生物化学实验 南京大学 2 12糖的旋光性和变旋现象 (2.5.1) 学习指南1 1
糖的性质与旋光仪
2．蔗糖的水解： 取2支试管，各加 入2%蔗糖溶液1ml。于1支试管中加 入3mol.l-1硫酸2滴，将此支试管置于 沸水浴中加热5~10分钟，冷却后，用 10%Na2CO3溶液中和，直到没有气 泡发生为止。将两支试管各加入班氏 试剂1ml，再在沸水浴中加热3~5分 钟，观察并比较两试管中的现象
3．淀粉与碘的作用 取1支试管，加10滴2%淀粉溶液和 1滴0.1%碘液，观察呈现的颜色。 然后将此支试管置于沸水浴中加热 5~10分钟，观察有何现象？取出试 管，放置冷却又有何变化，为什么
5．糖的颜色反应 （1）α-萘酚反应 取4支试管，分别加 入2%葡萄糖、2%果糖、2%淀粉溶液 1ml，然后各加入新配制的α-萘酚[3]试 剂2滴，混合均匀后，将试管倾斜，沿管 壁徐徐注入浓硫酸各1ml，切勿摇动。 然后竖起试管，静置10分钟，观察在两 液界面之间出现紫色环。如无紫色环生 成，可在水浴中温热后再进行观察。
只有一个振动平面的光
——欲知旋光性，先说偏振光
Nicol棱镜 (偏振片)
晶轴 a b c d 普通光
a
偏振光
与棱镜晶 轴平行的 振动平面
旋光度——
旋光性物质 不旋光物质
光活性物质 有无数个振动平面，振动平面与光的前 进方向相垂直
光源
旋光仪工作原理示意图 旋光物质 旋光度不旋光物质 —与浓度C有关 —与长度l有关 刻度盘 观察 目镜 暗 亮 +1800 起偏镜 盛液管
①能够体现物质特 性的是——比旋光 度 [ ]
检偏镜 [ ] +900
C l
l—dm C—g· mL-1
0( 水 ) ＝ +2.6 例如：右旋乳酸 []25 D
左旋？右旋？
②物质的旋光度，需要通过改变浓度或者改变盛 液管长度的方式测定三次，取平均值。
旋光效应实验报告
旋光效应实验报告实验目的，通过实验观察和探究旋光效应，了解旋光现象的产生原理和特性。
实验仪器和材料，旋光仪、石英片、线偏振片、浓度为1.0g/100mL的蔗糖水溶液、白色荧光灯。
实验原理，旋光效应是光学中的一种特殊现象，当偏振光通过某些物质时，会发生偏振方向的旋转，这种现象称为旋光效应。
旋光效应是由手性分子（具有手性的分子）所引起的，其本质是光的线偏振方向随着光在手性分子中传播而发生旋转。
实验步骤：1. 将旋光仪放置在实验台上，调整好仪器位置和高度。
2. 将白色荧光灯放在旋光仪前方，使其光线直射旋光仪的入射口。
3. 在旋光仪的出射口处放置一个线偏振片，使其方向与旋光仪出射光线的偏振方向垂直。
4. 在线偏振片的另一侧放置一块石英片，然后将浓度为1.0g/100mL的蔗糖水溶液滴在石英片上。
5. 调节旋光仪的旋转角度，观察通过线偏振片和石英片后的光线变化。
实验结果：通过实验观察可以发现，当蔗糖水溶液滴在石英片上后，通过旋光仪的光线会发生偏振方向的旋转。
随着旋光仪旋转角度的改变，观察到通过线偏振片后的光线强度也会发生变化，最终呈现出周期性的变化规律。
这就是旋光效应的典型表现。
实验分析：旋光效应是由手性分子引起的，而蔗糖分子就是一种手性分子。
当线偏振光通过含有手性分子的物质时，由于手性分子的空间结构不对称性，导致光线的线偏振方向发生旋转，从而产生旋光效应。
而旋光的角度大小与物质的性质、浓度、光的波长等因素有关。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了旋光效应的产生原理和特性。
旋光效应是光学中的重要现象，对于研究手性分子和光学材料具有重要意义。
