有機化學第十三章-碳水化合物和蛋白質(zhì)課件

1

掌據(jù)蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)及其鑒別方法。第十三章碳水化合物(糖類化合物）和蛋白質(zhì)【學習目標】

了解碳水化合物的結(jié)構(gòu)特點及其分類。

掌握重要碳水化合物的主要性質(zhì)及其鑒別方法。

了解蛋白質(zhì)的組成和分類。

了解生物酶及其催化作用的特點。1掌據(jù)蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)及其鑒別方法。第十三章2第一節(jié)碳水化合物的分類和含義碳水化合物也稱為糖類化合物，是一類重要的天然有機化合物。例如葡萄糖、果糖、肝糖、淀粉、纖維素等都廣泛存在于動植物中，是綠色植物光合作用的主要產(chǎn)物。是動植物所需能量的重要來源。根據(jù)我國居民的食物構(gòu)成，人們每天攝取的熱能中大約有75%來自糖類。一、碳水化合物的含義和分類

碳水化合物有C、H、O三種元素，其中氫原子和氧原子數(shù)的比例恰與水一樣為2︰1。因此，得名為碳水化合物。它們可用通式CnH2Om（）來表示，如葡萄糖的分子式為C6H12O6

，也可用C6H2O6

表示，蔗糖的分子式為C12H22O11，也可用C12H2O11

表示。（）（）2第一節(jié)碳水化合物的分類和含義3隨著科學的發(fā)展，有機化合物數(shù)量的不斷增多，發(fā)現(xiàn)有些化合物如鼠李糖（C6H10O5）和脫氧核糖（C5H10O4）其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)屬于碳水化合物，但分子式不符合上述通式，而有些化合物，如乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3），它們的分子式雖然符合上述通式，但它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與碳水化合物不同?！疤妓衔铩边@一名稱由于沿用己久，所以至今仍在采用，但己失去原有意義。因此“碳水化合物”又稱“糖類化合物”。3隨著科學的發(fā)展，有機化合物數(shù)量的不斷增多，發(fā)4從結(jié)構(gòu)上看碳水化合物是多羥基醛和多羥基酮，或者是能水解生成多羥基醛或多羥基酮的化合物。

碳水化合物常根據(jù)它能否水解及水解后生成的物質(zhì)分為三大類。

單糖不能再水解的多羥基醛或多羥基酮，叫單糖。例如葡萄糖。果糖等，它們是最簡單的糖。

低聚糖含2—10個單糖結(jié)構(gòu)的縮合物。其中二糖是最重要的低聚糖，如纖維二糖、蔗糖和麥芽糖等。

多糖含10個以上單糖結(jié)構(gòu)的縮合物。如淀粉、纖維素等。多糖屬于天然高分子化合物。4從結(jié)構(gòu)上看碳水化合物是多羥基醛和多羥基酮，或5二、單糖天然來源的單糖種類很多，按分子中所含碳原子數(shù)目可分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖等，分子中含有醛基的叫醛糖，含有酮基的叫酮糖。戊糖中最重要的糖是核糖，己糖中最重要的糖是葡萄糖和果糖，它們互為同分異構(gòu)體。葡萄糖和果糖的分子式為C6H12O6，它們的構(gòu)造式如下：CH2—CH—CH—CH—CH—C—HOHOHOHOHOHOCH2—CH—CH—CH—C—CH2OHOHOHOHOHO葡萄糖果糖5二、單糖天然來源的單糖種類很多，按分子中所含6

葡萄糖和果糖的來源與制法葡萄糖是自然界分布最廣的醛糖，廣泛存在于蜂蜜和帶甜味的水果汁以及植物的根、莖、葉和花等部位。尤其在成熟的葡萄中含量最高，因而得名。人體和動物體內(nèi)都含有游離的葡萄糖，人體血液中的葡萄糖醫(yī)學上叫血糖。正常人空腹血糖含量為3.9~6.1mmoL/L血液(或0.7~1.10g/L)工業(yè)上,葡萄糖可由淀粉或纖維素在酸性條件下水解制得:（C6H10O5）n+nH2O酸或酶C6H12O6n淀粉葡萄糖果糖是自然界分布很廣的一種己酮糖，主要存在于蜂蜜和水果中，工業(yè)上由菊粉經(jīng)水解而制得。6葡萄糖和果糖的來源與制法葡萄糖是自然界7

葡萄糖和果糖的性質(zhì)和用途葡萄糖是白色晶體、味甜，熔點146℃，易溶于水，難溶于酒精，微溶于乙酸，不溶于乙醚和苯。果糖為白色晶體或結(jié)晶粉末。味最甜，熔點103℃。在一定條件下葡萄糖和果糖可以發(fā)生氧化、還原和成脎等化學反應(yīng)。7葡萄糖和果糖的性質(zhì)和用途葡萄糖是白色晶體、8

氧化反應(yīng)葡萄糖能被弱氧化劑溴水氧化，生成含碳原子數(shù)相同的葡萄糖酸，同時溴水顏色褪去，而果糖是酮糖，不能被溴水氧化，因此可用溴氧化來鑒別葡萄糖和果糖。Br2/H2OCHO（CHOH）CH2OH4COOH（CHOH）CH2OH4葡萄糖酸葡萄糖和果糖均能和托倫試劑、菲林試劑反應(yīng)，分別生成銀鏡和氧化亞銅磚紅色沉淀。CHO（CHOH）CH2OH4COONH4（CHOH）CH2OH4葡萄糖酸銨+2Ag（NH3）OH2+2Ag

+3NH3+H2O（銀鏡）8氧化反應(yīng)葡萄糖能被弱氧化劑溴水氧化，生成含9CHO（CHOH）CH2OH4COONa（CHOH）CH2OH4葡萄糖酸鈉+2Cu2++NaOH+H2O+Cu2O

+H2O△果糖是酮糖，雖不含醛基，但在堿性溶液中能轉(zhuǎn)變?yōu)槿┨恰Ｋ怨且材馨l(fā)生銀鏡反應(yīng)和菲林反應(yīng)。在碳水化合物中凡能與托掄試劑和菲林試劑發(fā)生反應(yīng)的糖都為還原糖。反之為非還原糖。單糖都是還原糖。可以利用這兩個反應(yīng)來區(qū)別還原糖和非還原糖。9CHO（CHOH）CH2OH4COONa（CHOH）CH210【演示實驗13—1】在兩支洗得十分干凈的25mL試管中，分別加入20g/L硝酸銀溶液8mL。各滴加50g/L氫氧化鈉溶液一滴，逐滴加入20g/L氨水，使氧化銀沉淀恰好溶解，然后，在兩支試管中分別加入100g/L葡萄糖溶液和100g/L果糖溶液，用水浴溫熱，靜置觀察銀鏡的生成。10【演示實驗13—1】在兩支洗得十分干凈的25mL試管中11

還原反應(yīng)葡萄糖和果糖用化學還原劑(如NaBH4)或催化加氫等還原方法，都可以生成己六醇(又叫葡萄糖醇或山梨醇)。H2/Cu—CrCHO（CHOH）CH2OH4CH2OH（CHOH）CH2OH4己六醇或NaBH4H2/Cu—CrCH2OH（CHOH）CH2OH3CH2OH（CHOH）CH2OH4己六醇或NaBH4CO11還原反應(yīng)葡萄糖和果糖用化學還原劑(如Na12

成脎反應(yīng)單糖因有羰基，故與醛、酮相似，也能與苯肼作用，生成單糖苯腙。單糖的α-羥基可被過量的苯肼氧化成羰基，繼續(xù)與苯肼反應(yīng)，最終在C—1和C—2處生成含兩個苯腙基團的化合物，稱為糖脎。C6H5NHNH2—H2OCHO（CHOH）CH2OH3CHOHCHN—NH—C6H5（CHOH）CH2OH3CHOH2C6H5NHNH2—,—NH3,—H2OC6H5NH2葡萄糖葡萄糖苯腙CHN—NH—C6H5（CHOH）CH2OH3CN—NH—C6H5葡萄糖脎12成脎反應(yīng)單糖因有羰基，故與醛、酮相似，也13糖脎為黃色結(jié)晶，微溶于水，一般來說，不同的單糖所生成的糖脎，其晶形和熔點是不同的，葡萄糖與果糖雖生成相同的糖脎，但析出的時間不同(果糖比葡萄糖快)，因此，常用成脎反應(yīng)鑒別單糖。13糖脎為黃色結(jié)晶，微溶于水，一般來說，不同14【演示實驗13—2】取兩支25mL的試管，分別加入50g/L葡萄糖和果糖溶液8mL，再各加入苯肼試劑8mL混勻，放在沸水中加熱，觀察各試管中出現(xiàn)結(jié)晶的時間和顏色。14【演示實驗13—2】取兩支25mL的試管，分別加入15

