新课标化学（医药卫生类）教学资源-教学课件-主题六常见生物分子及合成高分子化合物正式-中职《化学（医药卫生类）》同步教学(高教版)

主题六 常见生物分子及合成 高分子化合物 化 学 （医药卫生类） （中等职业学校公共基础课程教材） “十四五”职业教育国家规划教材 配套电子演示文稿 “绿水青山就是金山银山”。绿水青山是大自然最大的“化工厂”，在这个化工厂中，规模最大的化学反应是光合作用：反应的催化剂是叶绿素，条件是光照，原料是 CO2 和 H2O，产物是葡萄糖和氧气。这是自然界在碳循环中将 CO2 中的碳转变为动物和人类最基本的营养素——糖类，为生命提供能量。 主题六 常见生物分子及合成高分子化合物 糖类和蛋白质、脂类、维生素、水、矿物质等人体所需的营养素，不仅为生物体提供原料和能量，而且在新陈代谢、生长发育的各个环节都发挥着重要的作用。 塑料、合成纤维、合成橡胶等合成高分子化合物在日常生活、工业农业、航空航天等各个领域中发挥着重大作用，极大提高了人民生活质量和国家综合实力。 主题六 常见生物分子及合成高分子化合物 1. 认识糖类、氨基酸、蛋白质和合成高分子化合物的结构，从物质的结构特点认识其性质特点及应用，进一步形成结构决定性质、性质决定应用的观念。 2. 认识氨基酸排列顺序和方式以及由此形成的空间结构构成了千变万化的蛋白质世界；了解不同高分子材料之间结构及组成的异同，同一高分子材料之间结构及组成的异同，理解变化与条件的关系，形成变化观念和平衡思想的核心素养。 3. 描述糖类和蛋白质发生化学反应时的现象，通过实验观察、现象记录和结论形成，巩固对糖类和蛋白质性质的理解，形成由现象观察获得认知的行动导向和思维模式。 学习要求 主题六 常见生物分子及合成高分子化合物 4. 开展探究实验，能根据假设问题确定探究目的，完成糖类和蛋白质的性质的学生实验，进一步形成分析、推理和总结探究方法的应用能力。 5. 了解糖类和蛋白质的生理意义及在医药领域的重要用途，知道化学与生命的重要关系。了解新型高分子化合物的优异性能及其在生产生活中的重要应用，尤其是医药卫生领域中高分子材料的广泛应用，增强爱国主义情怀和民族自豪感。 学习要求 主题六 常见生物分子及合成高分子化合物 第一节 糖类 第二节 蛋白质 第三节 合成高分子化合物 主题六 常见生物分子及合成高分子化合物 情境与问题 葡萄糖注射液是常见临床用药，常用于患者补充体液和能量，治疗低糖血症、高钾血症等。你知道葡萄糖的组成和结构吗？ 第一节 糖类 情境与问题 葡萄糖分子式为C6H12O6。1个葡萄糖分子中有1个醛基和5个羟基。化学上“糖”是以结构特征进行分类的。从化学结构看，糖类是多羟基醛或多羟基酮及其脱水缩合产物。糖类俗称碳水化合物，是自然界分布广泛的一类重要的有机化合物。蔗糖、淀粉和纤维素等都属于糖类。 第一节 糖类 具有多羟基醛结构或多羟基酮结构的糖类属于单糖。葡萄糖是具有多羟基醛结构的单糖。 葡萄糖是己醛糖，分子式为C6H12O6，开链式结构为： 5 2 3 4 C C H O C H C H C H 2 O H H O H O H O H H C H O 6 1 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的结构 第一节 糖类 在葡萄糖开链式结构中，C1是醛基，其他5个碳原子分别连有1个羟基，C2、C4、C5上的羟基写在右侧，C3上的羟基写在左侧。 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的结构 第一节 糖类 葡萄糖是无色晶体，有甜味，有吸湿性，易溶于水，难溶于有机溶剂。葡萄糖因含有醛基，具有较强的还原性，能被碱性弱氧化剂氧化。常用的碱性弱氧化剂为托伦试剂、费林试剂和班氏试剂。班氏试剂由硫酸铜、柠檬酸钠和碳酸钠配制而成，其主要成分是碱性条件下柠檬酸根离子与Cu2+形成的配离子。班氏试剂和费林试剂相似，优点是班氏试剂稳定、使用方便。 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的性质 第一节 糖类 探究葡萄糖是否具有还原性。设计葡 萄糖分别与托伦试剂、班氏试剂反应。根 据实验现象填写下表： 实验与探究 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的结构 第一节 糖类 探究任务 实验内容 现象 葡萄糖和托伦试剂反应 葡萄糖和班氏试剂反应 单糖 + 托伦试剂 Ag↓（银镜）+ 复杂的氧化产物 单糖 + 班氏试剂 Cu2O↓（砖红色）+ 复杂的氧化产物 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的结构 第一节 糖类 葡萄糖能发生银镜反应，将托伦试剂还原生成银镜；能发生班氏反应，将班氏试剂还原生成砖红色氧化亚铜沉淀。 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的结构 第一节 糖类 人体血液中的葡萄糖称为血糖。正常人空腹血糖的浓度为4.5～6.1 mmol/L。当血糖浓度过大，超过肾小管对糖的重吸收时，糖随尿液排出并出现尿糖。糖尿病患者一般需要长期治疗，随时监测患者血液或尿液中的葡萄糖含量有助于判断病情。 临床上常用班氏试剂检验尿中的葡萄糖。 葡萄糖是绿色植物光合作用的产物，是自然界中分布最广的有机化合物之一。因最初从葡萄汁中分离出来而得名。葡萄等有甜味的水果中葡萄糖含量丰富，人体和动物体内也含有葡萄糖。 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的结构 第一节 糖类 葡萄糖是人和动物的主要营养来源和机体组成部分，是机体所需能量的主要来源。