2023届新高考新教材化学人教版一轮学案-第九章第4讲　生物大分子

第4讲生物大分子复习目标核心素养能列举糖类、蛋白质、核酸等有机化合物在生产、生活中的重要应用，并结合其主要性质进行简单说明。能从官能团角度认识生物大分子的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念，并能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。考点一糖类1．糖类的概念和分类(1)概念：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。(2)组成：碳、氢、氧三种元素。大多数糖类化合物的通式为Cn(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)组成和分子结构分子式结构简式官能团二者关系葡萄糖C6H12O6CH2OH(CHOH)4CHO—OH、—CHO同分异构体果糖CH2OH(CHOH)3CCH2OHOCO、—OH(2)葡萄糖的化学性质3．二糖——蔗糖与麦芽糖比较项目蔗糖麦芽糖相同点分子式均为C12H22O11性质都能发生水解反应不同点是否含醛基不含含有水解产物葡萄糖、果糖葡萄糖相互关系互为同分异构体4.多糖——淀粉与纤维素(1)相似点①都属于天然有机高分子化合物，属于多糖，分子式都可表示为(C6H10O5)n。②都能发生水解反应，如淀粉水解的化学方程式为③都不能发生银镜反应。(2)不同点①通式中n值不同。②淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。5．淀粉水解程度的判断方法(1)实验流程(2)实验现象及结论情况现象A现象B结论①溶液呈蓝色未产生银镜淀粉未水解②溶液呈蓝色出现银镜淀粉部分水解③溶液不呈蓝色出现银镜淀粉完全水解①检验淀粉时，必须直接取水解液加入碘水，不能取中和液，因为碘能与NaOH溶液反应。②淀粉、蔗糖的水解实验是用稀硫酸作催化剂，而银镜反应或与新制Cu(OH)2反应的实验必须在碱性条件下进行，所以检验淀粉或蔗糖的水解产物前应先加入NaOH溶液至溶液呈碱性。(1)糖类都能发生水解反应。(×)(2)符合Cn(H2O)m的不一定是糖类。(√)(3)木材纤维和土豆粉遇碘水均变蓝。(×)(4)淀粉和纤维素在酸催化下完全水解后的产物都是葡萄糖。(√)(5)纤维素在人体内可水解为葡萄糖，故可作为人体的营养物质。(×)(6)淀粉、纤维素都属于天然高分子化合物。(√)题点一糖的结构与性质央视纪录片《稻米之路》全面展示了“稻米”这种古老食物所走过的奇妙之旅。下列有关说法不正确的是()A．淀粉属于糖类，但没有甜味B．淀粉是天然高分子化合物C．淀粉在人体内水解最终生成葡萄糖D．大米中所含的主要营养物质是纤维素【解析】A．淀粉是多糖，没有甜味，故A正确；B.淀粉相对分子质量很大，是天然高分子化合物，故B正确；C.淀粉是多糖，淀粉水解最终生成葡萄糖，故C正确；D.大米中所含的主要营养物质是淀粉，故D错误。【答案】D[对点训练1]生活中的一些问题常常涉及到化学知识。下列叙述中不正确的是()A．糯米中的淀粉一经水解，就酿成了酒B．将米饭在嘴里咀嚼有甜味，是因为部分淀粉在唾液酶催化下水解生成麦芽糖C．棉花的主要成分是纤维素D．未成熟的苹果遇碘水会变蓝解析：AA．糯米主要成分是淀粉，糯米中的淀粉经水解变为葡萄糖，葡萄糖在酒化酶的作用下反应产生乙醇，乙醇是酒的主要成分，因此不能说淀粉水解就酿成了酒，A错误；B.大米主要成分是淀粉，将米饭在嘴里咀嚼有甜味，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麦芽糖，因此感觉甜，B正确；C.棉花的主要成分是纤维素，是自然界中纯度最高的含有纤维素的物质，C正确；D.未成熟的苹果主要成分是淀粉，淀粉遇碘水会变蓝色，D正确。题点二糖的水解实验蔗糖是重要的甜味调味品。检验蔗糖在稀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．该图为蒸发装置，检验水解液中的葡萄糖无需蒸发，故A符合题意；B.滴加氢氧化钠溶液是提供碱性环境，检验水解液中的葡萄糖涉及到该过程，故B不符合题意；C.滴加氢氧化铜溶液，使葡萄糖与其反应，进而检验水解液中的葡萄糖，故C不符合题意；D.蔗糖在水解过程需要加热，加入氢氧化铜检验葡萄糖也需要加热，故D不符合题意。【答案】A[对点训练2]某学生设计了如下实验方案用以检验淀粉水解的情况：下列结论正确的是()A．淀粉尚有部分未水解B．淀粉已完全水解C．淀粉没有水解D．水解液可以不用NaOH溶液调至中性解析：B淀粉在酸性条件下水解后，向该酸性溶液中加入NaOH溶液调至溶液显中性，然后再加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热煮沸，产生砖红色沉淀，说明溶液中含有葡萄糖，证明淀粉已经发生了水解反应；向水解后的酸性溶液中加入碘水，溶液不变蓝色，说明溶液中不含有淀粉，证明淀粉已经水解完全，故合理选项是B。考点二蛋白质核酸1．