸，A 为乙醛。因 C 遇碘水变为蓝色，故 C 为淀粉，其水解生成物 D 为葡萄糖，E 为葡萄糖五乙酸酯。温示提馨请 做：课时作业 17PPT文稿（点击进入）