糖类
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第三节糖类糖类也称碳水化合物,碳、氢、氧为其主要组成元素,其化学本质是多羟基的醛、酮或水解后能生成多羟基醛、酮的有机化合物。
按照分子的复杂程度和水解情况,可以将糖类分为3类:1.单糖是多羟基醛或多羟基酮,不能水解。
单糖按分子中碳原子的多少还可分成三碳糖(丙糖)、四碳糖(丁糖)、五碳糖(戊糖)、六碳糖(己糖)等;也可按分子中主要官能团的不同,将单糖分为醛糖和酮糖。
单糖中比较重要的是戊醛糖、己醛糖和己酮糖,如葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等,单糖的结构有链式和环状两种,当单糖分子从链式结构转变成环状结构时,分子中增加了一个手性碳原子,它在空间的排列方式有2种,因此形成了2种环状异构体,分别称为α-式和β-式,如葡萄糖形成环状结构时,有两种异构体,α-葡萄糖和β-葡萄糖。
2.低聚糖是由2~10个单糖分子缩聚而成的,能水解生成相应数目的单糖分子。
按水解后生成的单糖分子数,低聚糖可分成二糖(双糖)、三糖、四糖等等,其中双糖最常见,典型的代表是蔗糖、乳糖、麦芽糖。
单糖和双糖一般都具有旋光性,能使在一个平面上振动的偏振光发生一定角度的偏转,按偏转的方向不同,分为右旋和左旋。
不同的糖旋光性能有差异,同一种糖的不同构型旋光性能也有差异。
3.多糖多糖是指单糖聚合度大于10的糖类,能水解。
多糖中的典型代表是淀粉及纤维素,一些氨基多糖和海藻多糖也日益受到重视。
糖类由于结构特点的不同,体现出某些不同的性质特点,在食品加工中比较重要是还原性,糖的还原性是指糖还原费林试剂、托伦试剂等碱性弱氧化剂的性质,我们把具有还原性的糖称为还原糖,没有还原性的糖称为非还原糖。
所有的单糖都是还原糖;所有的多糖都是非还原糖;有的低聚糖具有还原性,而有的则没有还原性,比如蔗糖是非还原糖,而麦芽糖、乳糖则是还原性双糖。
食品中常见的糖类有单糖、双糖、转化糖(蔗糖的酸性水解液,含等量的葡萄糖和果糖)、环糊精及麦芽糊精,淀粉、果胶、纤维素、半纤维素等。
化学糖类的知识点总结一、糖类的基本概念糖类是一类含有可溶性羟基的碳水化合物,它们通常是由碳、氢、氧三种元素组成的,化学式一般为(CH2O)n,其中 n 为大于或等于 3 的整数。
糖类在自然界中广泛存在,包括蜂蜜、水果、蔬菜、奶制品等食物中,在生物体内则广泛存在于细胞膜、核酸、蛋白质等生物大分子中。
根据其分子结构和性质,糖类可以分为以下几类:1. 单糖:是由一个具有多个羟基的碳链所组成的糖类,最简单的单糖是三碳的甘油醛(Glyceraldehyde)和四碳的醣醇(Erythrose);2. 双糖:是由两个单糖分子通过糖苷键连接而成的化合物,如蔗糖(麦芽糖、大葡萄糖)、乳糖等;3. 多糖:是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的多聚糖,如淀粉、纤维素、糖原等。
在糖类中,单糖是最基本的单位,其他复杂的糖类都是由单糖经过酶催化反应而形成。
同时,单糖也是生物体内最重要的糖类之一,如葡萄糖、果糖、半乳糖等,它们是细胞内能量的重要来源,也是构成生物大分子如核酸、蛋白质等的基本结构单元。
二、糖类的结构特点糖类的结构特点主要体现在其碳骨架、立体构型和环结构上。
1. 碳骨架:糖类的碳骨架通常是由连续的碳原子所组成的,每个碳原子上都含有一个羟基和一个醛基或酮基,由于羟基和醛基/酮基的特性,糖类具有较强的亲水性,因此可以在水溶液中自发形成环状结构。
2. 立体构型:糖类分子的碳原子上的羟基与醛基或酮基之间的空间排列方式不同,导致糖类分子具有不同的立体构型,常见的有 D 型和 L 型两种构型,它们之间的转化是通过酶的催化反应来完成的。