葡萄糖是人體新陳代謝不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。葡萄糖經(jīng)緩慢氧化而釋放出能量，以供給肌肉活動并保持人體正常體溫。在醫(yī)藥上用作營養(yǎng)補充劑，以供給能量。也是制備維生素C、葡萄糖酸鈣等藥物的原料。維生素C能防治環(huán)血病，所以又叫抗環(huán)血酸，具有增強機體抗病能力和解毒作用，維生素C存在于新鮮蔬菜和水果中，故可以從中攝取以滿足需要。葡萄糖酸鈣是重要的補充鈣質(zhì)的藥物，有抗過敏的作用，與維生素D合用，有助于骨質(zhì)形成，可以治療小兒佝僂?。ㄢ}缺乏癥）。工業(yè)上葡萄糖用來還原銀氨溶液，使析出的銀均勻地鍍在玻璃上，制成玻璃鏡子及熱水瓶膽。葡萄糖還大量用于食品工業(yè)中。果糖也是營養(yǎng)劑，在食品工業(yè)中作調(diào)味劑。15葡萄糖是人體新陳代謝不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。葡萄糖經(jīng)16三、二糖二糖是低聚糖中最重要的一類，凡是經(jīng)水解能生成兩分子單糖的化合物稱為二糖。二糖中最重要的是蔗糖和麥芽糖，分子式為C12H22O11，它們互為同分異構(gòu)體。

麥芽糖自然界不存在游離的麥芽糖。通常是用含有淀粉較多的農(nóng)產(chǎn)品如大米、玉米、薯類等作物為原料，在淀粉酶（存在于大麥芽中）的作用下，約60℃時，發(fā)生水解反應(yīng)而生成的。2（C6H10O5）n+nH2O淀粉酶C12H22O11n淀粉麥芽糖60℃16三、二糖二糖是低聚糖中最重要的一類，凡是經(jīng)17

麥芽糖屬于還原糖，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)、菲林反應(yīng)，也能與苯肼作用生成糖脎。麥芽糖在無機酸或酶的作用下發(fā)生水解，得到兩分子葡萄糖。2C6H10O6+H2OH+或酶C12H22O11麥芽糖葡萄糖

麥芽糖是飴糖的主要成分，主要用于食品工業(yè)中。麥芽糖易為動物消化，是一種廉價的營養(yǎng)劑。也可作為微生物的培養(yǎng)劑。

唾液中也有淀粉酶，也能使淀粉水解為麥芽糖，所以細嚼淀粉食物后常有甜味感。

麥芽糖為白色結(jié)晶，熔點102~103℃，易溶于水，甜味不及蔗糖。17麥芽糖屬于還原糖，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)、菲林反應(yīng)，18

蔗糖蔗糖也叫甜菜糖，是自然界中分布最廣的糖，廣泛存在于植物的莖、葉、種子、根和果實內(nèi)，其中以甘蔗的莖和甜菜的塊根含量較多。工業(yè)上將甘蔗或甜菜經(jīng)榨汁、濃縮、結(jié)晶等操作可制得食用蔗糖。蔗糖為白色結(jié)晶，熔點160~186℃分解，易溶于水，其甜味超過葡萄糖，但不及果糖。蔗糖屬于非還原性糖，不能被托倫試劑、菲林試劑氧化，也不能與苯肼作用成脎。蔗糖在無機酸或酶作用下水解，生成一分子葡萄糖和一分子果糖。C6H10O6+H2OH+或酶C12H22O11果糖葡萄糖+C6H10O6蔗糖是人類生活中不可缺少的食用糖，在醫(yī)藥上用作矯味劑，常制成糖漿應(yīng)用。蔗糖高濃度時能抑制細菌生長，因此，可用作醫(yī)藥上的防腐劑和抗氧劑18蔗糖蔗糖也叫甜菜糖，是自然界中分布最19四、多糖多糖是高分子化合物，其水解后生成的最終產(chǎn)物是多個分子的單糖。多糖廣泛存在于動植物體中。是重要的天然高分子化合物。多糖的性質(zhì)和低聚糖有較大的差別，一般為無定形固體，不溶于水、無甜味、不具有還原性。淀粉和纖維素是最重要和最常見的多糖，分子為，互為同分異構(gòu)體。（C6H10O5）n

淀粉淀粉是綠色植物進行光合作用的產(chǎn)物，存在于植物的種子、塊根和莖中，谷類植物中含淀粉較多。淀粉是無色、無味和無嗅的顆粒。淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩部分組成。一般直鏈淀粉的含量為10%~30%，支鏈淀粉的含量為70%~90%。直鏈淀粉不溶于冷水，但能溶于熱水。直鏈淀粉遇碘溶液顯藍色。支鏈淀粉易溶于冷水，遇熱水則因膨脹而成糊狀。支鏈淀粉遇碘溶液呈藍紫色。一般淀粉以含支鏈淀粉為主。故遇碘溶液呈深藍色?？捎糜诘矸鄣臋z驗。淀粉在酸或酶的催化作用下，可逐步水解，依次生成糊精、麥芽糖和葡萄糖。19四、多糖多糖是高分子化合物，其水解后生成的最20C6H12O6（C6H10O5）nH2O酸或酶淀粉C12H22O11麥芽糖（C6H10O5）m（m<n)糊精H2O酸或酶H2O酸或酶葡萄糖

糊精是相對分子質(zhì)量比淀粉小的多糖，能溶于水,可用作槳糊及紙張、紡織品等的上槳劑。近年來還用淀粉氧化制備草酸。淀粉沒有還原性，不發(fā)生銀鏡反應(yīng)、菲林反應(yīng)，也不能與苯肼成脎。

淀粉除供食用外，也是工業(yè)上的重要原料。淀粉經(jīng)發(fā)酵可制得乙醇、丙酮和丁醇，還可用于醫(yī)藥上生產(chǎn)葡萄糖等。20C6H12O6（C6H10O5）nH2O酸或酶淀粉21

纖維素

纖維素是自然界分布最廣的一種多糖，是構(gòu)成植物莖干的主要成分。例如木材中含纖維素約50%，亞麻約含80%，棉花中約含90%以上。纖維素的相對分子質(zhì)量比淀粉大得多，如木纖維素的相對分子質(zhì)量為30萬~50萬。

純凈的纖維素是無味、無嗅。不溶于水和一般有機溶劑。無還原性，也不能成脎。纖維素比淀粉難水解，在高溫、高壓和無機酸存在下完全水解，可生成D—葡萄糖。因此，它和淀粉都可看成是葡萄糖的聚合體。

雖然纖維素水解最終的產(chǎn)物也是葡萄糖但在人體消化道中不含能水解纖維素的酶，因此，纖維素不能作為人類的營養(yǎng)物質(zhì)。然而食物中的纖維素在人體消化過程中也起重要的作用，它剌激腸道蠕動和分泌消化液，有助于食物消化，促進糞便的排泄和防止便秘，有助于預(yù)防結(jié)腸炎及腸癌的發(fā)生。有些食物纖維能與食物中的膽固醇及甘油三脂結(jié)合，減小脂類的吸收，降低血液中膽固醇及甘油三脂的含量，降低冠心病的發(fā)病率。因此，膳食纖維被列為蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、無機鹽和水之外的第七營養(yǎng)素是其它營養(yǎng)素無法替代的物質(zhì)。為此，人類應(yīng)多吃蔬菜、水果、粗糧等，保持足量的纖維素有益于身體健康。（+）21纖維素纖維素是自然界分布最廣的一種多糖22

牛、馬、羊等食草動物，其消化道能分泌纖維素酶，使纖維素水解成葡萄糖，所以纖維素可作為食草動物的營養(yǎng)物質(zhì)。纖維素除直接用于紡織、造紙和建筑外還可用于制造硝酸纖維、醋酸纖維和黏膠纖維等許多有用的人造纖維。黏膠纖維

在氫氧化鈉存在下，纖維素與二硫化碳反應(yīng)生成纖維素黃原酸酯的鈉鹽，后者溶于稀堿，成為半透明的黏膠液，再使黏膠液通過噴絲頭的細孔進入酸液中，黃原酸酯的鈉鹽即分解生成絲狀的纖維素——人造纖維，又叫黏膠纖維，其外形與天然絲一樣，因此，又叫人造絲。黏膠纖維是一種人造纖維，主要用作紡織原料，在橡膠工業(yè)中用作輪胎的簾子線。玻璃紙可用于包裝食品、服裝和香煙等。22牛、馬、羊等食草動物，其消化道能分泌纖維素酶23

