高中化学竞赛有机专题七生物分子

关于高中化学竞赛有机专题七生物分子

糖又称碳水化合物，是自然界存在最广泛的一类有机物。

糖主要由碳、氢和氧三种元素组成。通式为Cm(H2O)n，形式上像碳和水的化合物，故称碳水化合物。如葡萄糖、果糖等的分子式为C6H12O6，蔗糖的分子式为C12H22O11。碳水化合物第2页,共40页，2024年2月25日，星期天单糖不能再被水解成为更简单糖分子的糖。

糖多糖水解后每一分子能生成10个以上单糖分子的糖。例如淀粉、纤维素等都是多糖。低聚糖水解后每一分子能生成2~10个单糖分子的糖。例如二糖(蔗糖、麦芽糖等)、三糖等都是低聚糖。碳水化合物的分类第3页,共40页，2024年2月25日，星期天

这两种分类方法常结合使用。例如，核糖是戊醛糖，葡萄糖是己醛糖，果糖是己酮糖等。自然界中的单糖以戊醛糖、己醛糖和己酮糖分布最为普遍。根据分子中所含碳原子的数目分类醛糖酮糖根据分子的结构分类丙糖丁糖戊糖己糖单糖单糖第4页,共40页，2024年2月25日，星期天

一、葡萄糖1.链状结构D-葡萄糖D-果糖

费歇尔投影式构造式第5页,共40页，2024年2月25日，星期天

除丙酮糖外，所有的单糖分子中都含有手性碳原子，因此有立体异构体。己醛糖分子中有四个手性碳原子，有24=16个立体异构体。葡萄糖是其中的一种。己酮糖分子中有三个手性碳原子，有23=8个旋光异构体，果糖是其中的一种。第6页,共40页，2024年2月25日，星期天

单糖的名称可用R/S标记法，表示时需要把每一个手性碳原子标记出来。如天然葡萄糖的名称是：（2R，3S，4R，5R）-2，3，4，5，6-五羟基己醛。第7页,共40页，2024年2月25日，星期天2.单糖的环状结构

实验事实

(1)葡萄糖不能与亚硫酸氢钠饱和水溶液反应。

(2)葡萄糖与乙醇反应时，1mol葡萄糖仅与

1mol乙醇而不是2mol乙醇生成缩醛。

(3)用新配置的葡萄糖水溶液测定其比旋光度，所得数值是+112°。且随着时间的推移，比旋光度数值连续下降，直至降到+52.7°才不发生变化。这种比旋光度会发生变化的现象，叫做变旋光现象。以上这些现象用开链式结构无法解释。第8页,共40页，2024年2月25日，星期天

D-葡萄糖分子中，同时含有醛基和羟基，因此能发生分子内的加成反应，生成环状半缩醛。在溶液中单糖的开链式结构可转化为环状结构。

单糖的环状结构投影式不能反映各个基团的相对空间关系。一般采用哈沃斯（Haworth）透视式来表示单糖的半缩醛环状结构。第9页,共40页，2024年2月25日，星期天第10页,共40页，2024年2月25日，星期天一、氧化反应

1、与托伦试剂、费林试剂反应醛糖具有醛基，能被弱氧化剂氧化。酮糖能在弱碱性条件下转变为醛糖，所以单糖都可与托伦试剂、费林试剂反应，分别生成银镜和氧化亚铜红棕色沉淀。单糖的化学性质第11页,共40页，2024年2月25日，星期天

凡能被托伦试剂和费林试剂氧化的糖叫做还原糖。不能被氧化的糖叫做非还原糖。单糖都是还原糖。可以利用这两个反应来区别还原糖和非还原糖。第12页,共40页，2024年2月25日，星期天(2)与溴水的反应

酮糖不与溴水反应，可用溴水来区别醛糖和酮糖。第13页,共40页，2024年2月25日，星期天

(3)与稀硝酸的反应

第14页,共40页，2024年2月25日，星期天2.还原反应

还原剂有NaBH4、Na-Hg齐等，工业上则采用催化加氢法。第15页,共40页，2024年2月25日，星期天3.成脎反应第16页,共40页，2024年2月25日，星期天

糖脎都是不溶于水的亮黄色结晶体，不同的糖脎具有不同的结晶形态和熔点，因此可用糖脎的生成对糖进行鉴定。第17页,共40页，2024年2月25日，星期天4.成苷反应

苷由糖和非糖部分组成，非糖部分叫做糖苷配基。糖和糖苷配基之间连接的键（如—O—）称为苷键。第18页,共40页，2024年2月25日，星期天一、蔗糖

蔗糖葡萄糖果糖二糖第19页,共40页，2024年2月25日，星期天二、麦芽糖

淀粉麦芽糖

麦芽糖D-葡萄糖第20页,共40页，2024年2月25日，星期天氨基酸和蛋白质第21页,共40页，2024年2月25日，星期天氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸杂环族氨基酸中性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸1.分类

