高中化學(xué)競賽有機專題七生物分子

高中化學(xué)競賽有機專題七生物分子

糖又稱碳水化合物，是自然界存在最廣泛的一類有機物。

糖主要由碳、氫和氧三種元素組成。通式為Cm(H2O)n，形式上像碳和水的化合物，故稱碳水化合物。如葡萄糖、果糖等的分子式為C6H12O6，蔗糖的分子式為C12H22O11。碳水化合物第2頁,共37頁，2024年2月25日，星期天單糖不能再被水解成為更簡單糖分子的糖。

糖多糖水解后每一分子能生成10個以上單糖分子的糖。例如淀粉、纖維素等都是多糖。低聚糖水解后每一分子能生成2~10個單糖分子的糖。例如二糖(蔗糖、麥芽糖等)、三糖等都是低聚糖。碳水化合物的分類第3頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

這兩種分類方法常結(jié)合使用。例如，核糖是戊醛糖，葡萄糖是己醛糖，果糖是己酮糖等。自然界中的單糖以戊醛糖、己醛糖和己酮糖分布最為普遍。根據(jù)分子中所含碳原子的數(shù)目分類醛糖酮糖根據(jù)分子的結(jié)構(gòu)分類丙糖丁糖戊糖己糖單糖單糖第4頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

一、葡萄糖1.鏈狀結(jié)構(gòu)D-葡萄糖D-果糖

費歇爾投影式構(gòu)造式第5頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

除丙酮糖外，所有的單糖分子中都含有手性碳原子，因此有立體異構(gòu)體。己醛糖分子中有四個手性碳原子，有24=16個立體異構(gòu)體。葡萄糖是其中的一種。己酮糖分子中有三個手性碳原子，有23=8個旋光異構(gòu)體，果糖是其中的一種。第6頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

單糖的名稱可用R/S標記法，表示時需要把每一個手性碳原子標記出來。如天然葡萄糖的名稱是：（2R，3S，4R，5R）-2，3，4，5，6-五羥基己醛。第7頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2.單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)

實驗事實

(1)葡萄糖不能與亞硫酸氫鈉飽和水溶液反應(yīng)。

(2)葡萄糖與乙醇反應(yīng)時，1mol葡萄糖僅與

1mol乙醇而不是2mol乙醇生成縮醛。

(3)用新配置的葡萄糖水溶液測定其比旋光度，所得數(shù)值是+112°。且隨著時間的推移，比旋光度數(shù)值連續(xù)下降，直至降到+52.7°才不發(fā)生變化。這種比旋光度會發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做變旋光現(xiàn)象。以上這些現(xiàn)象用開鏈式結(jié)構(gòu)無法解釋。第8頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

D-葡萄糖分子中，同時含有醛基和羥基，因此能發(fā)生分子內(nèi)的加成反應(yīng)，生成環(huán)狀半縮醛。在溶液中單糖的開鏈式結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)化為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)投影式不能反映各個基團的相對空間關(guān)系。一般采用哈沃斯（Haworth）透視式來表示單糖的半縮醛環(huán)狀結(jié)構(gòu)。第9頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共37頁，2024年2月25日，星期天一、氧化反應(yīng)

1、與托倫試劑、費林試劑反應(yīng)醛糖具有醛基，能被弱氧化劑氧化。酮糖能在弱堿性條件下轉(zhuǎn)變?yōu)槿┨牵詥翁嵌伎膳c托倫試劑、費林試劑反應(yīng)，分別生成銀鏡和氧化亞銅紅棕色沉淀。單糖的化學(xué)性質(zhì)第11頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

凡能被托倫試劑和費林試劑氧化的糖叫做還原糖。不能被氧化的糖叫做非還原糖。單糖都是還原糖?？梢岳眠@兩個反應(yīng)來區(qū)別還原糖和非還原糖。第12頁,共37頁，2024年2月25日，星期天(2)與溴水的反應(yīng)

酮糖不與溴水反應(yīng)，可用溴水來區(qū)別醛糖和酮糖。第13頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

(3)與稀硝酸的反應(yīng)

第14頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2.還原反應(yīng)

還原劑有NaBH4、Na-Hg齊等，工業(yè)上則采用催化加氫法。第15頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3.成脎反應(yīng)第16頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

糖脎都是不溶于水的亮黃色結(jié)晶體，不同的糖脎具有不同的結(jié)晶形態(tài)和熔點，因此可用糖脎的生成對糖進行鑒定。第17頁,共37頁，2024年2月25日，星期天4.成苷反應(yīng)

