2023屆新高考新教材化學(xué)人教版一輪學(xué)案-第九章第4講　生物大分子

第4講生物大分子復(fù)習目標核心素養(yǎng)能列舉糖類、蛋白質(zhì)、核酸等有機化合物在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用，并結(jié)合其主要性質(zhì)進行簡單說明。能從官能團角度認識生物大分子的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念，并能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實際問題?？键c一糖類1．糖類的概念和分類(1)概念：從分子結(jié)構(gòu)上看，糖類是多羥基醛、多羥基酮和它們的脫水縮合物。(2)組成：碳、氫、氧三種元素。大多數(shù)糖類化合物的通式為Cn(H2O)m，所以糖類也叫碳水化合物。(3)分類2．單糖——葡萄糖與果糖(1)組成和分子結(jié)構(gòu)分子式結(jié)構(gòu)簡式官能團二者關(guān)系葡萄糖C6H12O6CH2OH(CHOH)4CHO—OH、—CHO同分異構(gòu)體果糖CH2OH(CHOH)3CCH2OHOCO、—OH(2)葡萄糖的化學(xué)性質(zhì)3．二糖——蔗糖與麥芽糖比較項目蔗糖麥芽糖相同點分子式均為C12H22O11性質(zhì)都能發(fā)生水解反應(yīng)不同點是否含醛基不含含有水解產(chǎn)物葡萄糖、果糖葡萄糖相互關(guān)系互為同分異構(gòu)體4.多糖——淀粉與纖維素(1)相似點①都屬于天然有機高分子化合物，屬于多糖，分子式都可表示為(C6H10O5)n。②都能發(fā)生水解反應(yīng)，如淀粉水解的化學(xué)方程式為③都不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。(2)不同點①通式中n值不同。②淀粉遇碘呈現(xiàn)特殊的藍色。5．淀粉水解程度的判斷方法(1)實驗流程(2)實驗現(xiàn)象及結(jié)論情況現(xiàn)象A現(xiàn)象B結(jié)論①溶液呈藍色未產(chǎn)生銀鏡淀粉未水解②溶液呈藍色出現(xiàn)銀鏡淀粉部分水解③溶液不呈藍色出現(xiàn)銀鏡淀粉完全水解①檢驗淀粉時，必須直接取水解液加入碘水，不能取中和液，因為碘能與NaOH溶液反應(yīng)。②淀粉、蔗糖的水解實驗是用稀硫酸作催化劑，而銀鏡反應(yīng)或與新制Cu(OH)2反應(yīng)的實驗必須在堿性條件下進行，所以檢驗淀粉或蔗糖的水解產(chǎn)物前應(yīng)先加入NaOH溶液至溶液呈堿性。(1)糖類都能發(fā)生水解反應(yīng)。(×)(2)符合Cn(H2O)m的不一定是糖類。(√)(3)木材纖維和土豆粉遇碘水均變藍。(×)(4)淀粉和纖維素在酸催化下完全水解后的產(chǎn)物都是葡萄糖。(√)(5)纖維素在人體內(nèi)可水解為葡萄糖，故可作為人體的營養(yǎng)物質(zhì)。(×)(6)淀粉、纖維素都屬于天然高分子化合物。(√)題點一糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)央視紀錄片《稻米之路》全面展示了“稻米”這種古老食物所走過的奇妙之旅。下列有關(guān)說法不正確的是()A．淀粉屬于糖類，但沒有甜味B．淀粉是天然高分子化合物C．淀粉在人體內(nèi)水解最終生成葡萄糖D．大米中所含的主要營養(yǎng)物質(zhì)是纖維素【解析】A．淀粉是多糖，沒有甜味，故A正確；B.淀粉相對分子質(zhì)量很大，是天然高分子化合物，故B正確；C.淀粉是多糖，淀粉水解最終生成葡萄糖，故C正確；D.大米中所含的主要營養(yǎng)物質(zhì)是淀粉，故D錯誤?！