硝酸纖維素酯

硝酸纖維素也叫纖維素硝酸酯。纖維素與濃硝酸和濃硫酸的混合物反應(yīng)即得到硝酸纖維素酯。+3nH

NO3濃H2SO4C6H7OH）n3（C6H7O2ONO2）n3（+3nH2O

反應(yīng)條件不同，酯化程度不同，得到酯的含氮量不同。含氮量在11%左右的，叫做膠棉。膠棉易燃燒，但無爆炸性，是制造噴漆和賽璐珞等的原料。含氮量在13%左右的，叫做火棉?；鹈抟兹紵?，且有爆炸性，是制造無煙火藥的原料。23硝酸纖維素酯硝酸纖維素也叫纖維素硝酸酯24

醋酸纖維素醋酸纖維素又稱纖維素醋酸酯。在少量濃硫酸存在下，纖維素與醋酸酐和醋酸的混合物反應(yīng)得到三醋酸纖維素。C6H7O2OH）n3（+3nCH3CO）O（2濃H2SO4

C6H7O2OOCCH3）n3（+3nCH3COOH纖維素三醋酸纖維素

工業(yè)上一般用的是二醋酸纖維素酯。它是由三醋酸纖維素部分水解得到的。它能溶于丙酮和乙醇中，經(jīng)細孔抽絲得到絲狀纖維素，即人造絲。另外，由于它具有不易著火的優(yōu)點，可用來制造電影安全膠片，它也是制作香煙過濾嘴的材料。24醋酸纖維素醋酸纖維素又稱纖維素醋酸酯25C6H7O2OH）OHn2（nNaOHnClCH2COOH

C6H7O2OH）OCH2COONan2（+nNaCl+2nH2O

羧甲基纖維素（簡稱C、M、C）纖維素與氯乙酸在氫氧化鈉溶液中作用，生成羧甲基纖維素。

羧甲基纖維素鈉鹽是白色粉末，是一種用途很廣的水溶性高分子化合物，它溶于水可形成透明膠狀物，具有粘性，俗稱化學漿糊?？捎糜趬Ρ诜鬯?，在紡織、印染工業(yè)中代替淀粉上漿，也用于造紙、醫(yī)藥、化妝品工業(yè)中用作添加劑、粘結(jié)劑、增稠劑及成膜劑等。25C6H7O2OH）OHn2（nNaOHnClCH226第二節(jié)蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi)，是組成細胞的基礎(chǔ)物質(zhì)。動物的肌肉、皮膚、發(fā)、毛、蹄、角等的主要成分都是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，它約占人體除水分外剩余物質(zhì)量的一半。許多植物（大豆、花生、小麥、稻谷）的種子里也含有豐富的蛋白質(zhì)。一切重要的生命現(xiàn)象和生理機能，都與蛋白質(zhì)密切相關(guān)。如在生物新陳代謝中起催化作用的酶，調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝的某些激素。輸送氧氣的血紅蛋白，以及引起疾病的細菌、病毒、抵抗疾病的抗體等，都含有蛋白質(zhì)。所以說蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成，進一步探索生命現(xiàn)象，是科學研究中的重要課題。26第二節(jié)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)廣泛27一、蛋白質(zhì)的組成和分類

根據(jù)元素分析，蛋白質(zhì)中含有碳、氫、氧、氮、硫等元素，某些蛋白質(zhì)還含有微量的磷、鐵、碘、錳、鋅及其他元素。一般干燥蛋白質(zhì)的主要元素組成及百分含量為：COHNS50%~55%19%~24%6.0%~7.3%13%~19%0.3%~4%

蛋白質(zhì)可分為單純蛋質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)兩大類，單純蛋白質(zhì)完全由α-氨基酸組成，如清蛋白、球蛋白、谷蛋白等。結(jié)合蛋白質(zhì)是由單純蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)（輔基）組分結(jié)合而成的其中輔基組分一般為糖、色素、磷酸酯、金屬等。糖蛋白、核蛋白、色蛋白等都屬于結(jié)合蛋白質(zhì)。27一、蛋白質(zhì)的組成和分類根據(jù)元素分析，蛋白質(zhì)中28二、α-

氨基酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系羧酸分子中的氫原子被氨基取代后的生成物叫氨基酸。氨基位于羧酸分子α-

位上的稱為α-

氨基酸。例如：CH2—COOHCH3—CH—COOHHOOC—CH2—CH2—CH—COOHNH2NH2NH2氨基乙酸（甘氨酸）α-

氨基丙酸（丙氨酸）α-氨基戊二酸（谷氨酸）谷氨酸的單鈉鹽，簡稱谷氨酸鈉，是味精的主要成分。HOOC—CH2—CH2—CH—COONaNH2氨基酸分子構(gòu)造中含有羧基和氨基，是兩性化合物。它與酸和堿作用都可以生成鹽。28二、α-氨基酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系羧酸分子中29

兩個氨基酸分子中一個α-氨基酸分子中的羧基發(fā)生縮合反應(yīng)失去一分—C—NH—O子水，生成以酰胺鏈連接的化合物叫二肽。形成的酰胺鍵又叫肽鍵。例如：CH3—CH—C—OH+H—N—CH2COOHCH3CH—C—N—CH2COOH—H2OOOHHNH2NH2丙氨酸甘氨酸丙氨酰甘氨酸二肽若由多個α-氨基酸分子通過分子間的氨基與羧基失水，縮合生成多個肽鍵的化合物則稱多肽。多肽可看成是相對分子質(zhì)量小的蛋白質(zhì)。29—C—NH—O子水，生成以酰胺鏈連接的化合物30蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下，能水解生成一系列中間產(chǎn)物，水解的最后產(chǎn)物為各種α-

氨基酸的混合物。蛋白質(zhì)多肽二肽α-

氨基酸的混合物水解水解水解

不同蛋白質(zhì)水解后所得到的α-

氨基酸，其種類和數(shù)量各不相同。由蛋白質(zhì)水解得到的α-

氨基酸主要有二十多種，其中許多是人體必需的氨基酸。30蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下，能水解生成一系31

α-

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的“結(jié)構(gòu)單元”，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石。蛋白質(zhì)是由許多α-

氨基酸通過分子間氨基與羧基間的脫水反應(yīng)，縮合成以—C—NH—O酰胺鍵（亦稱肽鍵）相連。具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的高分子化合物，相對分子質(zhì)量可高達數(shù)千萬，一般在一萬以上。其基本構(gòu)造如下：—NH—CH—C—NH—CH—C—OOR′R……酰胺鍵31α-氨基酸是組成蛋白質(zhì)的“結(jié)構(gòu)單元”，是32三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)

多數(shù)蛋白質(zhì)易溶于水及極性溶劑，不溶于有機溶劑中。也有的難溶于水，如絲、毛等。蛋白質(zhì)除了能水解為各種α-

氨基酸外，還具有如下性質(zhì)：

鹽析在蛋白質(zhì)的水溶液中，加入一定量的無機鹽（如NH4SO4、MgSO4、NaCl等）溶液后，可使蛋白質(zhì)的溶解度降低，而從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。這是一個可逆過程，鹽析出來的蛋白質(zhì)仍可再溶解于水中。并且其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不發(fā)生變化。所有的蛋白質(zhì)在濃的鹽溶液中都可沉淀出來。但是不同的蛋白質(zhì)鹽析出來時，鹽的最低濃度是不同的。利用這個性質(zhì)采用多次鹽析和溶解，可以分離、提純不同的蛋白質(zhì)?！狙菔緦嶒?3—3】在盛有雞蛋白溶液的試管中，緩慢地加入飽和（NH4）SO4或Na2SO4溶液，觀察沉淀的析出。然后把少量帶有沉淀的液體加入盛有蒸鎦水的試管里，觀察沉淀是否溶解。232三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)多數(shù)蛋白質(zhì)易溶于水及極性溶劑33

蛋白質(zhì)的變性【演示實驗13—4】在兩支試管中各加入3mL雞蛋白溶液，將其中一支試管加熱，同時向另一支試管中加入少量乙酸鉛溶液，觀察發(fā)生的現(xiàn)象，把凝結(jié)的蛋白質(zhì)和生成的沉淀分別放入兩支盛有清水的試管中，觀察是否溶解。

許多蛋白質(zhì)在受熱紫外光照射或酸、堿、重金屬鹽作用時，蛋白質(zhì)的性質(zhì)會發(fā)生改變，溶解度降低，甚至凝固，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。蛋白質(zhì)的變性是不可逆的。蛋白質(zhì)變性后不僅喪失原有的可溶性，也失去了它原有的許多生理功能。

