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第四章 生命中的基礎有機物
課表要求
1.了解糖類的組成和性質特點，能舉例說明糖類在食品加工和生物能源開發上的應用。
2.了解氨基酸的組成、結構特點和主要性質。了解氨基酸和人體健康的關系。
3.了解蛋白質的組成、結構和性質。
4.了解化學科學在生命科學發展中所起的重要作用。
要點精講
一、糖類
1.糖類的結構：分子中含有多個羥基、醛基的多羥基醛，以及水解后能生成多羥基醛的由C、H、O組成的有機物。糖類根據其能否水解以及水解產物的多少，可分為單糖、二糖和多糖等。
2.糖類的組成：糖類的通式為Cn（H2O）m，對此通式，要注意掌握以下兩點：①該通式只能說明糖類是由C、H、O三種元素組成的，并不能反映糖類的結構；②少數屬于糖類的物質不一定符合此通式，如鼠李糖的分子式為C6H12O5；反之，符合這一通式的有機物不一定屬于糖類，如甲醛CH2O、乙酸C2H4O2等。
3.單糖——葡萄糖
（1）自然界中的存在：葡萄和其他帶甜味的水果中，以及蜂蜜和人的血液里。
（2）結構：分子式為C6H12O6（與甲醛、乙酸、乙酸乙酯等的最簡式相同，均為CH2O），其結構簡式為：CH2OH－（CHOH）4－CHO，是一種多羥基醛。
（3）化學性質：兼有醇和醛的化學性質。
①能發生銀鏡反應。
②與新制的Cu（OH）2堿性懸濁液共熱生成紅色沉淀。
③能被H2還原
④酯化反應：
（4）用途：①是一種重要的營養物質，它在人體組織中進行氧化反應，放出熱量，以供維持人體生命活動所需要的能量；②用于制鏡業、糖果制造業；③用于醫藥工業。體弱多病和血糖過低的患者可通過靜脈注射葡萄糖溶液的方式來迅速補充營養。
4.二糖——蔗糖和麥芽糖
5.食品添加劑
6.多糖——淀粉和纖維素
（1）多糖：由許多個單糖分子按照一定的方式，通過分子間脫水縮聚而成的高分子化合物。淀粉和纖維素是最重要的多糖。
（2）高分子化合物；即相對分子質量很大的化合物。從結構上來說，高分子化合物通過加聚或縮聚而成。通過人工合成的高分子化合物屬于合成高分子化合物，而淀粉、纖維素等則屬于天然高分子化合物。
（3）淀粉和纖維素的比較
（4）判斷淀粉水解程度的實驗方法
說明 在用稀H2SO4作催化劑使蔗糖、淀粉或纖維素水解而進行銀鏡反應實驗前，必須加入適量的NaOH溶液中和稀H2SO4，使溶液呈堿性，才能再加入銀氨溶液并水浴加熱。
二、油脂
1.油脂的組成和結構：油脂屬于酯類，是脂肪和油的統稱。油脂是由多種高級脂肪酸（如硬脂酸、軟脂酸等）與甘油生成的甘油酯。它的結構式表示如下：
在結構式中，R1、R2、R3代表飽和烴基或不飽和烴基。若Rl＝R2＝R3，叫單甘油酯；若R1、R2、R3不相同，則稱為混甘油酯。天然油脂大多數是混甘油酯。
2.油脂的物理性質：
①狀態：由不飽和的油酸形成的甘油酯（油酸甘油酯）熔點較低，常溫下呈液態，稱為油；而由飽和的軟脂酸或硬脂酸生成的甘油酯（軟脂酸甘油酯、硬脂酸甘油酯）熔點較高，常溫下呈固態，稱為脂肪。油脂是油和脂肪的混合物。
②溶解性：不溶于水，易溶于有機溶劑（工業上根據這一性質，常用有機溶劑來提取植物種子里的油）。
（3）油脂的化學性質：
①油脂的氫化（又叫做油脂的硬化）。油酸甘油酯分子中含C＝C鍵，具有烯烴的性質。例如，油脂與H2發生加成反應，生成脂肪：
油酸甘油酯（油）硬脂酸甘油酯（脂肪）
油脂和酯的比較
油脂和礦物油的比較
說明 工業上常利用油脂的氫化反應把多種植物油轉變成硬化油（人造脂肪）。硬化油性質穩定，不易變質，便于運輸，可用作制造肥皂、脂肪酸、甘油、人造奶油等的原料。
②油脂的水解。油脂屬于酯類的一種，具有酯的通性。
a.在無機酸做催化劑的條件下，油脂能水解生成甘油和高級脂肪酸（工業制取高級脂肪酸和甘油的原理）。
b.皂化反應。在堿性條件下，油脂水解徹底，發生皂化反應，生成甘油和高級脂肪酸鹽（肥皂的有效成分）。
3.肥皂和合成洗滌劑
（1）肥皂的生產流程：動物脂肪或植物油+NaOH溶液
高級脂肪酸鹽、甘油和水、鹽析（上層：高級脂肪酸鈉；下層：甘油、水的混合液）
高級脂肪酸鈉。
（2）肥皂與合成洗滌劑的比較。
三、蛋白質
1.存在：蛋白質廣泛存在于生物體內，是組成細胞的基礎物質。動物的肌肉、皮膚、發、毛、蹄、角等的主要成分都是蛋白質。植物的種子、莖中含有豐富的蛋白質。酶、激素、細菌、抵抗疾病的抗體等，都含有蛋白質。
2.組成元素：C、H、O、N、S等。蛋白質是由不同的氨基酸通過發生縮聚反應而成的天然高分子化合物。
3. 蛋白質的性質
說明 ：a.蛋白質的鹽析是物理變化。b.蛋白質發生鹽析后，性質不改變，析出的蛋白質加水后又可重新溶解。因此，鹽析是可逆的。c.利用蛋白質的鹽析，可分離、提純蛋白質。
③變性。在熱、酸、堿、重金屬鹽、紫外線、有機溶劑的作用下，蛋白質的性質發生改變而凝結。
說明：蛋白質的變性是化學變化。蛋白質變性后，不僅喪失了原有的可溶性，同時也失去了生理活性。因此，蛋白質的變性是不可逆的，經變性析出的蛋白質，加水后不能再重新溶解。
④顏色反應。含苯環的蛋白質與濃HNO3作用后，呈黃色。⑤灼燒蛋白質時，有燒焦羽毛的味。利用此性質，可用來鑒別蛋白質與纖維素（纖維素燃燒后，產生的是無味的CO2和H2O）。
4.酶催化作用的特點
（1）條件溫和，不需加熱。在接近體溫和接近中性的條件下，酶就可以起作用。在30℃～50C之間酶的活性最強，超過適宜的溫度時，酶將失去活性。
（2）具有高度的專一性。如蛋白酶只能催化蛋白質的水解反應；淀粉酶只對淀粉起催化作用；等等。
（3）具有高效催化作用。酶催化的化學反應速率，比普通催化劑高107～1013倍。

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