資源簡介

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化 學
通用類
主題六 常見生物分子及
合成高分子化合物
6.1 糖類
主題六 常見生物分子及合成高分子化合物 6.1 糖類
學習目標
1.認識糖類的組成、結構特點和主要性質，知道葡萄糖的結構特點、
主要性質及應用。
2.了解淀粉和纖維素的結構特點及其與葡萄糖的轉化關系，認識還原性糖的斐林反應和銀鏡反應。
3.了解糖類在食品加工和生物質能源開發中的應用，正確認識化學與人類生活的關系，體會化學在人類文明進步中的重要作用，進一步樹立科技自信和文化自信。
情境與問題
在太陽光的作用下，綠色植物以二氧化碳和水為原料，將太陽能轉變為化學能儲存起來的過程稱為光合作用。那么，你知道光合作用的產物是什么嗎？
植物的光合作用
綠色植物光合作用的產物稱為糖。糖是自然界中廣泛存在的一類有機化合物，是植物根、莖、葉、花和果的主要成分，是大多數生物體維持生命活動所需能量的主要來源。常見的糖類化合物主要有：葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉和纖維素等。
一.糖類的組成和分類
觀察下圖所示的幾種常見的單糖分子的結構式，找出這些糖類分子中含有的元素和官能團，小組合作總結糖類物質的組成和結構特點。
觀察與認知
（a）葡萄糖
（b）果糖
（c）核糖
（d）脫氧核糖
一.糖類的組成和分類
這些糖類分子均由碳、氫、氧 3 種元素組成。
這些糖的分子結構中都含有多個羥基，同時還含有醛基或羰基。
糖類俗稱碳水化合物，早期發現的糖都是由C、H、O三種元素組成的，而且分子中H和O的原子個數之比均為 2 ∶1，即組成符合通式Cm(H2O) n 。
從化學結構上看，糖類可定義為多羥基醛或多羥基酮以及水解后能產生多羥基醛、多羥基酮的一類有機化合物。
思考：是否所有的糖的分子組成都符合通式Cm(H2O) n ？而是否所有符合該通式的物質都屬于糖？
一.糖類的組成和分類
單糖還可以根據分子中所含碳原子的數目分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖等；或將分子中含有醛基的單糖稱為醛糖，含有羰基的單糖稱為酮糖。
這兩種方法常常合并使用，例如葡萄糖、核糖和脫氧核糖分別屬于己醛糖和戊醛糖，而果糖屬于己酮糖。
分 類 概 念 示 例
單糖 不能被水解的糖類 葡萄糖、果糖、核糖、脫氧核糖等
低聚糖 由2～10個單糖分子脫水縮合而成的糖類化合物，能水解生成單糖 分為雙糖、三糖、四糖等。其中，最重要的是雙糖，如蔗糖和麥芽糖等
多糖 由多個單糖分子脫水縮合而成的糖類化合物，能水解生成許多個單糖分子 淀粉、纖維素等
二.單糖的代表——葡萄糖
葡萄糖的分子式為C6H12O6，是自然界分布最廣且最為重要的一種單糖，它是一種多羥基醛。純凈的葡萄糖為無色晶體，有甜味但甜味不如蔗糖，熔點146℃，沸點527.1℃，密度1.581 g/cm ，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。
知識拓展
1747年，葡萄糖被德國化學家馬格拉夫首次分離出來。1838年，法國人佩利戈首創了葡萄糖的名稱——glucose。其中，前綴gluc-源于德語glykys，有甘甜之意，后綴-ose則表明了葡萄糖的化學分類，即它是一個碳水化合物。由于葡萄糖在生物體中的重要地位，其化學組成和結構研究一直是19世紀有機化學的重要課題。葡萄糖在成熟的葡萄、無花果等甜味果實的汁液及蜂蜜中含量豐富。醫藥工業上，葡萄糖用于合成維生素C等。食品工業上，葡萄糖用于制作糖漿、糖果等。
二.單糖的代表——葡萄糖
研究發現，在水溶液中，只有極微量的葡萄糖以開鏈式形態存在，更多的是以六元環狀形態存在。并且，其環狀結構有α 型與β 型兩種同分異構體，它們在溶液中與開鏈式結構形成平衡體系。
1.葡萄糖的結構
二.單糖的代表——葡萄糖
純凈的葡萄糖是無色或白色晶體，有甜味，易溶于水，稍溶于乙醇。
2.葡萄糖的性質
醛 基
醇羥基
葡萄糖分子的化學名稱是：2,3,4,5,6—五羥基己醛，