通过实验观察和分析，我们对旋光效应有了更深入的理解，这对于我们的学习和科研工作具有重要意义。
实验注意事项：1. 在实验过程中要小心操作，避免发生意外。
2. 实验结束后要及时清理实验台和仪器，保持实验环境整洁。
3. 实验数据要认真记录，以便后续分析和总结。
通过本次实验，我们对旋光效应有了更加深入的了解，这对于我们的学习和科研工作具有重要意义。
糖的旋光性和变旋现象
一个有旋光性的溶液放置后其比旋光度改变的现 象称为变旋。变旋的原因是糖从α-型变为β-型 象称为变旋。变旋的原因是糖从α 型变为β 或由β 型变为α 一切单糖都有变旋现象。 或由β-型变为α-型。一切单糖都有变旋现象。 型的糖类即无变旋性。 无α-，β-型的糖类即无变旋性。
三、实验仪器及用品
仪器：旋光仪、电子天平。 仪器：旋光仪、电子天平。 器皿：容量瓶、烧杯、玻棒。 器皿：容量瓶、烧杯、玻棒。 试剂：未知浓度的蔗糖溶液、10%葡萄糖溶液。 试剂：未知浓度的蔗糖溶液、10%葡萄糖溶液。 葡萄糖溶液
当平面偏振光通过某种介质时， 当平面偏振光通过某种介质时，有的介质对偏振 光没有作用， 光没有作用，即透过介质的偏振光的偏振面保持 不变。 不变。而有的介质却能使偏振光的偏振面发生旋 转。这种能旋转偏振光的偏振面的性质叫做旋光 性。具有旋光性的物质叫做旋光性物质或光活性 物质。具有不对称结构的手性化合物都有旋光性。 物质。具有不对称结构的手性化合物都有旋光性。
二、糖的变旋现象 用新配制的10% 10%葡萄糖溶液按上法测其旋光 用新配制的10%葡萄糖溶液按上法测其旋光 度并计算比旋光度，以后每隔2h 2h测定其旋 度并计算比旋光度，以后每隔2h测定其旋 光度， 光度，计算比旋光度直至比旋光度不再改 说明α 型互变已达平衡。 变，说明α-，β-型互变已达平衡。
能使偏振光的偏振面向右旋的物质，叫做右旋物质；反 能使偏振光的偏振面向右旋的物质，叫做右旋物质； 叫做左旋物质。通常用“ 拉丁文dextro的缩写 的缩写， 之，叫做左旋物质。通常用“d”（拉丁文dextro的缩写， 的意思） 表示右旋； 拉丁文laevo的 “右”的意思）或“+”表示右旋；用“l”（拉丁文laevo的 缩写， 的意思） 表示左旋。 缩写，“左”的意思）或“-”表示左旋。偏振光的偏振面 被旋光物质所旋转的角度，叫做旋光度， 表示。 被旋光物质所旋转的角度，叫做旋光度，用“α”表示。 旋光度的大小不仅取决于物质的本性，还与溶液的浓度、 旋光度的大小不仅取决于物质的本性，还与溶液的浓度、 液层的厚度、光的波长、 液层的厚度、光的波长、测定温度以及溶剂的性质等等有 关。 偏振光通过厚度为1dm，浓度含有1g/ml的待测物质的溶 偏振光通过厚度为1dm，浓度含有1g/ml的待测物质的溶 液所测得的旋光度称为比旋光度[α]， 液所测得的旋光度称为比旋光度[α]，它是物质的一个特 性常数，如下式所示： 性常数，如下式所示： [α]λt=α/cl 测定时的温度； 式中 t：测定时的温度； λ：测定时所用光源的波长； 测定时所用光源的波长； α：实测的旋光度； 实测的旋光度； c：溶液的浓度（g/ml）； 溶液的浓度（g/ml）； l：玻管的长度（dm）。 玻管的长度（dm）。
生物化学 糖综述
3.麦芽糖 麦芽糖是由两分子α-D-吡喃葡萄糖通过α-1，4-D-糖 苷键连接，因为有一个羟基是自由的，所有它是还原 糖，能还原费林试剂，能成脎，能变旋现象。支链淀 粉水解产物中除麦芽糖外还含有少量异麦芽糖，它是 由两分子α-D-吡喃葡萄糖通过α-1，6-D-糖苷键连接
