物质的化学组成

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,2. 1 物质的化学组成,学 习 要 求,1联系实例，理解配位化合物、高分子化合物组成中的基本概念和命名原则，能写出一些常见配合物和高分子的化学式。,2认识物质化学组成的复杂性，了解 C,60,等团簇和,Si：H，Fe,3,C 等非整比化合物、不符合正常化合价规则的物质的存在及其工程应用。,3认识金属有机化合物，比较 MCC 键和 MOC 键键能大小，了解其工程应用。,4了解蛋白质、核酸等生物大分子的化学组成，能分别写出23 种碱基、氨基酸的化学式，理解 DNA、RNA、蛋白质在遗传信息传递过程中的作用，了解生物大分子的应用和开发前景。,5联系实例，理解物质的化学组成和结构是决定其性能和应用的基础。,1,物质,实物,场,无机物,有机物,单质及简单化合物(氧化物、酸、碱、盐),复杂化合物(配合物、团簇、超分子),无机高分子(无机固体材料等),简单化合物(烃及其衍生物、醇、醛、羧酸、酯等),有机高分子,天然高分子(糖类、DNA、蛋白质等),合成高分子(合成塑料、橡胶、纤维),复杂化合物(超分子),金属有机,物质的分类,2,配合物是以金属正离子(或中性原子)作为中心，有若干个负离子或中性分子按一定的空间位置排列在其周围形成的复杂化合物。处于配合物中心位置的正离子或中性原子称为,配位中心,(中心体或形成体)，也称,中心离子,或,中心原子,。按一定空间位置排列在配位中心周围的负离子或中性分子称为,配位体,，,简称配体。中心离子和配位体之间靠,配位键,结合。,英语中称做：Coordination Compound，意为“协同化合物”,或 Complex Compound，意为“复杂化合物”。译成“配合物”或“络合物”,定义,一、 配位化合物,3,Pt,(NH,3,),4,(NO,2,) Cl, CO,3,中,心,离,子,内界,(配离子),外,界,K,4,Pt,Cl,6,外,界,内界,(配离子),配,位,体,中,心,离,子,配位原子,配位体,概念说明,4,配位化合物的,命名,H,2,Zn (OH),2,C1,2,二氯二羟合锌()酸,Na,2,Mg Y,乙二胺四乙酸合镁()酸钠,K,4,Pt Cl,6,六氯合铂()酸钾,K,2,Hg I,4,四碘合汞()酸钾,Co (NH,3,),3,(H,2,O) C1,2, Cl,氯化二氯一水三氨合钴(),Cu (NH,3,),2,(CH,3,COO) Cl,氯化乙酸根二氨合铜(),Cu (en),2, SO,4,硫酸二乙二胺合铜(),Co,2,(CO),8,八羰合二钴(0),Cr (C,6,H,6,),2,二苯合铬(0),5,CaY,2,配离子,多齿配体与螯合物,复杂多元有机酸根、多元胺等常常含有两个或两个以上的配位原子，它们作为配位体时称为,多,齿配体,。多齿配体与中心离子形成具有环状结构的配合物又称,螯合物,，螯合物的稳定性很强。,6,反式-二氯二氨合铂(),顺式-二氯二氨合铂(),例如,具有抗癌活性,无活性。,配合物的结构与性能,螯合物的稳定性很强是因为,螯合效应,的结果。即多齿配体与中心离子形成了环状结构 。结构对配合物的性质有很大影响。具有相同化学组成的配合物往往有不同的空间结构，并表现出不同的性能。,7,团簇是指由几个至上千个原子、分子或其结合态粒子聚集而形成的相对稳定的介观聚集体。它的研究在20世纪80年代后迅速发展。团簇的空间尺度在纳米(10,9,m)量级左右。有金属簇，如 Li,n,，Cu,n,，Hg,n,；非金属簇，如 C,n,，N,n,，Ar,n,；分子簇，如 (H,2,O),n,，(NaCl),n,等。