敬鸢浮緿[對點訓(xùn)練1]生活中的一些問題常常涉及到化學(xué)知識。下列敘述中不正確的是()A．糯米中的淀粉一經(jīng)水解，就釀成了酒B．將米飯在嘴里咀嚼有甜味，是因為部分淀粉在唾液酶催化下水解生成麥芽糖C．棉花的主要成分是纖維素D．未成熟的蘋果遇碘水會變藍解析：AA．糯米主要成分是淀粉，糯米中的淀粉經(jīng)水解變?yōu)槠咸烟?，葡萄糖在酒化酶的作用下反?yīng)產(chǎn)生乙醇，乙醇是酒的主要成分，因此不能說淀粉水解就釀成了酒，A錯誤；B.大米主要成分是淀粉，將米飯在嘴里咀嚼有甜味，是由于部分淀粉在唾液淀粉酶催化下水解生成具有甜味的麥芽糖，因此感覺甜，B正確；C.棉花的主要成分是纖維素，是自然界中純度最高的含有纖維素的物質(zhì)，C正確；D.未成熟的蘋果主要成分是淀粉，淀粉遇碘水會變藍色，D正確。題點二糖的水解實驗蔗糖是重要的甜味調(diào)味品。檢驗蔗糖在稀H2SO4催化下得到的水解液中的葡萄糖，下列未涉及的操作是()【解析】A．該圖為蒸發(fā)裝置，檢驗水解液中的葡萄糖無需蒸發(fā)，故A符合題意；B.滴加氫氧化鈉溶液是提供堿性環(huán)境，檢驗水解液中的葡萄糖涉及到該過程，故B不符合題意；C.滴加氫氧化銅溶液，使葡萄糖與其反應(yīng)，進而檢驗水解液中的葡萄糖，故C不符合題意；D.蔗糖在水解過程需要加熱，加入氫氧化銅檢驗葡萄糖也需要加熱，故D不符合題意?！敬鸢浮緼[對點訓(xùn)練2]某學(xué)生設(shè)計了如下實驗方案用以檢驗淀粉水解的情況：下列結(jié)論正確的是()A．淀粉尚有部分未水解B．淀粉已完全水解C．淀粉沒有水解D．水解液可以不用NaOH溶液調(diào)至中性解析：B淀粉在酸性條件下水解后，向該酸性溶液中加入NaOH溶液調(diào)至溶液顯中性，然后再加入新制Cu(OH)2懸濁液，加熱煮沸，產(chǎn)生磚紅色沉淀，說明溶液中含有葡萄糖，證明淀粉已經(jīng)發(fā)生了水解反應(yīng)；向水解后的酸性溶液中加入碘水，溶液不變藍色，說明溶液中不含有淀粉，證明淀粉已經(jīng)水解完全，故合理選項是B?？键c二蛋白質(zhì)核酸1．氨基酸和蛋白質(zhì)(1)氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)①組成與結(jié)構(gòu)羧酸分子中烴基的氫原子被氨基取代后的產(chǎn)物。蛋白質(zhì)水解后得到的幾乎都是α氨基酸，其通式為，官能團為—NH2和—COOH。②化學(xué)性質(zhì)a．兩性氨基酸分子中既含有酸性基團—COOH，又含有堿性基團—NH2，因此，氨基酸是兩性化合物，能與酸、堿反應(yīng)生成鹽。如甘氨酸與HCl、NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為、。b．成肽反應(yīng)兩個氨基酸分子在酸或堿存在的條件下加熱，通過一分子的氨基與另一分子的羧基間脫去一分子水，縮合形成含肽鍵的化合物叫做成肽反應(yīng)。如兩分子氨基酸脫水形成二肽：。 多種氨基酸分子間脫水以肽鍵相互結(jié)合，可形成蛋白質(zhì)。(2)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)①組成與結(jié)構(gòu)a．蛋白質(zhì)含有C、H、O、N、S等元素。b．蛋白質(zhì)是由氨基酸通過縮聚反應(yīng)生成的，蛋白質(zhì)屬于天然有機高分子化合物。②性質(zhì)(3)酶①大部分酶是一種蛋白質(zhì)，具有蛋白質(zhì)的性質(zhì)。②酶是一種生物催化劑，催化作用具有以下特點：a．條件溫和，不需加熱b．具有高度的專一性c．具有高效催化作用2．核酸(1)核酸的種類及組成核酸分為脫氧核糖核酸(簡稱DNA)和核糖核酸(簡稱RNA)，核酸的基本組成單位是核苷酸。