人体中，在酶催化下，葡萄糖被氧化成二氧化碳和水并同时提供热量，维持人体正常生理功能。葡萄糖对肝脏具有保护作用和解毒功能，并能促进毒物的排泄，是一种重要的营养物质。葡萄糖注射液是常见临床药。 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的结构 第一节 糖类 C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + Q 酶 葡萄糖在酶作用下可以转变为乙醇。这个转化过程被广泛应用于酿酒和生产燃料乙醇。 一、葡萄糖 （一）葡萄糖的结构 第一节 糖类 C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 酶 淀粉和纤维素都属于多糖，它们在酸或酶的作用下可以水 解，最终生成的都是葡萄糖。多糖是由许多单糖分子通过反应 连接而成的高分子化合物。在自然界分布很广，是生物体的重 要组成成分。重要的多糖包括淀粉和纤维素等。两者均属于天 然高分子化合物，分子式均可写成(C6H10O5)n，但两者并非 同分异构体。 二、淀粉和纤维素 第一节 糖类 淀粉主要存在于植物的种子和块根里，谷类中的含量较多。淀粉为白色粉末，难溶于水和一般有机溶剂。 二、淀粉和纤维素 （一）淀粉 第一节 糖类 淀粉为白色粉末，常温下，难溶于水和一般有机溶剂。淀粉遇碘反应生成蓝色物质。这一性质可用于淀粉的检验。 二、淀粉和纤维素 （一）淀粉 第一节 糖类 交流与讨论：如何用化学方法鉴别葡萄糖、淀粉、甘油三种物质。 在稀酸或酶的作用下，淀粉能水解 为葡萄糖。工业上一般用淀粉水解的方 法生产葡萄糖。摄入人体内的淀粉在酶 的催化作用下也可逐步水解，最终生成葡萄糖。 二、淀粉和纤维素 （一）淀粉 第一节 糖类 淀粉 → 紫糊精 → 红糊精 → 无色糊精 → 麦芽糖 → 葡萄糖 遇碘所 显颜色： 蓝色 蓝紫色 红色 不显色 不显色 不显色 人体内，葡萄糖经缓慢氧化转变为二氧化碳和水，同时放出能量。 纤维素是自然界分布最广的一种多糖，存在于植物体内，是构成植物细胞壁的主要成分，也是植物体的支撑物质。 二、淀粉和纤维素 （二）纤维素 第一节 糖类 二、淀粉和纤维素 （二）纤维素 第一节 糖类 纤维素为白色固体，不溶于水，与碘不发生颜色反应。在稀酸或酶的作用下，纤维素能水解为葡萄糖。食草动物的体内有纤维素水解酶，可将纤维素水解成葡萄糖。 二、淀粉和纤维素 （二）纤维素 第一节 糖类 人体中没有纤维素水解酶，无法吸收和消化纤维素。但食物中的纤维素能刺激肠胃蠕动，有助于消化和排泄，因此人们应摄食一定量的蔬菜、水果和粗粮等富含纤维素的食物。 思考与应用 1. 现有乙醇、乙酸乙酯、苯、葡萄糖四种有机化合物： （1）具有水果香味的物质是 ； （2）医疗消毒常用75%的 溶液； （3）糖尿病患者的尿液中含有 ，该物质的溶液与班 氏试剂反应，产生色沉淀。 2. 如何用化学方法鉴别甘油、乙醇、葡萄糖？ 第一节 糖类 情境与问题 在海洋水族馆的水母展厅，会看到许多水母都会发光，如栉[zhì] 水母能发出蓝色的光，霞水母闪耀着淡 绿色的光芒。有些水母不但能发光，而且颜色 多变，有的还带有彩虹般的光晕，当它们在海 中游动时，光影随波摇曳，非常优美。那么这 些水母为什么会发光呢？ 第二节 蛋白质 这些水母是依靠发光蛋白质来发光的。蛋白质是细胞和组织结构的最重要组成部分，是生命活动的 物质基础。它存在于动物的肌肉、血液、 乳汁、神经、毛、角、蹄、植物的根茎、 种子和果实等中。蛋白质结构复杂、功能 各异，但都是由氨基酸通过肽键等相互连 接而成的具有特定结构的天然大分子。蛋 白质的基本组成单位是氨基酸。本节我们 就来认识氨基酸和蛋白质。 第二节 蛋白质 蛋白质内部结构 蛋白质四级结构 羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代所生成的化合物称为氨基酸。氨基酸属于取代羧酸，官能团包括氨基和羧基等。 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 —NH2 氨基 —COOH 羧 基 α-氨基酸通式 氨基酸是蛋白质的基本组成单位，是人体必不可少的物质。在自然界已发现的天然氨基酸有300余种，其中存在于生物体内用于合成蛋白质的仅为20余种。它们在化学结构上的共同特点是氨基连接在α-碳原子上，属α-氨基酸（脯氨酸是α-亚氨基酸），本节仅讨论与蛋白质相关的α-氨基酸。 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质  根据氨基酸分子中氨基和羧基的相对位置不同分类：氨基酸可分为α-、β-、γ-氨基酸等。其中，α-氨基酸最重要，天然蛋白质中的氨基酸几乎都是α-氨基酸。本教材仅介绍与蛋白质相关的α-氨基酸。例如： 氨基乙酸 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 丝氨酸 甘氨酸 *苏氨酸 *缬氨酸 丝氨酸 *异亮氨酸 丙氨酸 *亮氨酸 中性氨基酸/脂肪族氨基酸 *蛋氨酸 常见氨基酸 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 天冬酰胺 谷氨酰胺 半胱氨酸 谷氨酸 天门冬氨酸 常见氨基酸 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 酸性氨基酸/脂肪族氨基酸 *赖氨酸 精氨酸 碱性氨基酸/脂肪族氨基酸 常见氨基酸 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 *苯丙氨酸 酪氨酸 常见氨基酸 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 芳香氨基酸 组氨酸 脯氨酸 *色氨酸 常见氨基酸 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 杂环氨基酸 （1）根据分子中R基团的种类不同，氨基酸可分为：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。 