3. 环结构:糖类在水溶液中通常以环状结构存在,环状结构常见的有六元环和五元环两种类型,其中六元环的糖称为吡喃糖,五元环的糖称为呋喃糖。
糖类的结构特点决定了它们的生物学功能和化学性质,同时也为糖类的合成、分离和分析提供了重要的依据。
三、糖类的代谢途径糖类在生物体内主要通过糖酵解、糖异生和糖原合成三种途径进行代谢。
糖类的定义名词解释
糖类(carbohydrate)是多羟基醛、多羟基酮以及能水解而生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物,可分为单糖、二糖和多糖等。
糖类是自然界中广泛分布的一类重要的有机化合物。
日常食用的蔗糖、粮食中的淀粉、植物体中的纤维素、人体血液中的葡萄糖等均属糖类。
糖类在生命活动过程中起着重要的作用,是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源。
植物中最重要的糖是淀粉和纤维素,动物细胞中最重要的多糖是糖原。
主要由碳、氢、氧三种元素组成,是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
糖类化合物包括单糖、单糖的聚合物及衍生物。
葡萄糖是单糖。
麦芽糖、蔗糖、乳糖是二糖。
单糖是多羟醛或多羟酮及他们的环状半缩醛或衍生物,带有多个羟基的醛类或者酮类。
多糖则是单糖缩合的多聚物。
糖类主要包括没甜味的淀粉和有甜味的麦芽糖等,是人体最主要的能源物质。
例如肌肉收缩、神经传导,体内物质运输所需能量的70%都来自糖类。
糖类主要从谷类和薯类食物中获得。
糖类知识点总结生物一、糖类的结构1. 单糖单糖是构成多糖和多糖醇的基本单元,它们由简单的化学结构组成,包括醛糖和酮糖两种类型。
常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖等。
单糖的化学结构包括羟基(OH)、醛基(CHO)或酮基(C=O)、碳骨架等。
单糖的立体构型也有D型和L型之分,这取决于其手性碳原子的空间排布。
2. 双糖双糖是由两个单糖分子经过缩合反应形成的,其化学结构包括糖苷键和两个单糖基团。
常见的双糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖等。
双糖具有多种不同的结构和生物学功能,它们在食物中起着重要的营养作用。
3. 多糖多糖是由多个单糖分子经过缩合反应形成的,其分子量较大,包括淀粉、纤维素、糖原等。
多糖在生物体内起着能量储备和结构支持的作用,是生物体中非常重要的有机分子。
4. 糖醇糖醇是糖类的一种衍生物,其分子结构中含有羟基(OH)而不含有醛基(CHO)或酮基(C=O)。
糖醇具有类似于醇类的一些性质,可以作为食品甜味剂使用。
二、糖类的分类根据结构和性质的不同,糖类可以被分为多种不同的类型,包括单糖、双糖、多糖和糖醇等。
单糖是糖类的基本单元,它们通过缩合反应形成双糖和多糖。
双糖是由两个单糖分子通过糖苷键相连而成,其结构和性质各异,常见的有蔗糖、乳糖等。
多糖由多个单糖分子缩合而成,其分子量较大,包括淀粉、纤维素、糖原等。
糖醇是糖类的衍生物,其分子中含有羟基而不含有醛基或酮基,是一类具有甜味的有机化合物。
三、糖类的生物学功能1. 能量代谢糖类是生物体内重要的能量来源,它们通过葡萄糖代谢途径参与细胞内能量的产生。
在有氧条件下,葡萄糖可以通过糖解途径分解为丙酮酸,产生大量ATP分子;在缺氧条件下,葡萄糖可以通过乳酸发酵途径产生乳酸,并释放出少量ATP分子。
糖类在细胞内能量代谢中起着重要的作用,维持生物体正常的生理功能。
