糖和蛋白质.ppt

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1、引言,油脂、糖和蛋白质通常被人们称为三大基础营养物质。糖是广泛存在于自然界的一类重要有机物，是生物体内进行生命活动的重要物质，是维持生命活动所需能量的主要来源。蛋白质是生命活动的物质基础，一切重要的生命现象和生理功能，如运动、消化、呼吸、生长、遗传和繁殖等都离不开蛋白质。本章学习糖和蛋白质。,引 言,第九章 糖和蛋白质,节目录,第二节 蛋白质,第一节 糖,第一节糖1,第一节 糖,1.了解单糖的结构、性质和用途,2.了解双糖、多糖的性质、用途,学习目标,第一节糖2,第一节 糖,糖是自然界中广泛存在的一类有机化合物，常见的糖类化合物有：葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉和纤维素。,绿色植物吸收CO2 和 H

2、2O，通过光合作用合成糖类化合物。糖类化合物是植物根、茎、叶、花和果的主要成分。,植物通过光合作用把太阳能储藏于所生成的糖类化合物中，而糖类化合物经过一系列变化，又释放出能量。因此糖是大多数生物体维持生命活动所需能量的主要来源。,第一节糖3,糖又称为碳水化合物，早期发现的糖都是由C，H，O三种元素组成的，而且分子中H和O的原子个数之比均为21，通式符合Cm(H2O)n。,一、糖的组成和分类,第一节 糖,从化学结构上看，糖是多羟基醛或多羟基酮以及水解后能产生多羟基醛、多羟基酮的一类有机化合物。,1.糖的组成,但是后来发现，有些化合物的分子组成符合该通式，但不属于糖。例如，乙酸(分子式为C2H4O

3、2)。相反，有些物质属于糖，但分子组成不符合该通式。例如，脱氧核糖(C5H10O4)。,第一节糖4,(3)多糖：水解后能生成很多个单糖分子的糖。常见的多糖如，淀粉、糖原、纤维素等。,(2)低聚糖：水解后能产生210个单糖分子的糖。其中以双糖最为重要。常见的双糖如，麦芽糖、蔗糖、乳糖等。,(1)单糖：不能被水解的多羟基醛或多羟基酮。常见的单糖如，葡萄糖、果糖、核糖等。,一、糖的组成和分类,2.糖的分类,第一节糖5,二、单糖,单糖不能水解，是糖类化合物中最简单的一类。其中最重要的是葡萄糖，以下是几种重要的单糖：,1.葡萄糖,第一节糖6,二、单糖,葡萄糖的分子式为C6H12O6，是六碳糖(己糖)；葡

4、萄糖分子中含有醛基，是多羟基醛(醛糖)。因此葡萄糖属于己醛糖。,1.葡萄糖,第一节糖7,二、单糖,葡萄糖最初从葡萄汁中得到，并因此得名。它广泛存在于葡萄等甜水果、蜂蜜及植物的种子、叶、根和花中，动物的血液、淋巴液、脊髓液中都或多或少含有葡萄糖。,葡萄糖为无色或白色结晶粉末，有甜味，甜度不如蔗糖，易溶于水。,人体所需能量的主要来源之一是由葡萄糖氧化供给的，葡萄糖不需要消化就可以直接被人体吸收。人体血液中的葡萄糖叫血糖。,1.葡萄糖,第一节糖8,二、单糖,1.葡萄糖,葡萄糖注射液有解毒、利尿作用，临床上用于治疗水肿、血糖过低、心肌炎等。在人体失血、失水时常用葡萄糖补充体液，增加身体能量。,医药工业