氨基酸的分类 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 脂肪族氨基酸 芳香族氨基酸 杂环氨基酸 （2）根据氨基酸分子中氨基和羧基的相对数目不同，氨基酸可分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。 中性氨基酸：氨基的数目等于羧基的数目，如甘氨酸。 酸性氨基酸：氨基的数目少于羧基的数目，如天门冬氨酸。 碱性氨基酸：氨基的数目多于羧基的数目，如赖氨酸。 氨基酸的分类 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 （3）此外，缬氨酸、亮氨酸等氨基酸在人体中不能合成，只能通过食物供给，这种氨基酸称为必需氨基酸，在常见的α-氨基酸中用“*”表示。包括： 氨基酸的分类 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 *苏氨酸 *缬氨酸 *异亮氨酸 *亮氨酸 *蛋氨酸 *赖氨酸 *色氨酸 *苯丙氨酸 氨基酸系统命名法与取代羧酸类似，以羧酸为母体，氨基为取代基命名。 如：2- 氨基丙酸（丙氨酸） 2- 氨基戊二酸（谷氨酸） 除系统命名外，氨基酸常按其来源或特性而采用俗名。例 如，天冬氨酸因最初从天门冬植物中发现而得名，甘氨酸因具甜味而得名。 氨基酸的命名 一、氨基酸 （一）氨基酸概况 第二节 蛋白质 α-氨基酸都是无色晶体，具有较高的熔点，一般加热到200～300 ℃时熔化并分解。α-氨基酸在水中的溶解度差异较大，但都难溶于酒精或乙醚。在强酸或强碱溶液中，α-氨基酸因生成相应的盐而易溶。 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 1.两性和等电点 由于氨基酸分子中既含有酸性的羧基，又含有碱性的氨基，所以氨基酸是两性化合物。不仅能与酸、碱作用生成盐，而且其分子内的酸性羧基与碱性氨基可以发生反应，形成内盐。 α-氨基酸的化学性质主要取决于分子中的羧基和氨基。 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 与碱成盐 形成内盐 与酸成盐 C H C O O H N H 2 R + H C l C H C O O H N H 3 + C l - R C H C O O H N H 2 R + N a O H C H C O O N a + H 2 O N H 2 R 两性离子 氨基酸内盐 C H C O O H N H 2 R C H C O O - N H 3 + R 1.两性和等电点 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 若在以两性离子形式存在的氨基酸水溶液中加入酸，两性离子可转化为阳离子；加入碱，两性离子则转化为阴离子。即氨基酸在水溶液中的存在形式，与溶液的pH有关。 阴离子 溶液pH＞pI 两性离子 溶液pH=pI 阳离子 溶液pH＜pI 1.两性和等电点 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 分子 溶液pH=pI 氨基酸以两性离子存在时特定的pH即为该氨基酸的等电点，用“pI”表示。 在等电点时，氨基酸的溶解度最小，最易从溶液中析出。利用这一性质，可以分离、提纯氨基酸。 中性氨基酸的等电点略小于7，一般在5～6.5；酸性氨基酸的等电点在2.7～3.2，而碱性氨基酸的等电点在9.5～10.7。 1.两性和等电点 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 2个α-氨基酸分子，在酸或碱的催化作用下，受热脱水，生成二肽。 酰胺键,又称肽键 二肽分子中的氨基、羧基还可继续参与脱水形成多肽。 2.成肽反应 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 不同的氨基酸，可以不同的连接顺序，形成千百万种具有不同的理化性质和生理活性的多肽，相对分子质量在10 000以上的多肽称为蛋白质。 2.成肽反应 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 拓展延伸——多肽 由两个以上α-氨基酸通过肽键相连的化合物称为多肽。多肽的通式为： 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 在多肽链中，保留有游离氨基的一端称为N-端；保留有游离羧基的一端称为C-端。习惯上把N-端写在左边，C-端写在右边。 催产素是一种多肽化合物，由9个氨基酸组成。由下丘脑室旁核和视上核合成，并由垂体后叶分泌。 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 拓展延伸——多肽 催产素又名缩宫素，催产素能促进分娩过程中子宫平滑肌的收缩，具有产前引产、产中催产、产后催乳、止血的作用。此外，它还能减少人体内肾上腺酮等压力激素的水平，以降低血压。催产素已能人工合成。 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 拓展延伸——多肽 α-氨基酸与Ba(OH)2共热，发生脱羧反应，生成胺类化合物。 