高中生物有机化合物的教案
一、碳化合物
1.有机化合物的概念：指除一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等以外的几乎所有含碳化合物。
2.核心元素：碳是所有生命系统中的核心元素。
（1）碳原子结构：一个碳原子由6个质子、6个中子和6个电子构成。
（2）碳原子形成的化学键：与氢、氧、氮及硫等形成共价键，碳原子之间以单键、双键或三键相结合，形成不同长度的链或环状结构，这些结构称为有机物的碳骨架。
3.有机化合物：4大类：糖类、脂质、蛋白质和核酸。
二、有机化合物
1.糖类的种类和功能
（1）组成元素：糖类由C、H、O三种元素组成。
（2）结构单元：单糖。
（3）种类：糖类包括单糖、二糖和多糖等。
（4）功能：糖类是生物体维持生命活动的主要能源，也是生物体重要的结构物质。
趣味思考:某人患急性肠胃炎，不能进食，医生用5%的葡萄糖溶液进行静脉注射，病人虽未进食，但是不感到饥饿，为什么？
提示:葡萄糖是生命活动的主要能源，静脉注射5%的葡萄糖溶液，实际是为病人补充能源物质，所以病人虽未进食，并不感到饥饿。
2.脂质的种类和功能
（1）组成元素：主要由C、H、O三种元素组成。氧原子含量较糖类中的少。
（2）结构单元：甘油和脂肪酸。
（3）种类和功能
①磷脂：磷脂是构成生物膜的重要物质。
②脂肪：贮能物质。
③胆固醇在细胞中具有重要功能。
趣味思考:我们每天坐在凳子上，能够轻松愉快地上完每一个45分钟，并不感到臀部肌肉疼痛，你知道是什么原因吗？
提示:是因为臀部有很多脂肪，脂肪有缓冲机械压力的作用。
3.蛋白质的结构和功能
（1）组成元素：C、H、O、N，大部分蛋白质含S。
（2）基本单位：氨基酸。
①通式：
②共性：都有一个氨基和羧基连在同一个碳原子上。
③种类：由R基决定。
④连接：肽键：通过两个氨基酸的脱水缩合形成。
（3）结构：由许多氨基酸通过肽键连接成肽链，一条或多条肽链通过一定的化学键连接成蛋白质。
（4）特点：由于组成蛋白质分子的氨基酸和种类、数目、排列顺序不同，以及构成蛋白质的多肽链的数目和空间结构差异，蛋白质分子具有多样性。
（5）功能：催化、运输（如载体）、收缩和运动、有机体结构、防御（如抗体）等。
趣味思考:人体细胞呼吸作用时刻需要氧气的供应，你知道是什么物质源源不断地运输氧气到组织细胞吗？它存在于什么细胞中？
提示:血红蛋白，它存在于人体的红细胞中。
4.核酸的结构和功能
（1）种类：核酸可以分为核糖核酸和脱氧核糖核酸两类。
（2）功能：储存遗传信息，决定细胞和整个生物体的遗传特性。
趣味思考:你家养的大猫生了两只小猫，为什么没有生小猪？
提示:小猫和大猫的核酸相同。生物的遗传由核酸控制。大猫的核酸携带的遗传信息是控制猫性状的。
5.鉴定生物组织中的糖类
（1）鉴定淀粉
①实验原理：淀粉＋碘—碘化钾→变蓝。
②实验步骤：取2 mL淀粉上清液，放入5滴碘—碘化钾溶液。
③实验结果：溶液变蓝。
（2）鉴定（葡萄糖）还原糖
①实验原理：还原糖＋本尼迪特试剂 砖红色沉淀。
②实验步骤：取2 mL葡萄糖溶液加入试管→加入2 mL本尼迪特试剂，振荡试管→热水浴2～3 min观察颜色变化情况。
③实验结果：砖红色沉淀。
6.检测生物组织中的油脂
（1）实验原理：苏丹Ⅲ＋油脂→出现橙黄色。
（2）实验步骤：切片→染色→制片→用显微镜观察。
7.蛋白质的鉴定
（1）实验原理：蛋白质＋双缩脲试剂→紫色。
（2）实验步骤：取2 mL蛋白质溶液加入试管→向试管中先加入2 mL的双缩脲试剂溶液A→再向试管中加入5滴双缩脲试剂溶液B→观察试管颜色变化。
（3）实验结果：出现紫色。
8.检测细胞中的DNA和RNA
（1）原理：①DNA主要分布于细胞核，RNA主要分布于细胞质。
②甲基绿使细胞核中的DNA呈现蓝绿色，派洛宁使细胞质中RNA呈现红色。
（2）实验步骤：涂片→水解→漂洗→染色→观察。
核心解读
1．注意各种能源物质的区分
（1）糖类的种类和功能
种类 分子式 分布 生理功能
单糖ks5u 五碳糖 核糖[高考资源网] C5H10O5 动植物细胞 五碳糖是构成核酸的重要物质
脱氧核糖 C5H10O4
六碳糖 葡
萄
糖 C6H12O6 五碳糖是构成核酸的重要物质
二糖 蔗糖 C12H22O11 植物细胞 能水解成葡萄糖