4.乳糖 它是由一分子的β-D-半乳糖和一分子的α-D-葡萄糖通 过β-（1，4）-糖苷键连接而成。乳糖的溶解度很低。
构型（configuration）：指一个分子由于其不对 称C原子上各原子和原子团特有的固定的空间排列，而 使该分子所具有的特定的立体化学形式。
三. 单糖
1.差向异构体 葡萄糖与甘露糖、半乳糖相比较，仅一个不对称C 原子构型有所不同，这种非对映异构物称为差向异 构体（epimers）。但是甘露糖、半乳糖这两不是 差向异构体。
3.强酸脱水
戊糖脱水形成的糠醛与间苯三酚缩合生成朱红色物质（ 间苯三酚实验），与甲基间苯二酚缩合生成蓝绿色物质 （Bial实验），这两个实验用来鉴别戊糖。
作业： 把糖的颜色反应及其作用；总结一下！
4.成脎反应 常温下，糖与一分子苯缩合成苯腙；加热则与三分子苯 肼作用生成糖脎：
糖脎都是不溶于水的亮黄色结晶体，不同的糖脎具有不 同的结晶形态和熔点，因此糖脎可用的生成对糖进行鉴 别。
Benedict反应 柠檬酸钠和Cu2+生成络合离子，此络合离子与葡萄糖中 的醛基反应生成红黄色沉淀。
2.溴水反应
醛糖可以使溴水褪色，而酮糖不可以，可以用 来鉴别醛糖与酮糖
溴水，呈酸性。而在酸性条件下,羰基变成烯醇式很 困难.导致酸性条件下,果糖无法转化为含有醛基的六 碳糖,所以难以被氧化. 但是如果在碱性条件下的话, 果糖的羰基不稳定,容易变构形成烯醇式.从而导致果 糖的羰基（酮基）变构形成醛基.这样果糖就在碱性 条件下可以转化为葡萄糖和甘露糖,葡萄糖和甘露糖 都含有醛基就能被氧化。
变旋光现象的糖类
变旋光现象的糖类
分子结构及其几何结构
糖分子结构决定了它们的变旋光性质。
糖体结构有两种：几何结构和
稳定结构。
几何结构指的是糖分子中不饱和碳链的几何结构，即，碳的二
价结合的序列和方向。
稳定结构由糖分子中的官能团和他们的配位关系决定。
糖的变旋光性质受到它们的几何结构和稳定结构的影响。
当糖的几何
结构处于同构变型中时，会发生变旋光现象；当糖的稳定结构不同时，也
会发生变旋光。
例如，α-D-葡萄糖与β-D-葡萄糖是具有不同几何结构的同糖，它
们存在着左旋光和右旋光的变化。
糖的稳定结构也可能有所不同，如α-
D-葡萄糖和α-L-葡萄糖，它们的稳定结构不同，可能会产生变旋光现象。
生物化学糖习题参考答案
糖习题1．下列无还原性的糖是BA．麦芽糖 B．蔗糖 C．木糖 D．果糖2．下列单糖中属于酮糖的是AA．果糖 B．核糖 C．甘露糖 D．半乳糖3．淀粉中的糖苷键主要为 AA．α型 B.γ型 C.β型 D．X型4．构成纤维素的糖苷键为 CA．α型 B.γ型 C.β型 D．X型5．下列无变旋现象的糖是BA．麦芽糖 B．蔗糖 C．甘露糖 D．半乳糖6．糖蛋白中蛋白质与糖分子结合的键称AA．糖肽键 B．肽键 C．二硫键 D．3;5-磷酸二酯键7．乳糖的糖苷键类型为 BA．α-1;4糖苷键 B．β-1;4糖苷键 C．β-1;6糖苷键 D．α-1;6糖苷键8．糖类的生理功能不包含 AA．主要的储能形式 B．蛋白聚糖和糖蛋白的组成成分C．构成细胞膜的组成成分 D．提供能量9．麦芽糖的糖苷键类型为AA．α-1;4糖苷键 B．β-1;4糖苷键 C．β-1;6糖苷键 D．α-1;6糖苷键10．纤维二糖的糖苷键类型为BA．α-1;4糖苷键 B．β-1;4糖苷键 C．β-1;6糖苷键 D．α-1;6糖苷键二、填空题1．构成纤维素的的基本单位为纤维二糖 ;其糖苷键为β类型..2．