2. 结构支持多糖是细胞壁、细胞间物质、蛋白多糖的组成成分,它们具有良好的结构支持性能,可以维持细胞的形态和功能。
糖类知识点总结归纳一、知识概念1、糖类概述糖是一类碳水化合物,是维持生命活动所必需的营养素,也是维持生活和保持健康的重要物质。
糖类可以分为单糖、双糖和多糖三种类型。
其中,单糖是由单一分子组成的碳水化合物,最简单的单糖包括葡萄糖、果糖和半乳糖等。
双糖是由两个单糖分子通过糖苷键相连而成,最常见的双糖是蔗糖和乳糖。
多糖则是由多个单糖分子通过糖苷键相连而成,如淀粉、糖原和纤维素等。
2、糖类的分类根据单糖的不同,糖类可以分为葡萄糖类、果糖类、半乳糖类和氨基葡萄糖类四大类。
其中,葡萄糖类的代表物质是葡萄糖,它是动植物细胞中最常见的单糖。
果糖类主要包括果糖和蔗糖,它们在水果和甘蔗中含量较高。
半乳糖类主要包括半乳糖和乳糖,它们主要存在于乳制品中。
氨基葡萄糖类的代表物质是氨基葡萄糖,它是构成细胞壁的重要成分。
3、糖的生物学功能糖是细胞内外能量储备和供应的主要物质,它通过新陈代谢过程,转化为ATP分子,为人体提供能量。
此外,糖还是维持生命活动所必需的营养物质,可以调节人体的体温、维持酸碱平衡、促进细胞的生长和发育等。
二、糖类的代谢1、糖的吸收和消化体内的糖类主要是通过消化道吸收的,消化道主要吸收三种糖类:葡萄糖、果糖和半乳糖。
糖在消化道内主要经过淀粉酶和蔗糖酶的作用而变成葡萄糖,再通过肠道上皮细胞的运输蛋白进入血液循环,最终被肝脏和其他组织细胞所利用。
此外,糖类还可以经过代谢过程,被储存为糖原。
2、糖的利用和合成糖类被摄入后,主要是被细胞利用,转化成ATP分子为人体提供能量。
糖的代谢主要分为糖酵解和糖酵解两大过程。
糖酵解是指糖分子被分解成丙酮酸和磷酸酯化合物,再转化成乳酸或乙酸,最终转化成ATP分子。
糖异生是指糖分子通过多道途被合成成脂肪和蛋白质。
3、糖的储存体内的糖类主要通过两种形式储存:一种是以糖原的形式储存在肝脏和肌肉组织中;另一种是以脂肪的形式储存在脂肪细胞内。
当机体需要能量时,肝脏和肌肉组织可以通过糖原来合成葡萄糖,进而供给身体需要的能量。
总结糖类相关知识点1. 糖类的分类糖类是一类碳水化合物,主要可以分为单糖、双糖、多糖三类。
单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖等,是最简单的糖类,能够迅速被人体吸收利用,提供能量。
双糖是由两个单糖分子通过化学键结合而成,比较常见的有蔗糖、麦芽糖、乳糖等。
多糖是由多个单糖分子组合而成,比较常见的有淀粉、纤维素等。
2. 糖类的作用糖类是人体主要的能量来源,它所提供的能量可为人体细胞提供动力,同时也是许多生化反应的底物和中间产物。
此外,糖类还是维持人体生理功能的重要物质,比如葡萄糖参与了保持血管纤维素的稳定性、协助结缔组织修复、参与抗肿瘤活性等。
3. 糖类的摄入建议根据世界卫生组织的建议,成人每天对糖的摄入量不应超过总能量摄入量的10%。
这意味着如果一个成人每天摄入的总能量为2000千卡,那么每天对糖的摄入量不应超过200千卡,相当于50克。
对于孩子来说,由于他们对能量的需求较大,世界卫生组织建议5岁以下儿童对糖的摄入量不应超过每天总能量摄入量的5%。
4. 糖类对健康的影响尽管糖类对人体提供了必要的能量,但过量摄入糖类也会带来一系列的健康问题。
过量摄入糖类容易导致肥胖,糖类是能量密集的食物,摄入过多容易导致热量摄入过大,从而促进脂肪堆积。
长期摄入过量的糖类还容易引起糖尿病,科学研究表明,高糖饮食会导致胰岛素抵抗,最终发展成糖尿病。
另外,摄入过量的糖类还与心血管疾病、蛀牙等疾病有关。
5. 如何合理摄入糖类根据上述研究和建议,合理摄入糖类对保持身体健康非常重要。