蛋白质腐败时，其中的氨基酸可以在某些细菌脱羧酶的作用下发生脱羧反应。 如精氨酸脱羧生成腐胺，赖氨酸脱羧生成尸胺。误食变质的肉类引起的食物中毒，其主要原因就是由有毒的腐胺和尸胺引起的。 C H C O O H N H 2 R B a ( O H ) 2 C H 2 N H 2 R + C O 2 3.脱羧反应 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 α-氨基酸与茚三酮在水溶液中共热生成蓝紫色化合物的反应称为茚三酮反应。可以用于α-氨基酸的鉴别。 4.与茚三酮反应 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 氨基酸是生物有机体的重要组成部分，在生命现象中起着至 关重要的作用。氨基酸不仅仅能够提供营养物质，参与多肽和蛋 白质的合成，同时一些氨基酸在疾病治疗中也有重要的应用。成 人必需氨基酸有8种，另外婴幼儿和早产儿还有一些生长发育所 必需的氨基酸。 一、氨基酸 （三）氨基酸在医药领域的应用 第二节 蛋白质 赖氨酸化学名称为2,6-二氨基己酸，是人类和哺乳动物的必需氨基酸之一，必须从食物中补充。赖氨酸主要存在于动物性食物和豆类中，它在促进人体生长发育、增强机体免疫力等方面都具有积极的营养学意义。 1. 赖氨酸 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 天冬氨酸化学名为氨基丁二酸，常温下微溶于水，溶于沸水，难溶于乙醇和乙醚。天冬氨酸具有调节脑和神经的代谢功能，在医药方面，可以用于治疗心脏病、肝病、 高血压，具有防止和恢复疲劳的作用。 天门冬氨酸钙是具营养补钙作用的食品 添加剂。 一、氨基酸 （二）氨基酸的性质 第二节 蛋白质 2. 天冬氨酸 蛋白质是一类含氮的重要生物高分子化合物，广泛存在于生 物体内，承担着机体各种生理作用与机械功能。 二、蛋白质 第二节 蛋白质 蛋白质的种类繁多，人体内约有10万种以上。 C：50% ~ 55% H：6.0% ~ 7.3% O：19% ~ 24% 　 N：13% ~ 19% 各种蛋白质含氮量都比较接近，一般为15％～17％，平均为16％（质量分数）。 蛋白质的主要元素组成 二、蛋白质 （一）蛋白质的一级结构 第二节 蛋白质 α-氨基酸按一定的排列顺序、通过肽键构成的多肽链称为蛋白质一级结构，又称为基本结构，特定蛋白质中的氨基酸排列顺序是一定的，肽键是构成蛋白质的主键。 二、蛋白质 （一）蛋白质的一级结构 第二节 蛋白质 肽键 蛋白质的特殊功能是由其极其复杂的结构决定的。蛋白质多肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序及不同的空间结构，决定了蛋白质的各种生理功能。具有一级结构的蛋白质并不具备生物活性。蛋白质必须具备更复杂的空间结构，才能具备生物活性。 二、蛋白质 （一）蛋白质的一级结构 第二节 蛋白质 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 蛋白质在酸、碱或酶的作用下，逐步水解，最终得到α-氨基酸。食物中的蛋白质进入人体后，在各种蛋白酶的作用下水解成α-氨基酸，然后被肠壁吸收进入血液，进入蛋白质代谢和参与 合成人体所需要的蛋白质。 1. 水解反应 向蛋白质溶液中加入大量盐溶液时，就会使蛋白质的溶解度降低，导致蛋白质从溶液中析出。这种作用称为盐析。 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 2. 盐析 发生盐析的主要原因是电解质破坏了蛋白质表面的水化膜，蛋白质分子失去保护层后相互聚集沉淀。 盐析出的蛋白质在加入适量水稀释后仍能溶解，并不影响原来蛋白质的性质。 采用多次盐析和溶解，可以分离提纯蛋白质。 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 2. 盐析 在某些物理因素或化学因素作用下，蛋白质分子的空间结构发生变化，从而使蛋白质的理化性质和生理功能发生变化的现象，称为蛋白质的变性。 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 3. 变性 蛋白质的变性是因维系多肽链空间结构的副键（如氢键、二硫键、酯键等）发生断裂而引起的，即蛋白质的变性将空间结构破坏，但不会导致一级结构的破坏。 变性后的蛋白质溶解度降低，凝结或产生沉淀，同时失去原有的生理活性。 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 3. 变性 如在医学上解救重金属盐（Cu2+、Pb2+、Hg2+等盐）中毒的病人时，服用大量生鸡蛋、牛奶或豆浆，以达到解毒的目的。 在临床上用酒精、蒸煮、高压和紫外线等方法进行消毒杀菌；利用蛋白质受热凝固的性质来检验尿液中的蛋白质等。 在食品加工中腌制松花蛋等也是利用蛋白质变性作用。 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 3. 变性 实验结果表明，生成紫红色化合物。 利用缩二脲反应可以鉴别蛋白质。 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 4. 颜色反应 （1）缩二脲反应 在蛋白质溶液中加入碱和稀硫酸铜溶液，观察现象。 生成蓝紫色化合物。 利用茚三酮反应也可以鉴别蛋白质。 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 4. 颜色反应 （2）茚三酮反应 在蛋白质溶液中加入茚三酮溶液，水浴加热片刻。观察现象。 