生物高分子复习要点.doc

21生物高分子纤维素1.分子构象：1葡萄糖环的构象：两种为椅式构象、六种为船式构象。椅式构象比船式构象能量低所以稳定。2纤维素大分子链的构象：gt构象、gg构象、tg构象。纤维素大分子链的构象：通过葡萄糖的1,4-β-糖苷键链接。2.羟基反应活性：酸性大小：C2>C3>C6，C6位上羟基的酯化反应速率比其他两位上的羟基约快10倍，C2位上羟基的醚化反应速率比C3位上的羟基快2倍。在一端的葡萄糖基第一个碳原子上存在1个苷羟基，当葡萄糖环结构变成开链式时，此羟基转变为醛基而具有还原性，故苷羟基具有潜在的还原性，又有隐性醛基之称。纤维素的另一末端在第四个碳原子上存在仲醇羟基，不具还原性。对整个纤维素大分子来说，一端存在还原性，另一端没有，整个大分子具有极性并呈现出方向性。3.纤维素和淀粉的区别：淀粉、纤维素分子式均为（C6H10O5）n，但一个是α葡萄糖单元，一个是β葡萄糖单元构成。形成的连接键，淀粉是α1，4-糖苷键和α1，6-糖苷键，纤维素是β1，4-糖苷键。淀粉结构具有分支，而纤维素全为长链状。淀粉是一种更容易降解的多糖，而纤维素更稳定，对于植物本身来说，淀粉更多的是一种能量储藏，而纤维素则起着支持保护的作用。物理性质：淀粉是白色无气味无味道，难溶于冷水，热水糊化。纤维素是白色无气味无味道但不溶于水也不溶于一般有机溶剂。淀粉大多存在于植物的种子中，在薯类的块茎及干果中也大量存在。纤维素是植物纤维的主要成分，棉花中90％以上都是纤维素，树木、麻、野生植物及各种作物的杆茎中也有大量的纤维素存在。相互关系：1不是同分异构体；2不是同系物；3均属天然高分子聚合物。4.结晶区和不定型区（非结晶区）的分子区别①两相结构理论认为：在结晶区纤维素分子链排列定向有序，具有完全的规整性，并且依靠在纤维素侧链的氢键结合，组成一定的结晶格子。②在非结晶区，纤维素分子不呈定向有序，规则性不强，不构成结晶格子。但也不象液体那样杂乱无序，只是排列不整齐，结合比较松散。③结晶区与非结晶区没有严格的界面，而是逐渐过渡。④纤维素大分子分子链很长，所以一个分子有几个结晶区与非结晶区。5.纤维素结晶种类：天然纤维素（纤维素Ⅰ）、人造纤维素Ⅱ、人造纤维素Ⅲ、人造纤维素Ⅳ、人造纤维素Ⅹ。相互转化：(1)天然纤维经过高浓度碱处理后，结晶变为II型（称为丝光化）；(2)纤维素I经过丝光化可得到纤维素II，纤维素II堆砌更为紧密；(3)将纤维素I或II用液氨或胺类处理，可得到纤维素III；(4)纤维素IV可由纤维素I、纤维素II和纤维素III经由不同的方法制得；(5)将纤维素I或II用浓度为38%~40%的盐酸处理，可得到纤维素X6.纤维素的酯化反应指羟基与酸反应生成酯的反应，分为有机酸酯和无机酸酯。理论上，纤维素上每个羟基都可以被酯化，生成一取代，二取代，三取代酯。酯化度：纤维素酯化反应中，每一百个葡萄糖基中起反应的羟基数目称为酯化度。主要的酯化纤维素有3种：纤维素硝酸酯：由纤维素羟基和硝酸酯化生成。纤维素黄酸酯：纤维素与二硫化碳在碱性条件下反应生成。纤维素醋酸酯：纤维素与乙酸酐在一定条件下生成的不同酯化度的醋酸纤维素。7.纤维素的反应性：是指纤维素大分子葡萄糖基环上的伯、仲羟基的反应能力。影响它的因素有：纤维素形态结构的差异；纤维素的物理结构的差异；纤维素基环上的不同羟基；聚合度及其分布。纤维素的可及度：是指反应试剂抵达纤维素羟基的难易程度，是影响纤维素化学反应的一个重要因素。主要受纤维素结晶区与无定形区比率的影响。纤维素的取代度：是指纤维素分子链上平均每个失水葡萄糖单元上被反应试剂取代的羟基数目。取代度只能小于或等于3。8.纤维素的吸湿滞后现象：同一种纤维在同一温度湿度下，吸湿时的的吸着水量低于解吸时的吸着水量，这称为滞后现象。利用该种现象，可以令纤维素受水分的影响变小，避免纤维素发生过大变形。(1)在印刷工业的影响：纸张具有很强的亲水能力，对水有毛细吸附作用，因此纸张容易从潮湿空气中吸水，向干燥空气中排水，会产生吸水膨胀：尺寸和面积增加，机械强度降低；或者是脱水收缩：尺寸和面积缩小，僵硬发脆。对纸张的进行调湿处理，目的：降低对水敏感程度，减少变形；纸张反复吸湿、解湿，水分变化越来越小（滞后效应）。(2)对木材的影响：吸湿滞后现象主要发生在干燥后的木材上。木材在干燥状态下失去水分而解吸，其尺寸逐渐收缩减小。微观上，木材细胞壁微纤丝上纤维素链状分子彼此靠近，当微纤丝链之间距离很近时，部分羟基与羟基之间形成新的氢键结合；再次吸湿时因部分相互吸引、价键满足的羟基不能再从空气中吸收更多的水分，因此吸附量减少。利用木材吸收滞后现象人工干燥木材，令使用时木材尺寸稳定，不会从空气中吸收很多水分而发生体积变化，引起翘曲变形。9.纤维素的浓酸水解和稀酸水解的异同；酸性水解和碱性水解的异同