双糖的重要代表为：纤维二糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖等..3．蔗糖水解产生的单糖是果糖和葡萄糖 ..4．糖是含多羟基醛或酮化合物及其衍生物和缩聚物的总称..根据糖类物质是否水解及其水解后的产物;糖类可分为单糖、寡糖和多糖 ..5．单糖的构型有 D 、 L 两种;它是与最简单的单糖之一甘油醛的构型相比较而确定的..6．直链淀粉由葡萄糖通过α-1;4 糖苷键连接而成..而支链淀粉除含此键外;还含有α-1;6 糖苷键..7．多糖是由许多单糖分子通过糖苷键相连而成的大分子物质..8．单糖与浓酸和α-奈酚反应能显红色;这一鉴定糖的反应叫 Molish 反应..9．单糖直链构型由离羰基最远的手性碳原子的排布决定;环状构型由决定直链构型的手性碳原子和异头碳羟基二者的排布来决定..10．淀粉水解过程中产生一系列分子大小不等的复杂多糖;依次为淀粉糊精与碘成蓝色 ;继而生成红色糊精与碘成红色;再生成低分子质量的无色糊精与碘不显色;以至麦芽糖 ;最终生成葡萄糖 ..11．蔗糖水解产生的单糖是果糖和葡萄糖 ;其糖苷键为β-1;2 类型..12．α-淀粉酶和β–淀粉酶只能水解淀粉的α-1;4 ;所以不能够使支链淀粉完全水解..13．己糖的优势构型是 D 型;优势构象是椅式..三、判断题1．糖原、淀粉和纤维素都有一个还原端;所以他们都具有还原性..非还原端更多－2．果糖是左旋的;因此它属于L-构型.. 没有因果关系－3．具有旋光性的物质不一定有变旋性;而具有变旋性的物质一定有旋光性.. ＋4．糖的变旋现象是指糖溶液放置后;旋光方向由右旋变为左旋;或从左旋变为右旋..旋光度的改变－5．纤维素和淀粉的基本组成单位都是葡萄糖;所以理化性质相同..糖苷键类型不同－6．糖的变旋现象是由于糖在溶液中发生了化学变化..成环时异头碳羟基的空间取向有变化－7．从热力学上来讲;葡萄糖的船式构象比椅式更稳定.. －8．乳糖也即葡萄糖 -1;4-半乳糖苷;麦芽糖也即葡萄糖 -1;4-葡萄糖苷..反了－9．具有旋光性的物质一定有变旋性;具有变旋性的物质也一定有旋光性..－10．淀粉具有还原性;可与斐林试剂发生反应.. －11．动物体内储存的多糖类物质为糖原.. ＋12．蔗糖没有还原性;不能发生氧化还原反应.. ＋13．葡萄糖有四个不对称碳原子;故有1624个异构体..葡萄糖改成己糖－四、名词解释1．变旋现象：具有某种旋光度的糖刚溶于水时;其旋光度会发生变化;最后恒定在某一旋光度处不变;这种现象称为糖的变旋现象..五、问答题1、糖类物质在生物体内起什么作用答：能源、结构、细胞识别、细胞通讯、信息传递等..2、简述溶菌酶溶菌的机理..答：肽聚糖是细菌细胞壁的结构性多糖;由两种单糖衍生物和四种氨基酸构成..N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过β-1;4糖苷键相间连接形成肽聚糖的主链;每个胞壁酸连接4个氨基酸;然后通过5个甘氨酸将糖链连接成网状结构..溶菌酶能水解N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的糖苷键;从而破坏肽聚糖构成的网状结构..3、什么是旋光性;什么是变旋现象为什么说具有旋光性的物质不一定有变旋性;而具有变旋性的物质一定有旋光性举例说明..答：旋光性是指旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力;通过物理量旋光度来表示..变旋性是指物质的旋光度发生改变的性质;它是由于分子立体结构发生某种变化的结果..