加入浓硝酸会有白色沉淀产生，加热，沉淀变黄色，冷却后碱化，沉淀变橙色。 利用黄蛋白反应可以鉴别蛋白质。 二、蛋白质 （二）蛋白质的性质 第二节 蛋白质 4. 颜色反应 （3）黄蛋白反应 在蛋白质溶液和浓硝酸，加热，冷却后加浓氨水，观察现象。 三、多肽、蛋白质在医药领域的应用 第二节 蛋白质 蛋白质属于多肽，是生物细胞中含量最丰富、功能最多的生物大分子。各种蛋白质均有其特定的结构和功能，如酶有催化功能等。医药领域也有很多临床应用的多肽和蛋白质药物。 三、多肽、蛋白质在医药领域的应用 第二节 蛋白质 （一）促肾上腺皮质激素 促肾上腺皮质激素简称促皮质激素、促皮质素，是垂体前叶分泌的一种含39个氨基酸的多肽类激素。促肾上腺皮质激素能维持肾上腺皮质的正常功能，促进皮质激素的合成和分泌。临床主要用于诊断肾上腺皮质功能 水平、长期使用皮质激素停药前后 补充维持量，以防止发生皮质功能 不全。 三、多肽、蛋白质在医药领域的应用 第二节 蛋白质 （二）胰岛素 胰岛素使胰脏中胰岛B细胞分泌的一种蛋白质激素，在调节 人体糖类代谢、脂肪代谢方面有很重要的作用，是维持血糖在正常水平的主要激素之一。临床上，胰岛素主要用于糖尿病治疗。 第二节 蛋白质 一、填空题 1. α-氨基酸的结构通式是 ，含有 和 官能团。 2. 按照氨基酸分子中所含氨基和羧基相对数目不同，可将氨基酸分为 、 和 三类。 3. α-氨基酸与水和茚三酮反应生成 色化合物。 4. 当氨基酸溶液的pH = pI时，氨基酸主要以 离子形式存在；当pH > pI时，氨基酸主要以 离子形式存在；当pH < pI时，氨基酸主要以 离子形式存在。 思考与应用 第二节 蛋白质 二、简答题 1. 有些食品、保健品中会添加氨基酸，为什么呢？ 2. 何谓盐析？盐析的蛋白质是否变性？向鸡蛋清溶液中加入以下试剂：饱和硫酸铵、硝酸银、消毒酒精，都有沉淀生成，发生盐析的是哪个试剂？ 思考与应用 情境与问题 “可上九天揽月，可下五洋捉鳖”，如今，“长五”“嫦娥”奔月取土，“蛟龙”“奋斗”深海探宝，“天问”“祝融”火星寻迹……壮志成为现实。这些大国重器的使用标志着我国在高科技领域已经走在了世界的前列。在这些高精尖重器中，合成高分子材料得到广泛应用。你知道什么是高分子材料吗？ 第三节 合成高分子化合物 情境与问题 高分子化合物的相对分子质量在10 000以上，自然界中存 在的高分子化合物称为天然高分子化合物，如淀粉、蛋白质、纤维素等；由人工合成的高分子化合物则称为合成高分子化合物。其中，被称为“现代三大合成材料”的塑料、合成纤维、合成橡胶的应用最为广泛。 第三节 合成高分子化合物 一、高分子化合物 （一）高分子化合物的结构特点 第三节 合成高分子化合物 低分子化合物 相对分子质量低于1 000的有机化合物。如烃及其衍生物、葡萄糖等。 甲烷 苯 维生素C 一、高分子化合物 （一）高分子化合物的结构特点 第三节 合成高分子化合物 高分子分子化合物 相对分子质量巨大的有机化合物。如淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯等。 纤维素结构 一、高分子化合物 （一）高分子化合物的结构特点 第三节 合成高分子化合物 高分子化合物的相对分子质量虽然很大，但组成并不复杂， 它们的分子往往都是由特定的结构单元通过共价键多次重复连接 而成。用来聚合形成高分子化合物的小分子称为单体，高分子化 合物中重复的最小结构单元称为链节，链节的数目称为聚合度， 用n表示，如聚乙烯的单体为乙烯，链节为－CH2－CH2－。 单体 n CH2=CH2 －CH2－CH2－ 链节 聚合度 n 同一种高分子化合物分子所含的链节数并不相同，所以高分 子化合物实质上是由许多链节相同而聚合度不同的化合物形成的 混合物，其相对分子质量与聚合度常用平均值来描述。 一、高分子化合物 （一）高分子化合物的结构特点 第三节 合成高分子化合物 根据链节连接形成的链形状不同，高分子化合物可分为线形结构、支链形结构和体形结构。 一、高分子化合物 （一）高分子化合物的结构特点 第三节 合成高分子化合物 线型结构 支链型结构 体型结构 高分子化合物结构示意图 聚乙烯 支链淀粉 硫化橡胶 一、高分子化合物 （一）高分子化合物的结构特点 第三节 合成高分子化合物 聚乙烯是线形结构，支链淀粉是支链形结构，硫化橡胶是体形结构。 一、高分子化合物 （一）高分子化合物的结构特点 第三节 合成高分子化合物 由于链上单键的旋转可引起链节旋转，所以高分子的长链有时呈卷曲状，如直链淀粉；有时链与链之间还可互相缠绕，如纤维素。体形结构又称网状结构，是因高分子链与链之间的化学键形成交联，从而构成立体网状结构。 1. 溶解性 2. 热塑性和弹性 4. 机械强度 3. 绝缘性 一、高分子化合物 (二)高分子化合物的特性 第三节 合成高分子化合物 1. 溶解性 线形高分子化合物可溶于有机溶剂，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等能溶于氯仿、苯等有机溶剂。体形高分子化合物则不易溶于有机溶剂，但交联程度较低的体形高分子化合物，在适当的溶剂中会出现膨胀现象。例如，从废旧轮胎等橡胶制品上刮下的橡胶，在汽油中会出现膨胀现象；而酚醛树脂等交联程度较大 的高分子化合物，则不能溶解，也不会膨胀。 一、高分子化合物 (二)高分子化合物的特性 第三节 合成高分子化合物 高分子化合物可以反复加热软化、冷却硬化的性质称为热塑 性。线形高分子化合物通常具有热塑性。利用热塑性，可将线形 高分子材料压成薄片、抽成细丝，也可用模具压成各种形状的制 品。如生胶就是一种线形结构的高分子化合物，有很大的弹性。 所谓弹性，是指卷曲状的线形高分子受到外力作用时，可以稍微 拉直，当外力消除时又回到原来卷曲形状的性质。 2. 