麦芽糖
乳糖 动物细胞
多糖 淀粉 （C6H10O5）n 植物细胞 淀粉是植物细胞中储存能量的物质
纤维素 纤维素是细胞壁的主要成分
糖元 植物细胞 糖元是动物细胞中储存能量的物质
（2）脂质
种类 生理功能 元素组成
脂肪 储能、保温、缓冲机械压力 C、H、O
磷脂 构建生物膜 C、H、O、N、P
固
醇 胆固醇 细胞膜的重要成分 C、H、O
性激素 促进性腺的发育和性细胞的生成和正常的性周期 C、H、O
维生素D 促进人体对钙、磷的吸收和利用 C、H、O
规律总结
①动植物共有的糖是葡萄糖、核糖和脱氧核糖。
②植物特有的糖是果糖、麦芽糖、淀粉和纤维素。
③动物特有的糖是乳糖和糖元。
④动植物共有的贮能物质是脂肪，植物特有的贮能物质是淀粉，动物特有的贮能物质是糖元。
⑤含H多的有机物细胞呼吸时产生的H多，耗氧多，产生的能量多，产生的水多。
2.氨基酸、肽键和肽链的分子结构特点
（1）氨基酸
每个氨基酸分子都具有中心碳原子，至少都有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在该碳原子上。注意理解“至少”的含义，比如当R基含有氨基和羧基时，这个氨基酸分子就不止有一个氨基和羧基了，同时还要注意氨基酸分子中都有一个氨基和羧基直接连在同一个碳原子上。
规律总结
决定氨基酸种类和性质的是氨基酸的R基。
（2）肽键：连接两个氨基酸分子的那个键（—CO—NH—）叫肽键。
（3）多肽
①由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，因其呈链状，也称肽链。
②注意区分肽、肽键和肽链：肽键是肽的连接结构，而肽链是肽的'一种形式。
规律总结
①氨基酸间脱水缩合时，原来的氨基和羧基已不存在，形成的化合物即多肽的一端只有一个氨基，另一端只有一个羧基（不计R基上的氨基数和羧基数）。所以对于一条多肽来说，至少应有的氨基和羧基数都是一个。
②若有n个氨基酸分子缩合成m条肽链，则可形成（n－m）个肽键，脱去（n－m）个水分子，至少有—NH2和—COOH各m个。
③蛋白质分子可以含有一条或m条肽链，肽链通过化学键（不是肽键）互相连接，具有不同的空间结构。
④关于蛋白质相对分子质量的计算：n个氨基酸形成m条肽链，每个氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为：na－（n－m）18（其中n－m为失去的水分子数，18为水的相对分子质量）。
3.蛋白质结构层次
规律总结
①结构多样性的原因：氨基酸的种类、数量、排列顺序不同以及肽链的空间结构不同。
②蛋白质的种类：因功能不同蛋白质分为两大类：结构蛋白和分泌蛋白。
③蛋白质的性质：盐析：可逆。变性：不可逆。
④鉴定：双缩脲试剂反应呈紫色。
⑤意义：生命活动的承担者，生物性状的体现者。
4.有关肽键的计算
规律总结
①链状肽有如下的对应关系：
氨基酸 肽键数 脱去水分子数 氨基 羧基
一条肽链 M m-1 m-1 至少1个 至少1个
n条肽链 m m-n m-n 至少n个 至少n个
②环状肽：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。环状肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目。
题例领悟
题型一 糖类的种类
【例题1】 （2008上海高考，5）下列糖类中属于单糖的是（ ）
A.蔗糖 B.核糖 C.糖元 D.淀粉
解析：蔗糖为二糖，糖元和淀粉都为多糖，核糖为单糖。
答案：B
反思感悟
单糖是不能水解的糖，是组成二糖、多糖的单体。二糖、多糖作为能源物质用于生命活动时必须水解成单糖。重要的单糖有五碳糖和六碳糖，五碳糖有核糖和脱氧核糖，六碳糖有葡萄糖和果糖。
题型二 蛋白质分子的计算
【例题2】（2008上海高考，15）现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为（ ）
A.798、2和2 B.798、12和10
C.799、1和1 D.799、11和9