5、上，葡萄糖用于合成维生素C等。食品工业上，葡萄糖用于制作糖浆、糖果等。,葡萄糖1,葡萄糖是己醛糖，有六个碳原子，C1是醛基，葡萄糖的开链式如下：,知识拓展葡萄糖的结构,研究表明，葡萄糖可以分子内形成环状结构。,葡萄糖的开链式,葡萄糖2,葡萄糖开链式,知识拓展葡萄糖的结构,在水溶液中，葡萄糖约为37%，葡萄糖约为63%，两者通过开链式互变并形成平衡体系，其中开链式仅为微量。,葡萄糖3,葡萄糖哈沃斯式,葡萄糖哈沃斯式,知识拓展葡萄糖的结构,葡萄糖的氧环式结构中，C1和氧原子之间的化学键太长，和实际情况不符。因此常写成下列形式，因为是英国化学家哈沃斯(Haworth)首先提出的，所以称为哈沃斯式：,

6、第一节糖9,葡萄糖的重要性质之一是具有还原性。能发生氧化反应。,二、单糖,1.葡萄糖,常用的弱氧化剂是托伦试剂和费林试剂。,能被弱氧化剂托伦试剂和费林试剂氧化的糖称为还原糖。单糖都是还原糖。,第一节糖10,二、单糖,2.果糖,果糖的分子式为C6H12O6，和葡萄糖互为同分异构体，果糖是多羟基酮(酮糖)，因此果糖属于己酮糖。,果糖是最甜的糖，它以游离态存在于水果和蜂蜜中，以结合态存在于蔗糖中。,果糖1,果糖是己酮糖，有六个碳原子，C2是酮基，果糖的开链式如下：,知识拓展果糖的结构,研究表明，果糖也可以分子内形成环状结构。,果糖的开链式,果糖2,知识拓展果糖的结构,果糖形成环状结构时，可以形成五元

7、环，也能形成六元环。,果糖3,游离态时，果糖通常以六元环形式存在。其哈沃斯式如下：,果糖(六元环),果糖(六元环),知识拓展果糖的结构,果糖4,果糖(五元环),果糖(五元环),结合态时，果糖通常以五元环形式存在。其哈沃斯式如下：,知识拓展果糖的结构,第一节糖11,二、单糖,3.核糖和脱氧核糖,核糖是核糖核酸(RNA)的重要组成部分，核糖核酸参与遗传信息的表达过程和蛋白质的生物合成。脱氧核糖是脱氧核糖核酸(DNA)的重要组成部分，是生物遗传的物质基础，具有储存和传递信息功能，并决定生物体的遗传性状。,核糖1,核糖,脱氧核糖,核糖和脱氧核糖都是戊醛糖，有五个碳原子，C1是醛基，开链式如下：,知识拓

8、展核糖和脱氧核糖的结构,核糖2,知识拓展核糖和脱氧核糖的结构,核糖,脱氧核糖,在核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)中，核糖和脱氧核糖都是以 型存在的。,核糖3,人体内葡萄糖在酶作用下，可与H3PO4作用生成葡萄糖 1 磷酸酯、葡萄糖 6 磷酸酯、葡萄糖 1，6 二磷酸酯。,葡萄糖1磷酸酯,知识拓展核糖和脱氧核糖的结构,第一节糖12,三、双糖,能水解生成分子单糖的糖称为双糖(又称二糖)，重要的双糖如：蔗糖、麦芽糖、乳糖等。,蔗糖、麦芽糖、乳糖的分子式均为：C12H22O11，因此三者互为同分异构体。,双糖按性质可分为两类，一类具有还原性，叫还原双糖，如麦芽糖、乳糖等；另一类没有还原性，叫

9、非还原双糖，如蔗糖。双糖中常见的是蔗糖、麦芽糖、乳糖,第一节糖13,蔗糖存在于甘蔗和甜菜等植物中，纯净的蔗糖是白色晶体，易溶于水。食用白糖或红糖的成分是蔗糖。蔗糖水解生成葡萄糖和果糖。,1.蔗糖,三、双糖,蔗糖,果糖,葡萄糖,蔗糖,蔗糖由1分子 葡萄糖的苷羟基和分子 果糖的苷羟基脱水缩合而成。,知识拓展蔗糖的结构,第一节糖14,麦芽糖是白色晶体，易溶于水，甜度为蔗糖的1/3。主要存在于发芽的谷粒和麦芽中。饴糖就是麦芽糖的粗制品。麦芽糖水解生成2分子葡萄糖。,2.麦芽糖,三、双糖,麦芽糖,由1分子 葡萄糖的苷羟基和另分子葡萄糖的4上的羟基脱水缩合而成。,葡萄糖,葡萄糖,知识拓展麦芽糖的结构,第一