33蛋白質(zhì)的變性【演示實驗13—4】在兩支試管中各加34蛋白質(zhì)變性作用有許多實際應(yīng)用。例如用酒精、蒸煮滅菌就是使細菌的蛋白質(zhì)凝固，從而使細菌死亡。

在醫(yī)療上搶救誤服重金屬鹽（如銅鹽、鉛鹽、汞鹽等）中毒的患者，常給患者口服大量含蛋白質(zhì)豐富的生雞蛋、牛奶或豆?jié){使重金屬與之結(jié)合而生成變性蛋白質(zhì)，減少了人體蛋白質(zhì)的受損，再用催吐劑將結(jié)合的重金屬鹽嘔出。達到解毒目的。但是在制備血清、疫苗、酶等蛋白質(zhì)制劑時，則應(yīng)避免其變性失去生物活性。

此外，延緩和抑制蛋白質(zhì)的變性，也是人類保持青春，防止衰老的一個有效途徑。34蛋白質(zhì)變性作用有許多實際應(yīng)用。例如用酒精、蒸煮滅35

兩性和等電點

蛋白質(zhì)和氨基酸相似，分子中含有羧基和氨基，既能與酸又能與堿反應(yīng)，都能生成鹽。蛋白質(zhì)分子內(nèi)的氨基和羧基也能反應(yīng)生成內(nèi)鹽，亦稱兩性離子或偶極離子，是兩性電解質(zhì)，在酸性溶液中蛋白質(zhì)以正離子形式存在，在場中向陰極移動；在強堿性溶液中以負離子的形式存在，在電場中向陽極移動。調(diào)節(jié)溶液的PH值至某一數(shù)值時，蛋白質(zhì)所帶正、負電荷恰好相等，蛋白質(zhì)分子以兩性離子存在，在電場中不移動，此時溶PNH2COOH稱為該蛋白質(zhì)的等電點PI，如用代表蛋白質(zhì)（式中P代表不包括氨基和羧基在內(nèi)的蛋白質(zhì)大分子），則蛋白質(zhì)的兩性電離可以用下式表示：液的PH35兩性和等電點蛋白質(zhì)和氨基酸相似，分子中36PNH2COOHPNH2COO-P+NH3COO-P+NH3COOHH+OH-H+OH-負離子兩性離子正離子PH>PIPIPH<PI不同的蛋白質(zhì)等電點也不同，例如魚精蛋白的PI為12.0~12.4，牛胰島素的PI為5.30~5.35，血清蛋白的PI為4.64。蛋白質(zhì)在等電點時，易結(jié)合成大的聚集體，所以蛋白質(zhì)在等電點時溶解度最小，可沉淀析出，利用此性質(zhì)可通過調(diào)節(jié)溶液的PH進行分離、提純蛋白質(zhì)。36PNH2COOHPNH2COO-P+NH3COO-P+N37

顯色反應(yīng)蛋白質(zhì)能與許多試劑發(fā)生特殊的顏色反應(yīng)，常用于蛋白質(zhì)的鑒別。

縮二脲反應(yīng)蛋白質(zhì)分子中含有多個酰胺鍵，當在蛋白質(zhì)溶液中加入氫氧化鈉溶液及數(shù)滴硫酸銅稀溶液時，呈現(xiàn)紫色?！狢—NH—O

蛋白黃反應(yīng)分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)，與濃硝酸作用，立即呈現(xiàn)黃色，這是由于苯環(huán)發(fā)生了硝化反應(yīng)，生成了硝基化合物的緣故。若再用氨水處理，則又變成橙色。皮膚接觸硝酸，立即變黃，便是蛋白質(zhì)黃色反應(yīng)的例子。反應(yīng)，呈現(xiàn)紫藍色，反應(yīng)非常靈敏，其靈敏度可達十萬分之一的濃度。這個反應(yīng)在蛋白質(zhì)的鑒定上極為重要。此外，蛋白質(zhì)被灼燒時，如羊毛、蠶絲等會產(chǎn)生具有燒焦羽毛的氣味，可用于鑒別它們。

水合茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)與水合茚三酮加熱OOHOHCCOC37顯色反應(yīng)蛋白質(zhì)能與許多試劑發(fā)生特殊的顏色反應(yīng)，常用于38四、酶

人體是一個復(fù)雜的“化工廠”，在這個“化工廠”中同時進行著許多互相協(xié)同的化學反應(yīng)。這些反應(yīng)不能在高溫、高壓、劇毒、強腐蝕的條件下進行，只能在體溫下溫和地進行。這些反應(yīng)還要求有較高的速率，而且需要隨著環(huán)境和身體情況的變化而隨時自動地進行精密的調(diào)節(jié)。如此苛刻的條件，這要靠一類特殊的蛋白質(zhì)——酶的作用。酶是一種由生物細胞合成的具有生物活性的蛋白質(zhì)，是生物體內(nèi)許多復(fù)雜的新陳代謝反應(yīng)和許多有機化學反應(yīng)的催化劑。酶的催化作用具有以下特點：

條件溫和，不需要加熱。

例如在人體中的各種酶催化反應(yīng)，一般在接近體溫和接近中性（PH約為7）的條件下，酶就可以起作用。在30~50℃之間酶的活性最強，超過適宜的溫度時，酶就夫去活性。

對環(huán)境變化敏感。酶當受到高溫、強酸、強堿、重金屬離子或紫外線照射等因素的影響時，非常容易失去活性。38四、酶人體是一個復(fù)雜的“化工廠”，在這個“化39

具有高度的專一性。

例如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)，淀粉酶只能催化淀粉的水解反應(yīng)。麥芽糖酶只能催化麥芽糖水解成葡萄糖，脲酶只能催化脲素水解，如同一把鑰匙開一把鎖那樣。

具有高效催化劑作用。

酶催化劑的化學反應(yīng)速率，比普通催化劑高106~1013倍。

目前人們已經(jīng)鑒定出的酶己達2000多種以上。工業(yè)上大量使用的酶多數(shù)是通過微生物以酵制得的，并且許多酶己制成晶體。酶己得到廣泛應(yīng)用，如淀粉酶應(yīng)用于食品、發(fā)酵、紡織、制藥等工業(yè)；蛋白酶用于醫(yī)藥、制革等工業(yè)；脂肪酶用于使脂肪水解、羊毛脫脂等。酶還可用于疾病的診斷。39具有高度的專一性。例如蛋白酶只能催化蛋40本章小結(jié)

碳水化合物

碳水化合物的含義碳水化合物亦稱糖類化合物。它是指多羥基醛和多羥基酮，以及能水解生成多羥基醛和多羥基酮的一類化合物。碳水化合物可分為單糖、低聚糖和多糖。

單糖的性質(zhì)

糖類

試劑

現(xiàn)象葡萄糖果糖托倫和菲林試劑被氧化成葡萄糖酸并分別有Ag及Cu2O生成

同葡萄糖溴水被氧化成葡萄糖酸

不易氧化NaBH4用NaBH4還原得多元醇同葡萄糖苯肼生成黃色葡萄糖脎

同葡萄糖40本章小結(jié)碳水化合物碳水化41

二糖的性質(zhì)

糖類

試劑

現(xiàn)象麥芽糖蔗糖托倫和菲林試劑能還原托倫試劑及菲林試劑，并分別生成Ag及Cu2O不能苯肼成脎

不能水解在酸或酶催化下水解為兩分子葡萄糖在酸或酶催化下水解為一分子葡萄糖和一分子果糖41二糖的性質(zhì)42

糖類

試劑

現(xiàn)象麥芽糖蔗糖托倫和菲林試劑無

無苯肼無

無碘溶液深藍色無酸催化水解葡萄糖

葡萄糖

多糖的性質(zhì)42糖類麥43

蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是由許多α-氨基酸通過分子間氨基與羧基間的脫水反應(yīng)，縮合成以酰胺鍵相連的高分子化合物。

蛋白質(zhì)是一種兩性電解原，與酸或與堿都能成鹽。當溶液處于某一PH時，蛋白質(zhì)分子以兩性離子存在，在電場中不移動，此時溶液的PH為蛋白質(zhì)的等電點。蛋白質(zhì)具有鹽析和變性作用能和許多化合物發(fā)生反應(yīng)。顯色反應(yīng)可用于蛋白質(zhì)的鑒別。