氨基酸和蛋白质(1)氨基酸的结构与性质①组成与结构羧酸分子中烃基的氢原子被氨基取代后的产物。蛋白质水解后得到的几乎都是α氨基酸，其通式为，官能团为—NH2和—COOH。②化学性质a．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，能与酸、碱反应生成盐。如甘氨酸与HCl、NaOH反应的化学方程式分别为、。b．成肽反应两个氨基酸分子在酸或碱存在的条件下加热，通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含肽键的化合物叫做成肽反应。如两分子氨基酸脱水形成二肽：。 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组成与结构a．蛋白质含有C、H、O、N、S等元素。b．蛋白质是由氨基酸通过缩聚反应生成的，蛋白质属于天然有机高分子化合物。②性质(3)酶①大部分酶是一种蛋白质，具有蛋白质的性质。②酶是一种生物催化剂，催化作用具有以下特点：a．条件温和，不需加热b．具有高度的专一性c．具有高效催化作用2．核酸(1)核酸的种类及组成核酸分为脱氧核糖核酸(简称DNA)和核糖核酸(简称RNA)，核酸的基本组成单位是核苷酸。DNA是由脱氧核苷酸连接而成，在绝大多数生物体的细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结构。RNA由核糖核苷酸连接而成，一般由一条核糖核苷酸链构成。(2)核苷酸的组成一分子核苷酸是由一分子碱基、一分子戊糖和一分子磷酸组成的。①根据戊糖的不同，核苷酸可分为两类：脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)、核糖核苷酸。②根据含氮碱基的不同，脱氧核苷酸和核糖核苷酸分别有四种：脱氧核苷酸eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(腺嘌呤脱氧核苷酸（含A）,鸟嘌呤脱氧核苷酸（含G）,胞嘧啶脱氧核苷酸（含C）,胸腺嘧啶脱氧核苷酸（含T）))核糖核苷酸eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(腺嘌呤核糖核苷酸（含A）,鸟嘌呤核糖核苷酸（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细胞内携带遗传信息的物质。②在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。(1)酶都是蛋白质。(×)(2)棉、麻、羊毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O。(×)(3)蚕丝的主要成分是蛋白质，属于天然高分子化合物。(√)(4)用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维。(√)(5)蛋白质能发生水解反应。(√)(6)有两种氨基酸，分别是甘氨酸和丙氨酸，两分子之间脱水能形成三种二肽。(×)题点一氨基酸的性质科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病毒感染者的免疫力，对控制艾滋病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为，下列关于半胱氨酸说法不正确的是()A．能溶于水、乙醇等溶剂B．既能与盐酸、又能与NaOH溶液反应C．与(高半胱氨酸)互为同系物D．官能团不变的同分异构体有2种【解析】A．含有羧基，所以能溶于水、乙醇等溶剂，故A正确；B.含有氨基所以能与盐酸反应、含有羧基所以能与NaOH溶液反应，故B正确；C.高半胱氨酸)的官能团相同，分子组成相差1个—CH2，所以互为同系物，故C正确；D.半胱氨酸官能团不变的同分异构体有：巯基与氨基换位，巯基和氨基同在α碳原子或同在β碳原子上。共有3种，故D错误。【答案】D[母题延伸]上题半胱氨酸分子中有几个手性碳原子？提示：1个[对点训练1]3个氨基酸(，烃基R可以相同，也可以不同)分子失去2个水分子缩合成三肽。现有分子式为C36H57O18N11的十一肽完全水解成甘氨酸(C2H5O2N)、丙氨酸(C3H7O2N)、谷氨酸(C5H9O4N)，缩合十一肽化合物时，这3种氨基酸的物质的量之比为()A．3∶3∶5 B．3∶5∶3C．5∶3∶3 D．8∶7∶7解析：B在氨基酸缩合成多肽时，分子中碳原子数不变。3种氨基酸分子中的碳原子数总和应为36。若按各项中的数目来组成十一肽，A中碳原子总数为40，C中碳原子总数为34，D中碳原子总数为72，皆不为36，应舍去；只有B中碳原子总数为36，正确。题点二蛋白质的性质由下列结构片段组成的蛋白质在胃液中水解，不可能产生的氨基酸是()【解析】两个氨基酸分子，在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基和另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键的化合物，称为成肽反应，蛋白质水解断裂的是肽键，断碳氧双键和碳氮单键之间的化学键，生成相应的氨基酸，用线标注断裂的化学键示意图为故该化合物生成的氨基酸的结构简式为：(A选项正确)；(C选项正确)；NH2CH2COOH(B选项正确)；及NH2CH2CH2COOH，与选项D物质结构不符合。