如：蔗糖标准条件下旋光度是＋66.5 ;但无变旋现象..葡萄糖由于α-、β-异头物的旋光度不同;在溶液中;这两种形式可以互变;直至最终达到平衡;在此过程中就会出现变旋现象..4、葡萄糖、半乳糖、甘露糖和果糖;哪几种可被糖脎反应所鉴定;哪些不能..为什么答：糖脎为黄色的不溶于水的晶体;不同的糖脎其晶型和熔点均不同..苯肼与醛、酮在第一、二位C原子上发生反应..葡萄糖和半乳糖的第四位C原子的构型不同;就形成了不同的糖脎;由此葡萄糖和半乳糖可以通过糖脎反应来鉴别..葡萄糖和果糖第三、四、五位C原子的构型相同;因此形成相同的糖脎;无法区分..由于甘露糖与苯肼反应生成的甘露糖腙为不溶于水的白色固体;故可鉴别..5、写出以下几种糖类的Haworth式：α-D-吡喃葡萄糖p7;α-D-呋喃果糖p8; N-乙酰葡萄胺; N-乙酰胞壁酸 p136、怎样解释配制葡萄糖溶液时出现的变旋现象..答：D-G有-D-G和-D-G两种稳定的晶体;在水溶液中能够开环并与链式结构能够转化..无论何种晶型溶于水中所得的水溶液中-D-G、 -D-G 和链式结构三者并存并处于动态平衡..由不平衡到动态平衡的过程即为变旋现象..。
生物化学实验教案
生物化学实验―教案―侯沁文目录实验一糖的颜色反应 (1)实验二糖的还原作用 (3)实验三多糖的实验 (4)实验四糖的旋光性和变旋现象 (5)实验五血糖的定量测定（葡萄糖氧化酶法） (7)实验六人血清中总胆固醇的测定 (8)实验七牛奶中粗脂肪含量的测定 (9)实验八牛奶中酪蛋白的提取 (11)实验九牛奶中酪蛋白含量的测定 (12)实验十氨基酸的纸层析 (14)实验十一醋酸纤维薄膜电泳法分离血清蛋白质 (16)实验十二蛋白质的颜色反应 (18)实验十三蛋白质的沉淀反应 (20)实验十四SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定蛋白质相对分子质量 (21)实验十五双缩脲法测定蛋白质浓度 (22)实验十六考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度 (24)实验十七紫外光吸收法测定蛋白质浓度 (25)实验十八血清谷丙转氨酶的测定 (27)实验十九过氧化物酶的作用 (28)实验二十溶菌酶的提纯结晶 (29)实验二十一酵母RNA的提取 (30)实验二十二RNA的定量测定（苔黑酚法） (31)实验二十三DNA的提取及含量测定 (32)实验二十四荞麦中总黄酮的定性定量研究 (32)实验一糖的颜色反应[实验目的及要求]1. 掌握莫式（Molisch）试验鉴定糖的原理和方法。
2. 掌握塞式（Seliwanoff）试验鉴定酮糖的原理和方法。
3. 掌握杜式(Tollen)试验鉴定酮糖的原理和方法。
[实验原理]1．莫式试验：糖经无机酸（浓硫酸、浓盐酸）脱水产生糠醛或糠醛衍生物，后者在浓无机酸作用下，能与а-萘酚生成紫红色缩合物。
2．塞式试验：酮糖在浓酸的作用下，脱水生成5-羟甲基糠醛，后者与间苯二酚作用，呈红色反应；有时亦同时产生棕红色沉淀，此沉淀溶于乙醇，成鲜红色溶液。
3．杜式试验：戊糖在浓酸溶液中脱水生成糠醛，后者与间苯三酚结合成樱桃红色物质。
[实验仪器及用品]仪器：水浴锅。
器皿：吸管、试管。
实验药品：蔗糖、葡萄糖、淀粉、果糖、阿拉伯糖、半乳糖、а-萘酚、浓硫酸、95%乙醇、间苯二酚、盐酸、间苯三酚。
变旋光实验报告
一、实验目的1. 了解旋光现象的基本原理。
2. 掌握旋光仪的使用方法。
3. 通过实验观察旋光现象的变化，验证旋光定律。