团簇的结构、性能与所含原子、分子或其结合态粒子数密切相关，它的物理和化学性质不同于单个原子或分子，也不同于常规的固体和液体。例如，常规 Fe、Co、Ni 等是铁磁性的，但它们的团簇可以是超顺磁性的；常规顺磁性的 Na、K 等的团簇却是铁磁性的。团簇是许多纳米材料的基础。,二、团簇,8,图2-2,金刚石、石墨、C,60,的结构示意图,(c) C,60,黄色为双键,红色为单键,在大量的团簇中，研究最多的是碳团簇，原子数为 20，24，28，32，36，50，60，70，84，120的稳定性较高，其中 C,60,的丰度最高，C,70,次之。C,60,是1985年发现的。以 C,60,作为结构基元而形成的 C,60,固体是除石墨、金刚石外，碳的又一种同素异形体。,(a) 金刚石,(b) 石墨,碳团簇,9,球碳团簇及其衍生物在超导电性、半导体、非线性光学等方面具有奇异性能，K,3,C,60,、Rb,3,C,60,、Rb,2,CsC,60,、Rb,2. 7,Tl,2. 2,C,60,和RbTl,2,C,60,的超导转变温度分别为 18 K、30 K、31. 3 K、45 K 和 48 K。球碳团簇在高新技术领域具有广阔的应用前景，美国化学家 Smalley R. E.，Curl R. F. 和英国化学家 Kroto H. W. 因对开拓这个新领域的贡献荣获1996年诺贝尔化学奖。,CsC,60,H. W. 克鲁托Harold W. Kroto,R. E. 史沫莱Richard E. Smalley,R. F. 柯尔Robert F. Curl,图2.,发现C,60,的三位科学家,10,碳纳米管,除球形的 C,60,等碳团簇外，还有1991年发现的碳纳米管（如图2-3），也称“,布基管,”，以及结构类似洋葱的“,布基葱,”。碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的纳米微管，多层碳管各层之间的间隔为石墨的层间距。碳管两头可以是空的，也可被半个 C,60,或更大的球碳所封闭。,外部直径只有几到几十纳米。这样的材料很轻，但很结实。它的密度是钢的 1/6，而强度却是钢的 100 倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。,中国科学院纳米科技网,图2-3 碳纳米管的结构示意图,11,碳纳米管可以是不同禁带宽度的半导体，也可以是准一维导体。碳纳米管可以用于未来电子工业制造电子器件和超薄导线，使电子芯片集成度更高，体积更小。,纳米碳管的细尖极易发射电子。用于做电子枪，可做成几厘米厚的壁挂式电视屏，这是电视制造业的发展方向。,碳纳米管潜在的应用前景,12,固体中含有多种原子，其结合态的组成和结构十分复杂，如：,将其组成约简后，其原子数目不成整数比，这类化合物称为,非整比化合物,。,金属间化合物,碳化物,Fe,3,C，,Mn,7,C,3,氮化物,Fe,2,N，,Fe,4,N 等，,其中各元素均,不符合正常化合价规则,。,又如：,LaH,2. 76,，Fe,1,x,O，Sn,1+,x,O,2,，PbO,1. 88,等物质,三、非整比化合物,13,其中有阳离子过剩（或阴离子短缺）的化合物，,如 Zn,1+,x,O， NaCl,1,x,；,以及由混杂缺陷产生的非整比化合物，如,Na,1,2,x,Ca,x,Cl，Ca,1,x,Y,x,F,2+,x,，Zr,1,x,Ca,x,O,2,x,，Li,x,Si,1,x,AlO,2,等。,然而它们是稳定存在的物质，在常温下多为固体。究其原因是,晶体中存在着缺陷,。,也有阳离子短缺（或阴离子过剩）的化合物，,如 Cd,1,x,S， UO,2+,x,；,14,非整比化合物等在材料中十分重要，可以控制或改善无机固体材料的光、电、声、磁、热、力学等性质。