第四节生命中的基础营养物质讲义

第四节生命中的基础营养物质

合成有机高分子化合物

[考纲展示] 1.了解糖类的组成和性质特点，能举例说明糖类在食品加工和生物能源开发上的应用。 2.了解油脂的组成、主要性质及重要应用。 3.了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质；了解氨基酸与人体健康的关系。 4.了解蛋白质的组成、结构和性质。 5.了解化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 6.了解合成高分子化合物的反应类型，高分子化合物的特征。7.了解高分子化合物的应用。

考点1| 基本营养物质

固本探源

一、糖类

1．糖类的概念和分类

(1)概念：从分子结构上看，糖类可定义为多羟基醛、多羟基酮以及它们的脱水缩合物。

(2)组成：主要包含碳、氢、氧三种元素。大多数糖类化合物的通式为

C n(H2O)m，所以糖类也叫碳水化合物。

(3)分类

2．单糖——葡萄糖与果糖

(1)组成和分子结构

(2)葡萄糖的化学性质

3．蔗糖与麦芽糖

蔗糖 麦芽糖 相同点 (1)组成相同，分子式均为C 12H 22O 11，两者互为同分异构体 (2)都属于二糖，能发生水解反应 不同点

官能团

不含醛基 含有醛基 水解产物 葡萄糖和果糖 葡萄糖 (1)相似点

①都属于高分子化合物，属于多糖，分子式都可表示为(C 6H 10O 5)n 。 ②都能发生水解反应，反应的化学方程式分别为

(C 6H10O 5)n 淀粉＋n H 2O ――→酸或酶

n C 6H12O 6葡萄糖

；

(C 6H10O 5)n 纤维素＋n H 2O ――→酸或酶

n C 6H12O 6葡萄糖

。

③都不能发生银镜反应，为非还原性糖。

(2)不同点

①通式中n 值不同，淀粉与纤维素不是同分异构体，不是同系物。

②淀粉溶液遇碘变蓝色。

二、油脂

1．概念：一分子甘油与三分子高级脂肪酸脱水形成的酯。

2．结构特点

3．分类

4．物理性质

(1)油脂一般难溶于水，密度比水小。

(2)天然油脂都是混合物，没有恒定的沸点、熔点。

含不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯，常温下一般呈液态，含饱和脂肪酸成分较多的甘油酯，常温下一般呈固态。

5．化学性质

(1)水解反应

①酸性条件下水解。

如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为

②碱性条件下水解——皂化反应。

如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为

碱性条件其水解程度比酸性条件下水解程度大。

(2)油脂的氢化

油酸甘油酯与氢气反应的方程式为

油脂的氢化也称为油脂的硬化，为加成反应，同时也是还原反应。

三、氨基酸蛋白质

1．氨基酸

(1)概念、组成和结构

(2)化学性质

①两性

氨基酸分子中既含有酸性基团—COOH，又含有碱性基团—NH2，因此，氨基酸是两性化合物。

甘氨酸与HCl、NaOH反应的化学方程式分别为

②成肽反应

两分子氨基酸缩水形成二肽，如

多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合，可形成蛋白质。

2．蛋白质的结构与性质

(1)蛋白质的组成与结构

①蛋白质含有C、H、O、N、S等元素。

②蛋白质是由氨基酸组成的，通过缩聚反应产生，蛋白质属于天然有机高分子化合物。

(2)蛋白质的性质

3．酶

(1)酶是一种蛋白质，易变性。

(2)酶是一种生物催化剂，催化作用具有以下特点：

①条件温和，不需加热。

②具有高度的专一性。

③具有高效催化作用。

典例引领

[典例1](2016·福州二中月考)下列说法不正确的是()

A．麦芽糖及其水解产物均能发生银镜反应

B．蛋白质及其水解产物均是两性化合物

C．用甘氨酸和丙氨酸缩合最多可形成4种二肽

D．淀粉和纤维素的分子式均为(C6H10O5)n，二者互为同分异构体

【解析】麦芽糖是还原性糖，水解生成的葡萄糖也是还原性糖，A正确；蛋白质、氨基酸中均有—COOH和—NH2，B正确；甘氨酸和丙氨酸缩合可以发生甘氨酸与甘氨酸、丙氨酸与丙氨酸、甘氨酸中—COOH与丙氨酸中—NH2、丙氨酸中—COOH与甘氨酸中—NH2反应，生成4种二肽，C正确；由于n的数值不同，所以淀粉和纤维素的分子式不同，不是同分异构体，D错误。

【答案】 D

题组强化

●题组1—糖类的结构与性质

1．下列说法正确的是()

A．糖类化合物都具有相同的官能团

B．酯类物质是形成水果香味的主要成分

C．油脂的皂化反应生成脂肪酸和丙醇

D．蛋白质的水解产物都含有羧基和羟基

【解析】A项，糖类是多羟基醛或多羟基酮以及水解能生成它们的物质，错误。B项，水果有香味主要是酯类物质造成的，正确。C项，油脂的皂化反应生成高级脂肪酸钠和丙三醇，错误。D项，蛋白质的水解产物都含有氨基和羧基，错误。

