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1、- 1 -专题五专题五 生命活动的基础物质生命活动的基础物质（A）本专题准备一、背景知识 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 专题分二单元，第一单元学习的是“能量物质”糖类和油脂，包括它们的分类
2、，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、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）总体是学习要求是“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
3、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，然后就不难掌握品种间差 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，作一般性质了解即可。 本专题重点：油脂、糖类、蛋白质、氨基酸、核酸的性质和用途。 本专题难点：油脂的结构；葡萄糖的结构和性质；蛋白质的组成和性质。 二、课标要求项目知识点内容标准重要指数糖类的组成认识糖类的组成和性质特点，能正确判 断单糖、二糖和多糖糖类的性质认识糖类的性质特点，能举例说明糖类 的化学性质糖类（3）糖类的应用能举例说明糖类在食品加工和生物质能 源开发上的应用。(1)油脂的组成与结
4、构特点（1）知道油脂的组成与结构特点与分类(2) 油脂的主要性质（2）知道油脂的主要化学性质油脂 (3) 油脂应用与肥皂的去污 原理（3）了解油脂的物理性质及用途，了解 肥皂的去污原理及合成洗涤剂(1)氨基酸的组成与结构特点（1）能说出氨基酸的组成、结构特点(2) 氨基酸的化学性质(2) 能说出氨基酸的主要化学性质（3）蛋白质的组成与结构（3）了解蛋白质的组成、结构(4) 蛋白质的性质(4) 了解蛋白质的性质 （5）蛋白质、氨基酸与人 体健康的关系（5）了解氨基酸、蛋白质与人体健康的 关系。氨基酸、 蛋白质、 核酸人工合成多肽、蛋白质、核（6）认识人工合成多肽、蛋白质、核酸- 2 -酸的意义等
5、的意义。第一单元 糖类 油脂 基础知识剖析版 知识概念地图答案：1.Cn(H2O)m；不一定；可能。2.单糖；低聚糖；多糖。3.C12H22O11；同分异构体。 4.（C6H10O5）n ；不是；葡萄糖。5.蓝；淀粉。6.高级脂肪酸；甘油；不是。7.液；油；固； 脂肪；脂肪；油。8.水解；加成。9.人造脂肪。10.皂化。11.亲水基；憎水基。二.教材知识详解 (一)糖类 1.糖类是多羟基醛或多羟基酮及能水解生成它们的物质，通式 Cn(H2O)m，符合通式的不一定 是糖类，不符合通式的可能是糖类。 2.分类： 根据含有官能团不同：醛糖（含有醛基的糖）和酮糖（含有羰基的糖） 。 根据是否水解以及水
6、解后的产物分为：单糖（不能再水解的糖） 、低聚糖和多糖。 单糖：不能水解为更小分子的糖属于单糖，可分为醛糖和酮糖。按分子中所含碳原子数分 别把三碳糖称为丙醛糖和丙酮糖，四碳糖称为丁醛糖和丁酮糖，相应的醛糖和酮糖是同分异 构体。自然界中的单糖以含四个、五个和六个碳原子的最为普遍。最简单的醛糖是甘油醛，其分子结构为低聚糖：含有 2-10 个糖苷键聚合而成的化合物，糖苷键是一个单糖的苷羟基和另一单糖的 某一羟基缩水形成的。低聚糖水解以后产生单糖。自然界以游离状态存在的低聚糖主要有二 糖如麦芽糖、蔗糖和乳糖，三糖如棉籽糖。（B）单元详解- 3 -多糖：由许多单糖分子或其衍生物缩合而成的高聚物称为多糖，