热塑性和弹性 一、高分子化合物 (二)高分子化合物的特性 第三节 合成高分子化合物 体形高分子化合物受热不会软化和熔化，当温度更高时，它 们的化学键就会破裂，高分子化合物结构就会被破坏。所以体形 高分子化合物一经加工成型，就不再受热熔化和变形，不能反复 加工塑制，这种性质称为热固性。 2. 热塑性和弹性 一、高分子化合物 (二)高分子化合物的特性 第三节 合成高分子化合物 3. 绝缘性 一、高分子化合物 (二)高分子化合物的特性 第三节 合成高分子化合物 高分子化合物中的化学键是共价键，不能解离，没有自由移动的电子，而且由于高分子链的卷曲，受热或受声波作用时，分子不容易产生振动，所以高分子化合物对电、热、声有良好的绝缘作用。另外高分子化合物可以抗辐射，对多种射线如α射线、β射线、γ射线和X射线均有抵抗作用。 4. 机械强度 一、高分子化合物 (二)高分子化合物的特性 第三节 合成高分子化合物 高分子化合物密度小，但是强度大，有些工程塑料的强度甚 至超过了钢铁。高分子化合物的机械强度与它们的相对分子质 量、分子结构有关。一般来说，对于同一种高分子化合物，相对 分子质量越大，强度就越大；分子结构成体形的，强度显著增 大。由于高分子化合物质轻、硬度高、耐腐蚀、价廉，因此在许 多领域代替了金属材料。 一、高分子化合物 (二)高分子化合物的特性 第三节 合成高分子化合物 高分子化合物虽有许多优良特性，但也有些缺点。如容易燃 烧，不耐高温，易老化，不易降解。减少或延迟老化、提高耐热 性等都是高分子化合物的重要研究课题。 按受热后性能的不同，可分为热塑性塑料和热固性塑料。 热固性塑料 热塑性塑料 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 　　热塑性塑料的特点是在一定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化，在软化状态能用模塑或挤出等方法成型为所需制品的塑料。 　　优点 是加工成型简便，具有耐腐蚀、耐磨、高绝缘等优良性能，可热合修补和回收再生。 缺点 是耐热性和刚性较差。 　　典型代表 聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS树脂、聚甲醛、聚酰胺、聚四氟乙烯等。 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 1.热塑性塑料 聚乙烯管 聚乙烯绳 聚乙烯纤维 聚乙烯抛弃型手套 聚乙烯制品 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 1.热塑性塑料 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚四氟乙烯油封 聚苯乙烯板 聚丙烯 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 1.热塑性塑料 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 2.热固性塑料 　　热固性塑料具有体形结构，初次受热变软，可塑成一定性状，冷却后固化成形，再次加热时就不再软化，不能重新成形，如酚醛树脂。 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 2.热固性塑料 　　酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩合、缩聚，经中和、水洗而制成的树脂。工艺中控制条件，第一步生成线形热塑性树脂酚醛树脂： 第二步生成体形热固性树脂。 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 2.热固性塑料 酚醛树脂（电木）电绝缘性好，耐热，耐水，不耐酸碱。可 作电工器材、仪表外壳、日常用品等，还可用于制造涂料等。 酚醛树脂脚轮 酚醛树脂插座 类别 主要性能 主要用途 PVC聚氯乙烯 色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用。 由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料，故一般不存放食品和药品。 PS聚苯乙烯 容易着色、透明性号，耐酸碱腐蚀，但易溶于氯仿、二氯乙烯、香蕉水等有机溶剂。 多用于制作灯罩、牙刷柄、玩具、电器零件。 PP聚丙烯 无毒、无味，可在100℃的沸水中浸泡不变形、不损伤，常见的酸、碱及有机溶剂对它几乎不起作用。 多用于制成薄膜、管道、食具、包装材料等。 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 常见塑料的性能和用途 类别 主要性能 主要用途 PTFE聚四氟乙烯 耐低温、耐高温，耐化学腐蚀，耐溶剂性好，电绝缘性好。 可作耐腐蚀、耐高温、耐低温的电器、航空、化学、冷冻、医药用制品等。 PE聚乙烯 绝缘性好，耐化学腐蚀，耐寒，无毒，耐热性差，容易老化 可制成薄膜，用于食品、药物的包装材料，以及日常用品、绝缘材料等 PMMA聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃） 透光性好，密度小，耐水，耐酸碱，抗霉，易加工，能溶于有机溶剂，耐磨性差。 可制作飞机、汽车用玻璃，光学仪器、医疗器械、日常用品等。 二、高分子材料 (一)塑料 第三节 合成高分子化合物 常见塑料的性能和用途 把具有一定长度、强度、能吸湿又不溶于水的柔软而细长的丝状物质称为纤维。 纤维 天然纤维 化学纤维 人造纤维 合成纤维 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 天然纤维是指棉、麻、丝、毛等动植物纤维。 