既具有醛類物質的性質，又具有醇類物質的性質。
二.單糖的代表——葡萄糖
操作1：在1支試管中配制銀氨溶液，向試管中加入10%的葡萄糖溶液，振蕩，置于水浴中，加熱3~5min，觀察并記錄實驗現象。
操作2：在1支試管中配好費林試劑，向試管中加入10%的葡萄糖溶液，振蕩，加熱至沸，觀察并記錄實驗現象。
2.葡萄糖的性質
實驗探究：葡萄糖的化學性質
實驗步驟 反應現象
與銀氨溶液作用
與費林試劑反應
試管壁上有光亮銀鏡生成
產生磚紅色沉淀
二.單糖的代表——葡萄糖
2.葡萄糖的性質
葡萄糖分子中含有醛基，能夠發生銀鏡反應和費林反應，產生銀鏡和磚紅色沉淀。因此，葡萄糖具有還原性。
葡萄糖+銀氨溶液 → Ag↓（銀鏡）+氧化產物
葡萄糖+費林試劑 → Cu2O↓（磚紅色）+氧化產物
凡能發生銀鏡反應和費林反應的糖類化合物稱為還原糖，單糖都屬于還原糖。
二.單糖的代表——葡萄糖
隨著“健康中國”的理念深入人心，國人對身體中的各類指標不再陌生，人體中的血糖含量也日益與健康生活掛鉤。
正常情況下，人體的血糖含量為3.9 ～ 6.1 mmol/L。一旦因為某種原因使人體的血糖含量大幅偏離這個數值時，人體健康就會受到嚴重影響。請以小組為單位，運用所學知識，查閱資料，請教醫生，認識血糖與人體健康的密切關系，制作一期展板或手抄報在社區進行健康宣傳，傳播合理營養、平衡膳食的健康理念。
實踐活動
二.單糖的代表——葡萄糖
水解后能產生2分子單糖的糖稱為雙糖，又稱二糖，它是2分子單糖脫水縮合的結果。常見的雙糖有蔗糖、麥芽糖等，它們的分子式都是C12H22O11，互為同分異構體。
蔗糖在甜菜和甘蔗中含量尤為豐富。純凈時為白色晶體，易溶于水，有甜味。不能發生銀鏡反應和費林反應，屬于非還原性雙糖。在稀酸或酶的作用下，1分子蔗糖能水解生成1分子葡萄糖和1分子果糖。
麥芽糖因主要存在于發芽的谷粒，特別是麥芽中而得名。純凈的麥芽糖是白色晶體，易溶于水，有甜味，甜度約為蔗糖的70%。麥芽糖具有還原性，能與銀氨溶液和費林試劑反應。在稀酸或酶的催化下，1分子麥芽糖水解可生成2分子葡萄糖。
拓展延伸
重要的雙糖
三.天然高分子——淀粉和纖維素
下圖所示是生活中常見的一些農作物，你知道這些作物與天然高分子——
淀粉和纖維素有什么聯系嗎？小組合作，交流討論，談談你的觀點。
觀察與認知
小麥和土豆中主要含有淀粉，芹菜和棉花的主要成分是纖維素。
淀粉和纖維素都是天然高分子化合物。都屬于多糖。
富含淀粉或纖維素的農作物
三.天然高分子——淀粉和纖維素
多糖是由許多相同或不相同的單糖分子結合而成的一類復雜的天然高分子有機化合物，相對分子質量高達幾萬或幾十萬。多糖的性質跟單糖、低聚糖有著明顯的不同，一般難溶于水、無甜味、沒有還原性，水解的最終產物是單糖。常見的多糖有：淀粉、糖原、纖維素等。
多糖
三.天然高分子——淀粉和纖維素
淀粉 (C6H10O5)n可看作是許多個葡萄糖分子縮水而成的天然高分子有機化合物。按結構可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。
直鏈淀粉是由許多葡萄糖單元連接而成的直鏈多糖，很少或沒有分支。
支鏈淀粉是一種分支較多，相對分子質量更大的多糖，由更多個葡萄糖單元連接而成。
1.淀粉
直鏈淀粉結構示意圖
支鏈淀粉結構示意圖
三.天然高分子——淀粉和纖維素
淀粉是白色無定形粉末，無甜味，不溶于冷水，在熱水中吸水糊化。天然淀粉是由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成的混合物，直鏈淀粉遇碘顯深藍色，能溶于熱水，稱為可溶性淀粉。支鏈淀粉遇碘顯紅色，不溶于熱水，在熱水中只能膨脹形成膠狀淀粉糊，稱為膠淀粉。
1.淀粉
三.天然高分子——淀粉和纖維素
1.淀粉
實驗探究：淀粉的性質
操作1：在盛有少量新制的淀粉溶液的試管中，滴入幾滴稀碘液，觀察現象。
操作2：在新切開的面包片斷面上滴1滴稀碘液，觀察現象。
操作3：取A、B兩支潔凈試管，各加入約0.5 g淀粉，再向試管A中加入20%的硫酸溶液5 mL，向試管B中加入蒸餾水5 mL，將兩支試管放入沸水浴中10 min，然后向試管A中滴加氫氧化鈉溶液至中性。
