高中化学专题五：生命活动的物质基础 糖 油脂奥赛试题.ppt

十一 合成高分子 塑料王 耐热 耐磨 可制汽车配件 pvc 良好的电绝缘材料 氯丁橡胶 十二碳水化合物 carbohydrates 糖类化合物 糖的通式一般为 光合作用 单糖 寡糖 低聚糖 多糖 高糖 单糖 五 六碳糖是重要的天然单糖 且多以d 构型存在 d 葡萄糖 葡萄糖链状结构式的确定 1870年发现葡萄糖 构造式的确定 由元素定量分析和分子量测定确定分子式 一系列化学反应实验与验证 略 葡萄糖链状结构式的确定 构型的测定 1890年以后 德国化学家e fischer通过一系列化学反应确定了4个手性碳的构型 1902年获诺贝尔奖 葡萄糖环状结构式的确定 1 提出单糖存在环状结构的三个原因 i葡萄糖虽能与tollens试剂和fehling试剂反应 但却不能与饱和nahso3反应析出加成物 这说明它只有很少量的游离醛基 ii在无水氯化氢的存在下 葡萄糖只能与1mol甲醇反应 说明葡萄糖中的醛基已形成半缩醛 将葡萄糖溶解于水时 会发生变旋现象 葡萄糖环状结构式的确定 2 葡萄糖环状结构的确定 1926年英国化学家w h haworth提出了葡萄糖环状半缩醛结构 根据六员环稳定的理论认为 c5 oh与 cho形成半缩醛 d 葡萄糖 d 葡萄糖 d 葡萄糖 d 葡萄糖 实际上d 葡萄糖在水溶液中存在下列平衡 型 36 0 02 型 64 表现出还原性 半缩醛 半缩醛 单糖的化学性质1 碱性条件下的互变异构 d 甘露糖 c2 差向异构 d 果糖 差向异构体 只有一个碳原子构型不同的非对映异构体 2 氧化反应 不同的氧化剂 氧化的产物不同 用途不同 1 tollens试剂 fehling或benedict试剂 鉴别还原性糖 镀镜反应 糖尿检反应 写出果糖与上述试剂的反应式 2 溴水 区别醛糖与酮糖 d 葡萄糖酸 酮糖不反应 3 dilhno3 推测结构 d 葡萄糖二酸 旋光 d 阿拉伯二酸 旋光 4 hio4 推测结构类似结构均可定量氧化断链 3 还原反应 山梨醇d 甘露糖醇 d 木糖醇 已知最甜的糖醇 它的代谢不需要胰岛素的参与 4 成脎反应 鉴别还原性糖 d 葡萄糖苯腙葡萄糖脎 黄色针状晶体 果糖在成脎条件下 先互变成醛糖再发生成脎反应 葡萄糖 果糖 甘露糖形成脎 5 醛糖的递升与递降反应 常用于糖的合成与结构测定1 递升 kiliani fischer 克利安尼 费歇尔 合成法 d 阿拉伯糖 内酯 2 递降 wohl 沃尔 递降法 2 递降 wohl 沃尔 递降法 ruff 罗夫 递降法 6 成苷 甙 醚化 酰化反应 必须用haworth式写反应式苷键 甲基 d 葡萄糖苷 醚化 彻底甲基化2 3 4 6 四甲基 o 甲基 d 葡萄糖苷 酰化 7 颜色反应molish试验 糖 萘酚紫色环seliwanoff 塞利韦诺夫 试验 酮糖 间苯二酚红色 葡萄糖的工业制法 葡萄糖的代谢 atp是一种高能化合物 腺苷三磷酸 以生物原料制造聚合物 纤维级的sorona 生物无害的3g 1 3丙二醇或pdo 是以玉米右旋糖为原料 首先在伊利诺斯州decatur的中试工场中开发制造的 此工艺目前尚未商业化生产 单糖在合成上的应用 d 葡萄糖合成维生素c 1974年筛选出有效菌种 能将l 山梨糖一步转化为l 古罗 2 酮糖酸 蔗糖 sucrose 蔗糖主要是从甘蔗和甜菜中得到 是人类需用量最大的寡糖 蔗糖是右旋的 但是水解后两个单糖的混合物是左旋的 因此水解产物又称为转化糖 蜂蜜大部分是转化糖 因为蜜蜂含有转化酶 可以水解蔗糖 下面是蔗糖的构象式及其学名 蔗糖可以用麦芽糖酶水解 葡萄糖是 苷键 也可以被转化酶水解 果糖是 苷键 甜味理论 环状糊精 环状糊精 cyclodextrins 是一组具有最高相对分子质量的寡糖 它是用一种特殊的酶作用于直链淀粉或支链淀粉 形成含有6 12个葡萄糖单位 以 1 4 苷键连接起来的闭环结构 多糖 多糖是食物的主要成分 许多重要的天然纤维 也属于这类化合物 它们是生命一刻不可缺少的物质 这类化合物可分解为一种或几种单糖 淀粉 starch 是多种植物的碳水化合物的储藏物 用酸水解后 只得到d 葡萄糖纤维素 cellulose 棉花 木材和其它植物的骨干等就是由纤维素构成的 纤维素用酸水解后 