解析：有氨基酸800个，氨基总数810个，羧基总数808个，说明R基团中含有氨基10个，羧基8个，它们不参与肽键的形成；肽键数＝氨基酸总数-肽链条数＝800－2＝798，氨基数＝肽链条＋R基团中氨基数＝2＋10＝12，羧基数＝肽链条数＋R基团中羧基数＝2＋8＝10。
答案：B
反思感悟
构成生物体蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基且都连在同一个碳原子上，由R基决定氨基酸种类，不符合这个特点的氨基酸不是构成生物体的氨基酸，也不能组成生物体的蛋白质。
题型三 动植物体内的糖类
【例题3】 动植物体内共有的糖是（ ）
①糖元 ②淀粉 ③蔗糖 ④乳糖 ⑤核糖 ⑥葡萄糖
A.①④ B.②③ C.⑤⑥ D.①②
解析：糖元是人和动物细胞中的储能物质，淀粉是植物细胞的储能物质，蔗糖是植物中重要的二糖，乳糖是人和动物乳汁中丰富的二糖，核糖是构成RNA的成分，RNA普遍存在于动植物细胞中，葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质，广泛存在于动植物细胞中。
答案：C
反思感悟
①生物细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
②参与生物细胞构成的物质：核糖、脱氧核糖、纤维素。
③单糖、二糖、多糖的关系
重要的单糖有葡萄糖和五碳糖，葡萄糖为白色晶体，易溶于水，是人体主要的能源物质，五碳糖分为核糖和脱氧核糖，为环状结构。
题型四 大分子物质的鉴定
【例题4】 青苹果汁遇碘溶液显蓝色，熟苹果汁能与本尼迪特试剂发生反应，这说明（ ）
A.青苹果汁中有淀粉不含糖类
B.熟苹果汁中含糖类不含淀粉
C.苹果转熟时，淀粉水解为单糖
D.苹果转熟时，单糖聚合成淀粉
解析：遇碘溶液显蓝色意味着青苹果汁中含较多淀粉，而与本尼迪特试剂发生反应的是还原性糖，如葡萄糖等。由此可推断出苹果由青转熟的过程中，淀粉大量转化为单糖。
答案：C
反思感悟
淀粉的特性是遇碘变蓝；本尼迪特试剂与还原糖反应生成砖红色沉淀；蛋白质与双缩脲试剂反应产生紫色反应。
随堂训练
1.（2008上海高考，1）核糖与核酸都不含有的元素是（ ）
A.N B.O C.P D.S
解析：核糖的组成元素为C、H、O，核酸的组成元素为C、H、O、N、P，两者都不含有S元素。
答案：D
2.（2008江苏高考，1改编）下列各组物质中，由相同种类元素组成的是（ ）
A.胆固醇、脂肪酸、脂肪酶
B.淀粉、半乳糖、糖元
C.氨基酸、核苷酸、丙酮酸
D.性激素、生长激素、胰岛素
解析：淀粉、半乳糖、糖元都属于糖类，都由C、H、O构成。胆固醇、性激素、甘油和脂肪酸都属于脂质，组成元素都是C、H、O，氨基酸、胰岛素的组成元素是C、H、O、N、S，核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P。
答案：B
3.生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是（ ）
A.组成肽键的化学元素不同
B.组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同
C.氨基酸排列顺序不同
D.蛋白质的空间结构不同
解析：蛋白质分子的多样性取决于四个方面：一是组成蛋白质的氨基酸种类不同；二是组成蛋白质的氨基酸数目不同；三是氨基酸的排列顺序不同；四是肽链的空间结构不同。在题目给出的选项中，组成肽键（—NH—CO—）的化学元素是相同的。考查蛋白质多样性的原因。
答案：A
4.脂质在细胞中具有独特的生物学功能，下面有关脂质的生物学功能中，属于磷脂的生物学功能的是…（ ）
①是生物膜的重要成分 ②是储能的分子 ③构成生物体表面的保护层 ④是很好的绝缘体，具有保温作用 ⑤具有生物学活性，对生命活动起调节作用
A.①③ B.⑤ C.① D.②④
解析：本题考查对各种脂质功能的掌握情况。磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分。在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中含量丰富。
答案：C
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