資源簡介

第四章 生物大分子
第一節(jié) 糖類
學習目標：
1.認識常見糖類代表物的組成、結構和典型性質，能夠說明單糖、二糖和多糖的區(qū)別與聯(lián)系。
2.了解葡萄糖的結構特點和主要性質，能通過實驗探究認識葡萄糖的化學性質。深化對多官能團有機化合物中羥基和醛基性質的認識。
3.能描述淀粉和纖維素的典型性質，
4.知道糖類物質在食品加工和生物質能源等方面的應用。
素養(yǎng)目標：
1.證據(jù)推理與模型認知：通過基于糖類官能團的證據(jù)推理其性質的學習，發(fā)展“結構決定性質”學科認知模型。
2.科學態(tài)度與社會責任：認識糖類在人體內的重要生理功能，體會化學科學對健康生活的指導意義；能對與糖類相關的社會性議題作出有科學依據(jù)的判斷、評價和決策。
3.科學探究與創(chuàng)新意識：能設計實驗方案驗證葡萄糖分子中的羥基和醛基雙官能團。
教學重、難點：葡萄糖的結構特點和主要性質
教學過程：
概述：糖類是一類重要的有機化合物，在自然界中分布廣泛，日常食用的____、糧食中的_____、植物莖葉中的_______、人體血液中的_______等均屬于糖類。糖類在生命活動中起著重要作用，是生物體所需_____的主要來源，也是_________重要的物質，如植物體內的_____和動物體內的______。糖類還是很多生物體的結構成分，如植物細胞壁的主要成分_________。
學習任務一：糖類的組成結構與分類
1.糖類的組成：
糖類化合物由___、___、___三種元素組成。很多糖類分子中氫和氧原子的個數(shù)目比恰好為____，其組成可用通式Cn(H2O)m表示，如葡萄糖C6H12O6 、蔗糖C12H22O11 、淀粉(C6H10O5)n等，所以糖類也被稱為“__________” 。隨著化學的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)并不是所有的糖的組成都符合上述通式，如脫氧核糖為C6H10O4 ，而某些符合此通式的卻不屬于糖類，如乙酸C2H4O2。因此， “碳水化合物”這一名稱并不準確，但因沒用已久，目前仍在使用。
2.糖類的分子結構：多羥基醛、多羥基酮和他們的脫水縮合物(雙官能團)。
3.糖類的分類：(根據(jù)能否水解及水解產物分)
學習任務二：單糖
1.葡萄糖
(1)存在：是自然界分布最廣的單糖，存在于的______、______，以及植物的_________________中。動物的______和________中也含有葡萄糖。
(2)物理性質：____于水的____色晶體，熔點146℃，有___味,甜度不如蔗糖。
[實驗4－1]
現(xiàn)象：試管中分別出現(xiàn)銀鏡和磚紅色沉淀。
結論：葡萄糖分子中含有醛基，屬醛糖，有還原性，屬于還原糖。
(3)分子結構：
①分子式：C6H12O6 ②結構簡式：多羥基醛(雙官能團)
(4)用途：葡萄糖是一種重要的營養(yǎng)物質，在食品和醫(yī)藥工業(yè)中有廣泛的應用。
葡萄糖易于被人體吸收，經酶的催化發(fā)生氧化反應放出熱量，提供了維持生命活動所需要的能量。
資料卡片 葡萄糖的環(huán)狀結構
葡萄糖分子中的醛基可以與分子內的羥基作用，形成兩種六元環(huán)狀結構。在葡萄糖水溶液中，存在著鏈狀和環(huán)狀結構葡萄糖之間的平衡，其中絕大部分葡萄糖為環(huán)狀結構。很多單糖，以及寡糖和多糖中的單糖單元多以環(huán)狀結構的形式存在。
2.果糖
果糖在____和_____中含量較高，它比蔗糖的甜度___，廣泛應用于___和_____的生產中。純凈的果糖為________，_____于水，吸濕性___。果糖的分子式為________，是葡萄糖的___________。果糖是一種多羥基___，屬于______。
多羥基酮
3.核糖與脫氧核糖
