化學(xué)高中糖類知識點
糖類是自然界中廣泛分布的一類重要的有機化合物。。糖類在生命活動過程中起著重要的作用,是一切生命體維持生命活動所需能量的主要來源。接下來學(xué)習(xí)啦小編為你整理了化學(xué)高中糖類知識點,一起來看看吧。
化學(xué)高中糖類知識點:結(jié)構(gòu)通式
以前所有分子式可寫成Cm(H2O)n的化學(xué)物質(zhì)皆被稱為“碳水化合物”,根據(jù)這個定義,有些科學(xué)家認(rèn)為甲醛( CH2O)為最簡單的糖類,但是也有其他人認(rèn)為是乙醇醛(C2H4O2)。但是除了碳數(shù)不為一和二的糖類皆被生物化學(xué)理解。
自然界的糖類通常都由一種簡單的碳水化合物:單糖所構(gòu)成,通式為(CH2O)n,(n≥3)。一個典型的單糖具有H-(CHOH)x(C=O)-(CHOH)y-H結(jié)構(gòu),也就是多羥基醛或多羥基酮。像:葡萄糖、果糖、甘油醛皆是單糖。然而有些生物物質(zhì)像糖醛酸和脫氧糖就不符合此通式,另外還有許多物質(zhì)的分子式符合這個通式但它并不是糖類(如:甲醛(CH2O)和肌醇(CH2O)6).
直鏈形式的單糖通常與關(guān)環(huán)形式的單糖同時存在,這種環(huán)狀分子是由醛/酮上的羰基(C=O)與羥基(-OH)反應(yīng)形成半縮醛,并形成一個新的C-O-C鍵橋。單糖可以各種方式互相連接在一起形成多糖(或寡糖,又稱低聚糖)。許多糖類含有一個或多個修飾的單糖單元,這種修飾方法可以是一個或多個基團被取代或移除。例如,DNA的一個組分脫氧核糖,就是被核糖所修飾的糖;幾丁質(zhì)是一種被重復(fù)的N-乙酰氨基葡萄糖(一種含氮原子的葡萄糖)片段所組成的糖類。
構(gòu)成
主要由碳、氫、氧三種元素組成。
糖類化合物包括單糖、單糖的聚合物及衍生物。葡萄糖是單糖。
單糖分子都是帶有多個羥基的醛類或者酮類。麥芽糖、蔗糖、乳糖是二糖。
糖類化合物化學(xué)概念
單糖是多羥醛或多羥酮及他們的環(huán)狀半縮醛或衍生物。多糖則是單糖縮合的多聚物。
分子通式
Cn(H2O)m
然而,符合這一通式的不一定都是糖類,是糖類也不一定都符合這一通式。比如,脫氧核糖是糖類卻不符合這一通式。另外,還有符合這一公式的(如:甲醛HCHO,乙酸CH3COOH)卻不是糖類。
這只是表示大多數(shù)糖的通式。
碳水化合物只是糖類的大多數(shù)形式。我們把糖類狹義的理解為碳水化合物。
化學(xué)高中糖類知識點:糖類分類
單糖
生物體內(nèi)的單糖有多種,如核糖和脫氧核糖是含有5個碳原子的單糖,葡萄糖、果糖和半乳糖是含有6個碳原子的單糖。[1]
單糖由于無法水解成為更小的碳水化合物,因此它是此類中最小的分子。它們是一些具有兩個或者更多羥基的醛或酮類。未修飾過的單糖化學(xué)式可表達為:(C·H2O))n,因其都是碳和水分子的倍數(shù)而稱為:“碳水化合物”。單糖是一種重要的燃料分子,也是核酸的結(jié)構(gòu)片段。最小的單糖中的n=3,即:二羥基丙酮或D-和L-甘油醛。
丙糖例如:甘油醛
戊糖,五碳糖例如:核糖,脫氧核糖
己糖例如: 葡萄糖,果糖(化學(xué)式都是C6H12O6 )
二糖
由兩個連接成一起的單糖組成的糖類,稱為二糖。
二糖是由兩個單糖單元通過脫水反應(yīng),形成一種稱為糖苷鍵的共價鍵連接而成。在脫水過程中,一分子單糖脫除氫原子,而另一分子單糖脫除羥基。未經(jīng)修飾的二糖化學(xué)式可表達為:C12H22O11。雖然雙糖種類繁多,但大多數(shù)并不常見。
