生命活动的物质基础

专题五 生命活动的物质基础一、内容分析：1课程标准（1）认识油脂、糖类的组成和性质特点，能举例说明油脂、糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。（2）能说出氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，查阅资料了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。（3）了解蛋白质的组成、结构和性质，认识人工合成多肽、蛋白质、核酸等的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起作用。2地位和功能糖类、油脂、蛋白质是生命的基础有机物质，是人体需要的只要营养素，也是重要的工业原料。本专题学习内容与人的生活、生命及社会活动息息相关，通过学习，能够提高科学素养，丰富生活常识，让学生体会到“身边化学”“生命的化学”，欣赏化学魅力，热爱学习化学。从知识内在联系看，是前四个专题有机物知识的延续和发展。3主要内容及呈现此部分内容在必修2中均有涉及，在必修2中，糖类、油脂、蛋白质课程要求只是从组成和性质上认识。在选修5中由于学生已经系统学习了有机化学基础，对烃的衍生物中各种官能团的结构、性质和反应已经有了一定的认识和理解。对有机化学感兴趣的学生则要求从结构角度认识糖类、油脂和蛋白质的性质。光合作用是地球生命得以维持的最重要的化学反应，光合作用的直接产物葡萄糖、淀粉、纤维素等糖类是维持生命活动的主要能源来源。课标要求对糖类进一步从结构上认识其所具有的性质，及其在生命活动、食品加工、新能源开发中的重要意义。油脂是人类主要食物之一，也是重要的工业原料。课标要求学生通过学习油脂的组成和结构，掌握油脂的性质和应用。蛋白质是生命基石，氨基酸是蛋白质水解产物。课标要求学生了解氨基酸的组成和结构，介绍手性分子的概念，拓展学生视野。对蛋白质的认识也上升到对其结构的初步研究。生命科学是21世纪科学研究的重要领域，这部分知识是学习生命科学的基础，让学生认识到化学科学的发展对生命科学的促进作用。4内容结构1 / 12二、课时安排专题五生命中的基础有机化学物质第一单元：糖类 2课时 油脂 1课时第二单元：氨基酸、蛋白质和核酸 2课时实验与复习 2课时三、教学建议从知识内在联系看，此专题内容是前四专题有机物知识的延续和发展，在教学过程中重视学生已有知识和经验，抓住“结构决定性质，性质反映结构”的思路，让学生自主的建构新知识，使学生深刻理解物质之间的内在联系和变化规律。另外，由于本专题仅要求掌握基本概念和知识，难度比较小，而且涉及的内容和人们日常生活紧密相关，可以开展学生实践课，让学生广泛收集资料，组织学生开展各项活动，如举办展览、交流成果等。使学生感受化学的魅力，更加热爱化学学习。第一单元 糖类 本节内容分为三部分，第一部分葡萄糖与果糖，第二部分蔗糖与麦芽糖，第三部分淀粉与纤维素，其间穿插了一些探究实验。本节知识与生活实际联系紧密，也为高分子化合物的学习作了铺垫。一、设计思想总的思路是密切联系生活实际，让学生提出日常生活中的糖类物质，引出糖的定义，结构特点；从葡萄糖的生理功能引入葡萄糖的学习，从而激发学生学习的兴趣，然后通过学生实验探究得出葡萄糖的结构特点；最后通过糖尿病的检测实验加深对葡萄糖的认识。在糖类性质的学习中注重联系以前学习的醛类、醇类等知识，进行类推、迁移，紧紧抓住结构决定性质的思维。以学生的“学”为中心，引导学生进行探究实验，通过课堂内的实验探究，使学生认识和体会单糖、二糖、多糖性质的研究过程，理解糖类物质的结构和性质。充分调动学生将所学知识应用于日常生活的积极性，将所学知识用于解决生活实际问题。