酶

酶是一種由生物細胞合成的具有生命活性的蛋白質(zhì)，是生物體內(nèi)許多復(fù)雜的新陳代謝反應(yīng)和許多有機化學反應(yīng)的催化劑。

生物酶催化劑的特點催化反應(yīng)條件溫和；對環(huán)境變化敏感；催化對象具有專一性；具有高效催化作用。43蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是由許多α-氨基酸通過分子間氨基與羧44習題⒈寫出下列化合物的構(gòu)造式。⑴氨基乙酸（甘氨酸）⑵2-氨基戊二酸（谷氨酸）⑶葡萄糖⑷葡萄糖酸⑸果糖⒉寫出葡萄糖與下列試劑作用的化學反應(yīng)式。⑴溴水⑵托倫試劑⑶過量苯肼⑷菲林試劑⑸硼氫化鈉44習題⒈寫出下列化合物的構(gòu)造式。⑴45⒊填空題⑴蛋白質(zhì)主要是由，，，四種元素組成，它是由許多α-氨基酸通過結(jié)合而成的高分子化合物。⑵酶對于許多有機化學反應(yīng)和生物體內(nèi)許多復(fù)雜的新陳代謝反應(yīng)都具有很強的作用。酶的催化作用的特點是，，，。⑶凡是能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的一定含有基，但不一定都是類。⑷有些蛋白質(zhì)遇硝酸變成色；淀粉遇碘溶液變成色。45⒊填空題⑴蛋白質(zhì)主要是由46⒋選擇題⑴葡萄糖不能發(fā)生的反應(yīng)是（）。A．

銀鏡反應(yīng)B．還原反應(yīng)

C．酶化反應(yīng)

D．水解反應(yīng)

⑵蛋白質(zhì)溶液在做如下處理后，仍不喪失生理作用的是（）。A．

加硫酸銨溶液B．加氫氧化鈉溶液

C．加濃硫酸

D．用福爾馬林浸泡

⑶下列關(guān)于纖維素用途的說法不正確的是（）。A．

造紙B．滴加濃硫酸

C．制造醋酸纖維

D．制造合成纖維

⑷區(qū)別織物成分是棉花還是羊毛，最簡單的方法是（）。A．

滴加濃硝酸C．滴加灑精

D．灼燒

46⒋選擇題⑴葡萄糖不能發(fā)生的反應(yīng)是（47⒌用化學方法鑒別下列各組化合物。⑴葡萄糖和果糖⑵蔗糖和麥芽糖⑶淀粉和纖維素⑷淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)⒍解釋下列名詞。⑴蛋白質(zhì)的鹽析⑵蛋白質(zhì)的變性作用⑶還原糖⑷非還原糖⒎某化合物分子式為C3H7O2N，能與氫氧化鈉或鹽酸反應(yīng)生成鹽，并能與醇反應(yīng)生成酯，與亞硝酸作用放出氮氣，同時生成α-羥基酸。試推測該化合物的構(gòu)造式。47⒌用化學方法鑒別下列各組化合物。⑴葡萄糖和果48閱讀材料碳水化合物也叫糖類化合物糖類化合物由C（碳）、H（氫）、O（氧）三種元素組成，分子中H和O的比例通常為2︰1，與水分子中的比例一樣，故稱為碳水化合物。可用通式Cm（H2O）表示。因此，曾把這類化合物稱為碳水化合物。但是，后來發(fā)現(xiàn)有些化合物按其構(gòu)造和性質(zhì)應(yīng)屬于糖類化合物，可是它們的組成并不符合Cm（H2O）通式，如：鼠李糖（C6H12O5）、脫氧核糖（C3H10O4）等；而有些化合物如：乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）、甲醛（CH2O）等，其組成雖符合通式Cm（H2O），但結(jié)構(gòu)與性質(zhì)卻與糖類化合物完全不同，因此，現(xiàn)在對于糖類化合物，不叫其為碳水化合物。所以，碳水化合物這個名稱并不確切，但因使用己久，迄今仍在沿用。

碳水化合物是各種不同類型糖類化合物的總稱，但符合碳水化合物通式的化合物不一定是糖類化合物。也就是說：糖類化合物是碳水化合物，但碳水化合物不一定是糖類化合物。nnn48閱讀材料碳水化合物也叫糖類化合物糖類化合物由49THANKYOU！49THANKYOU！50

掌據(jù)蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)及其鑒別方法。第十三章碳水化合物(糖類化合物）和蛋白質(zhì)【學習目標】

了解碳水化合物的結(jié)構(gòu)特點及其分類。

掌握重要碳水化合物的主要性質(zhì)及其鑒別方法。

了解蛋白質(zhì)的組成和分類。

了解生物酶及其催化作用的特點。1掌據(jù)蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)及其鑒別方法。第十三章51第一節(jié)碳水化合物的分類和含義碳水化合物也稱為糖類化合物，是一類重要的天然有機化合物。例如葡萄糖、果糖、肝糖、淀粉、纖維素等都廣泛存在于動植物中，是綠色植物光合作用的主要產(chǎn)物。是動植物所需能量的重要來源。根據(jù)我國居民的食物構(gòu)成，人們每天攝取的熱能中大約有75%來自糖類。一、碳水化合物的含義和分類

碳水化合物有C、H、O三種元素，其中氫原子和氧原子數(shù)的比例恰與水一樣為2︰1。因此，得名為碳水化合物。它們可用通式CnH2Om（）來表示，如葡萄糖的分子式為C6H12O6

，也可用C6H2O6

表示，蔗糖的分子式為C12H22O11，也可用C12H2O11

表示。（）（）2第一節(jié)碳水化合物的分類和含義52隨著科學的發(fā)展，有機化合物數(shù)量的不斷增多，發(fā)現(xiàn)有些化合物如鼠李糖（C6H10O5）和脫氧核糖（C5H10O4）其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)屬于碳水化合物，但分子式不符合上述通式，而有些化合物，如乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3），它們的分子式雖然符合上述通式，但它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與碳水化合物不同。“碳水化合物”這一名稱由于沿用己久，所以至今仍在采用，但己失去原有意義。因此“碳水化合物”又稱“糖類化合物”。3隨著科學的發(fā)展，有機化合物數(shù)量的不斷增多，發(fā)53從結(jié)構(gòu)上看碳水化合物是多羥基醛和多羥基酮，或者是能水解生成多羥基醛或多羥基酮的化合物。

碳水化合物常根據(jù)它能否水解及水解后生成的物質(zhì)分為三大類。

單糖不能再水解的多羥基醛或多羥基酮，叫單糖。例如葡萄糖。果糖等，它們是最簡單的糖。

低聚糖含2—10個單糖結(jié)構(gòu)的縮合物。其中二糖是最重要的低聚糖，如纖維二糖、蔗糖和麥芽糖等。

多糖含10個以上單糖結(jié)構(gòu)的縮合物。如淀粉、纖維素等。多糖屬于天然高分子化合物。4從結(jié)構(gòu)上看碳水化合物是多羥基醛和多羥基酮，或54二、單糖天然來源的單糖種類很多，按分子中所含碳原子數(shù)目可分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖等，分子中含有醛基的叫醛糖，含有酮基的叫酮糖。戊糖中最重要的糖是核糖，己糖中最重要的糖是葡萄糖和果糖，它們互為同分異構(gòu)體。葡萄糖和果糖的分子式為C6H12O6，它們的構(gòu)造式如下：CH2—CH—CH—CH—CH—C—HOHOHOHOHOHOCH2—CH—CH—CH—C—CH2OHOHOHOHOHO葡萄糖果糖5二、單糖天然來源的單糖種類很多，按分子中所含55

葡萄糖和果糖的來源與制法葡萄糖是自然界分布最廣的醛糖，廣泛存在于蜂蜜和帶甜味的水果汁以及植物的根、莖、葉和花等部位。尤其在成熟的葡萄中含量最高，因而得名。人體和動物體內(nèi)都含有游離的葡萄糖，人體血液中的葡萄糖醫(yī)學上叫血糖。正常人空腹血糖含量為3.9~6.1mmoL/L血液(或0.7~1.10g/L)工業(yè)上,葡萄糖可由淀粉或纖維素在酸性條件下水解制得:（C6H10O5）n+nH2O酸或酶C6H12O6n淀粉葡萄糖果糖是自然界分布很廣的一種己酮糖，主要存在于蜂蜜和水果中，工業(yè)上由菊粉經(jīng)水解而制得。6葡萄糖和果糖的來源與制法葡萄糖是自然界56

葡萄糖和果糖的性質(zhì)和用途葡萄糖是白色晶體、味甜，熔點146℃，易溶于水，難溶于酒精，微溶于乙酸，不溶于乙醚和苯。果糖為白色晶體或結(jié)晶粉末。味最甜，熔點103℃。在一定條件下葡萄糖和果糖可以發(fā)生氧化、還原和成脎等化學反應(yīng)。7葡萄糖和果糖的性質(zhì)和用途葡萄糖是白色晶體、57

