4.1 生物大分子 第1课时（1）（教学课件）化学沪科版选择性必修3

该高中化学课件聚焦糖类的组成、分类及单糖（葡萄糖、果糖），从生活中的主食多糖、水果单糖、零食二糖导入，通过“淀粉不甜却属糖类”的问题衔接，构建从生活现象到化学本质的学习支架。 其亮点在于融合化学观念（结构决定性质）、科学思维（证据推理）和科学探究（实验设计），如推导葡萄糖分子式、验证醛基与羟基性质、对比葡萄糖和果糖鉴别实验。帮助学生建立微观结构与宏观性质联系，教师可借实例提升教学直观性与学生参与度。

4.1　 生物大分子 沪科版选择性必修3 第4章 生物大分子 与合成高分子 第1课时 糖类的组成和分类 单糖 知识导航 单糖 2 糖类的组成和分类 1 知识导航 明·学习目标 01 02 03 04 了解糖类的组成元素(C、H、O)和分类依据(单糖、二糖、多糖) 认识糖类 理解单糖性质 掌握单糖结构 理解糖类的结构与性质的关系, 认识糖类在生命活动中的重要作用 建立化学观念 掌握葡萄糖、果糖的分子式和结构简式，知道它们互为同分异构体 了解葡萄糖的物理性质，掌握其还原性特征反应(银镜反应、与新制氢氧化铜反应) 引·新课导入 生活中的“糖”--能量的来源 糖类是自然界中广泛分布的一类有机物，是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源。 主食中的糖 · 多糖 米饭、面包、面条等主食，主要成分是淀粉，它属于多糖。多糖在体内分解后才能被吸收利用，为身体提供持续的能量。 水果中的糖 · 单糖 苹果、葡萄、西瓜等水果，富含果糖和葡萄糖，属于单糖。它们结构简单，能被身体直接吸收，快速补充能量。 零食中的糖 · 二糖 糖果、甜点、含糖饮料等，通常含有大量的蔗糖，它属于二糖。二糖需要分解成单糖才能被吸收，甜度通常较高。 引·新课导入 糖类的基本单元--单糖 思考：为什么淀粉不甜，却属于糖类？ 因为它在我们体内会被分解成有甜味的葡萄糖，揭示了糖类复杂的家族关系。 根据能否水解以及水解产物的多少，糖类可以分为三大类： 单糖、二糖和多糖。 糖类的分类 单糖是不能再水解的糖类，是构成各种糖类物质的基本单位。生活中常见的单糖有葡萄糖和果糖。 什么是单糖？ 01 糖类的组成和分类 探·知识奥秘 糖类的组成和分类 糖类是绿色植物光合作用的产物，是生命活动的主要能量来源。一般含碳、氢、氧三种元素。 ◌ 糖类的组成 组成元素：碳、氢、氧 很多糖类分子中氢原子和氧原子数目比恰好为2:1，组成可以用通式Cn(H2O)m表示，故糖类也被称为碳水化合物。 探·知识奥秘 糖类的组成和分类 ◌ 糖类的组成 符合Cm(H2O)n通式的不一定是糖。 例如：乙酸C2H4O2、乳酸C3H6O3。 糖不一定符合Cm(H2O)n通式。例如：脱氧核糖C5H10O4、鼠李糖C6H12O5。 糖类 ≠ 碳水化合物 探·知识奥秘 糖类的组成和分类 从分子结构上看，糖类是多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。 ◌ 糖类的定义 缩合一般指两个或更多反应物生成一个主要产物，并伴随着失去H2O等小分子的反应。 探·知识奥秘 糖类的组成和分类 依据：能否水解及水解产物的不同进行分类 ◌ 糖类的分类 单糖 寡糖(低聚糖) 多糖 概念 不能水解的糖 1 mol糖水解后能产生 2~10 mol单糖的糖 1 mol糖水解后能产生 10 mol以上单糖的糖 代表物及 分子式　 葡萄糖、果糖、 核糖、脱氧核糖 蔗糖、麦芽糖、乳糖 淀粉、纤维素 C6H12O6 C12H22O11 (C6H10O5)n 探·知识奥秘 糖类的组成和分类 ◌ 糖类的相互转化 低聚糖 单糖 多糖 缩聚 水解 缩合 水解 