根据新课标的要求，本人在教学过程中以探究法代替演示实验，以小组合作代替验证实验，以学生为主体，培养学生的实验探究能力和动手操作能力，引导学生形成参与解决问题的意识。二、教学目标1、知识与技能：（1）使学生掌握糖类的主要代表物: 葡萄糖、 蔗糖、 淀粉 、纤维素的组成和重要性质,以及它们之间的相互转变和跟烃的衍生物的关系。（2）能举例说明糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。2、过程与方法：运用类推、迁移的方法掌握糖类主要代表物的性质，通过探究实验，完成知识的建构。通过合作探究，再次体会到实验是学习和研究物质化学性质的重要方法。3、情感态度与价值观：通过单糖、双糖、多糖的探究实验，使学生进一步体验对化学物质的探究过程，理解科学探究的意义，学会科学探究的基本方法，提高科学探究的能力，体验科学探究大的乐趣。通过对糖类在实际生活中的应用的了解，认识化学物质对人类社会的重要意义。三、教学的重点和难点1、教学重点：掌握糖类重要的代表物葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素的组成和重要性质，它们之间的相互转变以及与烃的衍生物的关系。2、教学难点：葡萄糖的结构和性质、纤维素的酯化。四、教学过程【第一课时】新课导入 “果实的事业是尊贵的，花的事业是甜美的，但还是让我赞美绿叶的事业吧，她总是谦逊地专心地垂着绿荫的”。（印度诗人：泰戈尔）诗人为何对“绿叶”情有独钟？绿叶利用了廉价的水和二氧化碳，化腐朽为神奇将光能转化为化学能，通过光合作用生成了葡萄糖。人们每天摄取的热能中大约75%来自糖类。提问你今天吃糖了吗？（学生举例日常生活中的糖类物质）一、糖类糖类又叫碳水化合物，大多数糖符合通式Cn(H2O)m但不是所有的糖符合这个通式且符合这个通式的也不一定是糖。问 糖类到底是怎样的一类物质？我们以熟悉的葡萄糖为例来研究糖类的结构。【活动与探究】P90葡萄糖结构的确定（1）1.8g葡萄糖完全燃烧，得到2.64gCO2和1.08gH2O 结论：最简式为CH2O（2）葡萄糖的相对分子质量为180结论：分子式为C6H12O6设问葡萄糖具有什么结构呢？含有氧原子，说明它可能含什么官能团呢？回答可能含CHO、COOH、OH、-O-、-COO-等。设问如何鉴别葡萄糖的官能团呢?小组探究学习 探究内容:葡萄糖的结构特点及性质已知的实验数据:（3）在一定条件下，1.80g葡萄糖与乙酸完全酯化，生成的乙酸酯的质量为3.90g结论：分子中有五个羟基（4）葡萄糖可以直接发生银镜反应结论：分子中有一个醛基（5）葡萄糖可以被还原为直链己六醇结论：分子中碳链为直连关于葡萄糖分子结构的猜测：1、 糖的概念：糖类是指多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成它们的物质。2、糖的分类： 根据所含碳原子数目分类 单糖 醛糖或酮糖低聚糖不到二十个单糖缩合而成的糖类，常见的为二糖二糖：蔗糖、麦芽糖 1mol糖水解生成2mol单糖多糖含有几百个甚至更多葡萄糖单元的天然高分子物质二、单糖1、葡萄糖分子式：C6H12O6结构简式：所属类型：己糖、醛糖物理性质：白色固体，有甜味，易溶于水化学性质：（具有醇与醛的共同性质）（1）与乙酸发生酯化反应生成酯。 化学方程式：（2）能发生银镜反应。 化学方程式：（3）能与新制氢氧化铜反应。 化学方程式：（4）体内氧化：C6H12O6(s) + 6 O2 (g) 6 CO2(g) + 6 H2O(l)小结葡萄糖是醛糖，具有还原性。