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1、糖类的化学,第二章,本章内容：,糖的一般概念单糖寡糖多糖及其复合物,一、糖的一般概念,糖类(carbohydrates)物质是含多羟醛或多羟酮类化合物。主要由C、H、O组成，其分子式常用Cn(H2O)n来表示。,（一）概念：,（二）分布：,所有生命机体中，其中：植物：含糖量占其干 重的85-90%；动物：含糖量不超过 其干重的2%微生物：含糖量占其菌体干重的10-30%,一、糖的一般概念,（三）功能：,一、糖的一般概念,作为能源作为碳源作为结构性物质细胞识别和信息传递的重要参与者。,（四）分类：,按其水解情况分类：单糖：凡不能被水解为更小分子的糖称。如：核糖、葡萄糖。寡糖：凡能被水解成少数（2
2、10个）单 糖分子的糖称。如：蔗糖 葡萄糖+果糖,一、糖的一般概念,多糖：凡能被水解成多个单糖分子的糖称。如：淀粉 n葡萄糖复合糖：与非糖物质结合的糖。如：糖蛋白等。衍生糖：糖的衍生物。如：糖酸、糖胺等。,二、单糖,概念：具有一个自由醛基或酮基，或有2个以上羟基的糖类物质。根据羰基特点：醛糖、酮糖根据碳原子数：丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖等,（一）单糖的构型、结构及构象,1、构型：1）D&L构型根据离羰基最远的不对称C原子的-OH位置：-OH 在左：L；-OH 在右：D 天然单糖大多数是 D-型糖。2）旋光性：右旋：+；左：；,二、单糖,2、结构,1）链式结构：,2）、环式结构,证明了链式结构
3、后，发现葡萄糖的某些理化性质与醛不同。实验证明仅能生成半缩醛。过长氧桥不合理，W.N.Haworth 提出透视式表达糖的环式结构。变旋现象（因糖分子结构互变而产生）,葡萄糖(glucose)的结构转变,D-链式-D-葡萄糖,吡喃糖,呋喃糖,葡萄糖与葡萄糖,-OH在下：-；-OH在上：-,-OH在下：-；-OH在上：-,3、构象-糖的立体结构,X-衍射表明，糖分子中的C-C键不在一个平面上，有椅式和船式两种。X-衍射、红外光谱、旋光性数据表明环己烷及其衍生物主要以椅式构象存在。,椅式 船式,糖结构总结,（二）单糖的性质,1、与强酸共热生成糠醛：戊糖 糠醛+浓HCl 己糖 羟甲基糠醛,生成糠醛,-
4、萘酚 糠醛 紫红 羟甲基糠醛 紫红间苯二酚 酮糖 红 醛糖 浅红 用于鉴定。,糠醛与酚有颜色反应,2与酸成酯磷酸酯,3、遇碱分解成不同物质,4、半缩醛羟基与醇、酚羟基脱水成苷,1）性质稳定，不氧化、不变旋、不成脎,2）功能各异：毛地黄苷、强心苷：有强心功能；皂苷：溶血功能；,5、氧化作用,斐林（Fehling）试剂定量,6、还原作用,羰基还原成醇基：,葡萄糖还原成山梨醇,果糖还原山梨醇、甘露醇,7、游离羰基与3分子苯肼成糖脎作用,葡萄糖 苯腙 葡糖酮苯腙 葡糖脎各种糖形成的糖脎结晶和熔点不同,可鉴别糖.,苯肼,苯肼,苯肼,（三）重要的单糖及其衍生物,1、单糖：1）醛糖：有醛基的糖；2）酮糖：有
5、酮基的糖；,葡萄糖 甘露糖 半乳糖 果糖,四种重要的己糖,重要的戊糖,D-核糖 D-脱氧核糖,2、单糖的重要衍生物,1）糖醇：性质稳定、甜。如：甘露醇：山梨醇：肌醇：对糖脂代谢有调节作用、B族Vit、从玉米淀粉或微生物发酵制取。,2）糖醛酸：,单糖伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸：肝脏解毒剂；半乳糖醛酸：存在果胶中。,3）糖胺：氨基葡萄糖,糖分子中的一个羟基被氨基取代。如：D-氨基葡萄糖（几丁质）半乳糖胺（软骨素）,三、寡糖,1、概念：少数单糖（2-10个）缩合的聚合物。2、分布：自然界分布的主要是双糖、三糖，3、结构：单糖的组成；糖苷键的连接方式；糖苷键的连接位置。,4、生物学功能,重要生物分子的
6、组分；结构成分；信号分子；,三、寡糖,5、糖苷键的形成,糖苷键与肽键,6、寡糖的种类,麦芽糖葡萄糖+葡萄糖（-1，4糖苷键）,乳糖半乳糖+葡萄糖,蔗糖葡萄糖+果糖,，(12)糖苷键,植物体内的寡糖,糖的相对甜度（以蔗糖为100计）糖类名称 相对甜度 蔗糖 100 果糖 115-150 葡萄糖 69 半乳糖 63 甘露糖 59 山梨糖 51 麦芽糖 46 乳糖 33,7、寡糖的一般性质：,还原糖：有游离半缩醛羟基的寡糖；如：麦芽糖、乳糖。非还原糖：无游离半缩醛羟基的寡糖；如：蔗糖。,三、寡糖,四、多糖,（一）多糖的概念：1、概念：由多个单糖以糖苷键相连而成 的高分子聚合物。方向：左：非还原端；右