【答案】D[对点训练2]下列是某蛋白质的结构片段：(1)上述蛋白质的结构片段的水解产物中不属于α氨基酸的结构简式是________。(2)上述蛋白质的结构片段水解后的氨基酸中，某氨基酸中碳、氢原子数比值最大。①该氨基酸与NaOH反应的化学方程式为_____________________________。②该氨基酸二分子缩合形成环状物质的分子式为________________。③该氨基酸的同分异构体中，属于硝基化合物且苯环上除硝基外只有甲基的同分异构体有________种。(3)已知上述蛋白质结构片段的式量为364，则水解成的各氨基酸的式量之和为________。解析：(1)根据蛋白质的水解规律，可得该蛋白质的结构片段水解生成的氨基酸为：COOH，其中只有结构中氨基和羧基不是连在同一个碳原子上，因此只有不属于α氨基酸；(2)4种氨基酸中，中碳氢原子个数比值最大，其分子式为C8H9NO2，①中羧基可以与NaOH溶液发生中和反应，方程式为；②两分子缩合形成环状物质时应脱去两分子H2O，根据原子守恒可知所得缩合物的分子式为C16H14N2O2；③分子式为C8H9NO2，含有硝基(—NO2)、苯环和甲基(—CH3)，因为苯环上只有甲基，根据碳原子个数可知苯环上有2个甲基。二甲苯的结构有邻、间、对三种，其中邻二甲苯的苯环上一个氢原子被硝基取代有2种产物，间二甲苯的苯环上一个氢原子被硝基取代有3种产物，对二甲苯的苯环上一个氢原子被硝基取代有1种产物，因此同分异构体共有2＋3＋1＝6种；(3)蛋白质的结构片段水解生成4个氨基酸分子，则蛋白质结构片段的相对分子质量增加4个水分子的相对分子质量即为水解生成的各种氨基酸的相对分子质量之和：364＋72＝436。答案：(1)[归纳总结]蛋白质(或多肽)水解产物的判断(1)抓住肽键“”的断键规律，即从虚线处断开。(2)接—OH生成—COOH，而—NH—接—H生成—NH2。题点三核酸核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据。某核糖核酸(RNA)的结构片断示意图如下，它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸。下列说法不正确的是()A．核酸也可能通过人工合成的方法得到B．酶是有机化合物，催化活性与温度有关C．该核酸水解生成的碱基中含有氮元素D．该核酸完全水解生成的酸是H3PO3【解析】A．采用有机合成反应或酶促合成反应可进行核酸大分子的合成，A正确；B.酶的本质是有机化合物，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA，RNA也是有机化合物，酶催化活性与温度有关，B正确；C.碱基是形成核苷的含氮化合物，所以该核酸水解生成的碱基中含有氮元素，C正确；D.从图中可分析，该核酸完全水解生成的酸是H3PO4，D错误。【答案】D[对点训练3]埃博拉病毒(Ebolavirus)主要成分是核酸和蛋白质，核酸构成核心，蛋白质构成外壳。下列相关说法中错误的是()A．因为高温能使蛋白质变性，所以加热煮沸能杀灭埃博拉病毒B．蛋白质中有肽键，肽键的结构式为：C．蛋白质是天然高分子化合物，水解产物都是α氨基酸D．氨基酸既能和盐酸又能和NaOH反应生成盐解析：CA．因为高温能使蛋白质变性，所以加热煮沸能杀灭埃博拉病毒，故A正确；B.蛋白质是由氨基酸组成，然后不同氨基酸进行脱水缩合之后形成多肽链，这些链状结构不断盘曲与折叠等形成了空间结构复杂的蛋白质，因此蛋白质中有肽键，肽键的结构式为：，故B正确；C.病毒主要成分是核酸和蛋白质，核酸构成核心，蛋白质构成外壳，蛋白质都是天然高分子化合物，其水解产物大部分是α氨基酸，不是所有，故C错误；D.构成蛋白质的基本单位是氨基酸，每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，氨基酸既能和盐酸又能和NaOH反应生成盐，故D正确。1．(2021·山东卷，7)某同学进行蔗糖水解实验，并检验产物中的醛基，操作如下：向试管Ⅰ中加入1mL20%蔗糖溶液，加入3滴稀硫酸，水浴加热5分钟。打开盛有10%NaOH溶液的试剂瓶，将玻璃瓶塞倒放，取1mL溶液加入试管Ⅱ，盖紧瓶塞；向试管Ⅱ中加入5滴2%CuSO4溶液。将试管Ⅱ中反应液加入试管Ⅰ，用酒精灯加热试管Ⅰ并观察现象。实验中存在的错误有几处？()A．1 B．2C．3 D．4解析：B第1处错误：利用新制氢氧化铜悬浊液检验蔗糖水解生成的葡萄糖中的醛基时，溶液需保持弱碱性，否则作水解催化剂的酸会将氢氧化铜反应，导致实验失败，题干实验过程中蔗糖水解后溶液未冷却并碱化；第2处错误：NaOH溶液具有强碱性，不能用玻璃瓶塞，否则NaOH与玻璃塞中SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3，会导致瓶盖无法打