缩合 水解 (2~10) (＞10) 探·知识奥秘 糖类的组成和分类 ◌ 根据能否发生银镜反应划分 ①还原性糖：能发生银镜反应的糖 如:葡萄糖、果糖、麦芽糖 ②非还原性糖： 不能发生银镜反应的糖 如:蔗糖、淀粉、纤维素 探·知识奥秘 糖类的组成和分类 ◌ 需要掌握的各类糖的代表 单 糖 糖 多 糖 低聚糖中重点掌握二糖 葡萄糖 C6H12O6 果糖 C6H12O6 蔗糖 C12H22O11 麦芽糖 C12H22O11 淀粉 (C6H10O5)n 纤维素 (C6H10O5)n 同分异构体 同分异构体 没有关系，n值不同 练·技能实战 1．下列对糖类的认识正确的是（ ） A．糖类是有甜味的一类物质的总称 B．糖类对氢氧化铜等弱氧化剂都能表现出还原性 C．葡萄糖分子中有醛基和羟基两种官能团 D．葡萄糖是分子组成最简单的糖，与果糖互为同分异构体 C 练·技能实战 2. 下列各组物质相互间一定互为同系物的是（ ） A．淀粉和纤维素 B．蔗糖和麦芽糖 C．C3H6与C4H8 D．C4H10与C10H22 D 02 单糖 析·典型范例 单糖 ◌ 葡萄糖 存在：葡萄糖是自然界中分布最广的单糖。 存在于水果、蜂蜜，以及植物的种子、叶、根、花中。动物的血液和淋巴液中也含有葡萄糖。 物理性质： 葡萄糖是易溶于水的无色晶体， 熔点为146 ℃， 有甜味，但甜度不如蔗糖。 析·典型范例 单糖 思考：已知葡萄糖的相对分子质量为180，其中含碳40%，氢6.7%，其余是氧。求分子式。并根据下列信息①②③推出葡萄糖的分子结构 葡萄糖的分子式：C6H12O6 ①在一定条件下1 mol葡萄糖与1 mol H2反应，还原成己六醇 说明葡萄糖分子中有5个—OH，且分别连在5个碳原子上； 说明分子中有碳碳双键或碳氧双键，也说明是直链化合物； ③葡萄糖分子被氧化，碳链并不断裂，而是生成含6个碳原子的葡萄糖酸 说明葡萄糖分子中含有一个—CHO。 ②葡萄糖能发生酯化反应生成五乙酸葡萄糖酯 （提示：同一个碳原子上连接2个羟基不稳定） 析·典型范例 单糖 思考：设计实验时官能团的验证顺序？ 碳碳双键和醛基都可以使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色，所以应该先用新制氢氧化铜和银氨溶液检验醛基，再检验碳碳双键 羧基 醛基 碳碳双键 析·典型范例 单糖 ◌ 葡萄糖和新制的氢氧化铜反应 析·典型范例 单糖 ◌ 葡萄糖的银镜反应 析·典型范例 单糖 ◌ 补充对比实验 实验过程 取五支试管，分别编号1-5，向五支试管中分别加入等量的新制氢氧化铜悬浊液，向2-5试管中，分别滴入5滴乙醇、乙二醇、丙三醇、葡萄糖，观察现象。 实验现象 实验结论 葡萄糖中含有多个羟基 多羟基有机化合物，与新制氢氧化铜作用可产生绛蓝色溶液 析·典型范例 单糖 ◌ 葡萄糖的结构特点 分子式 结构简式 最简式 C6H12O6，与果糖的分子式相同，故二者互为同分异构体 CH2O，具有相同最简式的常见物质还有甲醛、甲酸甲酯、乙酸、乳酸、果糖等 官能团 —CHO和—OH，兼有醛和醇的性质 — OH CH2—CH—CH—CH—CH—CHO — OH — OH — OH — OH 属于多烃基醛 析·典型范例 单糖 ◌ 葡萄糖的化学性质 ① 银镜反应 ②与新制Cu(OH)2悬浊液反应 醛基 加成反应 CH2OH(CHOH)4CHO + H2 CH2OH(CHOH)4CH2OH 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 ③ 与高锰酸钾、溴水等强氧化剂反应 ④催化加氢 医学用于 检验尿糖 △ △ △ 析·典型范例 单糖 ◌ 葡萄糖的化学性质 取代反应 氧化反应 置换反应 ⑤与Na反应 ⑥使高锰酸钾褪色 ⑦酯化反应 消去反应 ⑩分子内脱水 羟基 ⑧与HX反应 ⑨分子间脱水 ⑪使高锰酸钾褪色 葡萄糖易于被人体吸收，经酶的催化发生氧化反应放出热量，提供了维持生命活动所需要的能量。