文档内容
第四章 生物大分子
必背知识清单01 糖类
1．结构与组成
(1)糖类是由碳、氢、氧三种元素组成的一类有机化合物。
(2)大多数糖类化合物的分子式可用通式C (H O) 来表示，m与n是可以相同、也可以不同的正整数。
m 2 n
(3)符合C (H O) 通式的物质不一定都是糖类化合物，如甲醛CHO、乙酸C HO 等；有些糖的分子式并不
m 2 n 2 2 4 2
符合C (H O) ，如脱氧核糖C H O。
m 2 n 5 10 4
(4)有甜味的不一定是糖，如甘油、木糖醇等；没有甜味的也可能是糖，如淀粉、纤维素等。因此，糖类物
质不完全属于碳水化合物，也不等于甜味物质。
(5)糖类化合物从分子结构上看，糖类是多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。
2．分类
根据糖类能否水解以及水解后的产物，糖类可分为
(1)单糖：凡是不能水解的糖称为单糖。如葡萄糖、果糖、核糖及脱氧核糖等。
(2)寡糖：1 mol糖水解后能产生 2 ～ 10 mol 单糖的称为寡糖或低聚糖。若水解生成2 mol单糖，则称为二
糖，重要的二糖有麦芽糖、乳糖和蔗糖等。(3)多糖：1 mol糖水解后能产生10 mol 以上单糖的称为多糖，如淀粉、纤维素和糖原等。
必背知识清单02 葡萄糖与果糖
1．分子组成和结构特点
分子式 结构简式 官能团 类别
葡萄糖 C H O CHOH(CHOH) CHO 羟基、醛基 单糖
6 12 6 2 4
羟基、酮羰
果糖 C H O 单糖
6 12 6
基
从组成和结构上看，葡萄糖和果糖互为同分异构体。
2.葡萄糖的化学性质
葡萄糖分子中含有醛基和醇羟基，可发生氧化、加成、酯化等反应。
①生理氧化或燃烧
C H O(s)＋6O(g) 6CO(g)＋6HO(l) ΔH＝－2 804 kJ·mol－1
6 12 6 2 2 2
②被弱氧化剂银氨溶液或新制的Cu(OH) 氧化
2
CHOH(CHOH) CHO＋2[Ag(NH)]OH 2Ag↓＋3NH ＋CHOH(CHOH) COONH＋HO。
2 4 3 2 3 2 4 4 2
CHOH(CHOH) CHO＋2Cu(OH) ＋NaOH CHOH(CHOH) COONa＋Cu O↓＋3HO。
2 4 2 2 4 2 2
③加成反应
CHOH(CHOH) CHO＋H CHOH(CHOH) CHOH。
2 4 2 2 4 2
④酯化反应
CHOH(CHOH) CHO＋5CHCOOH CHCOOCH (CHOOCCH )CHO＋5HO。
2 4 3 3 2 3 4 2
⑤发酵成醇
2C HOH＋2CO↑。
C6H12O6 2 5 2
必背知识清单03 二糖
1．蔗糖、麦芽糖的结构和化学性质的实验探究
实验步骤 实验现象 实验结论试管内无明显现象
蔗糖分子中无醛基，是非
还原性糖；麦芽糖分子中
含有醛基，是还原性糖
试管内产生砖红色
沉淀
加入银氨溶液的试
蔗糖的水解产物分子中含
管中都产生银镜；
有醛基，具有还原性；
加入新制的
麦芽糖的水解产物分子中
Cu(OH) 的试管中
2
① 含有醛基，具有还原性
都出现砖红色沉淀
②把蔗糖溶液换为麦芽糖溶
液，重复实验操作
为保证上述实验成功，应注意：
①盛蔗糖或麦芽糖溶液的试管要预先洗净，可先用NaOH溶液洗涤，再用清水洗净；
②蔗糖或麦芽糖水解实验需要用水浴加热；
③检验水解产物为葡萄糖时，一定要先加 NaOH溶液中和作催化剂的稀硫酸，至溶液呈碱性后再加银氨溶
液或新制的Cu(OH) ，否则实验会失败。
2
2．蔗糖和麦芽糖的结构与性质
蔗糖 麦芽糖
分子式 C H O C H O
12 22 11 12 22 11
分子中无醛基 分子中有醛基
分子结构
互为同分异构体，都是二糖
水解生成葡萄糖和果糖 水解生成葡萄糖
化学性质 非还原性糖，与银氨溶液或新制 还原性糖，与银氨溶液或新制的
的Cu(OH) 不反应 Cu(OH) 反应
2 2
向其溶液中分别加入银氨溶液，水浴加热，能发生银镜反应的是麦芽
鉴别方法
糖，不能发生银镜反应的是蔗糖(也可用新制的氢氧化铜鉴别)
3.蔗糖的水解反应
(1)蔗糖水解反应实验需用稀硫酸(1∶5)作催化剂，水浴加热。水解反应的化学方程式为
＋HO――――→ ＋ 。
C12H22O11 2 C6H12O6 C6H12O6
(2)水解产物中葡萄糖的检验：欲要检验水解产物中的葡萄糖，必须先加入 NaOH 溶液 中和多余的硫酸，再
加入银氨溶液或 新制的 Cu(OH ) 进行检验。
2必背知识清单04 淀粉和纤维素
淀粉和纤维素的结构与性质
淀粉 纤维素
通式 (C H O)
6 10 5 n
①不是同分异构体(n值不等)，也不是同系物(结构不同且分子组成上也不
关系 相差n个CH 原子团)；
2
②都是天然有机高分子化合物
结构特征 分子中含有几百个到几千个葡萄糖单元 分子中含有几千个葡萄糖单元