DNA是由脫氧核苷酸連接而成，在絕大多數(shù)生物體的細胞中，DNA由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成，兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA由核糖核苷酸連接而成，一般由一條核糖核苷酸鏈構(gòu)成。(2)核苷酸的組成一分子核苷酸是由一分子堿基、一分子戊糖和一分子磷酸組成的。①根據(jù)戊糖的不同，核苷酸可分為兩類：脫氧核糖核苷酸(簡稱脫氧核苷酸)、核糖核苷酸。②根據(jù)含氮堿基的不同，脫氧核苷酸和核糖核苷酸分別有四種：脫氧核苷酸eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(腺嘌呤脫氧核苷酸（含A）,鳥嘌呤脫氧核苷酸（含G）,胞嘧啶脫氧核苷酸（含C）,胸腺嘧啶脫氧核苷酸（含T）))核糖核苷酸eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(腺嘌呤核糖核苷酸（含A）,鳥嘌呤核糖核苷酸（含G）,胞嘧啶核糖核苷酸（含C）,尿嘧啶核糖核苷酸（含U）))(3)核酸的生物功能①細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)。②在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。(1)酶都是蛋白質(zhì)。(×)(2)棉、麻、羊毛及合成纖維完全燃燒都只生成CO2和H2O。(×)(3)蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì)，屬于天然高分子化合物。(√)(4)用灼燒的方法可以區(qū)分蠶絲和人造纖維。(√)(5)蛋白質(zhì)能發(fā)生水解反應(yīng)。(√)(6)有兩種氨基酸，分別是甘氨酸和丙氨酸，兩分子之間脫水能形成三種二肽。(×)題點一氨基酸的性質(zhì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)半胱氨酸能增強艾滋病毒感染者的免疫力，對控制艾滋病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為，下列關(guān)于半胱氨酸說法不正確的是()A．能溶于水、乙醇等溶劑B．既能與鹽酸、又能與NaOH溶液反應(yīng)C．與(高半胱氨酸)互為同系物D．官能團不變的同分異構(gòu)體有2種【解析】A．含有羧基，所以能溶于水、乙醇等溶劑，故A正確；B.含有氨基所以能與鹽酸反應(yīng)、含有羧基所以能與NaOH溶液反應(yīng)，故B正確；C.高半胱氨酸)的官能團相同，分子組成相差1個—CH2，所以互為同系物，故C正確；D.半胱氨酸官能團不變的同分異構(gòu)體有：巰基與氨基換位，巰基和氨基同在α碳原子或同在β碳原子上。共有3種，故D錯誤?！敬鸢浮緿[母題延伸]上題半胱氨酸分子中有幾個手性碳原子？提示：1個[對點訓(xùn)練1]3個氨基酸(，烴基R可以相同，也可以不同)分子失去2個水分子縮合成三肽?，F(xiàn)有分子式為C36H57O18N11的十一肽完全水解成甘氨酸(C2H5O2N)、丙氨酸(C3H7O2N)、谷氨酸(C5H9O4N)，縮合十一肽化合物時，這3種氨基酸的物質(zhì)的量之比為()A．3∶3∶5 B．3∶5∶3C．5∶3∶3 D．8∶7∶7解析：B在氨基酸縮合成多肽時，分子中碳原子數(shù)不變。3種氨基酸分子中的碳原子數(shù)總和應(yīng)為36。若按各項中的數(shù)目來組成十一肽，A中碳原子總數(shù)為40，C中碳原子總數(shù)為34，D中碳原子總數(shù)為72，皆不為36，應(yīng)舍去；只有B中碳原子總數(shù)為36，正確。