生物化学-糖类化学.ppt

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1、 第一章第一章糖类化学糖类化学 目录第一节第一节糖类的概念糖类的概念第二节第二节单糖的结构和性质单糖的结构和性质第三节第三节寡糖寡糖第四节第四节 多糖多糖第五节第五节结合糖结合糖第一节第一节糖类的概念糖类的概念一一糖类的分布及生物学意义糖类的分布及生物学意义1、分布分布在在植植物物中中糖糖类类占占干干重重8590%如如植植物物细细胞胞壁壁，棉棉花花树树木木纤纤维维素素，水水稻稻，土土豆豆淀淀粉粉，水水果果G，F动动物物血血液液G，肝肝脏脏，肌肌肉肉糖糖原原，乳乳汁汁乳糖乳糖核核糖糖和和脱脱氧氧核核糖糖存存在在于于DNA，RNA中中是是所所有有生物共有的。生物共有的。2、生物学意义、生物学意义糖

2、类通过氧化反应为生物体的生命活动提供能量糖类通过氧化反应为生物体的生命活动提供能量糖类是生物体重要结构成分糖类是生物体重要结构成分细菌细胞壁肽聚糖细菌细胞壁肽聚糖含含氮氮粘粘多多糖糖：透透明明质质酸酸存存在在于于结结缔缔组组织织，眼眼球球的的玻璃体，角膜，细胞间质，关节液等。玻璃体，角膜，细胞间质，关节液等。硫硫酸酸软软骨骨素素：结结缔缔组组织织，筋筋，腱腱，软软骨骨，角膜，心瓣膜等。角膜，心瓣膜等。糖糖类类在在生生物物体体内内提提供供合合成成脂脂肪肪，蛋蛋白白质质，核核酸酸的的碳骨架。碳骨架。细细胞胞表表面面的的糖糖蛋蛋白白是是细细胞胞膜膜的的重重要要成成份份具具有有识识别别功能。功能。糖链

3、是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质。物质。二二糖类的概念糖类的概念糖糖类类（carbohydrate）：多多羟羟基基的的醛醛或或酮酮和和它它们们的的某某些些衍衍生生物物及及其其它它们们的的缩缩聚聚物物。较较简简单单的的糖糖类类常常称称为为（sugar或或saccharide）：）：以以 前前 认认 为为 糖糖 类类 是是 碳碳 水水 化化 合合 物物Cn（H2O）n脱脱氧氧核核糖糖C5H10O4鼠鼠李李糖糖C6H12O5这这些糖不符合些糖不符合Cn（H2O）n乙酸乙酸C2H4O2，符合，符合Cn（H2O）n分类与命名（按糖的聚合度分分类与命

4、名（按糖的聚合度分）单糖（单糖（Monosaccharides）：不能被水解成更小分子的糖类，也：不能被水解成更小分子的糖类，也称为简单糖，称为简单糖，3C7C（丙糖（丙糖庚糖），常见的是庚糖），常见的是5C和和6C糖，糖，核糖，葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖。核糖，葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖。寡糖（寡糖（Oligosaccharides）：水解时生成几个单糖（：水解时生成几个单糖（210个），如个），如二糖（蔗糖、麦牙糖、乳糖）二糖（蔗糖、麦牙糖、乳糖）多糖（多糖（Polysaccharides）：）：水解时产生水解时产生20个以上单糖分子的糖类，个以上单糖分子的糖类，包括：同多糖（由一种单

5、糖或其衍生物构成，如淀粉、糖原）包括：同多糖（由一种单糖或其衍生物构成，如淀粉、糖原）杂多糖（由一种以上单糖或其衍生物构成如，半纤维素、杂多糖（由一种以上单糖或其衍生物构成如，半纤维素、透明质酸）。透明质酸）。复合糖（复合糖（Combinesaccharides）：糖蛋白和糖脂）：糖蛋白和糖脂糖衍生物（糖衍生物（Sugarderivatives ）：糖胺、糖酸和糖酯）：糖胺、糖酸和糖酯第二节第二节单糖的结构和性质单糖的结构和性质一一.有关旋光异构的几个概念：有关旋光异构的几个概念：1异构现象异构现象：同分异构（异构）同分异构（异构）：它包括：结构异构结构异构：立体异构立体异构：立体异构立体异构