7、又称为高聚糖。可分为同 多糖和杂多糖两类。由一种单糖缩合形成的多糖称为同多糖，如淀粉、纤维素等。 3.单糖的立体结构和构型 单糖的立体异构体：单糖分子是不对称分子，具有旋光性。以甘油醛为例，分子中的 2 位 碳是不对称碳原子，分别与 4 个互不相同的原子和基团-H，-CH2OH，-OH，-CHO 连接。这样 的结构有两种安排，一种是 D甘油醛，另一种是 L甘油醛。D 甘油醛与 L 甘油醛是立 体异构体，它们的构型不同,D 型与 L 型甘油醛为对映体，具有对映体的结构又称“手性”结构。 糖类物质的 D 型和 L 型是以甘油醛为标准比较而确定的相对构型，醛糖、酮糖都可由甘 油醛逐步增长碳链的方法导
8、出。环状结构：单糖不仅以直链结构存在，而且以环状结构存在。由于单糖分子中同时存在羰 基和羟基，在分子内能由于生成半缩醛（或半缩酮）而构成环，即碳链上一个羟基中的氧与 羰基的碳原子连接成环，羟基中的氢原子加到羰基的氧上。在一般情况下，己醛糖都是第五 个碳原子上的羟基与羰基形成半缩醛，构成六元环。葡萄糖也有构象问题，其中椅式构象分 子的扭张强度最低，分子中各原子的静电斥力最小最为稳定。4. 糖类的作用和用途：糖类化合物是绿色植物的光合作用的产物，例如：6CO2+12H2OC6H12O6（葡萄糖）+6H2O+6O2葡萄糖在植物体内在一定条件下进一步转化，最终生成淀粉或纤维素（多糖） ，淀粉或纤维 素
9、在一定条件下又转化成葡萄糖。我国以淀粉类食物为主食，人体内总热能的 6070%来自 食物中的糖类，主要是由大米、面粉、玉米、小米等含有淀粉的食品供给的。此外，糖类还 是重要的工业原料。 5.葡萄糖（C6H12O6）是最重要的单糖之一，白色晶体，有甜味，能溶于水，可由淀粉水解得到，即。结构简式：- 4 -.氧化反应 生理氧化与燃烧（整体性质）： C6H12O6（s）+6O2(g)6CO2（g）6H2O（l） 放热反应 1mol 葡萄糖完全氧化，放出约 2804kJ 的热量，葡萄糖作为营养物质，提供维持人体生命活 动所需的能量。 与银氨溶液反应（醛基性质）：与新制氢氧化铜反应：.还原反应（醛基性质
10、）.酯化反应（羟基性质）.分解反应C6H12O6（葡萄糖）2CH3CH2OH+2CO2小结：葡萄糖可用于营养物质、制药、制糖果、制镜或热水瓶胆镀银。 6.果糖(CH2OH(CHOH)3COCH2OH)多羟基酮与葡萄糖互为同分异构体。 7.蔗糖和麦芽糖蔗糖麦芽糖- 5 -化学 式C12H22O11C12H22O11状态无色晶体白色晶体溶解 性溶于水易溶于水甜味蔗糖更甜官能 团无醛基有醛基性质没有还原性，不能与银氨 溶液、新制的 Cu(OH)2 悬 浊液反应有还原性，能与银氨溶液、新制的 Cu(OH)2 悬浊液反应（溶液应该呈碱性）蔗糖C12H22O11 (蔗糖)+ H2O C6H12O6 (葡萄
11、糖) + C6H12O6(果糖)水解麦芽糖C12H22O11 + H2O 催化剂 2 C6H12O6 (麦芽糖) (葡萄糖)水解 后产物都具有还原性，可与银氨溶液、新制的 Cu(OH)2 悬浊液反应来源从含有蔗糖的植物中提取2(C6H10O5)n+nH2O 淀粉酶nC12H22O11 淀粉 麦芽糖探究实验：蔗糖水解产物分子中醛基的鉴定 实验用品：10%蔗糖溶液、20%硫酸、2%的硫酸铜、10%的氢氧化钠溶液、热水、酒精灯、试 管、试管夹、胶头滴管等。 实验方法：加硫酸时的反应情况：（1）取一只试管，加入 3 毫升 10%的氢氧化钠溶液，滴入 4 滴 2%的硫酸铜溶液，立即出现氢氧化铜的蓝色沉淀