【答案】 B

2．现有：淀粉溶液、蛋清、葡萄糖溶液，区别它们时，下列试剂和对应现象依次是()

试剂：①新制Cu(OH)2悬浊液②碘水③浓硝酸

现象：a.变蓝色B．砖红色沉淀c．变黄色

A．②—a、①—c、③—b B．③—a、②—c、①—b

C．②—a、③—c、①—b D．②—c、③—a、①—b

【解析】淀粉溶液遇碘水变蓝色；蛋清是蛋白质，遇浓硝酸变黄色；葡萄

糖溶液具有还原性，能够将新制Cu(OH)2悬浊液还原生成砖红色沉淀Cu2O。

【答案】 C

3．以下反应：①葡萄糖与银氨溶液反应；②淀粉在稀硫酸作用下在水中加热；③葡萄糖与钠反应；④葡萄糖在一定条件下与乙酸反应，不包括的反应类型是()

A．氧化反应B．加成反应

C．酯化反应D．水解反应

【解析】①氧化反应；②水解反应；③置换反应；④酯化或取代反应，所以没有发生加成反应。

【答案】 B

●题组2—油脂的性质与应用

4．下列关于油脂的叙述中，正确的是()

A．各种油脂水解后的产物中都有甘油

B．不含其他杂质的天然油脂属于纯净物

C．油脂都不能使溴水褪色

D．油脂的烃基饱和程度越大，熔点越低

【解析】油脂是高级脂肪酸的甘油酯，水解产物一定有甘油，A正确；天然油脂是混合物，B错误；油中含有不饱和键，能使溴水褪色，C错误；油脂的烃基饱和程度越大，熔点越高，D错误。

【答案】 A

5．某油脂的结构为R1、R2、R3均不相

同，关于该物质的叙述不正确的是()

A．油脂在人体内最终转化为水和二氧化碳

B．该甘油酯称为混合甘油酯

C．与氢氧化钠溶液混合加热能得到肥皂的主要成分

D．与其互为同分异构体且完全水解后产物相同的油脂有四种

【解析】D项，烃基排列方式有三种，即符合条件的油脂有两种。

【答案】 D

6．油脂既是重要的食物，又是重要的化工原料。油脂的以下性质和用途与其含有的不饱和碳碳双键有关的是()

A．适量摄入油脂，有助于人体吸收多种脂溶性维生素和胡萝卜素

B．利用油脂在碱性条件下水解，可以生产甘油和肥皂

C．植物油通过氢化，即与氢气发生加成反应，可以制造植物奶油(人造奶油) D．油脂没有固定的熔、沸点

【解析】油脂是一种有机物，可以增大一些脂溶性维生素和胡萝卜素的溶解度，帮助人体吸收，A项叙述正确，但跟油脂分子中含有的碳碳双键无关。油脂是高级脂肪酸的甘油酯，在碱性条件下水解得到高级脂肪酸盐和甘油，高级脂肪酸钠就是肥皂的主要成分，B项叙述正确，但也与油脂分子中含有的碳碳双键无关。油脂分子中含有的碳碳双键，通过与氢气发生加成反应，使油脂硬化，C 项正确。天然油脂一般是混甘油酯，没有固定的熔、沸点，D项说法正确，但与油脂含有不饱和碳碳双键无关。

【答案】 C

●题组3—氨基酸和蛋白质的性质及应用

7．下列关于蛋白质的叙述中，不．正确的是()

①蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液，有沉淀析出，虽再加入蒸馏水，也不溶解

②人工合成的具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是我国科学家在1965年首次合成的

③重金属盐能使蛋白质变性，所以误食重金属盐会中毒

④浓硝酸溅在皮肤上，使皮肤呈黄色是由于浓硝酸与蛋白质发生了显色反应

⑤蛋白质溶液里的蛋白质能透过半透膜

A．①②④B．①④⑤

C．①③⑤D．②④⑤

【解析】①属于蛋白质的盐析，再加蒸馏水沉淀溶解；④蛋白质遇浓硝酸变黄色属于颜色反应；⑤蛋白质溶液属于胶体，蛋白质分子不能透过半透膜。

【答案】 B

8．下列关于蛋白质和氨基酸的说法正确的是()

A．棉花和蛋白质都是高分子化合物，水解产物相同

B．棉花、麻、羊毛及蚕丝都含有纤维素，所以它们都是天然纤维

C．氨基酸和蛋白质既能与酸反应又能与碱反应

D．向蛋白质溶液中加入浓的Na2SO4或CuSO4溶液均可使蛋白质盐析而分离提纯

【解析】棉花的水解产物是葡萄糖，蛋白质的水解产物是氨基酸，A错误；棉花、麻、羊毛及蚕丝都是天然纤维，但是棉花和麻中含有纤维素，而羊毛和蚕丝主要是蛋白质，B错误；氨基酸和蛋白质中既含氨基又含羧基，既能与酸反应又能与碱反应，C正确；向蛋白质溶液中加入CuSO4溶液可使蛋白质变性，D错误。