10、节糖15,乳糖主要存在于人和哺乳动物的乳汁中。白色粉末，在水中溶解度小，不太甜。乳糖是奶酪工业的副制品。乳糖水解生成1分子葡萄糖和1分子半乳糖。,3.乳糖,三、双糖,乳糖,由1分子 半乳糖的苷羟基和另分子葡萄糖的上的羟基脱水缩合而成。,半乳糖,葡萄糖,乳糖,知识拓展乳糖的结构,第一节糖16,麦芽糖、乳糖有还原性，能与托伦试剂、费林试剂作用，属于还原双糖。,三、双糖,双糖的化学性质,蔗糖不能与托伦试剂、费林试剂作用，属于非还原双糖。,第一节糖17,多糖是一种复杂的天然高分子有机化合物，它由许多相同或不相同的单糖分子结合而成。多糖的相对分子质量高达几万或几十万。多糖的性质跟单糖、双糖有着明显的不同

11、。多糖一般难溶于水、无甜味、没有还原性，水解的最终产物是单糖。重要的多糖有淀粉和纤维素。,四、多糖,第一节糖18-1,淀粉(C6H10O5)n可看作是许多个葡萄糖缩水而成的高分子有机化合物。按结构可分为直链淀粉和支链淀粉。,1.淀粉,四、多糖,第一节糖18-2,1.淀粉,四、多糖,天然淀粉同时含有直链淀粉和支链淀粉，其中直链淀粉约占1030，支链淀粉约占7090。,含支链淀粉较高的淀粉，蒸煮后黏性更大，如玉米中直链淀粉约占27，而糯米中几乎全部是支链淀粉。直链淀粉比支链淀粉容易消化。,第一节糖18-3,1.淀粉,四、多糖,淀粉是白色无定形粉末，无甜味，不溶于冷水，在热水中吸水糊化。淀粉和碘作用

12、呈蓝色，常用作检验淀粉的存在。淀粉不能发生银镜反应、费林反应。,在酸或酶的作用下，淀粉容易水解，水解的最终产物为葡萄糖。,第一节糖19,1.淀粉,四、多糖,淀粉的水解对动、植物的生长发育和酿造工业都有着重要的意义，水解产生的糊精可用作黏合剂及纸张、布匹的上胶剂等。淀粉是酿酒、制醋、制造葡萄糖的原料，在制药上淀粉常用作赋形剂。,第一节糖20-1,纤维素(C6H10O5)m是自然界分布最广的多糖。绝大多数纤维素是由绿色植物通过光合作用合成的。纤维素是植物细胞壁的主要成分，是构成植物支持组织的基础。纤维素存在于谷类、豆类和种子的外皮以及蔬菜、水果中；木材中含纤维素约为 50，棉花是含纤维素最高的物质

13、，含量达 98%左右。,2.纤维素,四、多糖,在纤维素的结构中，大量葡萄糖单元连接成直链。其中的葡萄糖和淀粉中的葡萄糖构型不同。,第一节糖20-2,人体不能将纤维素水解成葡萄糖，但纤维素有促进肠蠕动等作用，对人体健康有益，应多食用富含纤维素的蔬菜、水果等。,2.纤维素,四、多糖,纤维素是白色微晶形物质，不溶于水和有机溶剂。在酸或酶的作用下能水解，最终产物是葡萄糖。牛、羊等食草动物的消化道中存在一些微生物，能分泌纤维素水解酶，可将纤维素水解成葡萄糖，所以纤维素可作为食草动物的饲料。人的消化道中无纤维素水解酶，所以不能消化纤维素。,纤维素1,有助于肠内大肠杆菌合成多种维生素。纤维素密度小，体积大，