人造纤维是指将一些不能直接用于纺织的纤维经机械加工和化学处理而得到的可用于纺织的纤维。 合成纤维是利用石油等化工原料制取单体，通过聚合反应得到线形高分子化合物，再加入添加剂加工而得的纤维。 合成纤维的种类很多，其中最重要的是聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，被称为三大合成纤维。 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 聚酰胺纤维（锦纶） 聚酯纤维（涤纶） 聚丙烯腈纤维（腈纶） 三大合成纤维 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 聚酯纤维俗称“涤纶”或“的确良”，是由有机二元酸和二元醇通过酯键缩聚而成的聚酯，是当前合成纤维的第一大品种。最重要的聚酯纤维是由对苯二甲酸和乙二醇缩聚而成的聚对苯二甲酸乙二酯。 聚酯纤维主要的特点是弹性好，不易变形，强度高，抗冲击性能强，化学性和电绝缘性较好，不发霉，不虫蛀。其缺点是吸水性差、染色性差、不透气，摩擦易起静电。除大量用作纺织品材料外，工业上还广泛用作运输带、传动带、帆布、渔网、绳索、轮胎帘子线及电器绝缘材料等。 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 聚酯纤维（涤纶） 缝衣线 衣服 打包带 帆布 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 常见合成纤维的性能和用途 类别 商品名称 主要性能 主要用途 聚酰胺纤维（聚己内酰胺） 锦纶尼龙 质轻、强度高、耐磨性好、耐碱性和电绝缘性良好。但耐酸、耐热、耐光性能较差，弹性模量低，容易变形，缺乏刚性。 多用于制作轮胎帘子线、降落伞、宇航服、渔网、针织内衣、尼龙袜、手套等工农业及日常生活用品。 聚丙烯腈纤维（聚丙烯腈） 腈纶 质轻、柔软，保暖性好，不发霉，不虫蛀，弹性好，吸湿小，耐光性能特别好。但耐磨性差，弹性不如羊毛，摩擦易起球。 多数用来制造毛线和膨体纱及室外用的帐篷、幕布、船帆等织物，还可与羊毛混纺，织成各种衣料。 聚乙烯醇纤维（聚乙烯醇缩甲醛） 维尼纶维纶 吸湿性好，具有较高的强度，耐磨性、耐酸、碱腐蚀均较好，耐日晒、不发霉、不虫蛀，其纺织品柔软保暖，结实耐磨，透气性好。 是一种很好的衣料，主要用作帆布、包装、运输带、背包、床单和窗帘材料等。 尼 龙 袜 帐 篷 蜡 布 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 常见合成纤维的性能和用途 类别 商品名称 主要性能 主要用途 聚丙烯纤维（聚丙烯） 丙纶 质轻，强度大，耐磨性优良，吸湿性很弱，还能耐酸、碱腐蚀。易洗快干，经久耐用。 用于制作衣料、毛毯、地毯、工作服外，还用作包装薄膜、降落伞、医用纱布和手术衣材料、渔网、军用蚊帐等。 聚氯乙烯纤维（聚氯乙烯） 氯纶 保暖性好，耐日晒，耐腐蚀，但染色性差，耐热性差。 用于制作工作服、针织品、绒线、毛毯、渔网、滤布等。 手 术 衣 毛 毯 橡胶按来源不同，可分为天然橡胶和合成橡胶。 天然橡胶是由橡胶树或橡树草中的乳胶经加工而成的，主要成分是顺-1，4-聚异戊二烯。 合成橡胶是用人工的方法，以煤、石油、天然气等为原料，经过一系列化学方法合成的。 二、高分子材料 (三)合成橡胶 第三节 合成高分子化合物 橡胶 天然橡胶 合成橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、 丁腈橡胶、硅橡胶 橡胶受热变软，遇冷变硬、发脆，不易成型，容易磨损，易溶于汽油等有机溶剂，容易老化，没有太大的实用价值。 天然橡胶和合成橡胶经过硫化工艺后，成为高弹性网状结构高分子化合物。硫化橡胶具有高弹性、耐热性、拉伸强度和在有机溶剂中的不溶解性等。日常的橡胶实际上都是硫化橡胶。 二、高分子材料 (三)合成橡胶 第三节 合成高分子化合物 二、高分子材料 (三)合成橡胶 第三节 合成高分子化合物 顺丁橡胶是第二大合成橡胶，由丁二烯聚合而成。顺丁橡胶的弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优于天然橡胶，但强度较低、加工性能差。主要用于制造轮胎、胶带、弹簧、减震器、耐热胶管、电绝缘制品等 顺丁橡胶制品 二、高分子材料 (三)合成橡胶 第三节 合成高分子化合物 轮胎 胶带 胶管 减震器 二、高分子材料 (三)合成橡胶 第三节 合成高分子化合物 丁苯橡胶是应用最广泛、产量最高的合成橡胶，它是由丁二烯和苯乙烯共聚制成的。其加工性能与天然橡胶相似，硫化后的具有较好的耐磨性、抗撕裂性和耐老化性，但强度低。主要用于制造轮胎、电绝缘材料、一般橡胶制品等。 二、高分子材料 (三)合成橡胶 第三节 合成高分子化合物 丁苯橡胶制品 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 常见合成橡胶的性能和用途 类别 主要性能 主要用途 顺丁橡胶（由丁二烯聚合而成） 弹性好，耐磨，耐老化，耐低温；黏结性差 制轮胎，胶带，胶管，胶辊，胶鞋等 丁苯橡胶（由丁二烯和苯乙烯为单体共聚而成） 具有较好的耐磨性、耐热性、耐老化性，价格便宜。 主要用于制造轮胎、胶带、胶管及生活用品。 胶 板 鞋 底 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 常见合成橡胶的性能和用途 类别 主要性能 主要用途 丁腈橡胶（由丁二烯和丙烯腈为单体共聚而成） 耐油性优异，耐热、耐磨、耐辐射；弹性较差，电绝缘性较差。 