7、：还原端。,2、多糖的性质：,胶体溶液、无甜味、无还原性、有旋光性，但无变旋现象。,四、多糖及其复合物,3、多糖的结构：,一级结构：单糖的组成；糖苷键的类型；单糖的排列顺序而异。二级结构：取决于一级结构，指其分子骨架。,四、多糖及其复合物,4、多糖的种类：1）均一多糖(同多糖)：由一种单糖缩合而成。,糖原 淀粉 纤维素,不均一多糖(杂多糖)：,由不同类型单糖缩合而成。,肝素,5、主要功能：,1）作为动植物结构的骨架物质；2）作为储存物质；3）机体的防御功能；4）抗凝作用等等。,（二）生物学上重要的多糖,1、淀粉：有两种分子组成；1）直链淀粉：葡萄糖分子以（1-4）糖 苷键缩合而成的多糖链。,四
8、、多糖及其复合物,直链淀粉的二级结构呈螺旋形,直链淀粉,一级结构（14）葡萄糖苷键,可溶于热水250300个糖分子遇碘呈紫蓝色。易老化粘度小,空间结构,2）支链淀粉：,分子中除有（1-4）糖苷键 外，还在分支点处有（1-6）糖苷键。每一分支有20-30个葡萄糖基，各分支卷曲成螺旋。,支链淀粉,不易老化6,000个糖分子遇碘呈紫红色粘度大,空间结构,（14）糖苷键,淀粉的降解：,在酸或淀粉酶作用下被降解，终产物为葡萄糖：,四、多糖及其复合物,麦芽糖,遇碘呈蓝紫色 红色 不显色不显色,2、糖原：-D-葡萄糖多聚物,结构：同支链淀粉；区别在于分支程度更高,分支链更短,平均每8-12个残基发生一次分支
9、。,四、多糖及其复合物,分布：主要存在于动物肝、肌肉中。特点：遇碘呈红色。功能：同淀粉，亦称动物淀粉。其合成与分解取决于血糖水平。,3、纤维素,1）结构：由D-葡萄糖以（1-4）糖苷键连 接起来的线形聚合物。,四、多糖及其复合物,纤维中纤维素分子以氢键构成微晶束,植物细胞壁中的纤维素,2）性质：,不溶于水,人体不能消化纤维素；游离-OH中的H可被其它基团取代，构成各种高分子化合物：羧甲基纤维素、DEAE-纤维素等层析载体。纤维素酶解成葡萄糖。,4、壳聚糖：,N-乙酰D-氨基葡萄糖以（1，4）糖苷键缩合而成。结构与纤维素类似，但氢键比其多。藻类、昆虫及甲壳类动物的结构组分。目前研究开发在：黏结剂
10、、药物辅料等。,四、多糖及其复合物,基本单位是乙酰氨基葡萄糖,5、右旋糖苷人工合成的葡聚糖,结构：主链：-1,6糖苷键；支链：-1,3和-1,4糖苷键功能：降低血粘度、抗血栓、改善微循 环、利尿,其它多糖：,香菇多糖：-1,3葡聚糖，对肉瘤有抑制茯苓多糖：-1,3葡聚糖，对肉瘤有抑制昆布多糖：-1,3葡聚糖，可治疗动脉粥 样硬化。,香菇多糖,五、糖复合物,糖与非糖物质结合而成。（一）、糖与蛋白质的复合物 种类：糖蛋白：主要性质接近蛋白质；蛋白多糖：性质以多糖为主。,四、多糖及其复合物,糖类与蛋白质的连接方式：N-糖苷键：Asn的氨基与糖半缩醛-OH间形成；O-糖苷键：Thr、Ser等的-OH与
11、糖半缩醛-OH 间形成。,1、糖蛋白,种类多：包括某些酶、激素、血浆糖蛋白、抗体、粘液物质及膜蛋白。特 点：高粘度功能多：润滑作用、保护作用、肽链加工、运输作用、分子识别、临床鉴定。,ABO血型物质,O型:糖链末端半乳糖连接仅有岩藻糖;A型:糖链末端半乳糖连接岩藻糖外还有N-乙酰氨 基半乳糖;B型:糖链末端半乳糖连接岩藻糖外还有半乳糖;A B型:是A型与B型末端糖基的总和.,2、蛋白聚糖,组成：糖胺聚糖与核心蛋白以共价键连接而成。功能各异：结缔组织的组分；硫酸软骨素A 抗凝血作用；肝素 保护作用 等。透明质酸,1）透明质酸,葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖以-1,3和-1,4糖苷键交替连接而成,在皮肤、眼玻璃体、脐带等组织及卵子表面，起保护作用。,2）硫酸软骨素,由N-乙酰半乳糖胺硫酸酯与葡糖醛酸组成。是软骨、腱和骨的主要结构成分。,3）肝素,由硫酸艾杜糖醛酸与二硫酸氨基葡糖以-1,4和-1,4糖苷键交替连接而成。抗血凝剂。,4）牛软骨中的蛋白聚糖,由,5）细菌细胞壁肽聚糖,（二）、糖脂类：,四、多糖及其复合物,脂类与糖的缩合物。种类：脑苷脂、神经节苷脂、脂多糖、功能：主要在细胞膜表面，是细胞识别的分子基础。,