白色、无味、具有纤维状结构的
白色、无味、固态粉末，不溶于冷水，
物理性质 固体，不溶于水，也不溶于一般
在热水中发生糊化作用
的有机溶剂
①无还原性 ①无还原性
化学性质 ②能水解生成葡萄糖 ②能水解生成葡萄糖(难)
③遇碘单质变蓝 ③能发生酯化反应
存在 植物光合作用的产物 构成细胞壁的基础物质
纺织、造纸、制纤维素硝酸酯、
用途 制葡萄糖和酒精，人体的能源之一
纤维素乙酸酯等
必背知识清单05 氨基酸
1．氨基酸的分子结构
(1)从结构上看，氨基酸可以看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物。
(2)官能团：分子中既含有 — COOH (羧基)又含有 — NH (氨基)。
2
(3)天然氨基酸主要是α-氨基酸，其结构简式可以表示为 。
2．常见的氨基酸
俗名 结构简式 系统命名
甘氨酸 HN—CH COOH 氨基乙酸
2 2
丙氨酸 2- 氨基丙酸
谷氨酸 2- 氨基戊二酸
苯丙氨酸 2-氨基-3-苯基丙酸
3.氨基酸的性质(1)物理性质
溶剂 水 强酸或强碱 乙醇、乙醚
溶解性 大多数能溶 能溶 难溶
(2)化学性质
①两性
氨基酸分子中含有 酸 性 基团—COOH， 碱 性 基团—NH 。
2
甘氨酸与盐酸反应的化学方程式是
＋HCl―→ 。
甘氨酸与NaOH溶液反应的化学方程式是
＋NaOH―→ 。
②成肽反应
两个氨基酸分子(可以相同，也可以不同)在一定条件下，通过氨基与羧基间缩合脱去水，形成含有肽键(
)的化合物，发生成肽反应，该反应属于取代反应。如：
―――→
。
氨基酸――→二肽或多肽――→蛋白质。
③氨基酸缩合的反应规律
a．两分子间缩合
―→ 。
b．分子间或分子内缩合成环
―→ ，―→ 。
必背知识清单06 蛋白质
1．蛋白质的组成和结构
(1)组成：蛋白质中主要含有 C 、 H 、 O 、 N 、 S 等元素，属于天然有机高分子化合物。其溶液具有胶体的某
些性质。
(2)四级结构
2．蛋白质的化学性质
(1)特征反应
①显色反应：分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色。其他一些试剂也可以与蛋白质作用呈现特定的颜
色，可用于蛋白质的分析检测。
②蛋白质灼烧，可闻到烧焦羽毛的特殊气味。
(2)两性
形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸缩合形成的，在多肽链的两端必然存在着自由的氨基和羧基，侧链中也
有酸性或碱性基团，所以蛋白质与氨基酸一样具有两性，能与酸或碱反应。
(3)水解反应
蛋白质―――――→多肽―――――→氨基酸
(4)盐析
向蛋白质溶液中加入一定浓度的盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)溶液，会使蛋白质的溶解度降低而从溶
液中析出的现象称为蛋白质的盐析。盐析是一个可逆过程，可用于分离提纯蛋白质。
(5)变性
蛋白质在某些物理(如加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等)或化学因素(如强酸、强碱、重金
属盐、乙醇、福尔马林、丙酮等)的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象称为蛋白质的变性。
蛋白质变性后在水中不能重新溶解，是不可逆过程，可用于杀菌消毒。
3．酶
酶具有生理活性，是对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的反应具有很强的催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。酶的催化作用具有以下特点：
①条件温和，不需加热。
②具有高度的专一性。
③具有高效催化作用。
必背知识清单07 核酸
一、核酸的组成和分类
1．核酸的分类
天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
2．核酸的组成
核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷，核苷继续水解得到戊糖和碱
基。因此，核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。其中的戊糖是核糖或脱
氧核糖，它们均以环状结构存在于核酸中，对应的核酸分别是核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。转
化关系如图所示：
3．戊糖结构简式
4．碱基
碱基是具有碱性的杂环有机化合物，RNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(分别用字母