,GaAs,1,x,P,x,是制发光二极管的材料，它可以发出从红光到绿光的各种颜色的光；,彩色电视发光材料用的红粉、绿粉和蓝粉的其组成也是非整比化合物。,Y,2,O,2,S：Eu,3+,，,Y,2,O,2,S：Tb,3+,，,(Ca，Sr),10,(PO,4,),6,C1,2,：Eu,3,+,“黑漆”古铜镜耐磨是因为其表面形成了一层非整比化合物：Sn,1-,x,Cu,x,O,2,例如：,碳化物、氮化物,在钢材中能有效地提高钢材的硬度；,15,根据不同的显示器件对显示技术的要求，科润光电推出了阴极射线与投影管（CRT）发光材料、半导体二极管（LED）发光材料、场发射（FED）发光材料、低压荧光屏（VFD）发光材料、等离子体（PDP）发光材料、X射线发光材料等显示器件发光材料，并适应背投电视蓬勃发展的市场状况，建设了红、蓝、绿投影管专用发光材料生产线。,上述各类材料体系可根据用户不同用途及要求选择合成，发光颜色主体为红、蓝、绿等过渡色。,上海科润光电材料有限公司,PhosphorsforDisplay,显示器件发光材料,16,非晶氢化硅,Si,H,是信息、电子工业中经常用到的半导体材料，其中,表示非晶态，Si 表示硅，“,”表示掺人和掺入的量不确定，H 表示氢。,(Co,0. 90,Fe,0. 06,Ni,0. 02,Nb,0. 02,),78,Si,22,x,B,x,是用于录音磁头的一类合金的组成；,(GdCo，GdFe),是用于计算机储存元件的一种非晶态材料；,Y,n,Ba,2,Cu,m,O,7 8,：La,1,n,Li,m,3,是性能很好的高温超导体；,Ba,0. 88,Pb,0. 88,Ca,0. 04,TiO,3,陶瓷广泛用于超声加工声纳、水听器等；,Pb,1,x,La,x,(Zr,y,Ti,1,y,),1,x,/4,O,3,是压电陶瓷；,Ti,50,N,i 是钛镍形状记忆合金；,17,非整比化合物（不定组成）与整比化合物(定组成)（水，二氧化碳等）是一对矛盾，他们代表着,物质形成的两种方式,，各自发挥着自己的作用。,18,由金属原子和有机基团中碳原子键合而成，含金属,碳键（MC）的化合物称金属有机化合物，如 (C,2,H,5,),2,Zn、C,6,H,5,Ti(OC,3,H,7,),3,、(C,2,H,5,),4,Pb、RMgX（R为烷基，X为卤素）。,金属有机化合物大体分三类：,(1)离子型化合物,(2)键化合物,(3)非经典键化合物,如： Cr (C,6,H,6,),2,、Fe (C,5,H,5,),2,（二茂铁）、,K,+,(Pd Cl,3,CH,2,=CH,2,),；,四、金属有机化合物,19,(1),离子型化合物,。碱金属和碱土金属所形成的烃基化合物多为离子型，其通式为 RM，R,2,M，具有离子化合物的典型特征，可以看作烃 R-H 的盐类。它们一般不溶于烃类溶剂，具有异乎寻常的反应活性，对空气敏感，遇水剧烈水解。,(2)键化合物。第 IIIAVIIA 族和第 IB、IIB 族元素与有机基团主要以共价键结合形成化合物，如 R,2,Hg，(C,2,H,5,),4,Pb，(CH,3,),3,SnCl 等。具有挥发性，对空气稳定，一般溶于非极性溶剂。,(3)非经典键化合物。包括由过渡元素与不饱和基团通过金属轨道和电子之间相互作用而生成的配合物，如 Cr(C,6,H,6,),2,、Fe(C,5,H,5,),2,（二茂铁）、K,+,(PdCl,3,CH,2,=CH,2,),；过渡元素与羰基等配合形成同时含键和键的金属有机化合物，如羰基金属M(CO),n,。