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生物大分子与合成高分子
第四章
4.1生物大分子
章节脉络
第四章
生物大分子与合成高分子
4.2合成高分子
4.1生物大分子
核酸
氨基酸与蛋白质
糖类
生物大分子
核心素养目标
1. 宏观辨识与微观探析
从宏观层面，学生能够观察和描述糖类、核酸、氨基酸和蛋白质的物理性质，能通过实验现象，判断糖类、核酸、氨基酸和蛋白质的类别及特征反应。深入理解糖类、核酸、氨基酸和蛋白质的微观结构，建立起从微观结构到宏观性质和反应现象的逻辑联系。
2. 证据推理与模型认知
基于糖类、核酸、氨基酸和蛋白质的结构特点、实验数据和反应现象，进行合理的证据推理。培养学生依据证据得出结论、进行逻辑推理的能力。构建糖类、核酸、氨基酸和蛋白质的结构与性质的认知模型，提高学生对知识的理解和应用能力。
3. 科学态度与社会责任
在学习糖类、核酸、氨基酸和蛋白质知识的过程中，培养学生严谨求实、尊重事实的科学态度，客观分析实验结果，勇于面对实验中的困难和失败，积极探索解决方案。树立正确的科学价值观和社会责任感，为推动科学技术的合理应用和社会的可持续发展贡献力量。
学习重难点
重点：
1. 掌握糖类不同类型的结构特点与典型性质，能依据结构判断其反应活性与特性反应，掌握氨基酸的结构通式，明确氨基、羧基和 R 基的特性。
2.熟悉核酸的基本组成及 DNA、RNA 的结构差异与功能联系，掌握蛋白质的重要性质
难点：
1. 理解糖类水解、氧化等反应原理与规律，会书写相关反应方程式；明晰核酸在遗传信息传递中的核心机制。
2. 准确区分氨基酸脱水缩合过程中形成的肽链数量、肽键数目、脱去水分子数与氨基酸数目的关系，理解多肽链空间折叠形成蛋白质高级结构的机制 。
课前导入
“从我们每日的饮食，到身体细胞的奥秘，生物大分子无处不在。它们有着怎样独特的结构与性质？让我们一起探索！”
糖类
PART 01
糖类
糖类化合物是多羟基的醛或酮以及可以通过水解转化为多羟基的醛或酮的有机化合物。
概念
糖类的分类
糖类可分为单糖、二糖和多糖。
低聚糖：不能再水解的糖类。
双糖（二糖）：水解以后产生两个单糖分子的称为“二糖”或“双糖”。
三糖：水解以后产生多个单糖分子的称为“多糖”。
糖类
C6H12O6
葡萄糖
CH2OH(CHOH)4CHO
六碳醛糖
单糖
果糖
六碳酮糖
C6H12O6
糖类
实验探究 —— 葡萄糖的还原性
糖类
可与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等发生氧化反应
CH2OH(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]OH
CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O

CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O

葡萄糖分子中含有醛基，能发生银镜反应，也能与新制氢氧化铜反应生成砖红色的氧化亚铜沉淀，因此葡萄糖具有还原性，属于还原性糖。
糖类
单糖的链状结构与环状结构
现代仪器分析证明，葡萄糖分子中链状结构仅占 0.024%，绝大多数是以环状结构形式存在，核糖、脱氧核糖等其他单糖也有类似现象。
在一定条件下，单糖链状与环状结构之间达到动态平衡而共存。在碱性条件下，果糖还能发生分子重排转化为葡萄糖等其他单糖。
糖类
二糖
常见的二糖有蔗糖 和麦芽糖
蔗糖是自然界中分布最广、最重要的二糖，在甘蔗和甜菜中的含量最为丰富。
麦芽糖主要存在于发芽谷粒和麦芽中，也是淀粉在体内消化过程中的中间产物。
糖类
蔗糖 C12H22O11 分子中无醛基 非还原性糖
麦芽糖 C12H22O11 分子中有醛基 还原性糖
二糖
同分异构体
在酸性条件或酶的作用下，蔗糖的水解产物为葡萄糖和果糖，麦芽糖的水解产物则全部是葡萄糖。
糖类
实验探究 —— 蔗糖的水解
蔗糖不是还原性糖，但水解能产生具有还原性的单糖。
所提供试剂：蔗糖溶液、稀硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液、pH 试纸。
在蔗糖溶液中滴加
稀硫酸后加热
用 NaOH 溶液中和后加新制氢氧化铜加热
出现砖红色沉淀
糖类
糖类
淀粉和纤维素是最重要的多糖。
它们都是由葡萄糖单元构成的天然聚合物，其化学式均可用 (C6H10O5)n 表示。
淀粉溶液遇碘显蓝色。在酸或酶作用下，淀粉水解最终生成葡萄糖。
多糖
糖类
淀粉
纤维素
淀粉和纤维素两者中葡萄糖单元间成键方式存在差异，导致内部结构不同。此外，直链淀粉为螺旋状，纤维素分子为平行伸展的链式结构，形成纤维素束。
氨基酸与蛋白质
PART 02
氨基酸与蛋白质
氨基酸
氨基酸是分子中既含有氨基（ —NH2）又含有羧基（ —COOH）的化合物。
α—氨基酸的结构