A、G、C、U表示)；DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(用字母T表示)。
二、核酸的结构及生物功能
1．DNA分子的双螺旋结构具有以下特点：DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双
螺旋结构；每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧；两条链上的碱基通过氢
键作用，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，结合成碱基对，遵循碱基互补配对原
则。
2．RNA也是以核苷酸为基本构成单位，其中的戊糖和碱基与DNA中的不同，核糖替代了脱氧核糖，尿嘧
啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。
3．基因
核酸是生物体遗传信息的载体。有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，被称为基因。
4．DNA分子的生物功能
DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。在细胞繁殖分裂过程中，会发生 DNA 分子 的复制。亲代DNA分子的两条链解开后作为母链模板，在酶的作用下，利用游离的核苷酸各自合成一段与母
链互补的子链，最后形成两个与亲代DNA完全相同的 子代 DNA 分子 ，使核酸携带的遗传信息通过DNA
复制被精确地传递给下一代，并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。
5．RNA的生物功能
RNA则主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。
6．我国在核酸的研究中取得的成绩
(1)1981年，我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法，人工合成了具有生物活性的核酸分子——
酵母丙氨酸转移核糖核酸。
(2)1999年，我国参与了人类基因组计划，成为参与该项计划的唯一发展中国家。
(3)2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。
7．对核酸的结构和生物功能研究的意义
使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源，有助于提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业
等的发展。
核酸的类别及其比较
类别 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
组成 二者主要差异在于戊糖的不同
差异 脱氧核糖 核糖
存在 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中
生理 生物体遗传信息的载体，还指挥着蛋白质 根据DNA提供的信息控制体
功能 的合成、细胞的分裂和制造新的细胞 内蛋白质的合成
【方法点拨】
1．淀粉水解程度的判断
(1)实验原理
判断淀粉水解的程度时，要注意检验产物中是否生成葡萄糖，同时还要确认淀粉是否水解完全。用银氨溶液或
新制的Cu(OH) 和碘水来检验淀粉是否发生了水解及水解是否完全。
2
(2)实验步骤
(3)实验现象和结论
现象A 现象B 结论
① 未出现银镜 溶液变成蓝色 淀粉尚未水解② 出现银镜 溶液变成蓝色 淀粉部分水解
③ 出现银镜 溶液不变蓝色 淀粉完全水解
例题1.某同学称取9.00 g淀粉溶于水，测定淀粉的水解百分率。其程序如下：
试回答下列问题：
(1)各步加入的试剂为：A ，B ，C 。
(2)加入A溶液而不加入B溶液是否可以？ ，其理由是
。
(3)写出淀粉水解的方程式：
。
(4)当析出1.44 g砖红色沉淀时，淀粉水解率是 。[已知葡萄糖与Cu(OH) 反应的化学方程式为
2
CHOH(CHOH) CHO＋2Cu(OH) ＋NaOH CHOH(CHOH) COONa＋Cu O↓＋3HO]。
2 4 2 2 4 2 2
2.氨基酸的缩合机理
氨基酸的成肽反应原理是由氨基提供的氢原子与羧基提供的羟基结合生成水。即 ，脱去一分
子水后形成肽键( )。肽键可简写为“—CONH—”，不能写成“—CNHO—”，两者的连接方式不同。
(2)多肽分子中肽键个数的判断
由n个氨基酸分子发生成肽反应，生成一个肽链时，会生成(n－1)个水分子和(n－1)个肽键。
例题2．甘氨酸和丙氨酸以1∶1的配比两两缩合后，得到的产物可能是( )A．①② B．①②③
C．①②③④ D．①②③④⑤