核糖與脫氧核糖分別是生物體的遺傳物質核糖核酸(RNA )與脫氧核糖核酸(DNA )的重要組成部分。它們都是含有碳_____原子的單糖——戊糖。
核糖脫氧核糖
C5H10O5 多羥基醛(雙官能團) C5H10O4
資料卡片 糖類分子與手性
最簡單的醛糖是丙醛糖，又稱甘油醛，其結構簡式為 。甘油醛碳鏈中的第二個碳原子連有4個不同的原子或原子團，這樣的碳原子叫做不對稱碳原子(一般在其旁邊標注＊)，也叫手性碳原子。
含有一個不對稱碳原子的分子，由于4個原子或原子團在空間的排列不同，形成了兩種不能重疊、互為鏡像的對映異構體，人們把這樣的分了稱為手性分子。甘油醛的對映異構體如圖4-1所示，根據(jù)其構型不同分別稱為D-甘油醛和L-甘油醛。自然界存在的葡萄糖和果糖都具有D構型。
學習任務三：二糖
1.蔗糖
蔗糖是最常用的_____劑，也是在自然界中分布最廣的一種二糖，存在于大多數(shù)植物體中，在_____和_____中含量最豐富。蔗糖為__________，熔點186℃，____于水。蔗糖的分子式為__________。在酸或酶的作用下，蔗糖可水解生成_______和______。
2.麥芽糖
麥芽糖主要存在于_____的_____和_____中，是_____水解過程中的一種____產物。使用含淀粉酶的麥芽作用于淀粉可制得給糖，其主要成分為麥芽糖。麥芽糖有_____，但甜度_____蔗糖。麥芽糖的分子式為_________。在酸或酶催化下，麥芽糖發(fā)生水解反應生成_______。
資料卡片 乳糖
乳糖(C12H22O11)也是一種常見的二糖，主要存在于哺乳動物的乳汁中，可用于嬰兒食品、糖果、藥物等的生產。乳糖經發(fā)酵產生的乳酸是酸奶酸味的主要來源。部分人群由于腸道內缺乏乳糖酶導致乳糖消化吸收障礙，飲用牛奶后容易出現(xiàn)腹脹、腹瀉等乳糖不耐受的癥狀。
探究 糖類的還原性
[問題］葡萄糖屬于還原糖，蔗糖和麥芽糖是否屬于還原糖？
[實驗與記錄]根據(jù)實驗4-1中檢驗葡萄糖還原性的方法，自行設計實驗方案進行探究。
實驗內容 實驗現(xiàn)象 結論
在一支試管中加入5mL 20%的蔗糖溶液，加入5滴稀硫酸，水浴加熱后，用NaOH溶液中和至堿性。在三支試管中分別加入新配制的銀氨溶液各2mL,再分別加入蔗糖水解液、20%蔗糖溶液、 20%麥芽糖溶液各1mL，水浴加熱，觀察現(xiàn)象。 盛有蔗糖溶液的試管中無明顯現(xiàn)象，盛有蔗糖水解液和麥芽糖溶液的試管中生成光亮的銀鏡。 麥芽糖是還原糖，蔗糖是非還原糖，其水解生成還原性糖。
[討論]
(1）根據(jù)實驗結果判斷蔗糖和麥芽糖是否屬于還原糖。
麥芽糖是還原糖，蔗糖是非還原糖，其水解生成還原性糖。
(2）與同學討論以上實驗操作中有哪些要注意的地方。
蔗糖酸水解后，要加入堿中和至堿性，才能做銀鏡反應實驗；水浴加熱
科學·技術·社會 甜味劑
甜味劑是能賦予食物甜味的食品添加劑，按其營養(yǎng)價值可分為營養(yǎng)性甜味劑和非營養(yǎng)性甜味劑，按其來源可分為天然甜味劑和合成甜味劑。天然甜味劑有木糖醇、甜菊糖苷、甘草等，合成甜味劑有阿斯巴甜、糖精鈉等。一些甜味劑的甜度可以達到蔗糖的百倍以上，且代謝產生的熱量低，不易使人發(fā)生齲齒，成本低廉，在現(xiàn)代食品工業(yè)中得到了廣泛的應用。同時，由于甜味劑可能對人體健康產生影響，需要對其進行全面的安全評估，其使用范圍和用量也有一定限制。
學習任務三：多糖
_____和_______是最重要的多糖，它們都是由大量_______單元相互連接組成的，屬于______________，淀粉的相對分子質量可達到______，纖維素可達到________。淀粉和纖維素的分子式可以表示為__________，其中的葡萄糖單元中一般仍有三個_____，所以也可表示為_______________。淀粉和纖維素分子中所包含的葡萄糖單元數(shù)目，即 n 值____，二者的組成與結構______,它們_____同分異構體。
1.淀粉