拓展视野 葡萄糖的环状结构P922、果糖分子式：C6H12O6 与葡萄糖互为同分异构体结构简式：CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH2OH所属类型：己糖、酮糖物理性质：无色晶体，易溶于水，有甜味（最甜）果糖也能发生银镜反应练习：1、某厂以甘蔗为原料制糖；对产生的大量甘蔗渣按如下图所示的转化进行综合利用。其中B是A水解的最终产物；C的化学式为C3H6O3，一定条件下2个C分子间脱去2个水分子可生成一种六元环状化合物；D可使溴水褪色；H的三聚合物I也是一种六元环状化合物（图中部分反应条件及产物没有列出）。（1）写出下列物质的结构简式：高分子化合物F；六元环状化合物I。（2）CD的反应类型为。DE的反应类型为。（3）写出下列反应的化学方程式：AB 。 C可降解塑料。（4）H分子所含官能团的名称是，实验室中常用于检验该官能团的试剂的名称是（只写一种）。（5）G转变成CH4的反应曾做过如下的同位素示踪实验（D、T为H的同位素）： 在同样条件下，完成下列反应： 2、由葡萄糖发酵可得乳酸，为研究乳酸的分子组成和结构，进行了下述实验：（1）称取乳酸0.9 g，在某种状况下使其完全气化，相同状况下同体积的H2的质量为0.02 g，则乳酸的相对分子质量为 （2）若将上述乳酸蒸气在氧气中燃烧只生成CO2和H2O(g），当全部被碱石灰吸收时，碱石灰的质量增加1.86 g；若将此产物通入过量石灰水中，则产生3.00 g白色沉淀。则乳酸的分子式为 （3）另取0.90 g乳酸，若与足量金属钠反应，生成H2 224 mL（标准状况），若与足量碳酸氢钠反应，生成224 mL CO2（标准状况），则乳酸的结构简式可能为 或 （4）若葡萄糖发酵只生成乳酸，其反应的化学方程式为 （1）90 （2）C3H6O3 （3）CH2OHCH2一COOH或CH3一CH(OH)一COOH (4) C6H12O6 2CH3CH(OH)COOH第二课时二、低聚糖不到二十个单糖缩合而成的糖类，常见的为二糖常见的二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖分子式：都是C12H22O11，它们互为同分异构体化学性质：二糖在稀硫酸催化下都能发生水解反应活动与探究 P93 蔗糖的水解蔗糖：无醛基，无还原性，但水解产物有还原性。C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)麦芽糖: （1）有还原性: 能发生银镜反应(分子中含有醛基),是还原性糖. （2）水解反应: 产物为葡萄糖一种. C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6(麦芽糖) (葡萄糖)分子式有无甜味水解产物能否发生银镜反应蔗糖C12H22O11有葡萄糖果糖不能麦芽糖有2分子葡萄糖能乳糖有半乳糖葡萄糖能纤维二糖无2分子葡萄糖能三、多糖多糖在自然界中分布广泛，是生物体的重要组成部分。常见的多糖有：淀粉和纤维素1、淀粉物理性质：淀粉是一种白色常温下难溶于水的粉末，没有甜味。分子式：（C6H10O5）n 碘水溶液是否变蓝活动与探究 P93 淀粉的水解硫酸 是否有银镜溶液呈碱性银氨溶液 NaOH溶液淀粉液 水解液 水浴加热稀H2SO4化学性质：本身不能发生银镜反应，能在无机酸或酶的催化下，发生水解反应(C6H10O5)n nH2O n C6H12O6淀粉 葡萄糖淀粉在体内的水解过程：(C6H10O5)n C12H22O11 C6H12O6淀粉 麦芽糖 葡萄糖2、纤维素自然界中的存在：构成植物细胞壁的基础物质分子式：（C6H10O5）n 化学性质及用途： 本身不能发生银镜反应，能在无机酸或酶的催化下，发生水解反应稀H2SO4(C6H10O5)n nH2O n C6H12O6纤维素 葡萄糖 制备硝化纤维观察与思考 P94 实验1硝化纤维的制备：硝化纤维是纤维素与浓硝酸在一定条件下发生酯化反应的产物浓H2SO4 3nHNO3 3nH2O 硝化纤维俗称火棉，是一种烈性炸药。 