氧化反應(yīng)葡萄糖能被弱氧化劑溴水氧化，生成含碳原子數(shù)相同的葡萄糖酸，同時溴水顏色褪去，而果糖是酮糖，不能被溴水氧化，因此可用溴氧化來鑒別葡萄糖和果糖。Br2/H2OCHO（CHOH）CH2OH4COOH（CHOH）CH2OH4葡萄糖酸葡萄糖和果糖均能和托倫試劑、菲林試劑反應(yīng)，分別生成銀鏡和氧化亞銅磚紅色沉淀。CHO（CHOH）CH2OH4COONH4（CHOH）CH2OH4葡萄糖酸銨+2Ag（NH3）OH2+2Ag

+3NH3+H2O（銀鏡）8氧化反應(yīng)葡萄糖能被弱氧化劑溴水氧化，生成含58CHO（CHOH）CH2OH4COONa（CHOH）CH2OH4葡萄糖酸鈉+2Cu2++NaOH+H2O+Cu2O

+H2O△果糖是酮糖，雖不含醛基，但在堿性溶液中能轉(zhuǎn)變?yōu)槿┨?。所以果糖也能發(fā)生銀鏡反應(yīng)和菲林反應(yīng)。在碳水化合物中凡能與托掄試劑和菲林試劑發(fā)生反應(yīng)的糖都為還原糖。反之為非還原糖。單糖都是還原糖。可以利用這兩個反應(yīng)來區(qū)別還原糖和非還原糖。9CHO（CHOH）CH2OH4COONa（CHOH）CH259【演示實驗13—1】在兩支洗得十分干凈的25mL試管中，分別加入20g/L硝酸銀溶液8mL。各滴加50g/L氫氧化鈉溶液一滴，逐滴加入20g/L氨水，使氧化銀沉淀恰好溶解，然后，在兩支試管中分別加入100g/L葡萄糖溶液和100g/L果糖溶液，用水浴溫熱，靜置觀察銀鏡的生成。10【演示實驗13—1】在兩支洗得十分干凈的25mL試管中60

還原反應(yīng)葡萄糖和果糖用化學還原劑(如NaBH4)或催化加氫等還原方法，都可以生成己六醇(又叫葡萄糖醇或山梨醇)。H2/Cu—CrCHO（CHOH）CH2OH4CH2OH（CHOH）CH2OH4己六醇或NaBH4H2/Cu—CrCH2OH（CHOH）CH2OH3CH2OH（CHOH）CH2OH4己六醇或NaBH4CO11還原反應(yīng)葡萄糖和果糖用化學還原劑(如Na61

成脎反應(yīng)單糖因有羰基，故與醛、酮相似，也能與苯肼作用，生成單糖苯腙。單糖的α-羥基可被過量的苯肼氧化成羰基，繼續(xù)與苯肼反應(yīng)，最終在C—1和C—2處生成含兩個苯腙基團的化合物，稱為糖脎。C6H5NHNH2—H2OCHO（CHOH）CH2OH3CHOHCHN—NH—C6H5（CHOH）CH2OH3CHOH2C6H5NHNH2—,—NH3,—H2OC6H5NH2葡萄糖葡萄糖苯腙CHN—NH—C6H5（CHOH）CH2OH3CN—NH—C6H5葡萄糖脎12成脎反應(yīng)單糖因有羰基，故與醛、酮相似，也62糖脎為黃色結(jié)晶，微溶于水，一般來說，不同的單糖所生成的糖脎，其晶形和熔點是不同的，葡萄糖與果糖雖生成相同的糖脎，但析出的時間不同(果糖比葡萄糖快)，因此，常用成脎反應(yīng)鑒別單糖。13糖脎為黃色結(jié)晶，微溶于水，一般來說，不同63【演示實驗13—2】取兩支25mL的試管，分別加入50g/L葡萄糖和果糖溶液8mL，再各加入苯肼試劑8mL混勻，放在沸水中加熱，觀察各試管中出現(xiàn)結(jié)晶的時間和顏色。14【演示實驗13—2】取兩支25mL的試管，分別加入64

葡萄糖是人體新陳代謝不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。葡萄糖經(jīng)緩慢氧化而釋放出能量，以供給肌肉活動并保持人體正常體溫。在醫(yī)藥上用作營養(yǎng)補充劑，以供給能量。也是制備維生素C、葡萄糖酸鈣等藥物的原料。維生素C能防治環(huán)血病，所以又叫抗環(huán)血酸，具有增強機體抗病能力和解毒作用，維生素C存在于新鮮蔬菜和水果中，故可以從中攝取以滿足需要。葡萄糖酸鈣是重要的補充鈣質(zhì)的藥物，有抗過敏的作用，與維生素D合用，有助于骨質(zhì)形成，可以治療小兒佝僂病（鈣缺乏癥）。工業(yè)上葡萄糖用來還原銀氨溶液，使析出的銀均勻地鍍在玻璃上，制成玻璃鏡子及熱水瓶膽。葡萄糖還大量用于食品工業(yè)中。果糖也是營養(yǎng)劑，在食品工業(yè)中作調(diào)味劑。15葡萄糖是人體新陳代謝不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。葡萄糖經(jīng)65三、二糖二糖是低聚糖中最重要的一類，凡是經(jīng)水解能生成兩分子單糖的化合物稱為二糖。二糖中最重要的是蔗糖和麥芽糖，分子式為C12H22O11，它們互為同分異構(gòu)體。

麥芽糖自然界不存在游離的麥芽糖。通常是用含有淀粉較多的農(nóng)產(chǎn)品如大米、玉米、薯類等作物為原料，在淀粉酶（存在于大麥芽中）的作用下，約60℃時，發(fā)生水解反應(yīng)而生成的。2（C6H10O5）n+nH2O淀粉酶C12H22O11n淀粉麥芽糖60℃16三、二糖二糖是低聚糖中最重要的一類，凡是經(jīng)66

麥芽糖屬于還原糖，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)、菲林反應(yīng)，也能與苯肼作用生成糖脎。麥芽糖在無機酸或酶的作用下發(fā)生水解，得到兩分子葡萄糖。2C6H10O6+H2OH+或酶C12H22O11麥芽糖葡萄糖

麥芽糖是飴糖的主要成分，主要用于食品工業(yè)中。麥芽糖易為動物消化，是一種廉價的營養(yǎng)劑。也可作為微生物的培養(yǎng)劑。

唾液中也有淀粉酶，也能使淀粉水解為麥芽糖，所以細嚼淀粉食物后常有甜味感。

麥芽糖為白色結(jié)晶，熔點102~103℃，易溶于水，甜味不及蔗糖。17麥芽糖屬于還原糖，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)、菲林反應(yīng)，67

蔗糖蔗糖也叫甜菜糖，是自然界中分布最廣的糖，廣泛存在于植物的莖、葉、種子、根和果實內(nèi)，其中以甘蔗的莖和甜菜的塊根含量較多。工業(yè)上將甘蔗或甜菜經(jīng)榨汁、濃縮、結(jié)晶等操作可制得食用蔗糖。蔗糖為白色結(jié)晶，熔點160~186℃分解，易溶于水，其甜味超過葡萄糖，但不及果糖。蔗糖屬于非還原性糖，不能被托倫試劑、菲林試劑氧化，也不能與苯肼作用成脎。蔗糖在無機酸或酶作用下水解，生成一分子葡萄糖和一分子果糖。C6H10O6+H2OH+或酶C12H22O11果糖葡萄糖+C6H10O6蔗糖是人類生活中不可缺少的食用糖，在醫(yī)藥上用作矯味劑，常制成糖漿應(yīng)用。蔗糖高濃度時能抑制細菌生長，因此，可用作醫(yī)藥上的防腐劑和抗氧劑18蔗糖蔗糖也叫甜菜糖，是自然界中分布最68四、多糖多糖是高分子化合物，其水解后生成的最終產(chǎn)物是多個分子的單糖。多糖廣泛存在于動植物體中。是重要的天然高分子化合物。多糖的性質(zhì)和低聚糖有較大的差別，一般為無定形固體，不溶于水、無甜味、不具有還原性。淀粉和纖維素是最重要和最常見的多糖，分子為，互為同分異構(gòu)體。（C6H10O5）n