(1) 存在：淀粉是綠色植物________的產物，是植物儲存________的一種形式，在_____、_____和_____中含量豐富，_____和____含淀粉較多。天然淀粉由_____淀粉和_____淀粉組成。_____淀粉含量很高的一些谷物，如糯米、糯玉米等有比較黏的口感。
(2) 性質：
①淀粉是_________狀物質，_____甜味，____于冷水。在熱水中淀粉會_____溶解，形成_____的淀粉糊。
②淀粉遇碘顯_____，利用該現(xiàn)象可檢驗淀粉的存在。
③淀粉_____被銀氨溶液和氫氧化銅等弱氧化劑氧化，屬于_______糖。由于其分子中葡萄糖單元_______的存在，淀粉可以發(fā)生______反應。淀粉在酸或酶的作用下水解，生成一系列產物，最終生成________。
(3) 用途：
淀粉是_____的一種重要成分，也是重要的________。以淀粉或淀粉水解生成的葡萄糖等為原料，經發(fā)酵可以得到多種產品，如_________、_____、______、_____，以及_______、_______等藥物。淀粉經酯化后可用于生產食品_______、___________和___________等。
2.纖維素
(1) 存在：纖維素是自然界中分布最廣泛的一種多糖，參與構成了植物的_______，起著_____和________。
(2) 性質：
①物理性質：纖維素是_________狀物質，_____甜味，_____于水，也不溶于一般的有機溶劑。
[實驗4－2]
現(xiàn)象：生成磚紅色沉淀。
結論：纖維素在濃硫酸催化作用下，最終水解為葡萄糖。
②化學性質：纖維素的化學性質與淀粉的類似，在酸或酶的催化下可發(fā)生水解，最終生成葡萄糖；能夠發(fā)生酯化反應；不能被氫氧化銅等弱氧化劑氧化，屬于非還原糖。
(3) 用途：
①棉和麻的纖維大量用于_____工業(yè)。
②一些富含纖維素的物質，如木材、秸稈等是_____的原料。
③用來制造____________ (硝酸纖維)、 __________(醋酸纖維) 和_________
極易燃燒，用于生產火藥、 不易燃燒，用于生產塑料 再生纖維, 人造絲，人造棉
塑料和涂料等 過濾膜、膠片等 都可用于紡織工業(yè)
資料卡片 甲殼質
在自然界中大量存在的多糖，除纖維素以外，還有由乙酰氨基葡萄糖相互結合形成的甲殼質，它是許多低等動物特別是節(jié)肢動物，如蝦、蟹、昆蟲外殼的重要成分，是一種來源豐富的可再生資源。甲殼質不溶于水和一般的有機溶劑，難以利用。但它在堿溶液中可以脫去乙?；梢园被咸烟菫閱误w的高聚物——殼聚糖。殼聚糖可溶于酸溶液，具有良好的生物相容性和一定的抑菌作用。因為結構中存在著羥基和氨基，殼聚糖易于通過化學反應進行結構修飾而得到具有不同性質的衍生物，應用于食品、醫(yī)藥、紡織、造紙和環(huán)保等領域。殼聚糖還具有生物可降解性，可制成藥物載體、手術縫合線、環(huán)保包裝袋，以及農用可降解地膜等。
科學·技術·社會 纖維素與燃料乙醇
纖維素是地球上來源十分豐富的可再生資源，我國僅農業(yè)生產每年產生的秸稈就超過6億噸。過去，大量秸稈在田間被直接焚燒，造成嚴重污染，加重了霧霾天氣。為解決秸稈焚燒帶來的嚴重環(huán)境問題，目前已經發(fā)展了秸稈還田，秸稈制飼料、沼氣、建材等綜合利用方式。近年來，利用秸稈生產燃料乙醇引起了很多國家的關注，成為秸稈資源綜合利用的新途徑。它主要包括原料預處理、纖維素水解糖化、糖類發(fā)酵和蒸餾脫水等過程，使用5噸秸稈可以生產1噸左右的乙醇。與傳統(tǒng)的以淀粉為原料生產燃料乙醇相比，以纖維素為原料具有原料成本低、來源廣泛等優(yōu)點。我國已經有一批工業(yè)化生產裝置開始運行，在生物質能源利用領域進入了國際先進水平.
板書設計：
作業(yè)設計：
教學反思：

展開更多......

收起↑