制备醋酸纤维纤维素还能与乙酸酐作用生成纤维素乙酸酯（俗称醋酸纤维），醋酸纤维常用于生产电影胶片片基。催化剂 3n 3nCH3COOH 粘胶纤维的制备观察与思考 P94 实验2制备铜氨纤维 配制铜氨溶液 在CuSO4溶液中滴加NaOH溶液，至沉淀完全，静置，倒去上层清液。用浓氨水溶解得到的Cu(OH)2 沉淀，制得浓度较高得铜氨溶液。 制备铜氨纤维取制得的铜氨纤维，加入脱脂棉（过量），不断搅拌，使之形成粘稠液，用注射器吸取粘稠液，再将其注入稀硫酸中。稀H2SO4浓NaOH溶液、CS2纤维素粘胶液 粘胶纤维长纤维称为人造丝，短纤维称为人造棉。【拓展视野】P95-96甲壳素和壳聚糖【练习】1、近几年一种新型的甜味剂木糖醇悄悄地走入生活，进入人们的视野，因为木糖醇是一种理想的蔗糖代替品，它具有甜味足，溶解性好，防踽齿，适合糖尿病患者的优点。木糖醇是一种白色粉末状的结晶，分子式为C5H12O5，结构式为CH2OH(CHOH)3CH2OH，下列有关木糖醇的叙述中不正确的是（ ） A木糖醇与葡萄糖、果糖等一样是属于多羟基醛或酮，是一种单糖 B已知木糖醇的溶解度随着温度的升高而增大，说明木糖醇的溶解过程是一个吸热过程C木糖醇是一种五元醇 D木糖醇是一种无糖型植物甜味剂2、写出三种你学过的有机物的名称，它们可以作为制取炸药的原料：_、_、_；制取炸药的化学反应方程式依次分别为_、_、_3、某酿造厂用含淀粉的物质制备陈醋（醋酸）、其反应的主要过程可分四步。这四步反应的化学方程式为：_、_、_、_。检验所酿的陈醋中是否含有淀粉的方法是_。第一单元 油脂一、教学内容1、课标中的内容有机化学基础主题2 烃及其衍生物的性质与应用 第4点：认识卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、 酯的典型代表物的组成和结构特点，知道它们的转化关系。 2、教材中的内容本节是专题5第一单元糖类、油脂，是在化学2中的有机化学的知识基础上进行学习，应注意知识的衔接、拓展与深化。在化学2中由于油脂的结构复杂，学生已有知识还不足以从结构角度认识油脂的性质，课标只要求从组成和性质上认识。在选修5中，本单元安排在烃的衍生物之后，学生对烃的衍生物中各种官能团的结构、性质和反应已经有了一定的认识和理解。教学中要正确处理好结构、性质、用途的关系，突出强调“结构决定性质，性质反映结构”的基本思想。同时，本节又是烃的衍生物知识的延续和发展，即从单官能团的化合物和发展到多官能团的化合物，从小分子延续和发展到高分子。二、学生分析 1、知识技能方面：学生已经学习了酯的结构和性质，具有一定的基本理论知识和技能知识。2、学习方法方面：经过高一学习及对有机中烃和烃的衍生物的学习，学生具备一定的探究学习能力及比较学习能力。三、设计思想总的思路是先设置情景，让学生通过对酯的结构和性质的复习，引入对油脂的结构和性质的类比思考，激发学生的探究热情。根据新课标的要求，在教学过程中通过对常见食品中油脂的含量及与人体健康关系的调查，加深学生对油脂性质的认识，引导学生对生活中的化学问题的思考和认识。四、教学目标1、知识与技能：（1）使学生了解油脂的概念。（2）理解油脂的组成和结构（3）引导学生结合日常生活中所能接触到的油脂知识与其结构联系起来，了解油脂的物理性质及用途。（4）使学生理解油脂的化学性质（氢化、水解和皂化反应）2、过程与方法：通过设计实验、探索实验、阅读材料等方法，让学生在自主活动过程中培养和提高实验操作能力、自学能力、观察能力、分析能力和理解能力。通过联系生活、生产实际问题培养学生对知识的迁移能力和推理能力。