12、。 （2）再用胶头滴管取大约 2 毫升的蔗 糖溶液，加到氢氧化铜的悬浊液中，振荡，混合均匀后，放入热水浴中加热（也可直接用酒 精灯加热煮沸） 。试管中无砖红色现象发生。 实验结论：蔗糖分子中不含有醛基 蔗糖水解：（1）取一只试管加入 2 毫升 10%的蔗糖溶液，滴入 5 滴 20%的硫酸溶液，然后用 酒精灯加热试管中的溶液，煮沸几分钟。 （2）继续向该试管中滴加 10%的氢氧化钠溶液，中 和原试管溶液中的硫酸，调节使溶液的 PH 值为 910。 水解产物与氢氧化铜的反应：（1）取一只试管加入 3 毫升的氢氧化钠溶液，用胶头滴管滴 入 4 滴 2%的硫酸铜溶液，立即出现蓝色的氢氧化铜沉淀。 （2
13、）再用胶头滴管取大约 1 毫升的 水解液，加到刚刚生成的氢氧化铜的悬浊液中，振荡混合均匀后，用酒精灯加热煮沸，溶液 颜色常有蓝色黄色绿色（黄蓝两色混合）红色等一系列变化。 最终有红色沉淀 生成。原因是氢氧化铜被还原生成红色的难溶于水的氧化亚铜。 实验结论：蔗糖的水解产物中含有醛基 注意事项：硫酸的作用是催化。 （硫酸是催化剂） 。 在实验 2 中，煮沸的目的是加快蔗糖的水解。因为蔗糖在酸性并加热的条件下能发生水解反 应。 实验 2 的（2）中加氢氧化钠的目的是中和硫酸并把溶液调呈弱碱性。因为水解产物与氢氧 化铜的反应易在碱性条件下进行。 8.淀粉、纤维素 淀粉：淀粉是一种白色常温下难溶于水的粉
14、末，没有甜味，分子式：（C6H10O5）n 混合- 6 -物。 A.遇碘单质变蓝；淀粉与碘变蓝色，可用于检验淀粉的存在，淀粉也常用于有碘参与的氧化 还原反应的指示剂。 B.水解反应：（C6H10O5）n （淀粉）+n H2OnC6H12O6 (葡萄糖) 。用于制葡萄糖和酒精， 也是人体的能源之一。 探究实验：设计实验方案，实验淀粉能不能水解，水解的条件和产物是什么？怎样判断淀粉 是否水解了？ 实验用品：淀粉、水、碘溶液、20%的硫酸、10%氢氧化钠、2%的硫酸铜、酒精灯、试管夹、 试管等。 实验方法： 1.在试管 1 中加入 0.5g 淀粉和 4ml 水，在试管 2 中加入 0.5g 淀粉和
15、4ml 20%的硫酸溶液。分 别加热试管 34min。 2.把试管 2 中的一部分溶液倒入试管 3 中，留作下一步实验用。 3.向试管 1 和试管 2 中加入几滴碘溶液，观察现象。发现试管 1 的溶液呈蓝色（淀粉遇碘变 成蓝色） ，试管 2 无明显现象。不同现象的原因是：淀粉在酸性条件并加热的条件下发生了 水解反应。 4.向试管 3 中滴入 10%的碱液，中和溶液中的硫酸，把溶液调呈弱碱性，使溶液的 PH 值约为 910。 5.另取一只试管 4 加入 3ml 氢氧化钠溶液，并向其中滴入 4 滴 2%的硫酸铜溶液，立即有蓝色 的氢氧红铜沉淀生成。再取试管 3 中的水解液 1ml 滴入，振荡混合均
16、匀后，用酒精灯加热煮 沸，溶液颜色常有蓝色黄色绿色（黄蓝两色混合）红色等一系列变化。最终有 红色沉淀生成。原因是氢氧化铜被还原生成红色难溶于水的氧化亚铜。 实验结论：淀粉在酸的催化作用下，能发生水解；淀粉的水解过程：先生成分子量较小的糊 精（淀粉不完全水解的产物） ，糊精继续水解生成麦芽糖，最终水解产物是葡萄糖。 注意事项：淀粉水解的中间产物糊精（有分子量较大的红糊精和分子量较小的白糊精） ，对 碘反应的颜色变化是：紫色棕色黄色，若淀粉水解不彻底，也会有不同的颜色出现。 纤维素:白色、无气味、无味道、纤维状、难溶于水和一般有机溶剂，分子式： （C6H10O5）n 混合物。本身不能发生银镜反应，能在无机酸或酶的催化下，发生水解反应, 生成葡萄糖。 A.能在无机酸或酶的催化下，发生水解反应 (C6H10O5)n nH2On C6H12