,20,另外，还有多中心键型金属有机化合物，如含桥连烷基的Al(CH,3,),2,C,6,H,5,2,、Be(CH,3,),2,n,，多核羰基金属 M,x,(CO),y, 等。事实上，周期表中除惰性气体以外的绝大多数元素都可以与有机基团中的碳以各种方式结合，硼、磷、砷和硅等的有机化合物一般也包括在金属有机化合物范围之内；对过渡金属，可形成 MO、MS、MP 或 MN键，如 Pd(PPh,3,),4,（Ph指苯基）、Al(OC,3,H,7,),3,等，也常划为金属有机化合物。所以金属有机的范围在不断扩大，也说明科学和人的认识都是不断发展的。,21,金属有机化合物是电子、光学、磁性等功能材料、超纯材料和精细陶瓷等许多工业加工中的重要物质基础。金属镍粉与 CO 反应得到液态 Ni(CO),4,，在稍高温度下分解便得到纯镍。,金属有机化合物应用实例,22,过渡金属有机化合物中，MC 键不是典型的离子键，键能一般小于 CC 键，容易在 MC 处断裂。这广泛用于,化学气相沉积（Chemical Vapor Deposit， CVD）,，能沉积成高附着性的金属膜。例如三丁基铝 A1(C,4,H,9,),3,和三异丙基苯铬CrC,6,H,4,CH(CH,3,),2,3,热分解，分别得到金属铝膜和铬膜。,在金属的烷氧基化合物中，实验证明 C,O 键较 M,O 键要弱，因此易在 CO 键处断裂，沉积出金属的氧化物：,2 Al(OC,3,H,7,),3,Al,2,O,3, 6 C,3,H,6, 3 H,2,O,420,Si(OC,2,H,5,),4,SiO,2, H,2,O CH,(碳氢化合物),700,化学气相沉积,23,既有无机物的,金属有机化合物的桥梁作用,24,高分子化合物，简称,高分子,，又称,高聚物,，它的相对分子质量高达几千甚至几百万。有无机高分子和有机高分子之分，这里讨论有机高分子。有机高分子中有,纤维素、蛋白质、淀粉、木质素,等天然高分子和有机小分子聚合而成的合成高分子。工程应用中多为合成高分子。世界上,第一个合成高分子,是,1907年,诞生的,酚醛树脂,。,五、高分子化合物,25,例如,：聚氯乙烯的分子是由许多氯乙烯,加聚,结合而成：,单体,链节,多分散性,：高分子化合物相对分子质量大小不等的现象,简写,：,聚合物,聚合,聚合度,加成聚合,与,缩合聚合,26,n,H,2,N(CH,2,),6,NH,2,己二酸,己二胺,n,HOOC(CH,2,),4,COOH,+,(2,n,1) H,2,O,聚酰胺66 或尼龙66,n,OH,+,又如,，聚酰胺,66（尼龙,66）由己二胺和己二酸为单体经过,缩聚,反应制得：,H ,NH(CH,2,),6,NH,CO (CH,2,),4,CO,它的聚合度为2,n,聚合度是以链节数来计量的,在聚酰胺化学式中，名称后的第一个数字“6”指二元胺的碳原子数，第二个数字“6”指二元酸的碳原子数。,27,碳链高分子化合物,主链中均是 C,C 键,主链中引入了 O，N 等杂元素，不但有 C,C 键，还有 C,O，C,N 键，,杂链高分子化合物,主链中仅含有 Si，P，O等元素而没有 C 原子,元素有机高分子化合物,高分子化合物的分类,28,表2. 1,一些高分子化合物及其单体,CH,2,CCHCH,2,CH,3,29,NH(CH,2,),5,C=O,CH,2,CCOOCH,3,CH,3,CH,2,CH,2,O,30,31,32,高分子化合物的命名,(4)有时还以高分子化合物的主要用途或最初用途表示命名，属,习惯名称,或,商品名称,，如乙烯-丙烯共聚物称乙丙橡胶，聚酰胺高聚物称尼龙或锦纶。,归纳起来一般有以下几种情况：,(1)在单体或组成特征前面加,“聚”(Po1y,-)，表示高分子化合物是通过聚合反应得到的，如聚乙烯、聚酰胺等。