3、情感态度与价值观：在科学探究过程中，通过比较和分析，不断地揭示问题和解决问题，让学生从问题中获得新知识，激发学生强烈的求知欲，同时开发学生的智力。认识化学对日常生活生活的重要意义。五、教学的重点和难点1、教学重点：油脂的结构和化学性质。2、教学难点：油脂水解的基本原理；结构决定性质原理的应用。六、教学过程复习引入 我们在日常生活中食用的猪油、牛油、羊油、花生油、豆油、棉籽油等，和用来作燃料的汽油、柴油是否为同类化合物?思考交流 1什么是高级脂肪酸？2硬、软脂酸与油酸的烃基是否饱和？3甘油（丙三醇）的结构简式如何表示？4什么是酯？酯有怎样的化学性质？一、油脂的存在及在生物体内的作用油脂也是人体所需的六大营养素之一，是生物体内储存能量的物质，油脂主要贮存在动物的脂肪细胞和某些植物的种子、果实细胞中。人类摄入的营养物中，油脂的热能最高。二、油脂的结构【问】油脂的主要成分是什么呢？1、主要成份高级脂肪酸甘油酯2、结构简式： （R1、R2、R3为烃基） R1、R2、R3相同同酸甘油三酯（单甘油酯）R1、R2、R3不同异酸甘油三酯（混甘油酯）自然界中存在的绝大部分是混甘油酯。3、常见的高级脂肪酸 C15H31COOH 软酯酸 C17H33COOH 油酸 C17H35COOH 硬脂酸三、油脂的性质1、物理性质常温常压下，呈固态的脂肪，主要存在于动物体内其中的烃基为饱和结构 呈液态的油主要存在于植物体内其中的烃基为不饱和结构水溶性：油脂都难溶于水，在人体内油脂能够溶解一些不能溶解在水中的营养物质，以利于人体吸收2、化学性质 水解反应人体内水解：脂肪酶 3H2O 3C17H35COOH 皂化反应油脂的碱性水解 3NaOH 3C17H35COONa【练习】写出软酯酸甘油酯发生皂化反应的化学方程式 “不饱和”油脂的催化加氢不饱和高级脂肪酸甘油酯，在一定条件下能够加氢还原为饱和高级脂肪酸甘油酯，这个过程称为“油脂的氢化”或“油脂的硬化”，得到的产物称为“氢化油”或“硬化油”练习1、基本可以判断油脂皂化反应基本完成的现象是（ ） A反应液使红色石蕊变蓝色 B反应液使蓝色石蕊变红色C反应后静置，反应液分为两层 D反应后静置，反应液不分层2、某天然油脂10g需1.8gNaOH才能完全皂化，又知对该油脂1000g进行催化加氢时，消耗12gH2才能完全硬化。试推断1mol该油脂平均含C=C为多少mol? （29. 4mol）3、某饱和脂肪酸的甘油酯3.5g,加入50ml 0.5mol/L的NaOH后共热，当水解完全时，过量的NaOH恰好被13mL 0.1mol/L的盐酸中和，此水解后的饱和脂肪酸碳原子个数为（ ）A13 B14 C17 D184、下列反应属于皂化反应的是 A硬脂酸甘油酯与硫酸共热 B乙酸乙酯在碱性条件下水解C软脂酸甘油酯与硫酸混合共热 D油酸甘油酯在碱性条件下水解5、某天然油脂A的分子式为C57H10 6O6。1mol 该油脂水解可得到1mol甘油、1mol不饱和脂肪酸B和2mol直链饱和脂肪酸C。经测定B的相对分子质量为280，原子个数比为CHO9161。（1）写出B的分子式： 。（2）写出C的结构简式： ；C的名称是 。（3）写出含5个碳原子的C的同系物的同分异构体的结构简式： 。（1）C18H32O2 （2） C17H35COOH 硬脂酸 （3）2种6、油脂A经下列途径可得到M。 A脂肪酸BM浓硫酸 图中的提示：C2H5OHHONO2 C2H5ONO2H2O 硝酸 硝酸乙酯 反应的化学方程式是_。反应的化学方程式是_。C是B和乙酸在一定条件下反应生成的化合物，分子量为134，写出C所有可能的结构简式_。若将0.1mol B与足量的金属钠反应，则需消耗_g金属钠。反应的化学方程式是（2）反应的化学方程式是（3）6.9 友情提示：方案范本是经验性极强的领域，本范文无法思考和涵盖全面，供参考!最好找专业人士起草或审核后使用。