14、在胃肠中占据空间较大，使人有饱食感，有利于减肥。纤维素体积大，进食后可刺激胃肠道，使消化液分泌增多和胃肠道蠕动增强。,知识拓展纤维素的生理作用,纤维素2,近年研究证明，高纤维饮食使型糖尿病患者单核细胞上胰岛素受体结合增加，从而节省胰岛素的需要量。由此可见，糖尿病患者进食高纤维素饮食，不仅可改善高血糖，减少胰岛素和口服降糖药物的应用剂量，并且有利于减肥，还可防治便秘。,高纤维饮食可通过胃排空的延缓、肠转运时间的改变、可溶性纤维在肠内形成凝胶等作用而使糖的吸收减慢。亦可通过减少肠激素如抑胃肽或胰升糖素的分泌，减少对胰岛B细胞的刺激，从而减少胰岛素的释放与增强周围胰岛素受体的敏感性，使葡萄糖代谢加强

15、。,知识拓展纤维素的生理作用,第二节蛋白质1,学习目标,第二节 蛋白质,第二节蛋白质2,第二节 蛋白质,蛋白质存在于一切生物体中，它是生物体组织中最重要的组成部分，蛋白质是生命活动的物质基础，一切生命现象和生理活动都离不开蛋白质。,动物的肌肉、血液、神经、毛、角、蹄等主要是由蛋白质构成的；植物体中的叶、根、茎、种子和果实等都含有一定的蛋白质。所有的蛋白质都含有碳、氢、氧、氮4种元素。有些蛋白质还含有硫、磷、铁、铜、锰、锌和碘等。,第二节蛋白质3,第二节 蛋白质,C：50%55%H：6.0%7.3%O：19%24%N：13%19%,蛋白质水解得到氨基酸，氨基酸是组成蛋白质分子的基本单位。,动物蛋

16、白质的主要元素组成如下：,第二节蛋白质4,一、氨基酸,羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基(NH2)取代而成的化合物，叫做氨基酸。,羧酸分子中 碳原子上的氢原子被氨基(NH2)取代而生成的氨基酸称为 氨基酸。构成蛋白质的氨基酸是 氨基酸。,第二节 蛋白质,第二节蛋白质5,氨基酸多按其来源或性质来命名，例如，天门冬氨酸最初是分别来源于天门冬的幼苗而得名；甘氨酸是因为有甜味而得名。,一、氨基酸,1.氨基酸的命名和分类,命名,第二节蛋白质6,根据所含氨基和羧基的数目，氨基酸可分为一氨基一羧基酸(中性氨基酸)、一氨基二羧基酸(酸性氨基酸)、二氨基一羧基酸(碱性氨基酸)。根据分子中烃基结构的不同，氨基酸可分为

17、脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。,分类,一、氨基酸,1.氨基酸的命名和分类,第二节蛋白质7,甘氨酸,*苏氨酸,*缬氨酸,丝氨酸,*异亮氨酸,丙氨酸,*亮氨酸,脂肪族氨基酸或一氨基一羧基酸,蛋白质中常见的氨基酸1,第二节蛋白质8,谷氨酸,天门冬氨酸,脂肪族氨基酸或一氨基二羧基酸,蛋白质中常见的氨基酸2,第二节蛋白质9,*赖氨酸,精氨酸,脂肪族氨基酸或二氨基一羧基酸,蛋白质中常见的氨基酸3,第二节蛋白质10,半胱氨酸,*蛋氨酸,脂肪族氨基酸或含硫氨基酸,蛋白质中常见的氨基酸4,第二节蛋白质11,谷氨酰胺,天门冬酰胺,脂肪族氨基酸或酰胺类氨基酸,蛋白质中常见的氨基酸5,第二节蛋白质12,*苯