苷由糖和非糖部分組成，非糖部分叫做糖苷配基。糖和糖苷配基之間連接的鍵（如—O—）稱為苷鍵。第18頁,共37頁，2024年2月25日，星期天一、蔗糖

蔗糖葡萄糖果糖二糖第19頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、麥芽糖

淀粉麥芽糖

麥芽糖D-葡萄糖第20頁,共37頁，2024年2月25日，星期天氨基酸和蛋白質(zhì)第21頁,共37頁，2024年2月25日，星期天氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸雜環(huán)族氨基酸中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸1.分類

（1）根據(jù)α-氨基酸通式中R-基團的碳架結(jié)構(gòu)

（2）根據(jù)α-氨基酸分子中氨基（-NH2）和羧基（-COOH）的數(shù)目不同，α-氨基酸還可分為一、氨基酸的分類、命名和構(gòu)型第22頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

氨基酸的系統(tǒng)命名法是以羧基為母體，氨基為取代基。天然α-氨基酸通常使用俗名，即根據(jù)其來源2．命名α-氨基乙酸α-氨基-β-羥基丙酸

甘氨酸 絲氨酸

第23頁,共37頁，2024年2月25日，星期天α-氨基丁二酸（天門冬氨酸）3．構(gòu)型

組成蛋白質(zhì)的α-氨基酸，除甘氨酸外，都含有一個手性碳原子，具有旋光性，其構(gòu)型都是L-型。二、α-氨基酸的物理性質(zhì)

α-氨基酸一般為無色晶體，熔點比相應(yīng)羧酸或胺要高。第24頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三、α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)1.兩性反應(yīng)和等電點兩性離子陰離子陽離子

使氨基酸溶液不導(dǎo)電的pH稱為氨基酸的等電點在等電點時，氨基酸的pH值不等于7第25頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2.脫氫和脫水反應(yīng)

β-氨基酸受熱時，氨基與α-碳原子上的氫結(jié)合成氨而脫去，生成α，β-不飽和酸。α-氨基酸受熱時生成交酰胺或肽。

交酰胺（二酮吡嗪）第26頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

3.與亞硝酸反應(yīng)4.與2,4-二硝基氟苯反應(yīng)

N－DNP－氨基酸第27頁,共37頁，2024年2月25日，星期天5.氨基酸中羧基的反應(yīng)

‖干HCl‖R-CH-C-OH+C2H5-OH─→R-CH-C-O-C2H5+H2O||NH2NH2OO6.與茚三酮反應(yīng)

α-氨基酸水溶液與水合茚三酮反應(yīng)，生成藍紫色物質(zhì)。

水合茚三酮藍紫色第28頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

蛋白質(zhì)

組成：主要含有碳、氫、氮、氧、硫，有些蛋白質(zhì)還有磷、鐵、鎂、碘、銅、鋅等。W粗蛋白=W氮×6.251.簡單蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)的分類2.結(jié)合蛋白質(zhì)第29頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)——多肽鏈N-端C-端2.肽的命名

以C-端氨基酸為母體，肽鏈中其他氨基酸名稱中的“酸”字改為“酰”字，稱為“某氨酰”，并從N-端開始依次寫在母體名稱之前，兩者之間通常用“-”連接。第30頁,共37頁，2024年2月25日，星期天丙氨酰甘氨酸（二肽）三、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)1.蛋白質(zhì)的兩性和等電點第31頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

2.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)3.蛋白質(zhì)的沉淀

（1）可逆沉淀

（2）不可逆沉淀

4.蛋白質(zhì)的變性5.水解作用蛋白質(zhì)→蛋白月示→蛋白胨→多肽→二肽→α-氨基酸第32頁,共37頁，2024年2月25日，星期天類別RNADNA戊糖β-D-核糖β-D-2-脫氧核糖含氮堿嘧啶堿尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶嘌呤堿腺嘌呤鳥嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤磷酸H3PO4H3PO4第33頁,共37頁，2024年2月25日，星期天核酸簡介一、核酸的組成

核酸（多核苷酸）↓核苷酸（單核苷酸）┌─────┴─────┐↓↓磷酸

核苷┌─────┴─────┐↓↓戊糖含氮堿第34頁,共37頁，2024年2月25日，星期天6.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)反應(yīng)名稱試劑現(xiàn)象反應(yīng)基團使用范圍茚三酮反應(yīng)水合茚三酮試劑藍紫游離氨基氨基酸，蛋白質(zhì)，多肽二縮脲反應(yīng)稀堿，稀硫酸銅溶液粉紅~藍紫二個以上肽鍵多肽，蛋白質(zhì)黃蛋白反應(yīng)濃硝酸、加熱、稀NaOH黃~橙黃苯基含