二、实验原理旋光现象是指当线偏振光通过某些具有旋光性的物质时，其振动面会发生旋转的现象。
这种现象是由物质内部结构的特殊性质引起的。
实验中常用的旋光性物质有旋光溶液、旋光晶体等。
根据旋光定律，旋光物质的旋光度α与溶液的浓度c、光程长度l以及旋光率[α]之间的关系为：α = [α] c l其中，[α]表示旋光率，单位为（°）/（g·cm³）；α表示旋光度，单位为（°）；c表示溶液的浓度，单位为g·cm³；l表示光程长度，单位为cm。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、比色管、旋光溶液、蒸馏水、滴定管、移液管、量筒、洗瓶、滤纸等。
2. 试剂：旋光溶液（如：葡萄糖溶液、葡萄糖酸溶液等）、蒸馏水。
四、实验步骤1. 准备旋光溶液：按照实验要求配制不同浓度的旋光溶液。
2. 检查旋光仪：开启旋光仪，调整零点，确保仪器正常工作。
3. 标准溶液旋光度测定：将已知旋光度的标准溶液加入比色管中，放入旋光仪中，读取旋光度值。
4. 实验溶液旋光度测定：将配制好的旋光溶液依次加入比色管中，放入旋光仪中，读取旋光度值。
5. 比较旋光度：将实验溶液的旋光度与标准溶液的旋光度进行比较，分析旋光现象的变化。
6. 计算旋光度变化率：根据实验数据，计算不同浓度旋光溶液的旋光度变化率。
五、实验结果与分析1. 实验结果：根据实验数据，得到不同浓度旋光溶液的旋光度变化率。
2. 分析：（1）观察旋光现象的变化：随着旋光溶液浓度的增加，旋光度也随之增加，说明旋光现象与旋光溶液的浓度成正比。
（2）验证旋光定律：根据实验数据，计算旋光度变化率，并与旋光定律公式进行比较，验证旋光定律的正确性。
六、实验结论通过本次实验，我们了解了旋光现象的基本原理，掌握了旋光仪的使用方法，并通过实验观察了旋光现象的变化，验证了旋光定律。
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糖的旋光性和变旋现象——学习指南
l 学习重点 1. 旋光仪的使用。
2. 利用糖的旋光性测定糖浓度。
3. 观察糖的变旋现象。
l 知识要点
1. 手性分子：与其镜像不能重叠的物质分子。
手性分子可以使偏振光发生旋转。
2. 旋光度：使偏振光振动面旋转的角度，有左旋和右旋之分。
3. 旋光仪：测定手性物质旋光能力大小和方向的仪器。
旋光仪不仅可以测定手性分子的旋光度，也可以用以下公式进行比旋光度的计算。
t λ[]cl
a a = 式中 t ：测定时的温度；
λ：测定时所用光源的波长（钠光）；
α：实测的旋光度；
c ：溶液的浓度（g/ml ）；
l ：玻管的长度（dm ）。
测定手性分子的旋光度既可用于手性化合物的含量测定又可用于手性化合物的纯度鉴定。
对于含量测定，可先测定一系列标准溶液的旋光度，以旋光度为纵坐标，对应标准溶液的浓度为横坐标，绘制旋光度-浓度（α-c ）标准曲线，由测得未知溶液的旋光度即可在标准曲线上查出样品的浓度。
4. 变旋现象：有些手性分子因具有α-、β-异头物，其新鲜配制溶液的旋光度会不断发生改变，直至达到平衡的现象。
l 试剂
1. 20%标准蔗糖溶液。
2. 未知浓度蔗糖溶液。
3. 10%（表观浓度）蔗糖溶液。
4. 10%葡萄糖溶液（新鲜配制）。
l 仪器
自动旋光仪
l 操作
l 注意事项
1. 测定溶液必须澄清，不应浑浊或含有混悬的小颗粒，否则，
应预先过滤。
2. 测定溶液不能含有其它的光学活性杂质。
3. 温度会影响旋光度的测定，因此实验中应保证温度恒定。