首先,要适度控制甜食和含糖饮料的摄入量,这些食物中的糖类往往是隐藏的热量来源。
其次,应该多选择含有天然糖类的食物,比如水果、蔬菜等,这些食物中的糖类多附带有丰富的维生素、矿物质和膳食纤维。
此外,食品加工过程中应该控制添加糖类的量,少吃或不吃加糖的糕点、饼干等食品。
最后,要培养适量运动的习惯,加强对身体的锻炼,消耗多余的糖类,防止脂肪堆积。
总之,糖类是我们日常生活中难以避免的营养素,合理摄入糖类对保持身体健康非常重要。
糖类【重难点讲解】一、糖类还原性的检验及水解产物中葡萄糖的检验1.糖类的还原性糖类的还原性是指糖类具有醛基,能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应。
若某糖不能发生银镜反应或不与新制Cu(OH)2悬浊液反应,则该糖不具有还原性,为非还原性糖。
2.水解产物中葡萄糖的检验(1)水解条件①蔗糖:稀硫酸(1∶5)作催化剂,水浴加热。
②纤维素:90%的浓硫酸作催化剂,小火微热。
(2)水解产物中葡萄糖的检验欲要检验水解产物中的葡萄糖,必须先加入NaOH溶液中和其中的硫酸,再加入银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液进行检验。
3.中学阶段发生银镜反应的物质醛类、甲酸、甲酸酯类、甲酸盐、葡萄糖、麦芽糖、果糖。
特别提醒在检验某种物质是否存在时,一定要注意所用试剂是否与待检物中的其他物质发生反应,若存在这样的物质,应先除去。
如检验卤代烃中是否含有卤素原子时,应先加入NaOH溶液再加热,发生反应R—X+NaOHR—OH+NaX,然后再加入足量的稀HNO3酸化,最后才加入AgNO3溶液。
此处加入足量稀HNO3酸化的目的之一就是防止剩余的NaOH 与AgNO3反应。
二、淀粉水解程度的判断及水解产物的检验用银氨溶液和碘水来检验淀粉在水溶液中是否发生了水解及水解是否已进行完全。
实验步骤如下:实验现象及结论:特别提醒②要验证混合液中是否还有淀粉应直接取水解后的混合液加碘水,而不能在加入NaOH中和后再加碘水,因碘水与NaOH溶液反应。
三、有关糖类物质的化学方程式的书写1.若涉及常见的典型官能团之间的转化,则应用结构简式来表示糖类物质。
如CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O2.若不涉及常见官能团之间的转化,比如糖类的水解反应方程式,此时可用分子式或分子通式来表示糖类物质,并在其下方标明糖类名称即可。
如蔗糖水解的化学方程式可表示为:特别提醒由于糖类普遍存在同分异构体,且中学阶段不涉及其结构,因此,在书写化学方程式时,若用分子式表示某种糖时,必须注明名称。
【典例精讲】类型1 糖类分子结构的推导例1充分燃烧某糖,消耗的O2、生成的CO2和H2O的物质的量都相等,它的相对分子质量是它最简式式量的6倍,0.1 mol 该糖能还原银氨溶液生成21.6 g银,0.1 mol该糖能与30 g乙酸发生酯化反应。
求该糖的:(1)最简式。
(2)相对分子质量、分子式。
(3)若该糖是直链分子,已知同一个碳原子上连有2个—OH不稳定,试推导其结构简式。
答案(1)CH2O(2)180C6H12O6(3)解析(1)依题意可知,该糖分子内C、H、O三种原子的物质的量之比为:1∶2∶(2+1-2)=1∶2∶1,故该糖的最简式为CH2O。
(2)由最简式可得最简式式量为30,依题意,该糖的相对分子质量为6×30=180,分子式为(CH2O)6即C6H12O6。
(3)设该糖分子中含有x个—CHO,y个—OH。
R(CHO)x~2xAg12x0.121.6/108解得x=1R(OH)y~yCH3COOH1y0.130/60解得y=5由于该糖为直链分子,且由于多个—OH连在同一碳原子上不稳定,故该糖的结构简式为:该糖的结构为五羟基醛,为葡萄糖。