題點二蛋白質(zhì)的性質(zhì)由下列結(jié)構(gòu)片段組成的蛋白質(zhì)在胃液中水解，不可能產(chǎn)生的氨基酸是()【解析】兩個氨基酸分子，在酸或堿的存在下加熱，通過一分子的氨基和另一分子的羧基間脫去一分子水，縮合形成含有肽鍵的化合物，稱為成肽反應(yīng)，蛋白質(zhì)水解斷裂的是肽鍵，斷碳氧雙鍵和碳氮單鍵之間的化學(xué)鍵，生成相應(yīng)的氨基酸，用線標注斷裂的化學(xué)鍵示意圖為故該化合物生成的氨基酸的結(jié)構(gòu)簡式為：(A選項正確)；(C選項正確)；NH2CH2COOH(B選項正確)；及NH2CH2CH2COOH，與選項D物質(zhì)結(jié)構(gòu)不符合?！敬鸢浮緿[對點訓(xùn)練2]下列是某蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)片段：(1)上述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)片段的水解產(chǎn)物中不屬于α氨基酸的結(jié)構(gòu)簡式是________。(2)上述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)片段水解后的氨基酸中，某氨基酸中碳、氫原子數(shù)比值最大。①該氨基酸與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。②該氨基酸二分子縮合形成環(huán)狀物質(zhì)的分子式為________________。③該氨基酸的同分異構(gòu)體中，屬于硝基化合物且苯環(huán)上除硝基外只有甲基的同分異構(gòu)體有________種。(3)已知上述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)片段的式量為364，則水解成的各氨基酸的式量之和為________。解析：(1)根據(jù)蛋白質(zhì)的水解規(guī)律，可得該蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)片段水解生成的氨基酸為：COOH，其中只有結(jié)構(gòu)中氨基和羧基不是連在同一個碳原子上，因此只有不屬于α氨基酸；(2)4種氨基酸中，中碳氫原子個數(shù)比值最大，其分子式為C8H9NO2，①中羧基可以與NaOH溶液發(fā)生中和反應(yīng)，方程式為；②兩分子縮合形成環(huán)狀物質(zhì)時應(yīng)脫去兩分子H2O，根據(jù)原子守恒可知所得縮合物的分子式為C16H14N2O2；③分子式為C8H9NO2，含有硝基(—NO2)、苯環(huán)和甲基(—CH3)，因為苯環(huán)上只有甲基，根據(jù)碳原子個數(shù)可知苯環(huán)上有2個甲基。二甲苯的結(jié)構(gòu)有鄰、間、對三種，其中鄰二甲苯的苯環(huán)上一個氫原子被硝基取代有2種產(chǎn)物，間二甲苯的苯環(huán)上一個氫原子被硝基取代有3種產(chǎn)物，對二甲苯的苯環(huán)上一個氫原子被硝基取代有1種產(chǎn)物，因此同分異構(gòu)體共有2＋3＋1＝6種；(3)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)片段水解生成4個氨基酸分子，則蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)片段的相對分子質(zhì)量增加4個水分子的相對分子質(zhì)量即為水解生成的各種氨基酸的相對分子質(zhì)量之和：364＋72＝436。