低血糖的患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养。 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O 酶 析·典型范例 单糖 ◌ 通过波谱分析，认识葡萄糖的环状结构 单糖分子中的醛基与它自身的羟基相互作用，形成了半缩醛，1927年，英国化学家哈沃斯通过化学实验的方法测定出了葡萄糖等单糖的环状结构。 R—C—H + R’—O—H → O — — R—C—H OH — — OR’ (R、R’为烃基) 醛 醇 半缩醛 在有机化合物分子中，六元环的结构通常比较稳定。 析·典型范例 单糖 葡萄糖分子中的醛基可以与分子内的羟基作用，形成两种六元环状结构。在葡萄糖水溶液中，存在着链状和环状结构葡萄糖之间的平衡，其中绝大部分葡萄糖为环状结构。很多单糖，以及寡糖和多糖中的单糖单元多以环状结构的形式存在。 α­D­吡喃葡萄糖 链状葡萄糖 β­D­吡喃葡萄糖 析·典型范例 单糖 ◌ 葡萄糖的应用 应用1：食品和医药工业 葡萄糖是种重要的营养物质，易于被人体吸收，经酶的催化发生氧化反应放出热量，提供了维持生命活动所需要的能量。人生病不能正常饮食或低血糖时，医生一般会静脉注射葡萄糖水溶液。 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O 酶 析·典型范例 单糖 ◌ 葡萄糖的应用 应用2：工业上制镜 镀银工业 应用3：制酒工业 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2↑ 酒化酶 析·典型范例 单糖 ◌ 果糖 存在：在水果和蜂蜜中含量较高 物理性质： 纯净的果糖为无色晶体 易溶于水 吸湿性强 比蔗糖甜度高 分子式：C6H12O6 结构简式： 多羟基酮 属于酮糖 和葡萄糖互为 同分异构体 析·典型范例 单糖 ◌ 探究实验 果糖的特殊性质 【实验】在试管中加入2 mL 10%NaOH溶液，滴加5%CuSO4溶液5滴，再加入2mL10%果糖溶液加热，有_______________产生 友情提醒： 在碱性条件下，果糖分子中羰基受多个羟基的影响有很强的还原性 砖红色沉淀 思考：能否用银氨溶液鉴别葡萄糖和果糖？ 不能 友情提醒： 在酸性条件下，果糖不能被溴水氧化 结论:可用溴水区分葡萄糖和果糖 思考：根据醛基可以被氧化剂氧化这一性质，应如何鉴别果糖和葡萄糖，并写出对应的化学方程式。 CH2OH(CHOH)4CHO + Br2 + H2O → CH2OH(CHOH)4COOH + 2HBr 练·技能实战 3. 下列有关葡萄糖与果糖的说法中，不正确的是（ ） ①二者互为同分异构体 ②二者都易溶于水 ③二者都能发生银镜反应、都能与新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀 ④葡萄糖能发生酯化反应，而果糖不能 ⑤都能与H2发生加成反应生成六元醇 ⑥果糖是最甜的糖，而葡萄糖无甜味 A．①②③ B．④⑤ C．④⑥ D．⑥ C 练·技能实战 4. 下列反应中能用于检验尿液中是否含有葡萄糖的是（ ） A．加金属钠看是否有氢气放出 B．与新制的氢氧化铜悬浊液混合后共热，观察是否有红色沉淀生成 C．与醋酸和浓H2SO4共热，观察是否有果香味物质生成 D．加入酸性KMnO4溶液，看溶液是否褪色 B 感谢 您的聆听 沪科版选择性必修3 Thank You $