18、丙氨酸,酪氨酸,芳香族氨基酸,蛋白质中常见的氨基酸6,第二节蛋白质13,组氨酸,脯氨酸,杂环氨基酸,*色氨酸,蛋白质中常见的氨基酸7,第二节蛋白质14,缬氨酸等氨基酸在人体内不能合成，只能依靠食物供给，这种氨基酸叫做必需氨基酸。,*缬氨酸,*异亮氨酸,*亮氨酸,*苏氨酸,*赖氨酸,*蛋氨酸,*苯丙氨酸,*色氨酸,一、氨基酸,1.氨基酸的命名和分类,第二节蛋白质15,(1)物理性质,氨基酸是无色晶体，一般易溶于水，难溶于有机溶剂。有些氨基酸有甜味，但也有无味甚至苦味的。味精即谷氨酸的钠盐有鲜味。氨基酸的熔点一般在200 300 之间。,2.氨基酸的性质,一、氨基酸,第二节蛋白质16,(2)化学性

19、质,氨基酸分子中存在羧基(酸性基团)和氨基(碱性基团)，因此，氨基酸既能跟酸作用又能跟碱作用，生成相应的盐。,2.氨基酸的性质,氨基酸的两性,一、氨基酸,第二节蛋白质17,氨基酸可与水合茚三酮反应，生成蓝紫色溶液。常用此法检验 氨基酸的存在。,(2)化学性质,氨基酸和水合茚三酮的显色反应,2.氨基酸的性质,一、氨基酸,成肽,两个 氨基酸分子在适当条件下加热脱水，生成二肽。,二肽还可以再和另一分子氨基酸脱水成三肽。,知识拓展氨基酸的成肽反应,多个氨基酸分子可以结合形成多肽。,蛋白质是由一条多肽链或多条多肽链构成的，例如，血红蛋白是由4条多肽链，共574个氨基酸构成的。人体血液中，血红蛋白的作用是

20、输送氧气。,血红蛋白,第二节蛋白质18,二、蛋白质,蛋白质是由几十到几百甚至几千个 氨基酸分子脱水缩合，相互连接起来的生物大分子化合物，结构复杂。,蛋白质具有一些与氨基酸相似的性质，但它与氨基酸也有质的区别。,蛋白质的化学性质主要包括两性性质、与水合茚三酮反应、水解、沉淀、变性等。,第二节蛋白质29,蛋白质分子中含有游离的氨基和羧基，所以它和氨基酸一样，具有两性性质。能跟酸和碱作用。,二、蛋白质,1.蛋白质的两性性质,血液的 pH 正常值范围是 7.35 7.45。在此 pH 条件下，血液中蛋白质主要以阴离子形式存在。,蛋白质在酸性溶液中，和酸生成盐，电离后以阳离子存在；蛋白质在碱性溶液中，和

21、碱生成盐，电离后以阴离子存在。,血液中的蛋白质和蛋白质盐构成缓冲对，和其他缓冲对一起共同抵抗外来少量酸碱，使血液 pH 维持在正常范围。红细胞内，血红蛋白和血红蛋白盐是一对重要的缓冲对。,第二节蛋白质20,二、蛋白质,2.蛋白质的盐析,蛋白质的水溶液是比较稳定的，但在一定条件下，蛋白质会凝聚沉淀。,实验表明，在蛋白质水溶液中加入足量的盐，可使蛋白质析出沉淀。用大量电解质使蛋白质从溶液中聚沉的过程叫盐析。盐析作用是可逆的，所得的蛋白质沉淀，在适宜条件下，可重新溶解并仍保持原来的性质。因此可以用盐析法分离和提纯蛋白质。,第二节蛋白质21,二、蛋白质,3.蛋白质的变性,蛋白质受到某些物理因素或化学因