,(2),在单体后面加“树脂,”，曾表示树上流出的脂，多为天然高分子化合物，现在也将某些合成高分子化合物称作“树脂”，如酚醛树脂，脲醛树脂，环氧树脂，聚氯乙烯树脂等。,(3),英文缩写,，如ABS是以其单体丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)英文名称的第一个字母大写组合来表示；PE是聚乙烯(Polyethylene)的英文缩写,33,表2. 2 一些常见高分子化合物的名称,高分子材料,化学名称,习惯名称或,商品名称,英文名称,英文,缩写,塑 料,聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯,聚苯乙烯,丙烯腈丁二烯,苯乙烯共聚物,聚乙烯，乙纶,聚丙烯，丙纶,聚氯乙烯，氯纶,聚苯乙烯,腈丁苯共聚物,Polyethylene,Polypropylene,Poly (vinyl chloride),Polystyrene,Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer,PE,PP,PVC,PS,ABS,纤 维,聚对苯二甲酸乙二(醇)酯,聚己二酰己二胺,聚丙烯腈,聚乙烯醇缩乙醛,涤纶，的确良,锦纶66,或尼龙66,腈纶,维纶,Poly (ethylene terephthalate),Poly (hexamethylene adipamide),Polyacrylonitrile,Poly (vinyl acetal),PETP,PA,PAN,PVA,橡 胶,丁二烯苯乙烯共聚物,顺聚丁二烯,顺聚异戊二烯,乙烯丙烯共聚物,丁苯橡胶,顺丁橡胶,异戊橡胶,乙丙橡胶,Butadiene-styrene rubber,cis,-1,4-Polybutadiene rubber,cis,-1,4-Polyisoprene rubber,Ethylene-propylene rubber,SBR,BR,IR,EPR,34,构成生命的物质种类很多，有脂、维生素、激素、血红素、叶绿素等,生物小分子,，有蛋白质、核酸、糖类等,生物大分子,。,蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子，相对分子质量可从,一万,到,数百万,。多肽链由氨基酸通过肽键（酰胺键，CONH）共价连接而成，各种多肽链都有自己特定的氨基酸顺序。,1蛋白质,六、生物大分子,35,图2-4 L- 和 D- 构型的,- 氨基酸,L- 构型,D- 构型,人体细胞含有 3 000 至 10 000 种以上的蛋白质，人体蛋白质由20种氨基酸组成。除脯氨酸外，其它 19 种均是,-碳上有一个氨基(,NH,2,) 的有机羧酸（,-氨基酸,），结构通式为,R,CH(NH,2,)COOH，R 是每种氨基酸的特征基团。最简单的氨基酸是甘氨酸，其中R基是一个,H 原子,。按 R 基组成的不同，氨基酸可分为,脂肪族,、,芳香族,和,杂环族,三类；按 R 基极性的不同，氨基酸又可分为非极性 R 基氨基酸和极性 R 基氨基酸。,氨基酸,36,表2. 3,20 种氨基酸,的名称和结构,37,续表,表中带*者为人体必需氨基酸,38,除甘氨酸外，其余 19 种氨基酸的,- 碳原子都与 4 个不相同的基团相连。这种结构的的化合物在空间有两种不同的排布：,这两种不同的排布化合物不能重叠，它们之间的关系就象实物和镜像、左手和右手的关系：,手性分子,39,生物界 10,10,10,12,数量级的蛋白质种类中，有些完全由氨基酸组成，这是,简单蛋白质,；有些除蛋白质外，还有被称为辅基或配基的非蛋白质成分，这是,结合蛋白质,。