麥芽糖、蔗糖、乳糖等是常見的二糖。1分子麥芽糖水解產(chǎn)生2分子葡萄糖;1分子蔗糖水解產(chǎn)生1分子葡萄糖和1分子果糖;1分子乳糖水解產(chǎn)生1分子葡萄糖和1分子半乳糖。可見,二糖是由兩分子單糖組成。
蔗糖是存量最為豐富的二糖,它們是植物體內(nèi)存在最主要的糖類。紅糖,白糖,冰糖等都是由蔗糖加工制成的。蔗糖由一個D-葡萄糖分子與一個D-果糖分子所組成,其系統(tǒng)命名為:O-α-D-葡萄吡喃糖基-(1→2)-D-果糖呋喃糖苷,它由葡萄糖與果糖組成。葡萄糖為吡喃糖;果糖為呋喃糖。兩種單糖的連接方式:在D-葡萄糖的一號碳(C1)上的氧原子連接D-呋喃糖的二號碳(C2)。后綴-糖苷表明了:兩個單糖異頭碳參與了糖苷鍵的形成。
乳糖廣泛的存在于天然產(chǎn)物中,如:哺乳動物的母乳。
麥芽糖(兩個D-葡萄糖通過1,4碳原子連接為α糖)與纖維糖(兩個D-葡萄糖通過1,4碳原子連接為β糖)。
二糖還可分類為還原二糖與非還原性二糖,通過兩個單糖分子的半縮醛(酮)羥基脫去一分子水而相互連接。這樣二糖分子中已沒有半縮醛(酮)羥基存在,因此其中任何一個單糖部分都不能再由環(huán)式轉(zhuǎn)變成醛(酮)式。這種二糖就沒有變旋現(xiàn)象和還原性,也不能生成糖脎,因此稱為非還原性二糖。
多糖
淀粉、纖維素、糖原和木糖他們化學(xué)式是(C6H10O5)n
復(fù)合糖(complex carbohydrate,glycoconjugate)
糖類的還原端和蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合的產(chǎn)物。在生物中分布廣泛,有多種重要功能,細(xì)胞的識別、定性以及免疫等無不與之有關(guān)。糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合有以蛋白質(zhì)為主的稱糖蛋白,如血液中的大部分蛋白質(zhì);也有以糖為主的,如蛋白聚糖是動物結(jié)締組織的重要成分。和脂質(zhì)結(jié)合的,如脂多糖存在于細(xì)菌的外膜,成分以多糖為主;另外有稱為糖脂的,組成以脂質(zhì)為主,大多和細(xì)胞的膜連系在一起。糖脂可由鞘氨醇,也可由甘油等衍生,但在自然界分布最廣,迄今研究得最多的是鞘糖脂(見鞘脂)。
復(fù)合糖的不對稱:糖脂和糖蛋白只分布于細(xì)胞的外表面。
化學(xué)高中糖類知識點:糖類的鑒定
蒽酮的試驗
糖類在濃硫酸的作用下,可經(jīng)脫水反應(yīng)生成糠醛或羥甲基糠醛,他們可與蒽酮反應(yīng)生成藍綠色糠醛衍生物。用上述反應(yīng)鑒定試樣為糖類后,再進行單糖、雙糖、醛糖或酮糖的區(qū)別試驗。
單糖與多糖的鑒定
巴弗試驗
酸性溶液中,單糖和還原二糖的還原速率有明顯的差異。巴弗試劑(含5%乙酸銅的1%稀乙酸溶液)為弱酸性,能在2分鐘內(nèi)氧化單糖生成磚紅色的氧化亞銅,有橘黃色或橘紅色沉淀生成,示有單糖存在。由于橘黃色的沉淀懸浮在藍色的乙酸銅溶液中,故有時出現(xiàn)綠色。
酮糖的鑒定
Seliwanoff試驗
本試驗原理是將酮糖用濃鹽酸轉(zhuǎn)化為羥甲基糠醛,再與間苯二酚(Seliwanoff試驗)縮合,形成紅色產(chǎn)物。
向溶于水的試樣中加入等體積的濃鹽酸與數(shù)滴Seliwanoff試劑,將所得混合物加熱剛好至沸。若溶液在2分鐘內(nèi)即有紅色顯現(xiàn),還有暗黑色沉淀生成,說明酮糖存在。長時間放置或延長加熱時間,醛糖也會發(fā)生顏色反應(yīng),但顏色稍淡且一般無沉淀生成。
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