22、素的影响，而引起蛋白质的生物学功能丧失和某些理化性质的改变，这种现象叫蛋白质的变性。,能使蛋白质变性的因素很多。化学因素有强酸、强碱、重金属盐等；物理因素有加热、高压、强烈振荡、紫外线照射等。变性后的蛋白质，溶解性降低，凝结或产生沉淀。蛋白质的变性一般是不可逆的。,第二节蛋白质22,二、蛋白质,3.蛋白质的变性,临床上解救重金属盐(Cu2+、Pb2+、Hg2+等）中毒病人时，可先洗胃，再口服大量生鸡蛋、牛奶或豆浆，使之与重金属离子结合，减少机体蛋白质和重金属离子的结合。,临床上用消毒酒精、蒸煮或高压、紫外线照射等方法进行消毒、灭菌，农业上用福尔马林、波尔多液杀菌，防治病害，其原理都是使细菌的蛋

23、白质变性，而失去其生理活性。,反之，为了防止疫苗、抗血清等蛋白质变性，必须将它们保存在低温、干燥或避光等条件下。,第二节蛋白质23,蛋白质在一定条件(酸、碱或酶)下，和水作用，形成一系列中间产物，最终完全水解生成各种 氨基酸。人和家畜从食物中摄取的蛋白质，在体内酶的作用下，水解生成 氨基酸并被吸收。,二、蛋白质,4.蛋白质的水解,第二节蛋白质24,实验表明，蛋白质在强碱性溶液中能与少量稀硫酸铜发生显色反应生成紫色化合物，此颜色反应称双缩脲反应。常利用此反应检验某些样品中是否含有蛋白质。,二、蛋白质,5.蛋白质的颜色反应,蛋白质与水合茚三酮反应，生成蓝紫色溶液。氨基酸和蛋白质都能发生茚三酮反应。

24、,和水合茚三酮的显色反应,双缩脲反应,练习1,练习,1.下列因素能导致蛋白质变性的是（）。A.醋酸铅 B.紫外线 C.加热 D.以上三者能都变性,2.下列糖不属于还原糖的是（）。A.蔗糖 B.葡萄糖 C.果糖 D.麦芽糖,3.下列物质及其水解的最终产物不对应的是（）。A.蛋白质多肽 B.淀粉葡萄糖 C.麦芽糖葡萄糖 D.蔗糖葡萄糖和果糖,D,A,A,练习2,练习,4.用化学方法鉴别下列各组化合物。,淀粉蔗糖葡萄糖,蔗糖蛋白质,小结1,多糖：由多个单糖分子缩水而成。,小 结,第一节 糖,1.糖,单糖：不能水解的糖。,低聚糖：由几个单糖分子缩水而成。,2.葡萄糖(C6H12O6)具有还原性，能被费

25、林试剂氧化，也能发生银镜反应。,3.双糖,(1)蔗糖(C12H22O11)蔗糖由1分子葡萄糖和分子果糖脱水缩合而成。它不具有还原性，但在一定条件下水解生成葡萄糖和果糖。,小结2,小 结,4.多糖,(1)淀粉(C6H10O5)m 淀粉由许多个葡萄糖缩水而成。它不具有还原性，与碘作用呈特殊蓝色，在一定条件下可水解，水解最终产物为葡萄糖。,(2)纤维素(C6H10O5)m 纤维素由许多个葡萄糖缩水而成。它没有分支，不具有还原性，能发生水解，但比淀粉困难。,(2)麦芽糖(C12H22O11)麦芽糖由2分子葡萄糖脱水缩合而成。它具有还原性。,小结3,小 结,第二节 蛋白质,1.氨基酸,氨基酸是组成蛋白质的基本单位。它具有两性，可与水合茚三酮生成蓝紫色物质。,2.蛋白质,蛋白质是由几十个到几百个甚至几千个氨基酸分子缩水而成的。,蛋白质的主要性质有：蛋白质的两性性质；蛋白质的盐析；蛋白质的变性；蛋白质的水解及蛋白质的颜色反应。,