主要用于制耐油的橡胶制品，化工设备的防腐蚀衬里，防毒面具等。 硅橡胶（有二甲基硅橡胶等多种硅橡胶种类） 耐低温和耐高温，抗老化和抗氧化性好，电绝缘性好；机械性能差，不耐碱。 制各种在高温、低温下使用的衬垫及绝缘材料，医疗器械及人工关节等。 医 用 手 套 耳 塞 高分子材料在医药领域应用广泛，用于诊断、治疗和器官修复与再生的材料，具有延长患者生命、提高患者生存质量的作用，是材料科学、化学、生命科学和医学交叉的发展领域。常用的高分子材料有聚氯乙烯、天然橡胶、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯等。制品种类主要有人工器官、医疗器械和药物制剂三种类型。 二、高分子材料 (二)合成纤维 第三节 合成高分子化合物 随着生物医学工程技术的飞速发展，人体器官中除大脑尚无人工大脑替代外，其他各种器官几乎都在进行人工模拟研究、试验和使用。人工器官按使用方式可分为植入式人工器官和接触式人工器官。植入式人工器官有人工心脏、人工瓣膜、 人工血管、人工关节、人工椎体、人工角膜、人工 食管、人工尿道、人工皮肤等。接触式人工器官有 人工肺、人工肾、人工胰、人工喉、人工耳蜗、义 肢、义齿等。 1. 人工器官 三、高分子材料在医药领域的应用 第三节 合成高分子化合物 三、高分子材料在医药领域的应用 第三节 合成高分子化合物 常用的有诊疗用品（洗眼用具、耳镜、压舌片、灌肠用具、 肠、胃、食道窥镜导管和探头、肛门镜、导尿管等）、药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、检验室用品（采血管、采血瓶、心电图用电极、试管、培养皿等）、手术 室用品（缝合线、手术钳、吸引器等）、 麻醉用品（吸氧管、口罩、气管插管等）。 2. 医疗器械 气管插管 高分子材料在药物控释、缓释及靶向制剂中发展迅速。药物的助剂：高分子材料本身是惰性的，不参与药的作用，只起增稠、表面活性、崩解、黏合、赋形、润滑和包装等作用，或在人体内起“药库”作用，使药物缓慢放出而延长药物作用时间。聚合物药物：将低分子药物，以惰性水溶性聚合物作分子载体，把具有药性的低分子化合物，通过共价键或离子键与载体的侧基连接，制成聚合物药物。 三、高分子材料在医药领域的应用 第三节 合成高分子化合物 3. 药物剂型 医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料，它不仅 技术含量和经济价值高，而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义。我国医用高分子材料研制和生产迅速发展，在国际上处于领先水平，推动了医用高分子材料领域不断向前发展。 三、高分子材料在医药领域的应用 第三节 合成高分子化合物 3. 药物剂型 人类的生存和发展离不开对有机化合物的使用和研究，但直到1824年，德国化学家维勒才首次由氰酸铵人工合成了尿素，并于1828年得到确认，自此开创了人类从无机物合成有机化合物的道路。 拓展延伸 拓展延伸——高分子材料的发展和应用 第三节 合成高分子化合物 1839年，美国的古德伊尔发现天然橡胶和硫黄粉混合加热后可以使橡胶转化为遇热不黏、遇冷不硬的高弹性橡胶，打开了大规模开发和使用橡胶的大门。1869年，美国的海厄特等把硝酸纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，得到赛璐珞（第一个半合成高分子塑料）。1905—1909年，美籍比利时人贝克兰用苯酚、甲醛合成了酚醛树脂，这是完全人工合成的第一个高分子塑料。自此，聚乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃等相继实现工业化。 拓展延伸 拓展延伸——高分子材料的发展和应用 第三节 合成高分子化合物 随着现代工程技术的发展，对高分子材料提出了更高的要求，从而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展。新型高分子材料可以满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的功能要求，在许多领域中广泛应用。 拓展延伸 拓展延伸——高分子材料的发展和应用 第三节 合成高分子化合物 我国对高分子材料的研究和应用发展迅速。具有自主知识产权的干线民用大型客机C919的机体、座椅等使用了大量高分子材料；载人飞船进入太空，航天员穿着的宇航服也包含了合成纤维等多种高分子材料；国产航母、高铁和动车、载人深潜器等这些大国重器的制作都是集高分子材料及各行各业最新科研成果于一身。 拓展延伸 拓展延伸——高分子材料的发展和应用 第三节 合成高分子化合物 （a）嫦娥五号展示的国旗 （b）宇航服 三、高分子材料在医药领域的应用 第三节 合成高分子化合物 高分子材料已被广泛应用于各个领域，请通过查阅资料等方式，对比树脂镜片与无机镜片的组成与性能，讨论高分子材料替代传统材料的原因和趋势，并写一篇小说明文。 实践活动 一、 下 列 物 质 属 于 合 成 高 分 子 材 料 的 是 ，属于天然高分子材料的是 ，属于小分子物质的是 。（填序号） ① 棉花 ② 尼龙布 ③ 天然橡胶 ④ 羊毛 ⑤ 保鲜膜 ⑥ 轮胎 ⑦ 油脂 ⑧ 蔗糖 第三节 合成高分子化合物 思考与应用 二、20世纪初，人类大量捕杀大象以获取象牙，造成地球上大象数量急剧减少。大量捕杀野生动物会造成生态系统失衡，引起地球自然环境恶化。试回答下列两个问题: （1）为什么大量捕杀野生动物会造成生态系统失衡？ （2）人造象牙的主要成分结构是 ，它是通过加聚反应制得的，其单体是 。 第三节 合成高分子化合物 思考与应用 —CH2—O— n $$