6、 它包括：几何异构（顺反异构）几何异构（顺反异构）：旋光异构（光学异构）旋光异构（光学异构）：2.单糖的构型二、单糖构型的命名二、单糖构型的命名含含n个手性个手性C的化合的化合物的旋光异构体的物的旋光异构体的数目数目=2n（个），（个），对映体的数目对映体的数目=2n/2（对）（对）离羰基碳最远的那个离羰基碳最远的那个手性手性C的构型作为醛的构型作为醛糖分子的构型糖分子的构型。（2）透视式）透视式1926年年英英国国化化学学家家Haworth W N 建建议议使使用用1913年年Boeseken首首次次提提出出的的一一种种透透视视式式来来表表示示单单糖糖的的环环状状结结构构，这这种种透透视视式

7、式常常称称为为Haworth投影式或投影式或Haworth式。式。1）顺顺时针旋转时针旋转90（少数逆时针旋转（少数逆时针旋转90）2）醛醛基基或或酮酮基基相相邻邻的的两两个个碳碳原原子子拉拉出出，其其它它原子往里推原子往里推3）绕绕C4-C5之间的键逆时针旋转之间的键逆时针旋转10928284）-OH-OH O O进进攻攻羰羰基基C C形形成成半半缩缩醛醛（半半缩缩醛醛羟羟基基与与决决定定单单糖糖构构型型的的羟羟基基在在同同侧侧的的称称为为型型，不不同侧的称为同侧的称为型。型。For large sugars,the reaction can take place within the sa

8、me molecule.As its structural similarity to ring compound called pyran,the six-membered ring structures of hexoses are called pyranoses(吡喃糖).和和异头物异头物（anomers,a&b）异头C（anomeric C1）w a(OH below the ring)w b(OH above the ring).Hemiacetal&hemiketal formationAn aldehyde can react with an alcohol to form a

9、 hemiacetal.A ketone can react with an alcohol to form a hemiketal.吡喃糖和呋喃糖吡喃糖和呋喃糖：Haworth式（透视式）式（透视式）三三.单糖的构象单糖的构象（configuration）船式（boat）和椅式（chair）。Sugar derivativesD-核醣醇 醛糖酸 糖醛酸 Sugar derivatives四四.单糖的理化性质单糖的理化性质 1.物理性质：物理性质：旋光性：旋光性：甜度：甜度：溶解度：溶解度：2.化学性质化学性质:（一）醛基的反应：（一）醛基的反应：（二）羟基的反应：（二）羟基的反应：（三）其它

10、反应：（三）其它反应：物理性质1、变旋现象变旋现象一般醛类在水溶液中只有一个比旋度一般醛类在水溶液中只有一个比旋度,但新配制的但新配制的葡萄糖水溶液的比旋随时间而变化葡萄糖水溶液的比旋随时间而变化=+112称称-D-(+)葡萄糖葡萄糖=+18.7称称-D-(+)葡萄糖葡萄糖变旋现象变旋现象-将这两种葡萄糖分别溶于水后将这两种葡萄糖分别溶于水后,其其比旋都逐渐变为比旋都逐渐变为+52.7,这一现象称变旋现象这一现象称变旋现象.原因原因-不同结构形式的葡萄糖可互变不同结构形式的葡萄糖可互变,各种形各种形式最后达到一定的平衡所致式最后达到一定的平衡所致Mutarotation 变旋现象：旋光度改变的

