蛋白质、核酸和多糖是3类主要的生物大分子
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定义:指多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成它们的物质
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分类
多糖
$\ce{->[水解]}$ 低聚糖$\ce{->[水解]}$ 单糖-
单糖:葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖等
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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
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按照所含官能团的不同,单糖又可以分为醛糖和酮糖
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低聚糖(也称寡糖):蔗糖、麦芽糖、乳糖等
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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
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葡萄糖与果糖的比较
分子式 | 结构简式 | 官能团 | 类别 | 溶解性 | |
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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
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氧化反应
$\ce{CH2OH(CHOH)4CHO +2[Ag(NH3)2]OH->[\Delta]CH2OH(CHOH)4COONH4 +2Ag v +3NH3 +2H2O}$ $\ce{CH2OH(CHOH)4CHO +2Cu(OH)2 +NaOH->[\Delta]CH2OH(CHOH)4COONa +Cu2O v +3H2O}$ -
加成反应
$\ce{}$ $\ce{CH2OH(CHOH)4CHO +2H2->[催化剂][\Delta]CH2OH(CHOH)4CH2OH}$ -
发酵反应
$\ce{C6H12O6->[酒化酶]2C2H5OH +2CO2 ^}$ -
生理反应——人体主要供能反应
$\ce{C6H12O6(s) +6O2(g)->6CO2(g) +6H2O(l)\qquad\Delta=-2804kJ\cdot mol^{-1}}$
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常见二糖
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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
$\ce{Cu(OH)2}$ 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
$\ce{-CHO}$ ,属于还原糖
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水解反应
$$ \begin{matrix} \ce{&C12H22O11&+ \space H2O->[酶或酸]&C6H12O6& +&C6H12O6&} \ &葡萄糖 & &蔗糖 & & 果糖 \end{matrix} $$
$$ \begin{matrix} \ce{&C12H22O11&+H2O->[酶或酸]&2C6H12O6}\&麦芽糖&&葡萄糖 \end{matrix} $$
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淀粉与纤维素的组成
淀粉 纤维素 分子式 $\ce{(C6H10O5)_n}$ $\ce{(C6H10O5)_n}$ $n$ 值大小大 更大 结构特点 无 $\ce{-CHO}$ ,有$\ce{-OH}$ 无 $\ce{-CHO}$ ,有$\ce{-OH}$ 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
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水解反应
$\ce{&(C6H10O5)_n&+nH2O->[酶或酸]&nC6H12O6}\&淀粉、纤维素&&葡萄糖$ -
淀粉的特征反应:常温下,遇碘变蓝
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两者均不发生银镜反应
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用途
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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
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实验:判断淀粉的水解程度
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$\ce{\alpha}-$ 氨基酸-
结构特点:羧基和氨基连在同一个碳原子上
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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
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氨基酸的化学性质
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蛋白质的组成与结构
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双性:既能和强酸反应,又能和强碱反应
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水解:蛋白质
$\ce{->[酸、碱或酶]}$ 多肽类$\ce{->[逐步水解]}$ 氨基酸 -
盐析(物理变化)
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条件:加人浓的轻金属盐溶液,如
$\ce{(NH4)2SO4、Na2SO4}$ 等 -
结果:蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出
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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
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应用:采用多次盐析和溶解,可以分离提纯蛋白质
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变性(化学变化)
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影响因素:
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物理因素:加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等
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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)
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结果:蛋白质的性质和生理功能发生改变而形成沉淀
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特点:发生不可逆的化学过程
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应用:
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乙醇、碘酒杀菌消毒的原理是使细菌、病毒蛋白质变性死亡
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食物加热烹调使蛋白质变性,利于酶发挥作用使其消化
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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
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灼烧:产生烧焦羽毛的气味,可以用来鉴别蛋白质