有机化学基础
生物大分子
介绍生物大分子包括糖类、蛋白质和核酸,重点讲解糖类的分类、单糖的性质和多糖的结构与功能。
蛋白质、核酸和多糖是3类主要的生物大分子
糖类
- 定义:指多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成它们的物质
- 分类
多糖低聚糖 单糖水 解 - 单糖:葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖等
- 按照分子中所含碳原子数的多少,单糖可以分为丙糖、丁糖、戊糖(如核糖、脱氧核糖)和己糖(如葡萄 糖、半乳糖、果糖)等
- 按照所含官能团的不同,单糖又可以分为醛糖和酮糖
- 低聚糖(也称寡糖):蔗糖、麦芽糖、乳糖等
- 多糖:淀粉、纤维素、甲壳质等
低聚糖和多糖在一定条件下可以水解生成单糖;单糖一般就是多羟基醛或多羟基酮,不能再水解
- 单糖:葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖等
单糖
葡萄糖与果糖的比较
| 分子式 | 结构简式 | 官能团 | 类别 | 溶解性 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 葡萄糖 | 多羟基醛 | 水中溶解,乙醇中稍溶,乙醚中不溶 | |||
| 果糖 | 多羟基酮 | 在水、乙醇、乙醚中均易溶 |
葡萄糖的化学性质
- 氧化反应
- 加成反应
催 化 剂 - 发酵反应
酒 化 酶 - 生理反应——人体主要供能反应
二糖
- 常见二糖
- 蔗糖:无色晶体,易溶于水,较难溶于乙醇,甜度仅次于果糖,是重要的甜味剂,非还原糖,无法与
反应 - 麦芽糖:由两分子葡萄糖脱水形成,主要存在于发芽的谷粒和麦芽中。含有
,属于还原糖
- 蔗糖:无色晶体,易溶于水,较难溶于乙醇,甜度仅次于果糖,是重要的甜味剂,非还原糖,无法与
- 水解反应
酶 或 酸 葡 萄 糖 蔗 糖 果 糖 酶 或 酸 麦 芽 糖 葡 萄 糖
多糖
- 淀粉与纤维素的组成
淀粉 纤维素 分子式 值大小大 更大 结构特点 无 ,有无 ,有水解最终产物 葡萄糖 葡萄糖 性质差别 遇碘变蓝,在人体内可水解 在人体内不能水解 是否为纯净物 否 否 是否为同分异构体 否 否 - 化学性质
- 水解反应
酶 或 酸 淀 粉 、 纤 维 素 葡 萄 糖 - 淀粉的特征反应:常温下,遇碘变蓝
- 两者均不发生银镜反应
- 水解反应
- 用途
- 淀粉:食物的重要组成成分,是主要供能物质;还可用于制备葡萄糖、酿醋、酿酒等
纤维素:可用于纺织工业、造纸工业,制硝酸纤维、醋酸纤维等
- 淀粉:食物的重要组成成分,是主要供能物质;还可用于制备葡萄糖、酿醋、酿酒等
实验:判断淀粉的水解程度
- 实验原理:淀粉在酸作用下发生水解反应最终生成葡萄糖,反应物淀粉遇碘变蓝色,不能发生银镜反应;产物葡萄糖遇碘不变蓝,能发生银镜反应
- 实验步骤:
- 实验现象及相关结论
现象 A 现象 B 结论 1 未出现银镜 溶液变蓝色 淀粉尚未水解 2 出现银镜 溶液变蓝色 淀粉部分水解 3 出现银镜 溶液不变蓝色 淀粉完全水解 说明:
- 验证水解产物时,首先要加入
溶液中和后再进行实验 - 要验证混合液中是否还有淀粉应直接取水解液加碘水,而不能在加入
中和后再加碘水,因碘水与 溶液反应
蛋白质
氨基酸
氨基酸- 结构特点:羧基和氨基连在同一个碳原子上
- 物理性质:天然的氨基酸均为无色晶体,熔点较高,在 200~300 ℃ 熔化时分解。除少数外一般都能溶于水,而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
- 氨基酸的化学性质
- 氨基酸的两性:既能和强酸反应,又能和强碱反应
- 成肽反应
- 氨基酸的两性:既能和强酸反应,又能和强碱反应
蛋白质
- 蛋白质的组成与结构
- 元素:
、 、 、 、 、 - 高分子化合物:蛋白质是由氨基酸通过缩聚反应产生的,蛋白质属于高分子化合物
- 所含官能团:肽键(
),多肽链两端存在氨基和羧基
- 元素:
- 双性:既能和强酸反应,又能和强碱反应
- 水解:蛋白质
多肽类酸 、 碱 或 酶 氨基酸逐 步 水 解 - 盐析(物理变化)
- 条件:加人浓的轻金属盐溶液,如
等、 - 结果:蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出
- 特点:发生可逆的物理过程,加水稀释沉淀重新溶解,活性不变
- 应用:采用多次盐析和溶解,可以分离提纯蛋白质
- 条件:加人浓的轻金属盐溶液,如
- 变性(化学变化)
- 影响因素:
- 物理因素:加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等
- 化学因素:强酸、强碱、重金属盐、某些有机物(甲醛、酒精、苯甲酸等)
- 结果:蛋白质的性质和生理功能发生改变而形成沉淀
- 特点:发生不可逆的化学过程
- 应用:
- 乙醇、碘酒杀菌消毒的原理是使细菌、病毒蛋白质变性死亡
- 食物加热烹调使蛋白质变性,利于酶发挥作用使其消化
- 影响因素:
- 显色反应:浓硝酸与某些蛋白质发生显色(黄色)反应,可用于蛋白质的检验
- 灼烧:产生烧焦羽毛的气味,可以用来鉴别蛋白质