11、现象 When dissolved in water,two different forms of glucose equilibrated to the same mixture.单糖的性质单糖的性质2溶溶解解度度：单单糖糖都都是是无无色色结结晶晶，羟羟基基（多多）在在水水溶溶液液中中溶溶解解度度很很大大，不不溶溶于于乙醇，丙酮。乙醇，丙酮。3甜甜度度：单单糖糖都都有有甜甜味味，果果糖糖170，蔗蔗糖糖100，转化糖，转化糖130 化学性质化学性质化学性质化学性质11单糖的氧化（还原性）费林试剂：酒石酸钾钠、单糖的氧化（还原性）费林试剂：酒石酸钾钠、单糖的氧化（还原性）费林试剂：酒石酸钾钠、

12、单糖的氧化（还原性）费林试剂：酒石酸钾钠、CuSOCuSO4 4 NaOHNaOH除了羰基之外，单糖分子中的羟基也能被氧化，因氧化条除了羰基之外，单糖分子中的羟基也能被氧化，因氧化条除了羰基之外，单糖分子中的羟基也能被氧化，因氧化条除了羰基之外，单糖分子中的羟基也能被氧化，因氧化条件不同，单糖被氧化成不同的产物。件不同，单糖被氧化成不同的产物。件不同，单糖被氧化成不同的产物。件不同，单糖被氧化成不同的产物。Cu Cu Cu Cu2 2 2 2O O O O为黄色或红色为黄色或红色为黄色或红色为黄色或红色1）在弱氧化剂（如溴水）作用下形成相应糖酸）在弱氧化剂（如溴水）作用下形成相应糖酸2）在强氧

13、化剂（如硝酸）作用下醛糖形成相应糖二）在强氧化剂（如硝酸）作用下醛糖形成相应糖二酸，酮糖在羰基处断裂形成两个酸。酸，酮糖在羰基处断裂形成两个酸。3）在脱氢酶作用下醛糖形成）在脱氢酶作用下醛糖形成糖醛酸糖醛酸Molish试剂：试剂：-奈酚与糠醛、羟奈酚与糠醛、羟甲基糠醛生成紫色物质，鉴别糖的甲基糠醛生成紫色物质，鉴别糖的存在。存在。Seliwanoff反应：间苯二酚与盐反应：间苯二酚与盐酸遇酮糖呈红色，遇醛糖呈很浅的酸遇酮糖呈红色，遇醛糖呈很浅的颜色。颜色。2.2.成脎反应成脎反应成脎反应成脎反应:糖脎黄色晶体，鉴别多种还原糖糖脎黄色晶体，鉴别多种还原糖糖脎黄色晶体，鉴别多种还原糖糖脎黄色晶体，

14、鉴别多种还原糖3 3.异构化异构化异构化异构化:弱碱作用弱碱作用弱碱作用弱碱作用 4.4.成酯作用：酸与糖的醇羟基缩合失水而形成酯成酯作用：酸与糖的醇羟基缩合失水而形成酯成酯作用：酸与糖的醇羟基缩合失水而形成酯成酯作用：酸与糖的醇羟基缩合失水而形成酯 5.5.成苷作用：单糖的半缩醛羟基很容易与醇或酚或含氮成苷作用：单糖的半缩醛羟基很容易与醇或酚或含氮成苷作用：单糖的半缩醛羟基很容易与醇或酚或含氮成苷作用：单糖的半缩醛羟基很容易与醇或酚或含氮碱基反应，失水而形成缩醛式衍生物，通称为糖苷，其碱基反应，失水而形成缩醛式衍生物，通称为糖苷，其碱基反应，失水而形成缩醛式衍生物，通称为糖苷，其碱基反应，失水而形成缩醛式衍生物，通称为糖苷，其中非糖部分称配糖体，若配糖体也是单糖，如此缩合成中非糖部分称配糖体，若配糖体也是单糖，如此缩合成中非糖部分称配糖体，若配糖体也是单糖，如此缩合成中非糖部分称配糖体，若配糖体也是单糖，如此缩合成双糖。双糖。双糖。双糖。