【答案】 C

9．(2016·湖州模拟)下列有关说法正确的是()

①氨基酸、淀粉均属于高分子化合物②蛋白质是结构复杂的高分子化合物，分子中都含有C、H、O、N③若两种二肽互为同分异构体，则二者的水解产物不一致④用甘氨酸(NH2—CH2COOH)和丙氨酸(CH3CHCOOHNH2)缩合最多可形成四种二肽

A．②B．②③

C．①②D．②④

【解析】氨基酸不是高分子化合物，①错误；两种二肽互为同分异构体，水解产物可能相同，③错误；④要注意氨基酸分子本身形成的二肽，正确。

【答案】 D

考点2| 有机高分子材料

固本探源

1．有关高分子化合物的几个概念

(1)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。

(2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。

(3)聚合度：高分子链中含有链节的数目。如

2．合成高分子化合物的两个基本反应

(1)加聚反应：小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应，如氯乙烯合成聚氯乙烯的化学方程式为

。

(2)缩合聚合反应：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时产生小分子的反应，简称缩聚反应。如

催化剂

n HOOC—COOH＋n HOCH2CH2OH

。

3．高分子材料简介

根据来源

(1)高分子化合物――→

?

???? 天然高分子化合物，如淀粉、纤维素、蛋白质合成高分子化合物――→

按用途和性能????? 合成高分子材料(塑料、 合成纤维、合成橡胶、 黏合剂、涂料等)功能高分子材料复合材料 其中，塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为三大合成材料。

(2)高分子材料?

???? 传统高分子材料——三大合成材料新型高分子材料??? 功能高分子材料复合材料

典例引领 [典例2] (2016·临沂高三质检)某高分子化合物R 的结构简式为

下列有关R 的说法正确的是( ) A ．R 的一种单体的分子式可能为C 9H 10O 2

B ．R 完全水解后生成物均为小分子有机物

C ．可以通过加聚反应和缩聚反应合成R

D ．碱性条件下，1 mol R 完全水解消耗NaOH 的物质的量为2 mol 【解析】 R 的单体为HOCH 2CH 2OH 、

CH 2CHCOOHOH 和CH 2CCH 3COOH ，其中一种分子式为C 9H 10O 3，则

A 、

B 错误；可由CH 2CCH 3COOH 通过加聚反应合成

CH 2CCH 3COOH ，再通过缩聚反应合成R ，C 正确；R 是高分子化合物，碱性条件下，1 mol R 完全水解消耗NaOH 的物质的量远大于2 mol ，D 错误。

【答案】 C

题组强化

1．(2016·临沂一中月考)下列有关说法正确的是( )

A ．聚氯乙烯可使溴水褪色

B ．合成纤维完全燃烧只生成CO 2和H 2O

C ．甲醛、氯乙烯和乙二醇均可作为合成聚合物的单体

D ．合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料

【解析】 聚氯乙烯不含碳碳双键，不能使溴水褪色，A 错误；合成纤维除含C 、H 、O 外，有的还含有其他元素，如腈纶含氮元素、氯纶含氯元素等，完全燃烧时不只生成CO 2和H 2O ，B 错误；甲醛、乙二醇可分别与苯酚、乙二酸发生缩聚反应形成高分子化合物，氯乙烯可发生加聚反应生成高分子化合物，C 正确；合成纤维为有机合成材料，D 错误。

【答案】 C

2．下列合成高分子材料的反应式和反应类型均正确的是( )

A ．n CH 2===CH —CN ――→一定条件下

CH 2—CH —CN ，加聚反应

B ．n OH ＋n HCHO ――→一定条件下OHCH 2＋n H 2O ，加聚反应

C ．n CH 2CCOOCH 3CH 3――→一定条件下

CH 2CCH 3COOCH 3，加聚反应

D ．n CH 2===CH 2＋n CH 2===CH —CH 3――→一定条件下

CH 2CH 2CHCH 3CH 2，缩聚反应

【解析】 聚丙烯腈的结构简式应为，A 错误；苯酚与甲醛反应生成酚醛树脂应属于缩聚反应，B 错误；乙烯与丙烯生成高分子化合物应属于加聚反应，D 错误；C 项完全符合要求。

【答案】 C

3．(2016·湖南宜章一中月考)两种烯烃CH 2===CH 2和RCH===CHR ，用它们作单体进行聚合时，产物中含有

A．①②③B．①②

C．③D．②③

【解析】本题中两种烯烃可以发生共聚反应：n CH2===CH2＋

【答案】 A

4．黏合剂M的合成路线如下图所示：

完成下列填空：

(1)写出A和B的结构简式：

A________________，B_____________________________。

(2)写出反应类型：

反应⑥________________，反应⑦___________________________。

(3)写出反应条件：

反应②________________，反应⑤___________________________。

(4)反应③和⑤的目的是_________________________________。

(5)C的具有相同官能团的同分异构体共有________________________________种(不包含C)。

(6)写出D在碱性条件下水解的反应方程式：

_________________________________________________________

_________________________________________________________。