本题推导确定葡萄糖分子结构的思路为:葡萄糖的分子结构由此可延伸为有机结构推断题的一般解法为已知条件―→实验式―→分子式―→结构式。
类型2 糖类性质的应用例2下图为人体在某项生理过程中所发生的化学反应示意图。
(1)图中标有字母的物质中,________代表酶。
(2)如果B代表蔗糖,则C和D各代表____________。
(3)下列关于葡萄糖与蔗糖相比较的说法中错误的是____________________________。
A.它们的分子式不同,但化学元素组成相同B.蔗糖能水解,葡萄糖却不能C.它们是同分异构体D.葡萄糖是单糖,蔗糖是二糖答案(1)A(2)葡萄糖和果糖(3)C解析(1)可以看出A在反应前后分子结构并未发生改变,而在反应过程中起了促进B转化成C和D的作用,故A代表酶,酶的化学本质是蛋白质,基本组成单位是氨基酸。
(2)蔗糖属于二糖,它水解生成葡萄糖和果糖,故C和D代表葡萄糖和果糖。
(3)根据所学的知识,可判断错误的是C。
葡萄糖作为人体重要的营养物质和能量来源,其生理作用和发生的化学反应作为生物和化学的契合点,已倍受人们的关注。
本题以图示的形式描述了人体内化学反应的过程,要求我们具有较强的观察能力和将图像信息转换为化学物质和化学反应的信息处理能力。
类型3 淀粉水解程度的判断例3 某学生设计了四个实验方案,用以检验淀粉的水解情况。
方案甲:淀粉液――→稀硫酸加热水解液中和液溶液变蓝。
结论:淀粉完全没有水解。
方案乙:淀粉液――→稀硫酸加热水解液――→银氨溶液微热无银镜现象。
结论:淀粉完全没有水解。
方案丙:淀粉液――→稀硫酸加热水解液中和液――→银氨溶液微热有银镜现象。
结论:淀粉已经水解。
方案丁:淀粉液――→稀硫酸加热水解液结论:淀粉部分水解。
根据上述操作现象,回答设计、结论是否正确,然后简要说明理由。
甲方案____________________________________________________________,______________________________________________________________________。
乙方案_____________________________________________________________,___________________________________________________________________。
丙方案_____________________________________________________________,___________________________________________________________________。
丁方案___________________________________________________________,________________________________________________________________。
答案 (1)设计和结论都不正确。
设计不正确是因加入NaOH 溶液呈碱性后,加入I2,I2与NaOH 溶液发生反应,没有I2存在,不能证明淀粉是否存在;结论不正确是若淀粉部分水解,溶液中也会有淀粉存在 (2)设计和结论都不正确。
因为在酸性条件下,加入的银氨溶液被破坏,不能与葡萄糖发生银镜反应。
按方案乙的设计,无银镜现象,淀粉可能是完全水解了也可能是部分水解了 (3)设计和结论都正确。
按设计的方案进行实验,有银镜现象,说明淀粉已水解生成了葡萄糖 (4)设计和结论都正确。