,40,蛋白质的空间结构,蛋白质的,空间结构,又叫蛋白质的,构象,、,高级结构,、,立体结构,、,三维结构,等，指的是蛋白质分子中所有原子在三维空间中的排布。,维持蛋白质分子构象的化学键有：氢键、盐键、疏水键、,Van der Waals,力和二硫键。,蛋白质的空间结构主要包括蛋白质的二级结构、三级结构和四级结构。,41,在,-,螺 旋,结构中，多肽链中各肽,键平面通过,-,碳原子的旋转，,围绕中心轴形成,一种紧密螺旋盘,曲构象。绝大多,数蛋白质分子中,所存在的,-,螺旋几乎都,是右手螺,旋。,42,-,螺旋的四种表示方法,43,蛋白质的三级结构,纤维状蛋白质,一般只有一类二级结构构象单元，而,球状蛋白质,可能在同一分子内有几类二级结构构象单元。,蛋白质的,三级结构,（,tertiary structuer,）是指蛋白质（主要指球状蛋白）分子在二级结构的基础上进一步卷曲、折叠而构成的一种不规则的、特定的、更复杂的空间结构。,无规卷曲,-螺旋,-折迭,-转角,44,2核酸,核酸,因首先发现于细胞核并且具有酸性而得名。核酸是信息分子，担负着遗传信息的储存、传递及功能表达。核酸分为,脱氧核糖核酸(DNA),和,核糖核酸(RNA),两类。DNA主要集中在细胞核内，RNA主要分布在细胞质中。它们由,磷酸,、,脱氧核糖,或,核糖,、,有机碱,组成，如,表2. 4所示,。A，G，C，T，U分别为腺嘌呤（Adenine），鸟嘌呤（Guanine），胞嘧啶（Cytosine），胸腺嘧啶（Thymine）和尿嘧啶（Uracil）的英文第一个字母。DNA 和 RNA 之间主要是戊醛糖和嘧啶碱有区别。,45,腺嘌呤,(A),鸟嘌呤,(G),腺嘌呤,(A),鸟嘌呤,(G),胞嘧啶,(C),胸腺嘧啶,(T),胞嘧啶,(C),尿嘧啶,(U),-D-2-,脱氧核糖,-D-,核糖,DNA,和,RNA,的组成单元,46,在,DNA,分子中存在,4,种,脱氧核糖核苷,，其结构如下,：,(脱氧胞苷) (脱氧胸苷) (脱氧腺苷) (脱氧鸟苷),胞嘧啶脱氧核苷 胸腺嘧啶脱氧核苷 腺嘌呤脱氧核苷 鸟嘌呤脱氧核苷,47,蛋白质,逆转录(,酶,),转录(,酶,),(,酶,),复制,(,酶,),复制,翻译,(,酶,),图2-6,“中心法则” 示意图,核酸是遗传信息的携带者与传递者。生物体的遗传信息以特定的核苷酸排列顺序，似密码的形式排列在 DNA 分子上，并通过 DNA 的复制由亲代传递给子代。在后代的生长发育过程中，遗传信息自 DNA 转录给 RNA，然后翻译成特异的蛋白质，以执行各种生命功能。这就是所谓的遗传信息传递的中心法则，,中心法则,48,基因,是一个特定的 DNA 片段，通常有 1 000 5 000 个碱基对，一个 DNA 分子可以含有多达上万个基因，人体的46条染色体大约含100万个基因。人类基因组计划的核心就是要测定人类基因组的全部 DNA 序列，从而获得人类全面认识自我的最重要的生物信息。,基因,49,基因芯片的检测速度之所以这么快，主要是因为基因芯片上有成千上万个微凝胶，可进行并行检测；同时，由于微凝胶是三维立体的，它相当于提供了一个三维检测平台，能固定住蛋白质和 DNA 并进行分析。,内嵌基因芯片的基因检测装置,基因芯片，又称 DNA 芯片，与计算机芯片非常相似，只是高度集成的不是半导体管，而是成千上万的网格状密集排列的基因探针。每个基因探针包含着由若干个核苷酸组成的 DNA 片段。目前已经可以在一枚邮票大小的基因芯片上布满 40 100 万种基因探针，根据碱基互补配对原则捕捉相应的 DNA，从而对遗传物质进行分子检测。这是一种革命性的新方法、新工具。