（1）根据α-氨基酸通式中R-基团的碳架结构

（2）根据α-氨基酸分子中氨基（-NH2）和羧基（-COOH）的数目不同，α-氨基酸还可分为一、氨基酸的分类、命名和构型第22页,共40页，2024年2月25日，星期天

氨基酸的系统命名法是以羧基为母体，氨基为取代基。天然α-氨基酸通常使用俗名，即根据其来源2．命名α-氨基乙酸α-氨基-β-羟基丙酸

甘氨酸 丝氨酸

第23页,共40页，2024年2月25日，星期天α-氨基丁二酸（天门冬氨酸）3．构型

组成蛋白质的α-氨基酸，除甘氨酸外，都含有一个手性碳原子，具有旋光性，其构型都是L-型。二、α-氨基酸的物理性质

α-氨基酸一般为无色晶体，熔点比相应羧酸或胺要高。第24页,共40页，2024年2月25日，星期天三、α-氨基酸的化学性质1.两性反应和等电点两性离子阴离子阳离子

使氨基酸溶液不导电的pH称为氨基酸的等电点在等电点时，氨基酸的pH值不等于7第25页,共40页，2024年2月25日，星期天2.脱氢和脱水反应

β-氨基酸受热时，氨基与α-碳原子上的氢结合成氨而脱去，生成α，β-不饱和酸。α-氨基酸受热时生成交酰胺或肽。

交酰胺（二酮吡嗪）第26页,共40页，2024年2月25日，星期天

3.与亚硝酸反应4.与2,4-二硝基氟苯反应

N－DNP－氨基酸第27页,共40页，2024年2月25日，星期天5.氨基酸中羧基的反应

‖干HCl‖R-CH-C-OH+C2H5-OH─→R-CH-C-O-C2H5+H2O||NH2NH2OO6.与茚三酮反应

α­氨基酸水溶液与水合茚三酮反应，生成蓝紫色物质。

水合茚三酮蓝紫色第28页,共40页，2024年2月25日，星期天

蛋白质

组成：主要含有碳、氢、氮、氧、硫，有些蛋白质还有磷、铁、镁、碘、铜、锌等。W粗蛋白=W氮×6.251.简单蛋白质一、蛋白质的分类2.结合蛋白质第29页,共40页，2024年2月25日，星期天

二、蛋白质的结构1.蛋白质的一级结构——多肽链N-端C-端2.肽的命名

以C-端氨基酸为母体，肽链中其他氨基酸名称中的“酸”字改为“酰”字，称为“某氨酰”，并从N-端开始依次写在母体名称之前，两者之间通常用“-”连接。第30页,共40页，2024年2月25日，星期天丙氨酰甘氨酸（二肽）三、蛋白质的理化性质1.蛋白质的两性和等电点第31页,共40页，2024年2月25日，星期天

2.蛋白质的胶体性质3.蛋白质的沉淀

（1）可逆沉淀

（2）不可逆沉淀

4.蛋白质的变性5.水解作用蛋白质→蛋白月示→蛋白胨→多肽→二肽→α-氨基酸第32页,共40页，2024年2月25日，星期天类别RNADNA戊糖β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖含氮碱嘧啶碱尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶嘌呤碱腺嘌呤鸟嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤磷酸H3PO4H3PO4第33页,共40页，2024年2月25日，星期天核酸简介一、核酸的组成

核酸（多核苷酸）↓核苷酸（单核苷酸）┌─────┴─────┐↓↓磷酸

核苷┌─────┴─────┐↓↓戊糖含氮碱第34页,共40页，2024年2月25日，星期天6.蛋白质的颜色反应反应名称试剂现象反应基团使用范围茚三酮反应水合茚三酮试剂蓝紫游离氨基氨基酸，蛋白质，多肽二缩脲反应稀碱，稀硫酸铜溶液粉红~蓝紫二个以上肽键多肽，蛋白质黄蛋白反应浓硝酸、加热、稀NaOH黄~橙黄苯基含苯基结构的多肽及蛋白质第35页,共40页，2024年2月25日，星期天二、（单）核苷酸——核酸的基本结构单位1.核苷

腺嘌呤核苷（腺苷）胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）第36页,共40页，2024年2月25日，星期天2．（单）核苷酸

5’-腺苷酸或腺苷-5’-磷酸5’-脱氧胞苷酸或脱氧胞苷-5’-磷酸第37页,共40页，2024年2月25日，星期天RNA中的核糖核苷DNA中的脱氧