淀粉淀粉是綠色植物進行光合作用的產(chǎn)物，存在于植物的種子、塊根和莖中，谷類植物中含淀粉較多。淀粉是無色、無味和無嗅的顆粒。淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩部分組成。一般直鏈淀粉的含量為10%~30%，支鏈淀粉的含量為70%~90%。直鏈淀粉不溶于冷水，但能溶于熱水。直鏈淀粉遇碘溶液顯藍色。支鏈淀粉易溶于冷水，遇熱水則因膨脹而成糊狀。支鏈淀粉遇碘溶液呈藍紫色。一般淀粉以含支鏈淀粉為主。故遇碘溶液呈深藍色?？捎糜诘矸鄣臋z驗。淀粉在酸或酶的催化作用下，可逐步水解，依次生成糊精、麥芽糖和葡萄糖。19四、多糖多糖是高分子化合物，其水解后生成的最69C6H12O6（C6H10O5）nH2O酸或酶淀粉C12H22O11麥芽糖（C6H10O5）m（m<n)糊精H2O酸或酶H2O酸或酶葡萄糖

糊精是相對分子質(zhì)量比淀粉小的多糖，能溶于水,可用作槳糊及紙張、紡織品等的上槳劑。近年來還用淀粉氧化制備草酸。淀粉沒有還原性，不發(fā)生銀鏡反應(yīng)、菲林反應(yīng)，也不能與苯肼成脎。

淀粉除供食用外，也是工業(yè)上的重要原料。淀粉經(jīng)發(fā)酵可制得乙醇、丙酮和丁醇，還可用于醫(yī)藥上生產(chǎn)葡萄糖等。20C6H12O6（C6H10O5）nH2O酸或酶淀粉70

纖維素

纖維素是自然界分布最廣的一種多糖，是構(gòu)成植物莖干的主要成分。例如木材中含纖維素約50%，亞麻約含80%，棉花中約含90%以上。纖維素的相對分子質(zhì)量比淀粉大得多，如木纖維素的相對分子質(zhì)量為30萬~50萬。

純凈的纖維素是無味、無嗅。不溶于水和一般有機溶劑。無還原性，也不能成脎。纖維素比淀粉難水解，在高溫、高壓和無機酸存在下完全水解，可生成D—葡萄糖。因此，它和淀粉都可看成是葡萄糖的聚合體。

雖然纖維素水解最終的產(chǎn)物也是葡萄糖但在人體消化道中不含能水解纖維素的酶，因此，纖維素不能作為人類的營養(yǎng)物質(zhì)。然而食物中的纖維素在人體消化過程中也起重要的作用，它剌激腸道蠕動和分泌消化液，有助于食物消化，促進糞便的排泄和防止便秘，有助于預(yù)防結(jié)腸炎及腸癌的發(fā)生。有些食物纖維能與食物中的膽固醇及甘油三脂結(jié)合，減小脂類的吸收，降低血液中膽固醇及甘油三脂的含量，降低冠心病的發(fā)病率。因此，膳食纖維被列為蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、無機鹽和水之外的第七營養(yǎng)素是其它營養(yǎng)素無法替代的物質(zhì)。為此，人類應(yīng)多吃蔬菜、水果、粗糧等，保持足量的纖維素有益于身體健康。（+）21纖維素纖維素是自然界分布最廣的一種多糖71

牛、馬、羊等食草動物，其消化道能分泌纖維素酶，使纖維素水解成葡萄糖，所以纖維素可作為食草動物的營養(yǎng)物質(zhì)。纖維素除直接用于紡織、造紙和建筑外還可用于制造硝酸纖維、醋酸纖維和黏膠纖維等許多有用的人造纖維。黏膠纖維

在氫氧化鈉存在下，纖維素與二硫化碳反應(yīng)生成纖維素黃原酸酯的鈉鹽，后者溶于稀堿，成為半透明的黏膠液，再使黏膠液通過噴絲頭的細孔進入酸液中，黃原酸酯的鈉鹽即分解生成絲狀的纖維素——人造纖維，又叫黏膠纖維，其外形與天然絲一樣，因此，又叫人造絲。黏膠纖維是一種人造纖維，主要用作紡織原料，在橡膠工業(yè)中用作輪胎的簾子線。玻璃紙可用于包裝食品、服裝和香煙等。22牛、馬、羊等食草動物，其消化道能分泌纖維素酶72

硝酸纖維素酯

硝酸纖維素也叫纖維素硝酸酯。纖維素與濃硝酸和濃硫酸的混合物反應(yīng)即得到硝酸纖維素酯。+3nH

NO3濃H2SO4C6H7OH）n3（C6H7O2ONO2）n3（+3nH2O

反應(yīng)條件不同，酯化程度不同，得到酯的含氮量不同。含氮量在11%左右的，叫做膠棉。膠棉易燃燒，但無爆炸性，是制造噴漆和賽璐珞等的原料。含氮量在13%左右的，叫做火棉?；鹈抟兹紵?，且有爆炸性，是制造無煙火藥的原料。23硝酸纖維素酯硝酸纖維素也叫纖維素硝酸酯73

醋酸纖維素醋酸纖維素又稱纖維素醋酸酯。在少量濃硫酸存在下，纖維素與醋酸酐和醋酸的混合物反應(yīng)得到三醋酸纖維素。C6H7O2OH）n3（+3nCH3CO）O（2濃H2SO4

C6H7O2OOCCH3）n3（+3nCH3COOH纖維素三醋酸纖維素

工業(yè)上一般用的是二醋酸纖維素酯。它是由三醋酸纖維素部分水解得到的。它能溶于丙酮和乙醇中，經(jīng)細孔抽絲得到絲狀纖維素，即人造絲。另外，由于它具有不易著火的優(yōu)點，可用來制造電影安全膠片，它也是制作香煙過濾嘴的材料。24醋酸纖維素醋酸纖維素又稱纖維素醋酸酯74C6H7O2OH）OHn2（nNaOHnClCH2COOH

C6H7O2OH）OCH2COONan2（+nNaCl+2nH2O

羧甲基纖維素（簡稱C、M、C）纖維素與氯乙酸在氫氧化鈉溶液中作用，生成羧甲基纖維素。

羧甲基纖維素鈉鹽是白色粉末，是一種用途很廣的水溶性高分子化合物，它溶于水可形成透明膠狀物，具有粘性，俗稱化學漿糊?？捎糜趬Ρ诜鬯?，在紡織、印染工業(yè)中代替淀粉上漿，也用于造紙、醫(yī)藥、化妝品工業(yè)中用作添加劑、粘結(jié)劑、增稠劑及成膜劑等。25C6H7O2OH）OHn2（nNaOHnClCH275第二節(jié)蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi)，是組成細胞的基礎(chǔ)物質(zhì)。動物的肌肉、皮膚、發(fā)、毛、蹄、角等的主要成分都是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，它約占人體除水分外剩余物質(zhì)量的一半。許多植物（大豆、花生、小麥、稻谷）的種子里也含有豐富的蛋白質(zhì)。一切重要的生命現(xiàn)象和生理機能，都與蛋白質(zhì)密切相關(guān)。如在生物新陳代謝中起催化作用的酶，調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝的某些激素。輸送氧氣的血紅蛋白，以及引起疾病的細菌、病毒、抵抗疾病的抗體等，都含有蛋白質(zhì)。所以說蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成，進一步探索生命現(xiàn)象，是科學研究中的重要課題。26第二節(jié)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)廣泛76一、蛋白質(zhì)的組成和分類

根據(jù)元素分析，蛋白質(zhì)中含有碳、氫、氧、氮、硫等元素，某些蛋白質(zhì)還含有微量的磷、鐵、碘、錳、鋅及其他元素。一般干燥蛋白質(zhì)的主要元素組成及百分含量為：COHNS50%~55%19%~24%6.0%~7.3%13%~19%0.3%~4%

蛋白質(zhì)可分為單純蛋質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)兩大類，單純蛋白質(zhì)完全由α-氨基酸組成，如清蛋白、球蛋白、谷蛋白等。結(jié)合蛋白質(zhì)是由單純蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)（輔基）組分結(jié)合而成的其中輔基組分一般為糖、色素、磷酸酯、金屬等。糖蛋白、核蛋白、色蛋白等都屬于結(jié)合蛋白質(zhì)。27一、蛋白質(zhì)的組成和分類根據(jù)元素分析，蛋白質(zhì)中77二、α-

氨基酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系羧酸分子中的氫原子被氨基取代后的生成物叫氨基酸。氨基位于羧酸分子α-