答案：(1)[歸納總結(jié)]蛋白質(zhì)(或多肽)水解產(chǎn)物的判斷(1)抓住肽鍵“”的斷鍵規(guī)律，即從虛線處斷開。(2)接—OH生成—COOH，而—NH—接—H生成—NH2。題點三核酸核酸檢測為確認病毒感染提供了關(guān)鍵的支持性證據(jù)。某核糖核酸(RNA)的結(jié)構(gòu)片斷示意圖如下，它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、堿基和某酸。下列說法不正確的是()A．核酸也可能通過人工合成的方法得到B．酶是有機化合物，催化活性與溫度有關(guān)C．該核酸水解生成的堿基中含有氮元素D．該核酸完全水解生成的酸是H3PO3【解析】A．采用有機合成反應(yīng)或酶促合成反應(yīng)可進行核酸大分子的合成，A正確；B.酶的本質(zhì)是有機化合物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，極少數(shù)是RNA，RNA也是有機化合物，酶催化活性與溫度有關(guān)，B正確；C.堿基是形成核苷的含氮化合物，所以該核酸水解生成的堿基中含有氮元素，C正確；D.從圖中可分析，該核酸完全水解生成的酸是H3PO4，D錯誤?！敬鸢浮緿[對點訓(xùn)練3]埃博拉病毒(Ebolavirus)主要成分是核酸和蛋白質(zhì)，核酸構(gòu)成核心，蛋白質(zhì)構(gòu)成外殼。下列相關(guān)說法中錯誤的是()A．因為高溫能使蛋白質(zhì)變性，所以加熱煮沸能殺滅埃博拉病毒B．蛋白質(zhì)中有肽鍵，肽鍵的結(jié)構(gòu)式為：C．蛋白質(zhì)是天然高分子化合物，水解產(chǎn)物都是α氨基酸D．氨基酸既能和鹽酸又能和NaOH反應(yīng)生成鹽解析：CA．因為高溫能使蛋白質(zhì)變性，所以加熱煮沸能殺滅埃博拉病毒，故A正確；B.蛋白質(zhì)是由氨基酸組成，然后不同氨基酸進行脫水縮合之后形成多肽鏈，這些鏈狀結(jié)構(gòu)不斷盤曲與折疊等形成了空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白質(zhì)，因此蛋白質(zhì)中有肽鍵，肽鍵的結(jié)構(gòu)式為：，故B正確；C.病毒主要成分是核酸和蛋白質(zhì)，核酸構(gòu)成核心，蛋白質(zhì)構(gòu)成外殼，蛋白質(zhì)都是天然高分子化合物，其水解產(chǎn)物大部分是α氨基酸，不是所有，故C錯誤；D.構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，每種氨基酸分子至少都含有一個氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上，氨基酸既能和鹽酸又能和NaOH反應(yīng)生成鹽，故D正確。1．(2021·山東卷，7)某同學(xué)進行蔗糖水解實驗，并檢驗產(chǎn)物中的醛基，操作如下：向試管Ⅰ中加入1mL20%蔗糖溶液，加入3滴稀硫酸，水浴加熱5分鐘。打開盛有10%NaOH溶液的試劑瓶，將玻璃瓶塞倒放，取1mL溶液加入試管Ⅱ，蓋緊瓶塞；向試管Ⅱ中加入5滴2%CuSO4溶液。將試管Ⅱ中反應(yīng)液加入試管Ⅰ，用酒精燈加熱試管Ⅰ并觀察現(xiàn)象。實驗中存在的錯誤有幾處？()A．1 B．2C．3 D．4解析：B第1處錯誤：利用新制氫氧化銅懸濁液檢驗蔗糖水解生成的葡萄糖中的醛基時，溶液需保持弱堿性，否則作水解催化劑的酸會將氫氧化銅反應(yīng)，導(dǎo)致實驗失敗，題干實驗過程中蔗糖水解后溶液未冷卻并堿化；第2處錯誤：NaOH溶液具有強堿性，不能用玻璃瓶塞，否則NaOH與玻璃塞中SiO2反應(yīng)生成具有黏性的Na2SiO3，會導(dǎo)致瓶蓋無法打