操作4：另取兩支潔凈試管，各加入2 mL銀氨溶液，取③中溶液各1 mL分別加入試管中，水浴加熱，觀察并比較現象。
操作5：再取兩支潔凈試管，分別加入費林試劑A溶液和B溶液各1 mL，取③中溶液各1 mL分別加入試管中，沸水浴加熱，觀察并比較現象。
三.天然高分子——淀粉和纖維素
1.淀粉
淀粉遇碘顯藍色，切片面包因富含淀粉遇碘也會顯色。
淀粉充分水解后的溶液可與銀氨溶液和費林試劑發生反應，產生銀鏡和磚紅色沉淀。
稀酸或酶
H2O
H2O
H2O
稀酸或酶
稀酸或酶
淀粉 糊精 麥芽糖 葡萄糖
常用淀粉遇碘變藍這一特征反應檢驗淀粉，或用淀粉溶液檢驗碘的存在。
淀粉與碘反應
三.天然高分子——淀粉和纖維素
2.纖維素
纖維素是由許多個葡萄糖分子脫水縮合而成的天然高分子化合物。其分子結構中，數百到數千個葡萄糖單位通過β-1,4糖苷鍵連接成沒有支鏈的直鏈結構并形成束狀纖維束，纖維束又像麻繩一樣擰在一起呈繩索狀。
纖維素的繩索狀結構
生活中富含纖維素的食物
三.天然高分子——淀粉和纖維素
2.纖維素
請以小組為單位，合作探討：為什么醫生建議我們適當減少主食量，多吃五谷雜糧？
五谷雜糧
主食中，如大米、小麥等，主要含有淀粉等糖類物質，經人體消化吸收后產生大量的熱量，容易導致人體發胖。
五谷雜糧含有較多的纖維素和其它營養素。而纖維素的突出功用有：有助于腸內大腸桿菌合成多種維生素；纖維素密度小，體積大，在胃腸中占據空間較大，使人有飽食感，有利于減肥；纖維素體積大，進食后可刺激胃腸道，使消化液分泌增多和胃腸道蠕動增強。所以，適量的攝入膳食纖維，可防止便秘、直腸癌等，同時還能一定程度地減少脂肪和膽固醇的吸收。
三.天然高分子——淀粉和纖維素
2.纖維素
① 水解反應：
(C6H10O5)n + nH2O n C 6H12O6（葡萄糖）
稀酸或酶
② 酯化反應：
實踐活動
纖維素
書籍
古法造紙
文化自信
人類對纖維素的利用歷史悠久，造紙術是人類利用纖維素的代表，對人類社會文明進步起到了巨大的推動作用。請以小組為單位，探討我國古代四大發明之一——造紙術對世界文明的意義。
實踐活動
糖類與人們的生命活動關系非常密切，在食品加工和生物質能開發中有著極其廣泛的應用。請查閱資料，了解糖類對人體健康的意義和在生產生活上的應用，并制作成演示文稿在班級展示交流。
我國生物質資源區域分布
實踐活動
核酸的基礎是核糖和脫氧核糖，是最本質的生命物質，對生物體的生長、發育、繁殖、遺傳及變異等重大生命現象起主宰作用。在抗擊COVID-19的戰役中，核酸檢測為保障民眾健康構筑了第一道屏障。請在老師帶領下，上網查閱資料、走訪核酸檢測機構，了解核酸的類型、核酸檢測的基本程序和意義，并將結果制作成展板在社區進行一次抗擊COVID-19的科普宣傳。
核酸檢測
【跟蹤檢測】
1．下列關于葡萄糖的敘述中，正確的是
A．葡萄糖屬于多羥基醛，是一種單糖
B．葡萄糖屬于多羥基酮，能發生加成反應
C．因為葡萄糖具有甜味，所以屬于糖類化合物
D．葡萄糖可以水解
【答案】A
【跟蹤檢測】
2．端午節吃粽子是中國傳統習俗，粽子由糯米等制作而成。下列說法正確的是
A．糯米中的淀粉能與新制氫氧化銅反應產生磚紅色沉淀
B．糯米中的淀粉是否水解完全，可以用碘水來檢驗
C．糯米中的淀粉在堿性條件下能發生水解生成葡萄糖
D．糖尿病患者不能吃粽子，因為糯米中含大量的葡萄糖，會使血糖升高
【答案】B
【跟蹤檢測】
3．下列物質能水解且水解產物有兩種的是
A．葡萄糖 B．淀粉 C．蔗糖 D．纖維素
【答案】C
【跟蹤檢測】
4．下列關于檢驗某病人尿糖的做法正確的是
A．取尿樣，加入新制Cu(OH)2懸濁液，觀察發生的現象
B．取尿樣，加入過量稀H2SO4，再加入新制Cu(OH)2懸濁液，觀察發生的現象
C．取尿樣，加入新制Cu(OH)2懸濁液，煮沸，觀察發生的現象
D．取尿樣，加入Cu(OH)2固體，煮沸，觀察發生的現象
【答案】C
/作業布置/
業精一分汗禾滴，愛心一顆花萬朵。
P200，1.2.3
第一節
糖類
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