,基因芯片,50,基因工程,从狭义上理解就是指 DNA 重组技术，即提取或合成不同生物的遗传物质(DNA)，在体外切割、拼接和重新组合，然后通过载体将重组的DNA分子引入受体细胞，使重组DNA在受体细胞中得以复制与表达。,基因工程的直接目的,就是改造生物。,例如,，作为人类主要食物的谷类作物含有大量糖类，而人体所必需的蛋白质、氨基酸与维生素的含量却很少。有些微生物可以产生这些物质，用大规模发酵的方法培养微生物，进而提取这些物质，就可以进行工业化生产。,采用 DNA 重组及细胞融合等技术改造了苏氨酸、色氨酸、赖氨酸等氨基酸的生产菌，与原始菌株相比，氨基酸的含量提高了几十倍，且生产成本下降。,基因工程,51,3糖类,糖类,是自然界中分布最广的一大类有机化合物，主要由 C，H 和 O 三种元素组成，大多具有通式 C,n,(H,2,O),n,，故又称碳水化合物。从化学结构上看，糖类物质是含多羟基的醛或酮及其衍生物。这类物质是生物体基本营养物质的重要成分。糖类物质由植物光合作用合成，,n,H,2,O,+,n,CO,2,C,n,(H,2,O),n,+,n,O,2,光,叶绿素,糖类通过生物氧化为自身提供能量，以满足生命活动的能量需要。如葡萄糖的氧化反应：,C,6,H,12,O,6, 6 O,2, 6 H,2,O 6 CO,2,52,糖类常分三类：,(1)单糖,(2)低聚糖或寡糖,(3)多糖，,糖的分类,由于纤维素、淀粉等碳水化合物彻底水解后都生成葡萄糖，所以把葡萄糖看做是这些天然高分子化合物的单体，并把葡萄糖、果糖等不再水解的较简单化合物称做单糖。依此类推，可将碳水化合物分成三类：,53,(1)单糖,D-己,醛糖,的构型,阿苏糖,阿卓糖,葡萄糖,甘露糖,古罗糖,艾杜糖,半乳糖,塔罗糖,54,果糖单体,葡萄糖单体,(2)低聚糖或寡糖,蔗糖,(双糖),果糖单体,Fischer,Proiection,能水解成 2 10 个单糖。蔗糖、乳糖和麦芽糖都是二糖。,55,淀粉,是麦芽糖的高聚体，彻底水解后得到葡萄糖。淀粉是植物体中储存的养分，主要存在于种子和块茎中，是食物的重要组成部分。大米中含有淀粉 62 86%，麦子中含 57 75%，玉米中含 65 72%，马铃薯中含 12 14%。淀粉遇水可水解成为糊精的混合物。糊精可用作食品添加剂、胶水、浆糊，并用于药品、纸张和纺织品的制造等。淀粉等加以改性可代替合成高分子，制成不污染环境的可降解塑料制品。,(3)多糖,能水解成10个以上的单糖。如植物体内的淀粉、纤维素，动物体内的糖原、甲壳素等。多糖广泛存在于自然界，是一类聚合度不同的天然高分子化合物。多糖没有甜味，一般不溶于水。与生物体关系最密切的多糖是淀粉、糖原和纤维素。,56,糖原,又称动物淀粉，是动物的能量储存库。糖原呈无定型无色粉末，较易溶于热水形成胶体溶液。糖原在动物的肝脏和肌肉中含量最大。当动物血液中葡萄糖含量较高时，就会结合成糖原储存于肝脏中，当葡萄糖含量降低时，糖原就分解成葡萄糖而供给机体能量。,糖原,57,纤维素,是自然界中最丰富的多糖。,棉花中纤维素含量为 97 99%，,木材中为 50%，,亚麻中为 80%，,玉米茎中为 30%。,由于纤维素分子间氢键的作用，使分子链平行排列、紧密结合，形成纤维束，每一束有100200条分子链。这些纤维束拧在一起形成绳状结构，具有良好的机械强度和化学稳定性。纤维素不仅不溶于水，甚至不溶于强酸或碱。人体中由于缺乏具有分解纤维素结构所必需的酶，因此纤维素一般不能为人体所利用，不能成为人类的主要食品。纤维素是植物支撑组织的基础，是植物细胞壁的主要成分；是制造人造丝、人造棉、玻璃纸、火棉胶等的主要原料；在制备复合材料中也有较多应用。,纤维素,58, 式, 式,淀粉,纤维,59,七，自由基,原子,分子,离子,自由基,60,