由蛋白质水解所得到的氨基酸分子中，氨基都在羧基旁的第一个碳（称为 α 碳）上，故称为α—氨基酸。
氨基酸与蛋白质
组成蛋白质的 α—氨基酸主要有二十种，它们的差异就在于侧链（ R）不同。
　一些氨基酸的结构与名称
氨基酸与蛋白质
有机化合物中的氨基（ —NH2）的化学性质与氨气比较接近，都具有碱性。氨基酸分子内同时存在酸性基团（ —COOH）和碱性基团（ —NH2），既能与碱又能与酸发生反应，属于两性化合物。
　氨基酸两性离子
氨基酸与蛋白质
氨基酸分子中的羧基与氨基相互作用，可以形成两性离子（又称内盐）。
氨基酸与蛋白质
实验探究 —— 检验氨基酸的方法
向一洁净试管中加入 1 mL 0.1% 茚三酮水溶液，滴加 1% 甘氨酸水溶液后加热。
在加热及弱酸性条件下，氨基酸能与茚三酮反应生成蓝紫色物质。该显色反应非常灵敏，被广泛应用于氨基酸的鉴定。在法医学上，可利用该反应来采集现场指纹。
利用茚三酮反应采集指纹
氨基酸与蛋白质
多肽与蛋白质
一个α-氨基酸分子的羧基与另一个α-氨基酸分子的氨基脱去一分子水所形成的酰胺键 称为肽键。生成的化合物称为肽。
分类
①二肽：由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物称为二肽。
②三肽：由三个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物称为三肽。
③多肽：由三个以上氨基酸分子脱水缩合而成的化合物称为多肽。
肽和肽键
C N
O
H
氨基酸与蛋白质
肽分子中的酰胺键称为肽键。在一定条件下，肽键也能水解断裂，重新形成羧基与氨基。
氨基酸与蛋白质
实验探究 —— 蛋白质的颜色反应实验
氨基酸与蛋白质
实验探究 —— 蛋白质的颜色反应实验
环境条件的变化容易影响蛋白质的内部结构，导致蛋白质功能特性产生变化，发生“盐析”或“变性”现象。含有苯环的蛋白质遇浓硝酸作用时会呈现黄色，该反应可用于检验这类蛋白质。
浓硝酸
蛋白质溶液
溶液呈黄色
黄蛋白反应
核酸
PART 03
核酸
磷酯键
磷酸基
戊糖
碱基
核苷酸单元
核酸
核苷酸分子的三部分
脱氧核糖
核糖
脱氧核糖核酸（DNA）
核糖核酸（RNA）
DNA
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
RNA
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）
核酸
碱基位于螺旋内侧，磷酸基和脱氧核糖位于螺旋外侧，两条 DNA 单链上的碱基之间严格遵循碱基互补配对规律形成氢键，从而使双螺旋能维持稳定存在。
课堂小结
核酸
糖类
概念
分类
DNA分子双螺旋
核酸与核苷酸
氨基酸与蛋白质
单糖
二糖
多糖
多肽与蛋白质
氨基酸
随堂训练
1.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C12H22O11
C.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
随堂训练
2.下列说法中，正确的是 (　　)
A.多糖是很多个单糖分子按照一定的方式，通过分子内脱水而结合成的
B.多糖在性质上跟单糖、双糖不同，通常不溶于水，没有甜味，没有还原性
C.淀粉和纤维素都是重要的多糖，它们的通式都是(C6H10O5)n，二者互为同分异构体
D.淀粉在稀硫酸作用下水解最终生成葡萄糖和果糖
B
随堂训练
3.下列实验操作和结论错误的是 (　　)
A.用新制Cu(OH)2悬浊液可鉴别麦芽糖和蔗糖
B.用银镜反应可证明蔗糖是否转化为葡萄糖，但不能证明是否完全转化
C.浓硫酸可使蔗糖脱水变黑，证明蔗糖含C、H、O三种元素
D.蔗糖溶液中滴加几滴稀硫酸，水浴加热几分钟，加入新制Cu(OH)2悬浊液中，加热煮沸没有砖红色沉淀生成，证明蔗糖不水解
D
随堂训练
4.下列有关蛋白质的说法不正确的是(　　)
A.蛋白质均不溶于水
B.有些蛋白质遇浓硝酸会变黄色
C.误食重金属盐,可饮用大量牛奶或鸡蛋清缓解
D.可用灼烧法鉴别羊毛织品和化纤织品
A
随堂训练
5.下列关于蛋白质的说法正确的是(　　)
A.蛋白质属于天然高分子化合物，组成元素只有C、H、O、N
B.用浓Na2SO4、CuSO4溶液或浓HNO3使蛋清发生盐析，进而分离、提纯蛋白质
C.蛋白酶是蛋白质，它不仅可以催化蛋白质的水解反应，还可以催化淀粉的水解反应
D.蛋白质水解产生的甘氨酸(H2N—CH2—COOH)既显酸性，又显碱性,是最简单的氨基酸
D
随堂训练
6.关于生物体内氨基酸的叙述错误的是(　　)
A.构成蛋白质的氨基酸分子的结构通式可表示为
B.人体内氨基酸的分解代谢最终产物是水、二氧化碳和尿素
C.人体内所有氨基酸均可以相互转化
D.两分子氨基酸通过脱水缩合可以形成二肽
C
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