只得到d 葡萄糖 淀粉 starch 直链淀粉 由 d 葡萄糖 1 4 脱水而成 最常用的鉴定淀粉的简便方法 就是遇碘后变为蓝色 淀粉的聚合度和生成碘包合物的颜色 淀粉跟碘生成的包合物在ph 4时最稳定 所以它的显色反应在微酸性溶液里最明显 淀粉的二级结构 淀粉的三级结构 淀粉 starch 支链淀粉 由 d 葡萄糖 1 4 及 1 6 脱水而成 每隔6 7个葡萄糖出现一个分支侧链 淀粉在人体内的代谢 纤维素 cellulose 由 d 葡萄糖 1 4 脱水而成 棉花 木材和其它植物的骨干等就是由纤维素构成的 纤维素用酸水解后 只得到d 葡萄糖 棉花纤维素分子大约是由3000个萄葡糖单位所组成的 人造丝 制纸 为什么人不能消化纤维素 十三蛋白质和核酸 生物高分子一般是指自然界生物体内的高分子 生物高分子及其衍生物是一类重要的生命物质 协助生命体实现着许多重要的生理功能 生物高分子种类丰富特性多样 根据其不同的化学结构可以分为八大类 核酸 如脱氧核糖核酸 核糖核酸 聚酰胺 如蛋白质 聚氨基酸 多糖 如纤维素 淀粉 壳聚糖和黄原胶 有机聚氧酯 如聚羟基脂肪酸酯 聚硫酯 无机聚酯 以聚磷酸酯为惟一代表 聚异戊二烯 如天然橡胶或古塔波胶 聚酚 如木质素 腐殖酸 蛋白质和核酸都是天然高分子 但它们有固定的分子量 蛋白质是生命的物质基础 但没有核酸也就没有蛋白质 所以生命的最根本的物质基础应该是核酸构成蛋白质的基本结构单元是 氨基酸 构成核酸的基本结构单元是磷酸 戊糖和碱基 氨基酸 名字代号结构等电点 甘氨酸gly5 97苯丙氨酸phe5 48赖氨酸lys9 74谷氨酸glu3 22 等电点 净电荷为零的氨基酸所在溶液的ph值 称为该氨基酸的等电点pi 氨基酸自动分析仪 仪器有两根离子交换树脂柱 一根可分离碱性氨基酸及氨等碱性物质 如赖氨酸 由谷酰胺和天冬酰胺水解而来的氨和色氨酸部分分解而来的氨 另一根用来分离其它的氨基酸 将氨基酸的水解液分别放在这两根柱上 然后用适当ph溶液进行洗脱 洗脱液即自动地和茚三酮溶液混合 产生的紫色就通过光电比色计 光电比色计对不同时间内洗脱的流出液自动作出曲线 然后和一个已知氨基酸混合物的曲线比较 就可决定原来的未知物含有哪些氨基酸 微克数量级的样品 一级结构 精 脯 脯 甘 苯丙 丝 脯 苯丙 精arg pro pro gly phe ser pro phe arg 血管 舒缓激肽九肽 氨基酸分析仪的曲线 等物质的量氨基酸混合物的曲线 血管 舒缓激肽水解各氨基酸混合物的曲线 多肽的结构与命名 甘氨酰 甘氨酸简称 甘 甘 gly gly 二肽 牛催产素中最右面的nh2 表示为甘氨酸的 cooh被转化为 conh2 蛋白质的分子形状 x光衍射测定肌球蛋白的高级结构是非常有意思的 它是一个153肽和一辅基血红素结合 这个肽链折叠出一个憎水的囊袋 恰好可以嵌入血红素分子 并且囊袋中有一个组氨酸 它在囊中的地位又恰好能和血红素的铁原子形成第五个向心配合价 三级结构由几个 螺旋通过氢键平行排列起来的结构 二级结构由于分子中氢键的关系 使高分子形成一定的几何形象 螺旋 折叠 蛋白质的颜色反应 1 双缩脲反应 2 蛋白质黄色反应 3 蛋白质跟茚三酮反应 蛋白质溶液中加入碱和少量的硫酸铜就有紫红色铜的络合物生成 蛋白质跟浓硝酸作用时呈黄色 如再以氨处理又变成橙色 苯环 蛋白质的研究 863 2002 2005 能利用22种氨基酸合成蛋白的细菌 加利福尼亚州的一个研究小组对一种大肠杆菌进行修饰 使其能够利用22种氨基酸的遗传密码 peterg schultz博士说 我们现在知道遗传密码可以扩展到22氨基酸 接下来的问题是我们最多可以扩展到多少 天然存在的20种氨基酸 加上人造氨基酸o 甲基 l 酪氨酸 注 o methyl l tyrosine 和l 同型谷氨酸 注 l homoglutamine 酶 美国的卡普郎 kaplan 在研究报告中还证实 如使某些叶绿体酶固相化 那么借助它的作用 在太阳光的作用下就可以把水分解成氢和氧 2h2o2h2 o2太阳能的利用酶的生物催化 核酸 控制着生命现象中的各种遗传作用 dna 和蛋白质的合成 rna agc tu watson j d crick f h c 有些细菌的dna可以长到几毫米 有几十万至几百万的碱基 在电