第四章 生物大分子大单元课件2025--2026学年下学期高二化学人教版选择性必修3

该高中化学课件聚焦生物大分子，系统涵盖糖类（组成、分类、单糖/二糖/多糖性质）、蛋白质（氨基酸结构与性质、蛋白质特性）及核酸（组成、结构、功能）核心知识，通过生活实例导入，按“组成-分类-结构-性质-应用”脉络搭建学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于融合化学观念（结构决定性质，如葡萄糖醛基与还原性）和科学思维（对比分析，如蔗糖与麦芽糖水解产物、盐析与变性差异），结合表格对比、结构简式及化学方程式。采用实例驱动教学，学生能构建知识网络，教师可高效开展教学。

生物大分子 糖类 01 糖类的组成和分类 1.组成 ： 一般含碳、氢、氧三种元素，通式一般为Cm(H2O)n，称为碳水化合物。 注意： （1）糖类不一定均符合Cm(H2O)n组成，如脱氧核糖的分子式为C5H10O4。 （2）符合Cm(H2O)n组成的物质不一定是糖类，如乙酸的分子式为C2H4O2[或C2(H2O)2]。故碳水化合物表示糖类并不准确。 2.定义：糖类是多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。 糖类的组成和分类 3.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 蔗糖、麦芽糖 淀粉、纤维素 C6H12O6 C12H22O11 (C6H10O5)n 单糖 1.葡萄糖 （1）存在与物理性质：葡萄糖存在于水果、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。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。 （2）分子式与结构特点：分子式为C6H12O6，分子中含有醛基和羟基，属于醛糖。结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO。 （3）化学性质：葡萄糖具有醛和醇的特征反应 ① 还原性：与新制Cu(OH)2悬浊液反应、银镜反应、使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色。 单糖 ② 不饱和性：与H2发生加成反应。 ③ 与羧酸等发生取代反应。1 mol葡萄糖可以与5 mol乙酸发生酯化反应。 ④ 体内氧化反应提供能量，是一种重要的营养物质。 注意：葡萄糖的环状结构 单糖 2.果糖 ： （1）存在与物理性质：果糖在水果和蜂蜜中含量较高，它比蔗糖的甜度高。纯净的果糖为无色晶体，易溶于水，吸湿性强。 （2）分子式与结构特点：果糖的分子式为C6H12O6，是葡萄糖的同分异构体。果 糖是一种多羟基酮，属于酮糖。结构简式为 。 3.核糖与脱氧核糖：核糖与脱氧核糖分别是生物体的遗传物质核糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)的重要组成部分。它们都是含有5个碳原子的单糖——戊糖。均为醛糖，具有还原性。二者的结构简式分别为CH2OH(CHOH)3CHO和CH2OH(CHOH)2CH2CHO。 单糖 4.糖类分子与手性 （1）手性碳原子：在分子中连有4个不同的原子或原子团的碳原子叫做不对称碳原子，也叫手性碳原子。 （2）手性分子：含有手性碳原子存在不能重叠、互为镜像的对映异构体的分子称手性分子。 如 为手性分子。 二糖——蔗糖与麦芽糖 1.来源及用途 名称 存在 常见物质 分子式 用途 蔗糖 大多数植物体中(甜菜、甘蔗中含量最高) 红糖、白糖 C12H22O11 甜味食品 麦芽糖 发芽的谷粒和麦芽中 饴糖 C12H22O11 甜味食品 二糖——蔗糖与麦芽糖 2.物理性质 （1）蔗糖：无色晶体，易溶于水，较难溶于乙醇，甜味仅次于果糖。 （2）麦芽糖：无色晶体，易溶于水，有甜味，但甜味不如蔗糖。 3.化学性质——水解反应 （1）蔗糖是一种二糖，可以在酸或酶的作用下，水解生成葡萄糖和果糖，化学方程式为 二糖——蔗糖与麦芽糖 （2）麦芽糖与蔗糖互为同分异构体，在酸或酶催化下，麦芽糖发生水解反应生成葡萄糖，化学方程式为 （3）还原性：蔗糖为非还原糖，麦芽糖为还原糖。 多糖——淀粉与纤维素 1.淀粉和纤维素的组成与结构 二者都是由大量葡萄糖单元相互连接组成，属于天然有机高分子；分子式可以表示为(C6H10O5)n或[C6H7O2(OH)3]n，但二者的n值不同，二者不是同分异构体。 2.淀粉 （1）存在与物理性质 ① 存在：在种子、块根和块茎中含量丰富，谷类和薯类含淀粉较多。天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。支链淀粉含量很高的一些谷物，如糯米、糯玉米等有比较黏的口感。 多糖——淀粉与纤维素 ② 物理性质：淀粉是白色粉末状物质，没有甜味，不溶于冷水。在热水中淀粉会部分溶解，形成胶状的淀粉糊。 （2）化学性质——淀粉属于非还原糖 ① 酯化反应：分子中葡萄糖单元中有醇羟基，与羧酸发生酯化反应。 ② 在酸或酶的作用下水解，其水解反应方程式为 ③ 淀粉遇I2变蓝，可以用碘水检验淀粉。 （3）应用——食物和工业原料。 多糖——淀粉与纤维素 3.纤维素 纤维素参与构成了植物的细胞壁，起着保护和支持作用。如自然界中的棉、麻、木材、秸秆中存在大量纤维素。 （1）物理性质：纤维素是白色纤维状物质，没有甜味，不溶于水，也不溶于一般的有机溶剂。 （2）化学性质——纤维素属于非还原糖 ① 酯化反应：可以与醋酸、硝酸发生酯化反应制备醋酸纤维、硝酸纤维。 ② 水解反应方程式 多糖——淀粉与纤维素 （3）应用： ① 纤维素硝酸酯又称硝酸纤维，极易燃烧，可用于生产火药、塑料和涂料等。 ② 纤维素乙酸酯又称醋酸纤维，不易燃烧，是一种纺织工业原料，可用于生产塑料、过滤膜、胶片等。③ 黏胶纤维是经化学处理后的纤维素。 黏胶纤维中的长纤维一般称为人造丝，短纤维称为人造棉，都可用于纺织工业。 注意：甲壳质与壳聚糖的形成 ① 甲壳质是由乙酰氨基葡萄糖相互结合形成的一种多糖，是节肢动物外壳的重要成分。② 壳聚糖是甲壳质在碱溶液中脱去乙酰基，生成以氨基葡萄糖为单体的高聚物。可溶于酸溶液，具有良好的生物相容性和一定的抑菌作用。 蛋白质 02 氨基酸 1.结构特点 （1）定义：羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物。含有的官能团有羧基和氨基。 （2）结构特点 ① α−氨基酸的结构简式可表示为 ，其官能团为氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。 ② 手性碳原子：除甘氨酸外，一般α­氨基酸中含手性碳原子，是手性分子，具有对映异构体。 氨基酸 （3）重要的氨基酸 俗名 结构简式 系统命名 甘氨酸 氨基乙酸 丙氨酸 2­氨基丙酸 谷氨酸 2­氨基戊二酸 苯丙氨酸 2­氨基­3苯基丙酸 半胱氨酸 2­氨基­3­巯基丙酸 氨基酸 2.