Text
                    Белки, жиры и углеводы
Белки
Белки – это природные высокомолекулярные соединения, построенные из
остатков альфа-аминокислот, соединенных между собой пептидными
(амидными) связями, и имеющие высокие значения относительных
молекулярных масс (более 10 000).
Некоторые α-аминокислоты, входящие в состав белков
Название аминокислоты Формула аминокислоты
Глицин

—

Цистеин

—

Серин

—

Глутаминовая кислота

—

Лизин

—

Тирозин

—

Валин

—

Фенилаланин

—

Аланин

—O
H2N—CH2—C —
ОН
O
—
H3C—CH—C —
ОН
NH2
—O
—СН2—СН—С—
ОН
NH2
Н3С—
—O
СН—СН—С—
Н3С —
ОН
NH2
—O
НО—
—СН2—СН—С—
ОН
NH2
—O
H2N—CH2—CH2—CH2—СН—C—
ОН
NH2
О—
O
—
С—СН2—СН2—СН—С —
ОН —
ОН
NH2
—O
НО—СН2—СН—С —
ОН
NH2
O
—
НS—СН2—СН—С —
ОН
NH2

1


По химическому составу белки подразделяют на: 1. Протеины (простые) – белки, при гидролизе которых образуются только α-аминокислоты 2. Протеиды (сложные) – белки, при гидролизе которых помимо аминокислот образуются и другие компоненты (остатки полисахаридов, ортофосфорной кислоты, катионы металлов и т.д.) Структура белка Физические свойства По агрегатному состоянию различают твердые, жидкие или полужидкие (студнеобразные) белки. По растворимости в воде белки подразделяются на глобулярные и фибриллярные. Глобулярные белки, например белок куриного яйца (альбумин), растворимы в воде либо образуют в ней коллоидные растворы. Они имеют сложную трехмерную структуру. Фибриллярные белки нерастворимы в воде. Они имеют линейное строение, т.е. их молекулы образуют длинные волокна. К ним относятся, например, кератин, из которого состоят волосы, ногти, перья, роговые ткани. Химические свойства 1. Гидролиз (при t с р-рами кислот и щелочей): 2
2. Денатурация. Денатурация – это разрушение вторичной и третичной структуры белка с сохранением первичной. Она происходит под действием химических или физических факторов: нагревания до 60-100 С, радиация, действие солей тяжелых металлов, кислот, щелочей и т.д. При более высоком нагревании разлагаются. 3. Качественные реакции: - биуретовая реакция: раствор белка + NaOH + CuSO4 = фиолетовое окрашивание - ксантопротеиновая реакция: раствор белка + HNO3 (конц) = желтое окрашивание - реакция на определение серы в составе белка: раствор белка + NaOH + Pb(CH3COO)2 = черный осадок (реакция идет при нагревании) Жиры Жиры – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот: Номенклатура Названия кислотных остатков + «глицерина»: Физические свойства Животные Твердые (исключение-рыбий жир) Образованы предельными кислотами: C15H31COOH-пальмитиновая C17H35COOH-стеариновой ЖИРЫ Растительные Жидкие искл.-кокосовое масло Образованы непредельными кислотами: C17H33COOH-олеиновой в молекуле одна связь C=C C17H31COOH-линолевой в молекуле две связи С=С С17Н29СООН-линолевой в молекуле три связи С=С 3
Наиболее распространенные высшие жирные кислоты Название кислоты Молекулярная формула Структурная формула предельные кислоты Пальмитиновая Стеариновая С15Н31СООН С17Н35СООН СООН Н3С СООН Н3С непредельные кислоты Олеиновая С17Н33СООН СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН 10 9 Линолевая С17Н31СООН СН3-(СН2)4-СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН 13 12 10 9 Линоленовая С17Н29СООН СН3-СН2-СН=СН-СН2-СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН 16 15 13 12 10 9 Химические свойства Типы реакций Уравнения реакций Гидролиз в кислотной среде Реакция обратима, ее продуктами являются глицерин и карбоновые кислоты Гидролиз в щелочной среде (омыление) Щелочной гидролиз протекает необратимо и приводит к образованию глицерина и натриевых или калиевых солей карбоновых кислот, называемых мылами. 4
Непредельные жиры Взаимодействие с бромной водой Гидрирование Полимеризация Непредельные жиры, полимеризуясь на воздухе или под действием инициирующих агентов, образуют эластичные, блестящие и прочные пленки. Окисление Может протекать на воздухе или под действием типичных лабораторных окислителей. Непредельные жиры, в отличие от насыщенных жиров, обесцвечивают раствор перманганата калия. Мыла – это калиевые или натриевые соли высших предельных монокарбоновых кислот. Примеры: Углеводы Общая формула: Cn(H2O)n (есть исключения) В зависимости от строения углеводы подразделяют на: - моносахариды - дисахариды (олигосахариды) - полисахариды !Углеводы относятся к бифункциональным соединениям! 5
Важнейшие углеводы Особенности пространственного строения углеводов Химические свойства моносахаридов Типы реакций Уравнения реакций Восстановление Как и альдегиды, глюкоза вступает при нагревании во взаимодействие с аммиачным раствором оксида серебра (I) (реакция «серебряного зеркала» и со свежеосажденным гидроксидом меди (II). Это качественные реакции на глюкозу: Окисление 6
Реакции с участием гидроксильных групп Взаимодействие с Cu(OH)2 Водный раствор глюкозы дает качественную реакцию на многоатомные спирты – взаимодействует со свежеосажденным гидроксидом меди (II) с образованием комплексного соединения темно-синего цвета. При взаимодействии глюкозы с ангидридами кислот образуются сложные эфиры. Например, в реакции с уксусным ангидридом образуется пентаацетат глюкозы. Образование сложных эфиров Простые эфиры глюкозы образуются при действии на нее спиртов или галогеналканов. Например, при взаимодействии с метанолом образуется монометиловый эфир: Образование простых эфиров 7
Брожение – реакции разложения углеводов с образованием более простых органических веществ, протекающие под действием ферментов. Спиртовое брожение Другие виды ферментов могут вызвать молочнокислое, маслянокислое, лимоннокислое и другие виды брожения, приводящие к образованию соответствующих органических кислот: молочной, масляной, лимонной и т.д. Химические свойства дисахаридов и полисахаридов В чем разница химических свойств? Типы реакций Уравнения реакций Свойства дисахаридов Гидролиз дисахаридов приводит к образованию соответствующих моносахаридов, например: Гидролиз Реакции с участием гидроксильных групп Окисление Водные растворы дисахаридов взаимодействуют со свежеосажденным гидроксидом меди (II) с образованием комплексного соединения темно-синего цвета Мальтоза, целлобиоза и лактоза как и моносахариды – вступают в реакцию «серебряного зеркала» и реакцию с Cu(OH)2 при нагревании. Эти дисахариды называют восстанавливающими. Сахароза в эти реакции не вступает. Ее называют невосстанавливающим дисахаридом. 8
Свойства полисахаридов Конечным продуктом гидролиза крахмала и целлюлозы является глюкоза: Гидролиз Практическое значение имеют сложные эфиры целлюлозы – нитраты и ацетаты, которые образуются при действии на целлюлозу азотной кислоты и уксусного ангидрида соответственно: Образование сложных эфиров Йодкрахмальная реакция В результате взаимодействия крахмала с йодом образуется комплекс синего цвета. Эту реакцию используют для качественного обнаружения, как йода, так и крахмала. Области применения: 1. Пищевая промышленность 2. Медицина 3. Сельское хозяйство 4. Косметика 5. ВМС играют важную биологическую роль 9