按设计方案进行实验,淀粉变蓝又有银镜现象,说明既有淀粉又有葡萄糖解析 本例是一道实验评价型的例题,思考问题应紧紧围绕淀粉的检验和葡萄糖的检验所需的实验条件,进行周到而又全面的分析,这是解决本题的关键。
同时本题也较好地考查了文字的表达能力。
,在具体设计实验时,要注意两点:在检验葡萄糖存在时,加银氨溶液之前,要加碱中和溶液中的硫酸,否则银氨络离子要被破坏;检验淀粉存在时,不能是碱性溶液,因为碘能和NaOH 反应,因此水解液可以直接加碘水检验,不必先中和。
,若淀粉水解完全时,则在溶液中加入碘水,溶液不会出现蓝色;若淀粉尚未水解时,则加入银氨溶液,水浴加热,溶液不会出现银镜反应;若淀粉正在水解中,则既要用碘水检验淀粉的存在,又要用银氨溶液检验有无葡萄糖或麦芽糖的存在。
误区警示 解答本题的易错点是误认为乙方案正确。
实际上银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应必须在碱性条件下进行,因此必须中和掉作催化剂的硫酸。
【自测题】1.下列物质中,主要成分属于高分子化合物的是()蔗糖B.油脂C.棉花D.蔗糖答案AC解析油脂、蔗糖相对分子质量小于1000,不属于高分子化合物。
故答案应选AC。
2.互为同分异构体,且可用银镜反应区别的是()A.丙酸和乙酸甲酯B.蔗糖和麦芽糖麦芽糖和纤维素D.苯甲酸和苯甲醛答案 B3.在酸性条件下,可以水解生成相对分子质量相同的两种物质的有机物是()A.蔗糖B.麦芽糖C.乙酸乙酯D.甲酸乙酯答案AD4.糖元[(C6H10O5)n]是一种相对分子质量比淀粉更大的多糖。
主要存在于肝脏和肌肉中,常常被称为动物淀粉和肝糖。
下列有关糖元的叙述中正确的是()A.糖元与纤维素互为同分异构体,与淀粉互为同系物B.糖元水解的最终产物是葡萄糖C.糖元具有还原性,是还原性糖D.糖元不溶于水,无甜味答案BD解析理解题给信息:糖元是一种相对分子质量比淀粉更大的多糖。
因此以多糖的结构与性质分析各选项:A.多糖中葡萄糖单元的数目均不尽相同,则谈不上同分异构体问题,对高分子化合物均不能仅从结构单元的组成上去分析是否为同分异构体,A说法不正确;B.糖元是被称为动物淀粉的多糖,则其水解的最终产物是葡萄糖,B说法正确;C.多糖是高分子化合物,不能显示其结构单元的性质,不能称为还原糖,C说法不正确;D.多糖是高分子化合物,不能溶在冷水中,也不具有甜味,D说法正确。
5.青苹果汁遇碘溶液显蓝色,熟苹果汁能还原银氨溶液,这说明()A.青苹果中只含淀粉不含糖类B.熟苹果中只含糖类不含淀粉C.苹果转熟时淀粉水解为单糖D.苹果转熟时单糖聚合成淀粉答案 C解析淀粉葡萄糖(具有还原性)6.进行淀粉水解实验,同时检验水解产物和水解是否完全,除加淀粉和水之外,还需加入相应的试剂及加入顺序最好是()NaOH溶液→NaOH溶液→新制Cu(OH)2悬浊液碘水→碘水→NaOH溶液→新制Cu(OH)2悬浊液NaOH溶液→NaOH溶液→碘水→新制Cu(OH)2悬浊液碘水→碘水→新制Cu(OH)2悬浊液答案 B7.请写出3种你学过的有机物的结构简式,这些化合物必须符合以下要求:最简式相同,且都能与新制的Cu(OH)2反应及其对应的化学方程式:(1)________,____________________________________________________________。
(2)________,____________________________________________________________。
(3)________,____________________________________________________________。