氨基酸的性质 （1）物理性质 天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，多在200～300 ℃熔化时分解。一般能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 （2）化学性质 ① 两性 氨基酸分子中含有酸性基团—COOH和碱性基团—NH2，因此氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐。 a．与盐酸的反应： 氨基酸 b．与氢氧化钠反应： ② 成肽反应 两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定条件下，通过氨基与羧基间缩合脱去水，形成含有肽键 的化合物，发生成肽反应。 蛋白质 1.定义与组成 蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子，是一般细胞中含量最多的有机分子。主要由C、H、O、N、S等元素组成，有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Cu等元素 2.四级结构 蛋白质 3.蛋白质的主要性质 （1）两性：蛋白质的多肽由多个氨基酸缩合形成，在多肽链的两端必然存在着自由的氨基与羧基，同时侧链中也往往存在酸性或碱性基团。因此，蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。 （2）水解 ① 水解原理 ② 水解过程 蛋白质 （3）盐析： ① 定义：少量的某些可溶性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)能促进蛋白质的溶解。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定浓度时，反而使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出，这种作用称为盐析。 ② 特点与应用：蛋白质的盐析是一个可逆过程，可以用于分离提纯蛋白质。 （4）变性 概念 在某些物理或化学因素的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象 蛋白质 （5）显色反应——可用于蛋白质的分析检测 ① 向蛋白质溶液加入浓硝酸会有白色沉淀产生，加热后沉淀变黄色。 ② 固体蛋白质如皮肤、指甲遇浓硝酸变黄色。 影响因素 物理 加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等 化学因素 强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛、丙酮等 特点 变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去原有的生理活性，在水中不能重新溶解，是不可逆过程 酶 1.概念：是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机化合物，其中绝大多数是蛋白质。 2.催化特点 （1）条件温和、不需加热，一般接近体温和中性条件。 （2）具有高度的专一性，如蛋白酶只能催化蛋白质水解反应。 （3）具有高效催化作用，一般是普通催化剂的107倍。 3.应用：酶已经得到了广泛的应用，如蛋白酶用于医药、制革等工业，淀粉酶用于食品、发酵、纺织等工业，有的酶还可用于疾病的诊断。 核酸 03 核酸的组成 1.分类：核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，绝大多数生物体的遗传物质是DNA。 2.组成：（1）核酸是一种生物大分子，是由许多核苷酸单体形成的聚合物。 （2）核苷酸水解得到磷酸和核苷，核苷水解得到戊糖和碱基，其中戊糖有脱氧核糖和核糖，在核酸中以环状结构的形式存在。 （3）碱基的名称(符号)和结构简式 核酸的组成 3.定义：核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。 4.两种核酸中的碱基(具有碱性的杂环有机化合物) （1）RNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)四种。 （2）DNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种。 5.核酸的合成与水解 核酸的组成 6.腺苷三磷酸(ATP) （1）形成：腺嘌呤核苷中的核糖羟基与磷酸反应，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP)。 （2）ATP中的特殊键 磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间形成磷酸酐键。 （3）ATP的水解过程的能量变化 核酸的结构 1.DNA的双螺旋结构特点 （1）DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结构。 （2）每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，碱基排列在内侧。 （3）两条链上的碱基通过氢键作用，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，结合成碱基对，遵循碱基互补配对原则。 2.RNA的结构 RNA也是以核苷酸为基本构成单位，其中的戊糖和碱基与DNA中的不同，核糖替代了脱氧核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。 核酸的生物功能 1.基因 有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，称为基因。 2.生物功能 （1）DNA分子的复制 亲代DNA分子的两条链解开后作为母链模板，在酶的作用下，利用游离的核苷酸各自合成一段与母链互补的子链。最后形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子，使核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代，并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。 （2）RNA的生物功能：RNA主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。 核酸的生物功能 3.中国在核酸的研究中的贡献 （1）1981年，人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸转移核糖核酸。 （2）1999年，参与了人类基因组计划。 （3）2002年，完成了水稻基因组图谱的绘制。 $