位上的稱為α-

氨基酸。例如：CH2—COOHCH3—CH—COOHHOOC—CH2—CH2—CH—COOHNH2NH2NH2氨基乙酸（甘氨酸）α-

氨基丙酸（丙氨酸）α-氨基戊二酸（谷氨酸）谷氨酸的單鈉鹽，簡稱谷氨酸鈉，是味精的主要成分。HOOC—CH2—CH2—CH—COONaNH2氨基酸分子構(gòu)造中含有羧基和氨基，是兩性化合物。它與酸和堿作用都可以生成鹽。28二、α-氨基酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系羧酸分子中78

兩個氨基酸分子中一個α-氨基酸分子中的羧基發(fā)生縮合反應(yīng)失去一分—C—NH—O子水，生成以酰胺鏈連接的化合物叫二肽。形成的酰胺鍵又叫肽鍵。例如：CH3—CH—C—OH+H—N—CH2COOHCH3CH—C—N—CH2COOH—H2OOOHHNH2NH2丙氨酸甘氨酸丙氨酰甘氨酸二肽若由多個α-氨基酸分子通過分子間的氨基與羧基失水，縮合生成多個肽鍵的化合物則稱多肽。多肽可看成是相對分子質(zhì)量小的蛋白質(zhì)。29—C—NH—O子水，生成以酰胺鏈連接的化合物79蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下，能水解生成一系列中間產(chǎn)物，水解的最后產(chǎn)物為各種α-

氨基酸的混合物。蛋白質(zhì)多肽二肽α-

氨基酸的混合物水解水解水解

不同蛋白質(zhì)水解后所得到的α-

氨基酸，其種類和數(shù)量各不相同。由蛋白質(zhì)水解得到的α-

氨基酸主要有二十多種，其中許多是人體必需的氨基酸。30蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下，能水解生成一系80

α-

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的“結(jié)構(gòu)單元”，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石。蛋白質(zhì)是由許多α-

氨基酸通過分子間氨基與羧基間的脫水反應(yīng)，縮合成以—C—NH—O酰胺鍵（亦稱肽鍵）相連。具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的高分子化合物，相對分子質(zhì)量可高達數(shù)千萬，一般在一萬以上。其基本構(gòu)造如下：—NH—CH—C—NH—CH—C—OOR′R……酰胺鍵31α-氨基酸是組成蛋白質(zhì)的“結(jié)構(gòu)單元”，是81三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)

多數(shù)蛋白質(zhì)易溶于水及極性溶劑，不溶于有機溶劑中。也有的難溶于水，如絲、毛等。蛋白質(zhì)除了能水解為各種α-

氨基酸外，還具有如下性質(zhì)：

鹽析在蛋白質(zhì)的水溶液中，加入一定量的無機鹽（如NH4SO4、MgSO4、NaCl等）溶液后，可使蛋白質(zhì)的溶解度降低，而從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。這是一個可逆過程，鹽析出來的蛋白質(zhì)仍可再溶解于水中。并且其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不發(fā)生變化。所有的蛋白質(zhì)在濃的鹽溶液中都可沉淀出來。但是不同的蛋白質(zhì)鹽析出來時，鹽的最低濃度是不同的。利用這個性質(zhì)采用多次鹽析和溶解，可以分離、提純不同的蛋白質(zhì)。【演示實驗13—3】在盛有雞蛋白溶液的試管中，緩慢地加入飽和（NH4）SO4或Na2SO4溶液，觀察沉淀的析出。然后把少量帶有沉淀的液體加入盛有蒸鎦水的試管里，觀察沉淀是否溶解。232三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)多數(shù)蛋白質(zhì)易溶于水及極性溶劑82

蛋白質(zhì)的變性【演示實驗13—4】在兩支試管中各加入3mL雞蛋白溶液，將其中一支試管加熱，同時向另一支試管中加入少量乙酸鉛溶液，觀察發(fā)生的現(xiàn)象，把凝結(jié)的蛋白質(zhì)和生成的沉淀分別放入兩支盛有清水的試管中，觀察是否溶解。

許多蛋白質(zhì)在受熱紫外光照射或酸、堿、重金屬鹽作用時，蛋白質(zhì)的性質(zhì)會發(fā)生改變，溶解度降低，甚至凝固，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。蛋白質(zhì)的變性是不可逆的。蛋白質(zhì)變性后不僅喪失原有的可溶性，也失去了它原有的許多生理功能。

33蛋白質(zhì)的變性【演示實驗13—4】在兩支試管中各加83蛋白質(zhì)變性作用有許多實際應(yīng)用。例如用酒精、蒸煮滅菌就是使細菌的蛋白質(zhì)凝固，從而使細菌死亡。

在醫(yī)療上搶救誤服重金屬鹽（如銅鹽、鉛鹽、汞鹽等）中毒的患者，常給患者口服大量含蛋白質(zhì)豐富的生雞蛋、牛奶或豆?jié){使重金屬與之結(jié)合而生成變性蛋白質(zhì)，減少了人體蛋白質(zhì)的受損，再用催吐劑將結(jié)合的重金屬鹽嘔出。達到解毒目的。但是在制備血清、疫苗、酶等蛋白質(zhì)制劑時，則應(yīng)避免其變性失去生物活性。

此外，延緩和抑制蛋白質(zhì)的變性，也是人類保持青春，防止衰老的一個有效途徑。34蛋白質(zhì)變性作用有許多實際應(yīng)用。例如用酒精、蒸煮滅84

兩性和等電點

蛋白質(zhì)和氨基酸相似，分子中含有羧基和氨基，既能與酸又能與堿反應(yīng)，都能生成鹽。蛋白質(zhì)分子內(nèi)的氨基和羧基也能反應(yīng)生成內(nèi)鹽，亦稱兩性離子或偶極離子，是兩性電解質(zhì)，在酸性溶液中蛋白質(zhì)以正離子形式存在，在場中向陰極移動；在強堿性溶液中以負離子的形式存在，在電場中向陽極移動。調(diào)節(jié)溶液的PH值至某一數(shù)值時，蛋白質(zhì)所帶正、負電荷恰好相等，蛋白質(zhì)分子以兩性離子存在，在電場中不移動，此時溶PNH2COOH稱為該蛋白質(zhì)的等電點PI，如用代表蛋白質(zhì)（式中P代表不包括氨基和羧基在內(nèi)的蛋白質(zhì)大分子），則蛋白質(zhì)的兩性電離可以用下式表示：液的PH35兩性和等電點蛋白質(zhì)和氨基酸相似，分子中85PNH2COOHPNH2COO-P+NH3COO-P+NH3COOHH+OH-H+OH-負離子兩性離子正離子PH>PIPIPH<PI不同的蛋白質(zhì)等電點也不同，例如魚精蛋白的PI為12.0~12.4，牛胰島素的PI為5.30~5.35，血清蛋白的PI為4.64。蛋白質(zhì)在等電點時，易結(jié)合成大的聚集體，所以蛋白質(zhì)在等電點時溶解度最小，可沉淀析出，利用此性質(zhì)可通過調(diào)節(jié)溶液的PH進行分離、提純蛋白質(zhì)。36PNH2COOHPNH2COO-P+NH3COO-P+N86

顯色反應(yīng)蛋白質(zhì)能與許多試劑發(fā)生特殊的顏色反應(yīng)，常用于蛋白質(zhì)的鑒別。

縮二脲反應(yīng)蛋白質(zhì)分子中含有多個酰胺鍵，當在蛋白質(zhì)溶液中加入氫氧化鈉溶液及數(shù)滴硫酸銅稀溶液時，呈現(xiàn)紫色?！狢—NH—O

蛋白黃反應(yīng)分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)，與濃硝酸作用，立即呈現(xiàn)黃色，這是由于苯環(huán)發(fā)生了硝化反應(yīng)，生成了硝基化合物的緣故。若再用氨水處理，則又變成橙色。皮膚接觸硝酸，立即變黃，便是蛋白質(zhì)黃色反應(yīng)的例子。反應(yīng)，呈現(xiàn)紫藍色，反應(yīng)非常靈敏，其靈敏度可達十萬分之一的濃度。這個反應(yīng)在蛋白質(zhì)的鑒定上極為重要。此外，蛋白質(zhì)被灼燒時，如羊毛、蠶絲等會產(chǎn)生具有燒焦羽毛的氣味，可用于鑒別它們。

水合茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)與水合茚三酮加熱OOHOHCCOC37顯色反應(yīng)蛋白質(zhì)能與許多試劑發(fā)生特殊的顏色反應(yīng)，常用于87四、酶

人體是一個復(fù)雜的“化工廠”，在這個“化工廠”中同時進行著許多互相協(xié)同的化學反應(yīng)。這些反應(yīng)不能在高溫、高壓、劇毒、強腐蝕的條件下進行