化學高中糖類知識點

  糖類是自然界中廣泛分佈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。接下來小編為你整理了,一起來看看吧。

  :結構通式

  以前所有分子式可寫成Cm***H2O***n的化學物質皆被稱為“碳水化合物”,根據這個定義,有些科學家認為甲醛*** CH2O***為最簡單的糖類,但是也有其他人認為是乙醇醛***C2H4O2***。但是除了碳數不為一和二的糖類皆被生物化學理解。

  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結構,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。然而有些生物物質像糖醛酸和脫氧糖就不符合此通式,另外還有許多物質的分子式符合這個通式但它並不是糖類***如:甲醛***CH2O***和肌醇***CH2O***6***.

  直鏈形式的單糖通常與關環形式的單糖同時存在,這種環狀分子是由醛/酮上的羰基***C=O***與羥基***-OH***反應形成半縮醛,並形成一個新的C-O-C鍵橋。單糖可以各種方式互相連線在一起形成多糖***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;幾丁質是一種被重複的N-乙醯氨基葡萄糖***一種含氮原子的葡萄糖***片段所組成的糖類。

  構成

  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。

  糖類化合物化學概念

  單糖是多羥醛或多羥酮及他們的環狀半縮醛或衍生物。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。

  這只是表示大多數糖的通式。

  碳水化合物只是糖類的大多數形式。我們把糖類狹義的理解為碳水化合物。

  :糖類分類

  單糖

  生物體內的單糖有多種,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]

  單糖由於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式可表達為:***C·H2O******n,因其都是碳和水分子的倍數而稱為:“碳水化合物”。單糖是一種重要的燃料分子,也是核酸的結構片段。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***化學式都是C6H12O6 ***

  二糖

  由兩個連線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,形成一種稱為糖苷鍵的共價鍵連線而成。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。未經修飾的二糖化學式可表達為:C12H22O11。雖然雙糖種類繁多,但大多數並不常見。

  麥芽糖、蔗糖、乳糖等是常見的二糖。1分子麥芽糖水解產生2分子葡萄糖;1分子蔗糖水解產生1分子葡萄糖和1分子果糖;1分子乳糖水解產生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,它們是植物體記憶體在最主要的糖類。紅糖,白糖,冰糖等都是由蔗糖加工製成的。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。兩種單糖的連線方式:在D-葡萄糖的一號碳***C1***上的氧原子連線D-呋喃糖的二號碳***C2***。字尾-糖苷表明了:兩個單糖異頭碳參與了糖苷鍵的形成。

  乳糖廣泛的存在於天然產物中,如:哺乳動物的母乳。

  麥芽糖***兩個D-葡萄糖通過1,4碳原子連線為α糖***與纖維糖***兩個D-葡萄糖通過1,4碳原子連線為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線。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式轉變成醛***酮***式。這種二糖就沒有變旋現象和還原性,也不能生成糖脎,因此稱為非還原性二糖。

  多糖

  澱粉、纖維素、糖原和木糖他們化學式是***C6H10O5***n

  複合糖***complex carbohydrate,glycoconjugate***

  糖類的還原端和蛋白質或脂質結合的產物。在生物中分佈廣泛,有多種重要功能,細胞的識別、定性以及免疫等無不與之有關。糖類和蛋白質結合有以蛋白質為主的稱糖蛋白,如血液中的大部分蛋白質;也有以糖為主的,如蛋白聚糖是動物結締組織的重要成分。和脂質結合的,如脂多糖存在於細菌的外膜,成分以多糖為主;另外有稱為糖脂的,組成以脂質為主,大多和細胞的膜連繫在一起。糖脂可由鞘氨醇,也可由甘油等衍生,但在自然界分佈最廣,迄今研究得最多的是鞘糖脂***見鞘脂***。

  複合糖的不對稱:糖脂和糖蛋白只分佈於細胞的外表面。

  :糖類的鑑定

  蒽酮的試驗

  糖類在濃硫酸的作用下,可經脫水反應生成糠醛或羥甲基糠醛,他們可與蒽酮反應生成藍綠色糠醛衍生物。用上述反應鑑定試樣為糖類後,再進行單糖、雙糖、醛糖或酮糖的區別試驗。

  單糖與多糖的鑑定

  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分鐘內氧化單糖生成磚紅色的氧化亞銅,有橘黃色或橘紅色沉澱生成,示有單糖存在。由於橘黃色的沉澱懸浮在藍色的乙酸銅溶液中,故有時出現綠色。

  酮糖的鑑定

  Seliwanoff試驗

  本試驗原理是將酮糖用濃鹽酸轉化為羥甲基糠醛,再與間苯二酚***Seliwanoff試驗***縮合,形成紅色產物。

  向溶於水的試樣中加入等體積的濃鹽酸與數滴Seliwanoff試劑,將所得混合物加熱剛好至沸。若溶液在2分鐘內即有紅色顯現,還有暗黑色沉澱生成,說明酮糖存在。長時間放置或延長加熱時間,醛糖也會發生顏色反應,但顏色稍淡且一般無沉澱生成。